Trzecia szyna (szyna modelowa) - Third rail (model rail)
Zastosowanie trzeciej szyny w modelowaniu transportu szynowego to technika, która była kiedyś stosowana w celu ułatwienia okablowania.
Wczesne zestawy pociągów
Pre- wojna zestawy pociągiem od producentów takich jak Hornby były prawie całkowicie 0 miernik , albo mechaniczna lub elektryczna, z zestawów elektrycznych wykorzystujących system trzy kolejowej. Zarówno szyna, jak i tabor zostały wykonane z tłoczonej, litografowanej blachy białej, z kilkoma kawałkami odlewanego ciśnieniowo cynku lub toczonego mosiądzu. Trzecia szyna była izolowana od podkładów z blachy białej za pomocą izolujących podkładek z włókna .
Po wojnie nastąpiło przesunięcie ze skali 0 do półwymiarowych skal H0 i 00 . Ulepszona technologia w tym czasie, szczególnie w przypadku elementów formowanych z tworzyw sztucznych, sprawiła, że elektryfikacja dwuszynowa stała się praktyczna. Wielu z nowej generacji malowniczych modelarzy kolejowych budowało od podstaw swoje nowe lokomotywy na dwuszynowe, chociaż nie było to powszechnie akceptowane. Większość komercyjnych producentów pociągów kontynuowała przez pewien czas systemy trójszynowe.
Trudności dwuszynowe
Stosowanie dwuszynowego systemu elektryfikacji dla modelu kolei wiąże się z szeregiem trudności, zarówno w przypadku torów, jak i taboru.
Tor
Tor oczywiście wymaga, aby dwie szyny były izolowane od siebie nawzajem oraz od podtorza, jeśli jest ono wykonane z metalu. Jeśli elementy toru są odwracalne, obie szyny muszą być izolowane. Niezawodne działanie wymaga również dokładnej kontroli szerokości toru, z których wszystkie wymagały precyzyjnie formowanych wtryskowo plastikowych łączników, a nie elastycznego włókna.
Kolejnym problemem była punktowość, ponieważ krzyżownica i ruchome łopatki są połączone z przeciwległymi szynami, zgodnie z kierunkiem, w którym ustawione są punkty. Wymaga to albo izolowanej dwuczęściowej krzyżownicy, z ryzykiem słabego kontaktu z przejeżdżającymi przez nią lokomotywami; albo całkowicie metalowa „pod napięciem” żaba, która musi być izolowana od szyn poza zwrotnicą i która zwykle wymaga dodatkowego przełącznika, aby zapewnić niezawodne połączenie. Dla porównania system trzech szyn jest po prostu odizolowany od torów jezdnych.
Niektóre układy, takie jak pętla balonowa , również stwarzają problemy w przypadku dwóch szyn, ponieważ łączą ze sobą przeciwległe szyny wokół pętli i mogą wymagać izolacji.
Tabor
Wagony i wagony mogą używać formowanych plastikowych zestawów kołowych, które są kompatybilne zarówno z systemami trzy-, jak i dwuszynowymi. Hornby Dublo wprowadził je w 1959 roku, podczas przechodzenia na dwie szyny, kiedy większość użytkowników nadal korzystała z układów trójszynowych.
Lokomotywy
Lokomotywa dwuszynowa musi jednocześnie unikać zwierania dwóch szyn jezdnych, a także musi niezależnie pobierać prąd z obu stron. W przypadku lokomotywy trójszynowej koła i osie są zwykle metalowe, a metalowe podwozie może służyć jako połączenie uziemiające. Ma to tę zaletę, że wszystkie koła, w tym wózki, działają jak podbieracze. Daje to dużą długość zbiórki, zmniejszając problem przekraczania luk w dostawach.
W przypadku wersji dwuszynowej pobór prądu jest zwykle wykonywany za pomocą kolektorów sprężynowych z brązu fosforowego umieszczonych z tyłu obręczy kół. Jeśli koła są izolowane za pomocą plastikowych kół w metalowych obręczach, dla zbieracza dostępna jest tylko obręcz. Tylko te koła, często dwa, ze sprężynami kolektorowymi mogą pobierać prąd z toru. Może to stwarzać problemy przy przekraczaniu luk w punktowaniu. Alternatywnym systemem jest konstrukcja „podzielonej ramy”, która cieszyła się pewną popularnością we wczesnych wąskotorowych torach, takich jak rozstaw N i modelowanie prototypów wąskotorowych . Wykorzystuje to przewodzące metalowe koła i osie, w których osie są podzielone na pół na dwie strony, odizolowane od siebie. Ramy lokomotywy są również podzielone. Zamiast oddzielnych sprężyn podbieracza, jako kolektory zastosowano łożyska osi. Ta technika jest nieco skomplikowana przy wykonywaniu osi, ale łatwiej dostosowuje się do węższych rozstawów. Może również łatwo pobierać prąd ze wszystkich kół napędowych, a nawet kół ciężarówek kucyków.
System dwuszynowy a system trójszynowy
Wczesne pociągi zabawkowe wykorzystywały dwa metalowe tory, jak większość prawdziwych pociągów . Jednak producenci szybko odkryli, że użycie środkowej szyny do zasilania elektrycznego i dwóch zewnętrznych szyn do wspólnego lub uziemienia sprawia, że styk elektryczny jest znacznie bardziej niezawodny i mniej podatny na zwarcia . Kontakt z trzema szynami również eliminuje potrzebę stosowania izolowanych kół, co było ważnym czynnikiem, zanim tworzywa sztuczne stały się powszechnie dostępne. Większość wag i mierników sprzed skali H0 wykorzystywała trzy szyny do obsługi elektrycznej.
Kierunek
Lokomotywy trójszynowe prądu stałego będą poruszać się w tym samym kierunku, „do przodu”, zawsze gdy trzecia szyna ma tę samą biegunowość, niezależnie od tego, w którą stronę są umieszczone na torze. Dwie identyczne lokomotywy mogą poruszać się po torze w różnych kierunkach, w zależności od orientacji, w jakiej są na nim ustawione.
Natomiast lokomotywy dwuszynowe będą poruszać się w tym samym kierunku względem toru. Jeśli lokomotywa jest odwrócona, nadal porusza się w tym samym (względem toru) kierunku. Zgodnie z przyjętą konwencją, wszystkie wagony są połączone i dostosowane do poruszania konsekwentnie, tak że dwukrotnie nagłówek pociągów jest możliwe.
System styków kołków Marklin wykorzystuje silniki prądu przemiennego. Są one niezależne od biegunowości zasilania i zamiast tego wykorzystują wewnętrzny przełącznik sterowany impulsem wyższego napięcia w celu zmiany kierunku.
System trójszynowy
Kluczową zaletą torów trójszynowych są pętle balonowe , w których pociąg wjeżdża na pętlę przez rozjazd, a następnie wyjeżdża przez ten sam rozjazd, aby zmienić kierunek pociągu. W przypadku toru dwuszynowego, gdy tor odwraca się samoczynnie, powoduje to zwarcie. W przypadku torów trójszynowych, ponieważ szyna środkowa pozostaje stała, a szyny zewnętrzne są elektrycznie identyczne, nie powoduje to żadnych problemów.
Trzecia szyna została również wykorzystana do automatyzacji i animacji układów . Wyposażenie dodatkowe, takie jak sygnalizacja kolejowa , można podłączyć przewodem do odcinka toru, który ma zaizolowaną (nie uziemioną) jedną z zewnętrznych szyn , w fabryce lub przez hobbystę . Przejeżdżający pociąg uziemia następnie izolowaną szynę, kończąc obwód i powodując działanie akcesoriów.
Izolowane szyny (lub odcinki szyn) mogą być również używane do sterowania rozjazdami, powodując przełączenie rozjazdu na pozycję wymaganą przez nadjeżdżający pociąg.
Ze względu na tę cechę wagoniki przeznaczone do jazdy trójszynowej nie będą pracować na torze dwuszynowym, chyba że ich koła zostaną najpierw odizolowane od siebie. Wagony przeznaczone na tor dwuszynowy będą jeździć po torze trójszynowym, ale nie będą uruchamiać sterowań podłączonych do izolowanej szyny. Konwersja wagonów trójszynowych na eksploatację dwuszynową lub odwrotnie jest zatem powszechną praktyką wśród hobbystów. Wymaga to albo wymiany wózków (zespołów kół) w samochodzie, albo wymiany metalowych osi na osie wykonane z materiału nieprzewodzącego.
Główną wadą torów trójszynowych jest brak realizmu. Podczas gdy niektóre pociągi w świecie rzeczywistym używają trzeciej szyny , prototypy dla większości operacji modelowych nie. Lionel próbował poprawić tę sytuację pod koniec lat 50. ubiegłego wieku , wprowadzając tor Super O , który poczernił środkową szynę i zmniejszył jej grubość, aby zmniejszyć jej widoczność. Inni producenci skali O stosują obecnie podobne techniki.
Kontakt szpilki
Firma Märklin wykorzystuje trzecią szynę „ fantomową ”, w której środkowa szyna jest ukryta w podsypce lub cięgnach toru , z wystającymi tylko kołkami, co zapewnia zalety działania trzech szyn bez poważnego pogorszenia realizmu. Jest to elektryfikacja styków kołków w modelach kolejowych i jest często stosowana w ogrodowych systemach kolejowych . Koleje ogrodowe często mają mieszankę lokomotyw elektrycznych i prawdziwych parowozów i chociaż jest to możliwe, izolowanie modeli lokomotyw parowych do jazdy na dwóch systemach elektryfikacji szyn jest problematyczne. W praktyce stwierdzono, że system słupków na zewnątrz jest bardziej odporny na problemy z ciągłością spowodowane przez środowisko zewnętrzne.
Trix twin
Chociaż większość systemów trójszynowych łączy ze sobą dwie zewnętrzne szyny elektrycznie, niektórzy producenci łączą wszystkie trzy szyny niezależnie. GarGraves to północnoamerykański producent torów trójszynowych o rozstawie O, z izolowanymi wszystkimi szynami. Trix Express to europejski producent torów trójszynowych, który izoluje wszystkie trzy szyny.
Na prostych, nie- skomputeryzowany układ tylko jeden pociąg może działać niezależnie w każdym układzie dwa lub trzy szyny (dwa pociągi w połączeniu z napowietrznych linii ). W izolowanej wersji trójszynowej dwa pociągi mogą jeździć niezależnie (trzy pociągi w połączeniu z liniami napowietrznymi).
Na zewnątrz trzeciej szyny
We wczesnych dniach modelarstwa kolejowego niektórzy modelarze w skali O (wówczas dominująca skala) korzystali z zewnętrznej trzeciej szyny i systemu podnoszenia butów do zasilania. Ten system miał tę zaletę, że był bardziej realistyczny dzięki usunięciu środkowej trzeciej szyny wspólnej z torem w skali O, przy jednoczesnym zachowaniu efektywnego źródła zasilania. Wraz z rozwojem technologii późniejsze zmiany w projektowaniu lokomotyw i torów umożliwiłyby eksploatację dwóch kolei i ostatecznie uczyniły tę praktykę przestarzałą.