デジタルコマンド制御

デジタル コマンド コントロール(DCC) は、同じ電気線路セクション上の機関車を個別に制御できるようにする 鉄道模型のデジタル操作システムの標準です。

DCC プロトコルは、米国国立鉄道模型協会(NMRA)のデジタル コマンド コントロール ワーキング グループによって定義されています。NMRA は DCC という用語を商標登録しています^{[引用が必要] 。そのため、}デジタル コマンド コントロールという用語は、あらゆるデジタル鉄道模型制御システムを説明するために使用されることもありますが、厳密に言えば、NMRA DCC を指します。

デジタルコマンド制御システムは、1980年代にドイツの鉄道模型メーカー2社、メルクリン社とアーノルド社向けに（ドイツのレンツ・エレクトロニック社との契約に基づいて）開発された。レンツ社が製造した最初のデジタルデコーダーは、1989年初頭にアーノルド社（Nスケール）向けに、1990年中頃にメルクリン社（Zスケール、H0スケール、1ゲージ、デジタル=）向けに発売された。^[1]メルクリン社とアーノルド社は特許問題で契約を破棄したが、レンツ社はシステムの開発を続けた。1992年、後にNMRA/DCCワーキンググループの議長を務めるスタン・エイムズ氏が、メルクリン/レンツシステムをNMRA/DCC標準の候補として調査した。1990年代にNMRAコマンド制御委員会がコマンド制御標準案に対するメーカーからの提案を求めたところ、メルクリン社とケラーエンジニアリング社は評価のために自社のシステムを提出した。^[2]委員会はメルクリン/レンツのシステムに感銘を受け、プロセスの早い段階でデジタル方式を採用することに決めました。NMRAは最終的にレンツのシステムをベースに独自のプロトコルを開発し、さらに拡張しました。このシステムは後にデジタルコマンドコントロールと名付けられました。NMRA DCCをベースに構築された最初の商用システムは、1993年のNMRA大会でデモが行われ、DCC規格案が発表されました。この規格案は、採用される前に Model Railroader誌の1993年10月号に掲載されました。

DCC プロトコルは、NMRA によって発行された2 つの標準の対象です。S-9.1 は電気標準を規定し、S-9.2 は通信標準を規定しています。推奨されるプラクティス ドキュメントもいくつか用意されています。

DCC プロトコルは、トラック上の信号レベルとタイミングを定義します。DCC では、DCC コマンド ステーションと追加スロットルなどの他のコンポーネント間で使用されるプロトコルは指定されません。さまざまな独自の標準が存在し、一般に、あるベンダーのコマンド ステーションは、別のベンダーのスロットルと互換性がありません。

2006年、レンツはキューン、ジモ、タムスとともに、デコーダーからコマンドステーションへのフィードバックチャネルを可能にするDCCプロトコルの拡張の開発を開始しました。このフィードバックチャネルは通常、どの列車が特定のセクションを占有しているかを知らせるために使用されますが、エンジンの実際の速度をコマンドステーションに通知するためにも使用できます。このフィードバックチャネルはRailComという名前で知られており、^[3] 2007年にNMRA RP 9.3.1として標準化されました。

「NMRA規格と推奨プラクティス」より引用: ^[4]

S-9.3 DCC双方向通信規格

S-9.3.1 (廃止)

S-9.3.2 DCC 基本デコーダー送信 - (2012 年 12 月 20 日更新) 改訂中

DCC システムは、電源、コマンド ステーション、ブースター、スロットル、およびデコーダーで構成されます。

DCC コマンド ステーションは、スロットルからのデータを使用してデジタル パケットを作成します。デジタル パケットには、デコーダーのアドレス、命令、およびパケットの有効性をチェックするためのエラー バイトが含まれます。

多くのコマンド ステーションには、アンプ (ブースター) が組み込まれており、電源と組み合わせることで、トラックの電圧を変調し、電力を供給しながら デジタルメッセージをエンコードします。大規模なシステムでは、追加のブースターを使用して追加の電力を供給する場合があります。

トラック電圧は純粋なデジタル信号であり、接地基準のない差動信号として説明されます。^{[5]一方のレールは常にもう一方のレールの逆論理状態であり、各データパルスが繰り返されます。DCC信号は}正弦波に従わず、DC電圧に重畳されたキャリアでもありません。コマンドステーション/ブースターは、レールに適用される電圧のオン/オフをすばやく切り替え、バイナリパルスストリームを生成します。極性がないため、移動方向はレールの状態とは無関係です。電圧が適用される時間の長さは、データをエンコードする方法を提供します。バイナリ1を表すには周期が短く（公称106μs  ）、ゼロはより長い周期（公称200μs以上）で表されます。

各機関車には、個別にアドレス指定された多機能 DCC デコーダーが装備されており、線路から信号を受け取り、指示を処理してそれに従って動作します。電動モーターの速度と方向は、パルス幅変調を使用して制御されます。各デコーダーには固有のアドレスが与えられ、別のデコーダー向けのコマンドには動作しません。そのため、特別な配線を必要とせずに、レイアウト上のどこでも機関車とアクセサリを独立して制御できます。デコーダーは、ライト、煙発生器、サウンド ジェネレーターなどの機能も制御できます。これらの機能は、DCC スロットルからリモートで操作できます。アクセサリ デコーダーも同様の方法でスロットルからコマンドを受信し、分岐器、連結解除器、その他の操作アクセサリ (駅のアナウンスなど) やライトを制御できます。

市販の DCC スターター システムの選択に応じて、単一のアナログ (DC) モデル機関車に単独で (または DCC デコーダーを備えたエンジンに加えて) 電力を供給することができます。この手法はゼロ ストレッチングと呼ばれ、NMRA DCC 標準の一部ではありません。ゼロ ビットの周期を拡張 (ストレッチ) して、ストレッチされたゼロ ビットが適用されるレールに応じて、平均電圧 (したがって電流) を順方向または逆方向にすることができます。ただし、生の電力には大きな高調波成分が含まれているため、DC モーターは DC 電源の場合よりもはるかに急速に熱くなり、一部のモーター タイプ (特にコアレス電気モーター) は DCC 信号によって損傷を受ける可能性があります。

デジタル制御の大きな利点は、レイアウト上のどこにあっても機関車を個別に制御できることです。アナログ制御では、複数の機関車を個別に操作するには、線路を別々のブロックに配線し、各ブロックにコントローラを選択するスイッチを設定する必要があります。デジタル制御を使用すると、機関車をどこにあっても制御できます。

デジタル機関車デコーダーには慣性シミュレーションが含まれていることが多く、機関車は現実的な方法で徐々に速度を上げたり下げたりします。また、多くのデコーダーは、一定の速度を維持するためにモーターの電力を常に調整します。ほとんどのデジタル コントローラーでは、オペレーターが 1 台の機関車の速度を設定し、前の機関車が速度を維持している間に別の機関車を選択してその速度を制御できます。

最近の開発^には、小型ながら高品質のスピーカーを使用する傾向のある スマートフォンの進歩により可能になった、Nスケールほどの小型の機関車用のオンボードサウンドモジュールが含まれます。

配線要件は、従来の DC 電源レイアウトに比べて一般的に軽減されます。アクセサリのデジタル制御では、配線は中央制御パネルに個別に接続するのではなく、アクセサリ デコーダに分散されます。ポータブル レイアウトの場合、これによりボード間接続の数が大幅に削減されます。ベースボード間の接続が必要なのは、デジタル信号とアクセサリ電源だけです。

ヨーロッパの主な代替手段は 2 つあります。オープンNormen Europäischer Modellbahnen (NEM) 規格のSelectrixと、Märklin Digital独自システムです。米国の Rail-Lynx システムは、レールに固定電圧の電力を供給し、コマンドは赤外線を使用してデジタルで送信されます。

その他のシステムには、デジタルコマンドシステムとトレインマスターコマンドコントロールがあります。

いくつかの大手メーカー（Märklin、Fleischmann、Roco、Hornby、Bachmannなど）が、DCC専門メーカー（Lenz、Digitrax、ESU、ZIMO、Kühn、Tams、NCE、Digikeijs、CVP Products、Sound Traxx、Train Control Systems、ZTCなど）とともにDCC市場に参入しています。Selectrix中央ユニットのほとんどは、DCCを完全にまたは部分的にサポートするマルチプロトコルユニットです（Rautenhaus、Stärz、MTTMなど）。

• デジタル鉄道模型制御システム
• ネットワークバスのリスト

• ワイルド、マイク (2007 年 4 月～5 月)。「デジタル コマンド コントロール: 初心者向けガイド」。Hornby Magazine 。第 1 号。ハーシャム: Ian Allan Publishing。p. 88～92。ISSN 1753-2469。OCLC  226087101  。
• グレインジャー、フィル (2008 年 1 月) 。「DCC: 今後の展望」。Model Rail。第 113 号。ピーターバラ: EMAP Active。pp. 40–41。ISSN 1369-5118。OCLC  173324502  。

ウィキメディア・コモンズには、デジタル・コマンド・コントロールに関連するメディアがあります。

• NMRA 標準および推奨プラクティスのページ
• NMRAの商標登録されたDCCロゴ
• DCCWiki の DCC の歴史
• DCCWiki について
• DCCの配線
• OpenDCC - 独自のデコーダー、コマンド ステーションなどを構築するためのオープン プロジェクト。