車子行走的順暢度，一直是很重要的課題之一。尤其在中低速是否可穩定，除了在機械傳動結構上要滑順外，在數位晶片的調校也是重點。而此篇提及的有關行車設定，其實透過 CV 編輯器一個一個 CV 去調整也都可以達成，只是透過 ESU LokProgrammer (以下簡稱燒錄器) 的圖形化界面以及專案檔的版本控制，可以更有效率，更有彈性的調校。
油門曲線以及加減速特性
首先先講到所謂的『Speed Table』，其實個人較喜歡用『油門曲線』這個詞。也就是當你轉動或調整控制器的油門時，車子對指定的油門設定反應的車速。油門曲線有二種型式，一是由三點決定的曲線，一是由 28 點決定的曲線。至於要用那種油門曲線，則由 CV 29 bit 4 來控制。
如果要調整車速接近實車比例車速，建議要先做完調速才進行
Autotune。而調速可利用測速器，以最高車速進行車測調整後，而 50% 油門位置，大多以全速的 30%-35%
左右來設定，這樣的好處是在前段油門可以有較佳解析度，而後段加速也較快。因為一般狀況跑車，大多少會用全油門來跑，前段 50%
油門加大解析度反而有利用行車操控。有關調車速部分，等過一陣子用測速器再來更新此文。此次 Autotune 就以一般建議值來調校，也就是
CV2/6/5 為 3/88/255 的設定來進行。
CV 29 bit 4 為 0 :
使用三點 (VStart, VMid, VHigh) 油門曲線，如同下方的畫面所示。而也在下方畫面中標示了相對的 CV 位置，所以油門曲線，你也可以用 ESU 50210 的 CV 編輯器一一設定。不過用燒錄器的界面在操作上可以更直覺。
VStart (CV2) : 油門初始速度
VMid (CV6) : 50% 油門的速度
VMax (CV5) : 100% 油門的速度 (最高車速)
CV 29 bit 4 為 1:
使用 28 點的油門曲線，而這 28 個設定值是用 CV 67 到 CV 94，一共 28 個設定值來描繪這油門曲線。所以英文稱『Speed Table』也是很直觀，因為 28 個 CV 如同一個表格，所以稱它為速度表也是沒錯。如使用 28 點速度曲線，但它的初始速度以及最高車速一樣受到 CV 2 及 CV 5 的限制。而 ESU 歐規晶片油門曲線固定為 28 點，美規晶片則可選擇 3 點式或 28 點式。
行車加減速特性調整，在之前拙作『常用 CV 的設定』中有提及車子加速及減速的 CV。
CV 3 : 車子加速度
CV 4 : 車子煞度反應度
在燒錄器管理界面中，在『Driving characteristics / 行駛特性』中，也有相對應的使用者界面可以調定。所以在設定好油門曲線後，再搭配 CV 3 及 CV 4，就可以大致上決定這台車的行駛特性。
馬達運轉時之 BEMF，對火車行車穩定性之影響與調校
不過，在決定了曲門曲線及加減速特性後，車子在行駛時，如發生低速行走不順；在快停車時車子會跳動；油門加到 100% 了，車速依然很慢，等這些問題，就要再做細部的調整。而這些問題都跟馬達在轉動時產生的 BEMF (Back Electromotive Force) 有關，BEMF 中文稱為『反電動勢』。
簡而言之，馬達供電在轉動時，它本身也像一個發電機一樣，會『發電』產生另一種電能，而這反電動勢會抵消現有馬達轉動的動力。如馬達要維持轉速，則要有更大的供電給馬達才能維持轉速。而接下來會有十個 CV 設定，可以針對 BEMF 進行微調，而使車子在行走時能更順暢。而這有關 BEMF 的調校就緊接在剛剛調整油門曲線的同一個頁面下。
CV 49 bit 0 / 行車負載控制開關
一般 ESU 晶片行車不順在故障排除時，習慣上都會先關閉 BEMF (CV49 bit0=0)，也就是把行車負載功能關閉 ，如這時車子還是有行車不順的狀況，那可能有很大機會是機械結構問題所致，例如傳動軸變形等等。下圖就說明等下在 Autotune (自動調校) 相關的參數說明。
接下來就以文字進一步說明這六個跟行車負載調整相關的 CV 設定。
CV 53 / 軌道參考電壓：
CV 53 用來設定目前控制器輸出供電至軌道的電壓，單位是 0.1 伏特。所以如果供電 14 伏特則應要設定 140。此設定主要目的是用來調整油門跟實際車速的匹配度。
但如果油門尚未到 100%，如加到 75% 時，車速已到全速了，也就是油門再往上加也不會提高車速時，此時應降低 CV 53 的設定值。反之，如果油門加到 100%，其車速仍未到全速時，則應提高 CV 53 的設定值。
CV 54 / 行車負載控制 / 參數 K：
CV 54 用來設定行車的負載大小控制力道，也就是車子愈『重拖』時， CV 54 設定值就要愈大。車子重拖的原因很多，如機械潤滑度不足，或者傳動有問題等等。但如果行車時會抖動時，則要減小這個值，直到 Speed Step 1 的油門大小下，行車依然穩定。
可把 CV54 理解成，要用多大的力道給馬達才能帶動這部車，因為很多因素造成車不滑順，如機械干涉等，K 值就要大才能帶動車子。而當一切都調整到很好時，不用到太大的力道（小K)，就可帶動車。所以一台車 K 值過大反而要回頭看機械傳動結構有那些地方有問題。
CV 55 / 車子慣性設定 / 參數 I：
CV 55 用來設定車子的慣性反應，如果車子在低速行駛到停車時，車子會晃動或跳動時。以預設值為基準，如車子配備大型飛輪，則要提高 CV 55 的設定，而車子如果是配備小型飛輪或無飛輪配置時，則應調降 CV 55 的設定。而在調整時，一次的調整量為 5 個單位，調整後再觀察狀況有無改善。
以下三個 CV 設定，可以針對低速行駛之負載控制進行調整。
CV 52 / 低速行車負載控制 / 低速參數 K：
如果在調整 CV 54 時，中、高速的行駛都穩定，只有在低速行駛會抖動時，則在 ESU 的設計是在低速時參照另一個行車負載設定，這時應要調整 CV 52 值。一般來說如有這狀況， CV 52 通常要調到比 CV 54 大 5 至 10 單位。 至於負載控制在多少 Speed Step 以下用 CV 52，在 Speed Step 多少以上看 CV 54 時，則用 CV 51 來設定。
CV51 / 低速行車負載控制參照之最高 Speed Step：
如果有設定 CV 52 低速行駛負載控制，那要多慢才是『低速』？則由這個 CV 51 來設定。Speed Step 小於 CV 51 時，負載控制設定參照 CV 52；反之如 Speed Step 大於等於 CV 51 時，則負載制控設定則參照 CV 54 設定。
CV 56 / 負載控制在低速行車的介入比例：
如在低速行駛時，未到抖動的程度，而是行車有點不順時，則可以調降此設定值，一次調降 5 單位再觀察行車狀況是否有改善。
BEMF 反電動勢的量測週期調整
以下四個 CV 設定，在部分的 Loksound 4 並未支援。由樓上的行車負載調整可得知，Loksound 數位晶片藉由對反電動勢的控制，來配合行車負載大小進行對馬達的出動力道進行控制，自然如果反電動勢的量測如果可以更準確，則在負載控制上則會有更佳的效果。所以接下來的四個參數，主要用來調整在何時要進行反電動勢的量測。
而為了要有更精準的反電動勢量測結果，ESU 設計了在進行反電動勢量測時，暫時的關閉馬達的運轉，但這很短很短的時間內，不會影響馬達的轉動。各位可以看到下方照片中，中間左方有一個類似方波形的圖形，而其中有部分是沒有波形的時候，照片中稱之為『Measurement Gap』，也就是在這時候進行反電動勢的量測，再根據量測的結果，做為用來控制行車負載各 CV 設定的參考基準。
在量測完反電動勢後，馬達接著持續運轉一段時間，到下一次量測時間前，這一個週期稱為『Back EMF sampling period』。也就是一個反電動勢的『取樣週期』。而過多的量測次數，會使晶片的溫度變高，而這取樣週期的長短以及每次在一個取樣週期內要花多久時間來量測反電動勢，則可以用以下四個 CV 來設定。
而這四個 CV 設定，二個二個為一組，分別用在低速以及全速狀態下的取樣及量測。
低速時
CV 116 / 低速取樣週期：
設定值 50-200，單位 0.1ms。所以取樣週期範圍為 5-20ms
CV 118 / 低速反動電勢量測時間：
設定值 10-40， 單位 0.1ms。所以量測反動電勢時間為 1-4ms
高速時
CV 117 / 全速取樣週期：
設定值 50-200，單位 0.1ms。所以取樣週期範圍為 5-20ms
CV 119 / 全速反動電勢量測時間：
設定值 10-40， 單位 0.1ms。所以量測反動電勢時間為 1-4ms
行車負載 / 反電動勢自動化調校程序 / AutoTune
看到這裡，一共十個 CV 跟 行車負載 / 反電動勢有關，但快暈了沒? 十個 CV 要怎一個一個去調整? 不用擔心，ESU Loksound 5 有供各家馬達的建議設定值組合，只要按下畫面中的『Load control value from present motor types』，再選擇相對應的馬達，如果找不到就選擇第一項『Default settings』，也是此次接下來做 Autotune 的基準值。
如果仍舊運轉不順，接下來進行自動最佳化 (Autotune) 的調校程序，火車會自動跑一段後，會依照晶片偵測到的訊號，自動調校這幾個 CV 設定，在 Autotune 後再按行車狀況進行微調。以下是這個自動化程序的執行方式。
1. 首先，要在平面鋪一直線軌道，並足夠讓火車用全速跑大約二秒的時間。以 ESU 建議來說要有 5 英呎左右的長度，大約在 1.5 公尺左右，並且要預留長度讓火車能夠煞停。
2. 確認 F1 功能尚未啟用，且油門為 0。
3. 在編程軌上或者在主線軌上 (PoM)，把 CV 54 的設定寫為 0。
4. 按下 F1，這時車子會自動加速至全速後再自動停車，這過程中大約會有 1.5 - 2 秒左右，你無法控制火車車速。
5. 當火車自動停止時，再按一次 F1，關閉 F1 功能。
6. 這時 Loksound 5 會把測得的訊號，自動調整 CV 51 - 56 的設定值。
一開始先記錄尚未 Autotune 前的原始設定值與基準設定值在 Speed Step 5 及 30 的行車影片，原始設定值等下會跟其他參數整理在同一個表格裡。
原始設定值，Speed Step 5
原始設定值，Speed Step 30
基準設定值，未 Autotune 前，Speed Step 5
基準設定值，未 Autotune 前，Speed Step 30
行車負載自動化調校程序影片
以下是用 Athearn P42DC 擔任測試主角，並確認以下幾項設定。
1.油門曲線改為三點式 (3, 88, 255)
2.馬達 BEMF 預設設定使用 ESU 建議的 Default Setting
3.軌道參考電壓 / CV53 調整為 14 伏特，目前 ESU 50210 是以 15 伏特供電
4.由於第一次跑 Autotune 不知會軌道要多長距離才安全，首次先鋪設 4 公尺直軌
在上方影片的 Autotune 跑完後，由影片可以看到 Autotune 測試在軌道長度大約要 130 公分左右，跟 ESU 建議的 5 英呎長度很接近。而此次的 Autotune 測試，一共做了三組，每組各做十次。這三組主要的不同之處在三組的 BEMF 量測時間設定不同。
第一組：CV116/117/118/119 : 50/150/15/20
這組為 ESU 馬達預設 (Default Setting) 設定，同時也是 ScaleTrains SD40-2 的設定。BEMF 在低速的量測週期 (CV 116/117) 較原始設定 (第三組) 較短，意即量測的次數多一倍，但每次量測 (CV 118/119) 的時間略短。
第二組：CV116/117/118/119：50/150/20/25
第二組相較第一組，主要在 BEMF 量測週期不變下，但量測時間在高低速各拉長了 5ms，同時也是 ScaleTrains GE Tier 4 GEVo 原廠使用的設定，這也較接近 P42DC 的車重動力比。
第三組：CV116/117/118/119：100/150/20/25
第三組是原本 P42DC 使用的設定，相較於第二組，雖然量測時間一樣，但在低速的量測週期較長，也就是在低速時量測次數較第二組少一半，這樣結果如行車如穩定的話，晶片的溫度也會比第二組來的低。
而在連續十次 Autotune 後，其相關的 CV 設定值變成如下所示。
接下來就來看看這三組不同的 BEMF 量測設定在跑完 10 次 Autotune 後，在 Speed Step 5 及 Speed Step 30 的行車影片。
第一組：CV116/117/118/119 : 50/150/15/20 Speed Step 5 影片
第一組：CV116/117/118/119 : 50/150/15/20 Speed Step 30 影片
第二組：CV116/117/118/119：50/150/20/25 Speed Step 5 影片
第二組：CV116/117/118/119：50/150/20/25 Speed Step 30 影片
第三組：CV116/117/118/119：100/150/20/25 Speed Step 5 影片
第三組：CV116/117/118/119：100/150/20/25 Speed Step 30 影片
看完影片後，個人覺得，在尚未跑 Autotune 的原始設定在低速有時不穩。而使用了 ESU 馬達預設設定後，有稍為改善。而在 Autotune 跑完後的第一組，在低速有明顯改善。但第二組拉長量測時間後，感覺又比第一組穩。看來第一組較較合 SD40-2 這種小型車；而第二組較適合 GE Tier 4 GEVo 及 PD42 這種中型略大的車；而第三組感覺跟第二組差不多，但因為量測週期拉長，晶片熱度會再小一點 。下次應要拆車殼，用溫度槍量測晶片溫度 (這就等下次有機會再做) 😋。感覺第三組應適合如 SD90MAC 或著像 UP 8500MQ 這種大型車。找機會再把 UP 8500 MQ 的數據讀進來比較。
以下這張是三組各十趟 AutoTune 的測試結果，供大家參考，而每組在測試前都把設定重置回基準值才進行測試。
建議在執行自動調校程序前，建議檢查火車是否有機械結構上的干涉會導致行車不順，或者可以跑個五至十分鐘，讓火車熱身一下，行車順了再來做自動調校程序，這樣測出來的設定值會較精準。
以上就是基本的行車調整，透過油門曲線來設定火車行走的速度區間，再配合 CV3 及 CV4 調整車子加減速的特性。最後，如車子用預設值行走時會抖動或不穩時，可以先執行幾次 Autotune，看這些『症頭』會不會改善。或者跑完 Autotune 後，再自己觀察火車行走狀況，再微調相對應的 CV 設定，這樣火車就可以平穩的運轉了。
延伸閱讀:
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ESU 53451 LokProgrammer 在馬達行車特性調整時的配合應用
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