Использование третьего рельса при моделировании железнодорожного транспорта — это метод, который когда-то применялся для облегчения монтажа проводов. [1]
Довоенные поезда от таких производителей, как Hornby , были почти полностью колеи O , либо часовые, либо электрические, причем электрические поезда использовали трехрельсовую систему. И рельсы, и подвижной состав были сделаны из прессованной, литографированной белой жести с несколькими кусками литого цинка или выточенной латуни. Третий рельс был изолирован от шпал из белой жести изолирующими волокнистыми шайбами .
После войны [i] произошел переход от колеи O к половинным масштабам HO и OO . Усовершенствованная в то время технология, особенно для литых пластиковых компонентов, сделала двухрельсовую электрификацию практичной. Многие из нового поколения сценических моделистов железных дорог с нуля построили свои новые локомотивы для двухрельсовой системы, хотя это было далеко не общепринятым. [2] Большинство производителей коммерческих наборов поездов некоторое время продолжали использовать трехрельсовые системы.
Использование двухрельсовой системы электрификации для модельной железной дороги сопряжено с рядом трудностей, как для путей, так и для подвижного состава.
Очевидно, что рельсы должны быть изолированы друг от друга и от полотна, если оно сделано из металла. Если части пути являются обратимыми, оба рельса должны быть изолированы. Надежная работа также требует точного контроля ширины колеи, для чего все это требовало точных литьевых пластиковых фитингов, а не гибкого волокна.
Стрелочный перевод был еще одной проблемой, так как крестовина и подвижные лезвия соединены с противоположными рельсами, в зависимости от того, в каком направлении установлены стрелки. Для этого требуется либо изолированная двухсекционная крестовина с риском плохого контакта с пересекающими ее локомотивами; либо цельнометаллическая «живая» крестовина, которая должна быть изолирована от рельсов за пределами стрелочного перевода и которая обычно требует дополнительного переключателя для обеспечения надежного соединения. Для сравнения, трехрельсовая система просто изолирована от работающих линий.
Некоторые схемы, такие как петля с воздушным шаром , также создают проблемы для двухрельсовых систем, поскольку они соединяют противоположные рельсы вместе вокруг петли и могут потребовать изоляции.
Вагоны и вагоны могут использовать литые пластиковые колесные пары, совместимые как с трехрельсовыми, так и с двухрельсовыми системами. Hornby Dublo представила их в 1959 году во время перехода на двухрельсовые системы, когда большинство пользователей все еще использовали трехрельсовые схемы.
Двухрельсовый локомотив должен избегать замыкания двух ходовых рельсов, а также должен собирать ток с обеих сторон независимо. Для трехрельсового локомотива колеса и оси обычно металлические, а металлическое шасси может использоваться в качестве заземления. Это имеет то преимущество, что все колеса, включая тележки, действуют как подхваты. Это дает большую длину сбора, уменьшая проблему пересечения разрывов питания.
Для двухрельсовых поездов сбор тока обычно осуществляется с помощью пружинных коллекторов из фосфористой бронзы на задней стороне ободов колес. [3] Если колеса изолированы с помощью пластиковых колес в металлических ободах, то для коллектора доступен только обод. Только эти колеса, часто два, с пружинами коллектора могут собирать ток с рельсов. Это может создать проблемы при пересечении зазоров в стрелочных переводах. Альтернативной системой является конструкция «разделенной рамы», которая имела некоторую популярность для ранних узких колей, таких как колея N , и моделирования прототипов узкой колеи . Она использует токопроводящие металлические колеса и оси, где оси разделены пополам как две стороны, изолированные друг от друга. Рамы локомотивов также разделены. Вместо отдельных пружин съема в качестве коллекторов используются подшипники осей. Эта технология несколько сложна для изготовления осей, но ее легче адаптировать к более узким колеям. Она также может легко собирать ток со всех ведущих колес или даже колес пони-трака. [4]
Ранние игрушечные поезда использовали два металлических рельсовых пути , как и большинство настоящих поездов . Однако производители быстро обнаружили, что использование центрального рельса для электропитания и двух внешних рельсов для общего или заземления делает электрический контакт намного более надежным и менее подверженным коротким замыканиям . Трехрельсовый контакт также исключает необходимость в изолированных колесах, что было важным соображением до того, как пластик стал широко доступен. Большинство весов и датчиков, которые предшествовали шкале H0, использовали три рельса для работы от электричества.
Трехрельсовые локомотивы постоянного тока будут двигаться в одном направлении, «вперед», всякий раз, когда третий рельс имеет одинаковую полярность, независимо от того, в какую сторону они размещены на пути. Два одинаковых локомотива могут двигаться в разных направлениях по пути, в зависимости от того, в какой ориентации они размещены на нем.
Напротив, двухрельсовые локомотивы будут двигаться в одном направлении относительно пути. Если локомотив развернуть, он все равно будет двигаться в том же (относительно пути) направлении. По соглашению, все локомотивы соединены проводами и редукторами для движения согласованно, так что возможны двухколейные поезда.
Контактная система Marklin stud использует двигатели переменного тока. Они не зависят от полярности питания и вместо этого используют внутренний переключатель, управляемый импульсом более высокого напряжения для изменения направления.
Ключевым преимуществом трехрельсового пути являются воздушные петли , где поезд входит в петлю через стрелочный перевод , а затем выходит через тот же стрелочный перевод, чтобы изменить направление поезда. В случае двухрельсового пути, когда путь разворачивается сам по себе, это вызывает короткое замыкание . В случае трехрельсового пути, поскольку центральный рельс остается постоянным, а внешние рельсы электрически идентичны, это не вызывает проблем.
Третий рельс также использовался для автоматизации и анимации макетов . Аксессуар, такой как железнодорожный сигнал , может быть подключен к участку пути, один из внешних рельс которого был изолирован (не заземлен), либо на заводе, либо любителем . Затем проходящий поезд заземляет изолированный рельс, замыкая цепь и заставляя аксессуар работать.
Изолированные рельсы (или рельсовые секции) также могут использоваться для управления стрелочными переводами, заставляя стрелочный перевод переключаться в положение, необходимое приближающемуся поезду.
Из-за этой особенности вагоны, предназначенные для трехрельсовой эксплуатации, не будут работать на двухрельсовой колее, если их колеса предварительно не изолированы друг от друга. Вагоны, предназначенные для двухрельсовой колее, будут работать на трехрельсовой колее, но они не будут активировать элементы управления, подключенные к изолированному рельсу. Таким образом, переоборудование трехрельсовых вагонов для двухрельсовой эксплуатации или наоборот является обычной практикой среди любителей. Для этого требуется либо заменить тележки ( колесные узлы) на вагоне, либо заменить металлические оси на оси из непроводящего материала.
Главным недостатком трехрельсового пути является его нереалистичность. Хотя некоторые реальные поезда используют третий рельс , прототипы для большинства модельных железнодорожных операций этого не делают. Lionel попытался улучшить эту ситуацию в конце 1950-х годов с помощью своего пути Super O , который зачернил средний рельс и сделал его тоньше, чтобы уменьшить его видимость. Другие производители масштаба O используют похожие методы сегодня.
Märklin использует « фантомный » третий рельс, где средний рельс скрыт в балласте пути или шпалах , и только шпильки выступают наружу, что дает преимущества трехрельсовой работы, не сильно умаляя ее реалистичности. Это контактная электрификация шпилек для модельных железных дорог [5] и часто используется в системах садовых железных дорог . Садовые железные дороги часто имеют смесь электрических и настоящих паровозов, и хотя это возможно, изоляция модельных паровозов для работы на двухрельсовых системах электрификации проблематична. На практике было обнаружено, что система шпилек на открытом воздухе более устойчива к проблемам непрерывности, вызванным внешней средой.
Хотя большинство трехрельсовых систем связывают два внешних рельса вместе электрически, некоторые производители подключают все три рельса независимо. GarGraves — североамериканский производитель трехрельсового пути колеи O, все рельсы которого изолированы. Trix Express — европейский производитель трехрельсового пути, который изолирует все три рельса.
На простой, некомпьютеризированной схеме только один поезд может двигаться независимо как по двух-, так и по трехрельсовой системе (два поезда, если они объединены с контактными линиями ). На изолированной трехрельсовой схеме два поезда могут двигаться независимо (три поезда, если они объединены с контактными линиями).
На заре железнодорожного моделирования некоторые моделисты масштаба O (доминирующий масштаб в то время) использовали внешний третий рельс и систему башмачного захвата для питания. Эта система имела преимущество в том, что была более реалистичной, удаляя центральный третий рельс, общий для пути масштаба O, сохраняя при этом эффективный источник питания. По мере развития технологий более поздние разработки в области проектирования локомотивов и путей позволили использовать два рельса, и в конечном итоге сделали эту практику устаревшей.
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )