Führerstandseditor - Zeigerinstrument- Trägheit

[Wolfgang E.]

Hallo zusammen,

ist die genaue Bedeutung des Wertes Trägheit irgendwo beschrieben? Eine Vermutung: Der Wert bezieht sich nicht auf den Auschlag des Zeigers, sondern auf die Werte, mit denen er angesteuert wird.
Eine genaue Beschreibung würde mir helfen, ohne Rumprobieren ein realistisches Verhalten umzusetzen. Die meisten Instrumente in Zusi-Fahrzeugen sind viel zu träge eingestellt. Wenn man den Übergang von einer in die nächste Fahrstufe in Zugkraft, Motorspannung und Oberstrom nicht als sprungförmige Bewegung sieht, ist es zu träge.

Vielen Dank und Grüße
Wolfgang

[Carsten Hölscher]

Es müsste eine Zeitkonstante sein. Also kein unmittelbarer Zusammenhang zwischen Zahl und einem Sekundenwert oder sowas.

Carsten

[Wolfgang E.]

Ich meine halt beobachtet zu haben, dass der gleiche eingestellte Wert bei unterschiedlichen Instrumenten sehr stark unterschiedlich wirkt. Es scheint also nicht auf den Vollausschlag bezogen zu sein. Zeitkonstante meint Tiefpass? Mir scheint es eher ein Rampe zu sein.

Viele Grüße
Wolfgang

[Carsten Hölscher]

Man muss den max. Wert der Skala mit einbeziehen. Also ist die Skala Faktor 10 größer muss auch der Wert Faktor 10 größer sein , damit der Zeiger die gleiche Kurve fährt.

Carsten

[F. Schn.]

Meinem Eindruck nach erfolgt die Trägheit als 1/x-Funktion. Ein zu geringer Wert für die Trägheit führt meiner Beobachtung nach dazu, dass der Zeiger bei großen Sprüngen viel zu stark springt. Da muss man halt einen guten Mittelweg finden.

[Wolfgang E.]

Ziel ist es, dass sich der Zeiger in Zusi näherungsweise so verhält, wie auch im echten Fahrzeug, oder?
Die echten Instrumente sind aber nicht irgendwie besonders gedämpft oder gar Hitzdrahtinstrumente oder sowas. Druckluftinstrumente zeigen ohne merkbare Verzögerung den Druck an. Die elektrischen Instrumente haben als Verzögerung lediglich das Trägheitsmoment der Magnetspule und des Zeigers. Die LZB-vsoll-Anzeige schwingt bei einer großen Änderung auch schon mal kurz über. Die meisten elektrischen Anzeigen werden direkt aus Strom- und Spannungswandlern gespeist.
In den Zusi-Modellen sind die Anzeige teilweise so träge eingestellt, dass man keine Stufensprünge mehr sieht und die Zeiger dem Wert ewig nachlaufen. Das mag der eine oder andere schön finden, aber realistisch ist es nicht.

An F.Schn.: Ich weiß ja nicht, wo Du wohnst, aber Du bist herzlich nach Köln-Deutz eingeladen, um Dir das an meinen Fahrsimulator mit echten elektrischen und Druckluft-Anzeigern und einer MFA, welche über das seriellen LZB-Protokoll angesteuert wird, anzuschauen. Aus der Erinnerung würde ich sagen, dass es in der Lok nicht anders ist.

Viele Grüße
Wolfgang

[F. Schn.]

Mein Eindruck ist, dass du mit der Einstellung an die Sache heran gehst, dass das bisher alle Fst-Autoren falsch gemacht haben und der Wert flächendeckend rausgerissen gehört. Das kann eine gute Idee sein, wenn die Fst-Autoren das bislang als reines Copy&Paste gemacht haben. Im allgemeinen halte ich das aber für riskant. Grundsätzlich ist das jetzt eine allgemeine Aussage auf deine allgemeine Aussage; also jetzt ohne (d)ein konkretes Beispiel; sowohl bzgl. Fst. als auch bzgl. Instrument. Ich selbst bin glaube ich in meinen beiden Führerständen nur wenige (etwa 2-4) Instrumente explizit bzgl. der Trägheit durchgegangen, wovon min. eines absichtlich eingestellt war, um irgendwas zu machen, was Zusi damals nicht konnte. Genaueres kann ich aber aus dem Kopf nicht mehr sagen.

[Wolfgang E.]

Ich gehe mal davon aus, dass einige Führerstandsautoren das Vorbild nicht aus eigener Anschauung kennen. Grundsätzlich geht es mir auch nicht darum, ob jemand etwas falsch gemacht hat, sondern dass das Simulation möglichst nah an der Realität ist. Den Parameter auf 0 zu setzen (Ich denke, dass meinst Du mit rausreissen.) ist definitiv verkehrt, weil das Instrument dann springt. So dynamisch sind sie dann auch wieder nicht.
Vielleicht mache ich mal ein Video von MFA und Fahrdrahtspannungs- und Oberstromanzeige, damit ein Eindruck der Dynamik entsteht.

Das beim Schleudern ohne Trägheit ganz hässliche Anzeigen entstehen, hat mehr mit der Implementierung von Schleudern in Zusi zu tun und kein Grund für große Trägheitswerte. Das ist aber ein eigenes, eher kompliziertes Thema, auf welches die Führerstandsbauer keinen Einfluss haben.

[Wolfgang E.]

Ich habe jetzt mal ein paar Messungen durchgeführt.

1. Versuchsreihe: Je nach Messgerät Anlegen eines Spannungs- oder Stromsprungs und Aufzeichnen der Reaktion mit der Videokamera. Danach mit Avidemux Bild für Bild ansehen und Zeitpunkte/Werte-Paare notieren. Ergebnis: Weitgehend unabhängig von der Höhe des Sprunges ergibt sich eine konstante Einstellzeit. Bei den kleinen Rundinstrumenten für Fahrdrahtspannung und Oberstrom und beim Innenzeiger für die Zugkraft liegt diese bei ungefähr 400 ms, beim Außenzeiger Zugkraft ist sie ungefähr 433 ms. Der Geschwindigkeitsanzeiger gönnt sich 650 ms. Bei einem anderen Geschwindigkeitsanzeiger waren es auch 866 ms, wobei ich das Gefühl habe, dass dieser auch etwas schwergängig sein könnte. Alle Instrumente schwingen über. Die Kleinen am wenigsten, danach kommen die Innenzeiger der Großen und danach die Außenzeiger der Großen.
Erklärung: Die Zeit wird im wesentlichen benötigt, um den Zeiger zu Beschleunigen und wieder abzubremsen und nicht, um einen Reibungswiderstand zu überwinden. Je größer die Differenz zwischen aktueller Anzeige und und spannungsentsprechender Anzeige, desto größer das Drehmoment zum Beschleunigen des Trägheitmoments. Daher ist die Zeit von der Sprunghöhe in ausreichender Näherung unabhängig.

2. Versuchsreihe: Aufzeichnen des Fahrdrahtspannungsmesser der 111-I60 mit Blick Zugfunkgerät mit OBS Studio. Danach mit Avidemux Bild für Bild ansehen und Zeitpunkte/Werte-Paare notieren. Ergebnis: Zusi hat abweichend vom Vorbild eine Tiefpassfunktion. Mit dem Parameter Trägheit verstellt man die Zeitkonstante des Tiefpasses. Auch der Skalenendwert scheint eine Rolle zu spielen. Bei einer Schnellabschaltung aus einem bestimmten Zugkraftwert benötigt der Zugkraftanzeiger bei gleichem Trägheitswert ungefähr um den Faktor länger, indem auch die Skalenendwerte mit 100 kN und 22 kV im Verhältnis stehen. Besonders genau sind diese Messungen nicht, da die Instrumente in der Grafik nur mit begrenzter Genauigkeit abzulesen sind.

Eine sinnvolle Übersetzung zwischen gemessenen Verhalten der realen Instrumente und den Zusi-Einstellungen muss ich mir noch überlegen. Eine Idee wäre, alle Instrumente mit den Skalenendwerten 100 zu parametrieren und den Faktor entsprechend anzupassen. Dann müsste eine einheitliche Trägheit ein einheitliches Verhalten geben. Die Alternative ist eine Berechnungmethode für den Trägheitswert. Auf jeden Fall gilt es noch einen Kompromiss zwischen dem realen und dem Tiefpassverhalten zu finden.

Bis dahin
Wolfgang

[Leif K.]

Dickes Brett, Wolfgang. Aber die Einzelbildauflösung war natürlich eine geniale Idee mit dem entsprechenden Equipment. Bin gespannt, wie es weitergeht.

Kompliment

[F. Schn.]

1. Versuchsreihe: Je nach Messgerät Anlegen eines Spannungs- oder Stromsprungs und Aufzeichnen der Reaktion mit der Videokamera. Danach mit Avidemux Bild für Bild ansehen und Zeitpunkte/Werte-Paare notieren. Ergebnis: Weitgehend unabhängig von der Höhe des Sprunges ergibt sich eine konstante Einstellzeit. [...]

Danke. Damit bestätigst du im Wesentlichen meine Einschätzung zu den Instrumenten. (Bzw. auch den entsprechenden Beitrag zu dem Thema.)

Meine Vermutung ist folgende:
Um die Trägheit zu simulieren macht Carsten vermutlich grob so etwas:
Soll-Differenz = Wert Alt - Wert Soll.
Ist-Differenz = Soll-Differenz * Trägheit (bzw. ein aus der Trägheit abgeleiteter Wert)
Wert Neu = Wert Alt + Ist-Differenz

Das ist jetzt grob geraten, ohne mir das jetzt im Detail durchdacht zu haben. Aber das der Zeiger am Anfang sofort sehr schnell ist, und am Ende recht langsam, dürfte in etwa stimmen.
Das ist natürlich schön, weil man damit ohne viel Zwischenwerte den Effekt gut abbilden kann. Aber es führt halt eben wie gesagt zu einer anderen Charakteristik, die wie du schon sagst auch zu unterschiedlich langer Einstellzeit je nach Höhe des Sprungs führt. Und zu anderer Charakteristik innerhalb des Sprungs sowieso.

[timo74]

Wolfgang,
ich bin immer wieder begeistert, wie akribisch Du an die Sache rangehst. Absoluter Respekt!

Gruß
Timo

[Alwin Meschede]

Eine Idee wäre, alle Instrumente mit den Skalenendwerten 100 zu parametrieren und den Faktor entsprechend anzupassen.

Das würde dazu führen, dass die Zeigerinstrumente völlig undurchschaubar und im Rahmen der Qualitätssicherung auch nicht mehr prüfbar wären.
Hintergrund: Es ist für einen Führerstandsautor oft nicht ganz einfach, einen Zeiger so zu justieren, dass er richtig geht. Also zum Beispiel, dass bei 160 km/h der Zeiger wirklich auf 160 steht. Um das schnell prüfen zu können, dafür gibt es im Führerstandseditor einen Schieberegler. Wenn man diesen Schieberegler auf 160 stellt, dann muss der Tachozeiger bei 160 auf der Tachoskala stehen. Wenn man jetzt alle Skalen auf 100 normiert, dann funktionieren diese Überprüfungen nicht mehr, bzw. nur noch fehleranfällig mit Kopfrechnen. An dem Punkt würde ich mich dann dafür aussprechen, dass sich der Realismus bei der Trägheit der Wartbarkeit und Überprüfbarkeit der Führerstände unterzuordnen hat.

[Carsten Hölscher]

Auf jeden Fall!

[Wolfgang E.]

Das würde dazu führen, dass die Zeigerinstrumente völlig undurchschaubar und im Rahmen der Qualitätssicherung auch nicht mehr prüfbar wären.
Hintergrund: Es ist für einen Führerstandsautor oft nicht ganz einfach, einen Zeiger so zu justieren, dass er richtig geht. Also zum Beispiel, dass bei 160 km/h der Zeiger wirklich auf 160 steht. Um das schnell prüfen zu können, dafür gibt es im Führerstandseditor einen Schieberegler. Wenn man diesen Schieberegler auf 160 stellt, dann muss der Tachozeiger bei 160 auf der Tachoskala stehen. Wenn man jetzt alle Skalen auf 100 normiert, dann funktionieren diese Überprüfungen nicht mehr, bzw. nur noch fehleranfällig mit Kopfrechnen.

Ein berechtigter Einwand, den ich übersehen hatte. Also weg mit dieser Idee.

An dem Punkt würde ich mich dann dafür aussprechen, dass sich der Realismus bei der Trägheit der Wartbarkeit und Überprüfbarkeit der Führerstände unterzuordnen hat.

Hier wird das Kind mit dem Bade ausgeschüttet. Es gibt ja noch mehr Möglichkeiten. Eine hatte ich schon genannt. Eine andere wäre, jeden Anzeiger nach dem optischen Eindruck, bzw. Vergleich mit der Hardwareanzeige nach Gefühl einzustellen. Das halte ich für zu aufwändig. Deshalb möchte ich gerne eine Vorgehensweise ohne Rumprobieren finden. Vielleicht noch andere Ideen?
Darf ich dabei daran erinnern, dass nach eigener Aussage niemand mehr weiß, was dieser Parameter genau macht und ich es gerade mühsam mit Experimenten herauszufinden versuche? Ein Blick in eine gut strukturierten und kommentierten Quelltext wäre einfacher. Und dann eine entsprechende Erklärung im Zusi-Handbuch.

Ich habe eine derartige ablehnende Haltung leider schon öfter bei denen, die schon länger dabei sind, beobachtet. Nun hat Carsten, während ich das hier geschrieben habe, diese Haltung auch noch bestätigt. Warum ist das so?

1. Hat man was gegen mich persönlich? Mir ist nicht bewusst, dass ich jemanden etwas getan hätte.
2. Mag man es nicht, wenn jemand von neu dazu kommt und das eine oder andere in Frage stellt?
3. Findet man es blöd, dass man es jetzt all die Jahre selber nie so genau angeschaut hat?
4. Liebt man das Mittelmaß? Das ist mir tatsächlich an verschiedenen Stellen schon begegnet. Mit Mittelmaß sind wir aber zumindest im beruflichen Kontext alle überbezahlt. Unser Hochlohnstandort wird sich nur mit Produkten halten, die zur Weltspitze gehören. Das ist für Zusi Hobby sicherlich egal, aber eine Grundhaltung.

Wenn man allgemein möchte, dass ich mich mit sowas nicht beschäftige, dann schreibt mir das. Ich werde zwar nicht damit aufhören, es aber dann auch nicht mehr an die Öffentlichkeit bringen. Mein Hardwareführerstand braucht keine vorbildgerechten Bildschirmanzeigen. Eigentlich benötige ich gar keine Führerstandsgrafik. Das ist für die, die diesen Luxus aus Geld-, Zeit- oder Platzgründen nicht haben. Bei mir war das auch mehr eine glückliche Fügung.

Viele Grüße
Wolfgang

[Carsten Hölscher]

Ich meinte das Ändern der Skalierung. Das muss so prüfbar sein, wie Alwin es beschrieben hat. Es müsste wie gesagt so sein, dass der Trägheitswert mit der Skalierung wächst. Sollte sich ja recht schnell testen lassen. Instrument x10 skalieren und Trägheitswert x10 sollte das gleiche Verhalten bewirken.

Alle Verbesserungen sind natürlich erwünscht, aber wenn die Leute die jahrelange Erfahrung mit der Pflege der Datenstände haben, Einwände haben, dann wird das in der Regel berechtigt sein.

Carsten

[Leif K.]

Liebe Kollegen,

Ohne persönliche Betroffenheit und ohne globalpolitische Aspekte - nur die Meinung eines Users, der einerseits das Glück, die von Wolfgang besonders akribisch betrachteten Baureihen auch aus eigener Erfahrung zu kennen und andererseits aber mit Zusi am Bildschirm auskommen muss und daher Wert auf grafisch ordentliche Führerstände legt:

Das Argument von Alwin ist absolut richtig, dass er sagt, ein Zeigerinstrument zu überprüfen und ggf. zu justieren muss für Bestandsmodelle einfach sein und ohne Umrechnungen im Kopf oder per „Handhirn“ funktionieren.

Auf der anderen Seite sind Wolfgangs bisherigen Arbeiten an der Instrumententrägheit der 120 ein Quantensprung im Fahrgefühl, obgleich am Drehstromantriebsmodell als solches ja nichts korrigiert wurde.

Wolfgang hat verschiedene Möglichkeiten der Parametrisierung vorgeschlagen, eine davon sollte doch auch auf andere ältere Modelle übertragbar sein. Und wenn nicht - so what? Ist nicht eine Lösung, die 95% der Fälle abdecken kann, immer noch besser als gar kein Fortschritt? Wenn dann einzelne Modelle diese Verbesserung nicht mitmachen können, dann ist es eben so. Aber der Weg in die Zukunft mit neuen und besseren Erkenntnissen muss doch deswegen nicht verbaut werden, oder?

Trotz der Länge des Beitrags, just my 2 cts.

In der Hoffnung auf eine konstruktive Fortsetzung des Themas für jetzt viele Grüße,
Leif

[Alwin Meschede]

Ich habe nichts dagegen, dass Du dich intensiv und liebevoll mit dem Trägheits-Parameter beschäftigen willst. Es würde mir im Traum nicht einfallen, ausgerechnet bei so etwas von mir als nebensächlich empfundenem nach Details zu fragen. Aber stattdessen habe ich wahrscheinlich an anderen Stellen im Programm Fetische, wo ich es gerne genau wissen wollen würde. Deine eine Idee mit der auf 100 normierten Skalierung hätte halt Nebenwirkungen, und ich habe deswegen meine Bedenken geäußert. Aber wenn Du noch alternative Ideen hast, dann würde ich dich auch nicht bremsen wollen und bin sogar gespannt drauf.

[Wolfgang E.]

Es ging mir nicht um den sachlichen Einwand. Den kann ich sehr gut nachvollziehen. Das habe ich auch geschrieben.

Der Trägheitswert ändert sich nicht (nur) mit der Skalierung, sondern auch mit dem Wertebereich der Anzeige. Sonst müssten sich beispielsweise Zugkraft- und Fahrdrahtspannungsanzeige, die die gleiche Skalierung haben, auch gleich verhalten. Tun sie aber nicht, wenn man den gleichen Trägheitswert einstellt. Und die Sinnhaftigkeit, dass es einen Unterschied für das Verhalten macht, ob ich beispielsweise die Spannungsanzeige mit 1 skaliere und Werte von 0 bis 20000 V habe oder mit 0,001 skalieren und Werte zwischen 0 und 20 kV angebe, hat sich mir bisher nicht erschlossen. Vielleicht gibt es ja einen guten Grund, dann würde ich mich freuen, ihn kennen zu lernen.

Viele Grüße
Wolfgang

[Carsten Hölscher]

Das war wohl etwas ungünstig fomuliert. Also ich meinte mit Skalierung den Bereich zwischen 0 und Maximalwert.
Also hab ich ein Instrument was 0-20 anzeigt und anderes das 0-200 anzeigt, dann müßte auch der Trägheitswert Faktor 10 sein, damit sich die Zeiger gleich träge verhalten.

Carsten