Der größte Teil der im Betriebsfeld eingesetzten Hard- und Software sind Eigenkonstruktionen. Dies hat seine Ursache darin, daß die auf dem Markt erhältlichen Produkte entweder für Anlagen in dieser Größenordnung ungeeignet oder – insbesondere was die Software angeht – nur auf einen Spielbahnbetrieb, nicht aber für vorbildgerechtes Fahren, ausgelegt sind.
Die gesamte Steuerung der Modellanlage ist in mehrere Schichten modular aufgeteilt. Besonderer Wert wurde beim Aufbau der Anlage auf eine transparente Gestaltung der Schnittstellen und eine Erweiterbarkeit gelegt. Durch die offene Schnittstelle kann sehr einfach eine Ansteuerung der Anlage von externen Programmen oder Systemen vorgenommen werden. Dies erleichtert Forschungs- und Studienprojekte. Beispielsweise können so neue Stellwerkstechniken in der Simulationsanlage getestet werden, bevor sie im Probebetrieb bei der „großen“ Eisenbahn zum Einsatz gelangen.
Ebenso ist es durch die modulare Gestaltung sehr einfach möglich, jeden Bahnhof einer beliebigen Stellwerkstechnik zuzuordnen. Auf der Hardwareebene interessiert sich, bildlich gesprochen, ein Weichenantrieb der Modellbahn nicht dafür, wer den Stellauftrag für die Weiche ausgelöst hat: Dieser kann sowohl durch die Bewegung eines mechanischen Stellhebels ausgelöst werden oder durch den Mausklick im Elektronischen Stellwerk.
Die Modellbahnanlage besteht aus mehreren Systemkomponenten. Diese bestehen aus sogenannten Ein- und Ausgängen. Eingänge sind hierbei z. B. die Rückmeldungen aus der Gleisfreimeldeanlage oder die Endlagenmeldung der Weichenantriebe. Ausgänge sind Steueranweisungen wie Fahrbefehle für die Fahrzeuge, Weichenstellaufträge oder Signalbegriffe.
All diese Informationen werden durch Steuerplatinen im jeweiligen Bahnhof gesammelt bzw. ausgewertet und über ein Netzwerk in eine zentrale Datenbank übermittelt. Bewegt sich beispielsweise auf der Modellbahn ein Fahrzeug, belegt es nacheinander mehrere Gleisabschnitte. Diese Änderungen werden von der Hardware registriert und in die Datenbank geschrieben. Daraufhin informiert die Datenbank die angeschlossenen Programme (z. B. „Stellwerke“) über die Änderungen. Das jeweilige Programm verarbeitet die geänderte Information. So stellt ein Stellwerk beispielsweise ein belegtes Gleis nun in roter und nicht mehr in weißer Farbe dar.
Zentrales Element des Anlagensystems ist die bereits oben angesprochene Datenbank. In ihr laufen alle Anlageninformationen auf und jedes Programm kann auf die Daten zugreifen, sie verarbeiten und umgekehrt neue Informationen zurückliefern. Die im Betriebsfeld eingesetzte Software läßt sich grob in drei Kategorien einteilen: Stellwerke, Fahrsteuerung, Anwendungen. Diese Kategorien werden im folgenden kurz erläutert.
Mit Ausnahme der mechanischen und elektromechanischen Stellwerke sind alle anderen im EBD vorhandenen Bauformen reine Softwaresimulationen. Für den Nutzer ist dies jedoch transparent. Bei der Bedienung z. B. eines Gleisbildstellpults kann er nicht erkennen, daß im Hintergrund eine Software und keine Relaisanlage arbeitet. Für den Bediener verhält sich der Stelltisch wie ein richtiges Stellwerk.
Das Zusammenspiel zwischen Hard- und Software sei an einem Beispiel erläutert: Der/die Bediener:in möchte eine Weiche umstellen und betätigt dazu auf dem Stelltisch die entsprechenden Tasten. Das Stellwerksprogramm erkennt die Eingabe und prüft selbige zunächst auf Zulässigkeit. Wenn die Weiche umgestellt werden darf, d. h. sie ist frei von Fahrzeugen und nicht Teil einer Fahrstraße, übermittelt die Software den Stellauftrag in die zentrale Datenbank. Diese wiederum gibt den Stellauftrag an die Steuerplatine des jeweiligen Bahnhofs weiter. Auf dem Stelltisch beginnt die Weiche in der neuen Lage zu blinken, die Rückmeldung für den/die Fahrdienstleiter:in, daß der Stellauftrag akzeptiert wurde. Vor Ort hat der Modellbahnweichenantrieb das Stellkommando erhalten und läuft nun in die neue Lage um. Mit dem Erreichen der Endlage meldet die Weiche über die Steuerplatine den Abschluß des Auftrags in die Datenbank. Diese wiederum gibt nun die neue Weichenlage an das Stellwerk weiter: Das Programm ändert auf dem Stelltisch die blinkende Weichenlage in ein Ruhelicht um.
Diese Funktionalität ist unabhängig vom eingesetzten Stellwerkstyp. Der Stellauftrag kann von jeder beliebigen Bauform kommen.
Ein weiterer großer Vorteil ergibt sich für den Forschungsbereich. Hardwareseitig ist die Anlage mit einer großzügigen Infrastruktur ausgestattet, beispielsweise können die meisten Gleise in beiden Fahrtrichtung befahren werden. Eine Übungsaufgabe kann nun darin bestehen, anhand eines vorgegebenen Fahrplans die Infrastruktur zu optimieren. Das Ergebnis der Optimierung wird anschließend in die Stellwerkstechnik umgesetzt: So bleiben die Weichen physikalisch auf der Anlage vorhanden, sind aber in der Stellwerkssoftware nicht mehr dargestellt und damit nicht bedienbar. Die Simulation zeigt nun, ob die umgeplante Infrastruktur noch den Ansprüchen genügt oder nicht.
Die Fahrsteuerung koordiniert die Bewegung der Modellbahnzüge auf der Anlage. Sie kümmert sich um das Fahren und Anhalten der Züge, sie übernimmt die Zuweisung der gültigen Geschwindigkeiten und das Einhalten des Fahrplans. Mit Hilfe der Informationen aus der Datenbank und den vorliegenden Fahrplandaten wird die Zulässigkeit einer Zugbewegung berechnet und anschließend ausgeführt.
Beispiel: Ein Zug (mit einer bestimmten Digitaladresse) steht vor einem Signal. Die Fahrsteuerung erkennt, daß das Signal nun von rot auf grün wechselt. Sie prüft jetzt anhand des eingestellten Fahrwegs, welche Geschwindigkeit zulässig ist (z. B. 60 km/h bis zum Ende des Weichenbereichs) und ob der Zug abfahren darf. Ist der Zug zu früh, beispielsweise 8:00 Uhr und planmäßige Abfahrtszeit 8:02 Uhr, so wartet sie trotz der Fahrtstellung des Signals bis zur Abfahrtszeit. Anschließend übermittelt sie der Digitalzentrale den Fahrauftrag für die passende Lokomotive (Digitaladresse) mit der entsprechenden Geschwindigkeit (Modellbahnfahrstufe): Die Lok setzt sich auf der Anlage in Bewegung. Nachdem die Modellanlage das Befahren der letzten Weiche im Fahrweg rückgemeldet hat, gibt die Fahrsteuerung den Befehl zum Beschleunigen. Statt der bisherigen 60 km/h erreicht der Zug danach seine umgerechnete Höchstgeschwindigkeit von beispielsweise 140 km/h. Auch gesonderte Ereignisse, wie die Annäherung an rote Signale mit reduzierter Geschwindigkeit sind einstellbar.
Über die Fahrplansteuerung werden zeitgleich Pünktlichkeitsinformationen und gefahrene Streckenlängen erfaßt, so daß auch im Nachhinein eine Auswertung der Simulation oder ein Vergleich mit anderen Übungen durchgeführt werden kann.
Fahrpläne können dabei jederzeit für die entsprechende Schulungssituation erstellt oder überarbeitet werden. Ob Nebenbahn mit Stundentakt oder Hauptbahn mit dreiminütiger Zugfolge: Fast alles ist möglich. Dabei können auch automatisch Ereignisse (z. B. Verspätung eines Zuges auf einem Bahnhof wegen einer Reisegruppe) eingestreut werden, ohne daß sich ein/eine Betreuer:in gesondert darum kümmern muß.
Hierunter fallen Programme, die im wesentlichen nur lesend auf die Anlage zugreifen. Dies sind u. a. Programme zur grafischen Darstellung des Istzustands, Programme zur Datenauswertung oder Dispositionsprogramme, die für die jeweiligen Übungen auf Kundenwunsch zum Einsatz kommen. So kann ein Programm z. B. aus dem aktuellen und dem planmäßigen Standort eines Zuges die aktuelle Verspätung berechnen und eine entsprechende Ansage oder Anzeige auf einem Unterwegsbahnhof generieren oder auf Probleme bei der Dienstplangestaltung der virtuellen Lokführer:in wegen Überschreitung der Arbeitszeit hinweisen.
