Tredje skena (modellskena)
Användningen av en tredje räls vid modellering av järnvägstransporter är en teknik som en gång användes för att underlätta enklare kabeldragning.
Tidiga tågsätt
Förkrigstidens tågset från tillverkare som Hornby var nästan uteslutande O spårvidd , antingen urverk eller elektriska , med de elektriska uppsättningarna med ett system med tre skenor. Både banan och den rullande materielen var gjorda av pressad, litografisk plåt, med några bitar av pressgjuten zink eller svarvad mässing. Den tredje skenan isolerades från plåtsliprarna med isolerande fiberbrickor .
Efter kriget skedde en övergång från O gauge till halvstora skalor av HO och OO . Förbättrad teknik vid den här tiden, särskilt för gjutna plastkomponenter, gjorde två-räls elektrifiering praktisk. Många av den nya generationen av natursköna järnvägsmodeller byggde sina nya lok för tvåräls, även om detta var långt ifrån allmänt accepterat. De flesta av de kommersiella tågsetstillverkarna fortsatte med tre-rälssystem under en tid.
Svårigheter med två-skena
Att använda ett tvåräls elektrifieringssystem för en modelljärnväg har ett antal svårigheter, för både spår och rullande materiel.
Spår
Spår kräver uppenbarligen att de två skenorna är isolerade från varandra och från spårbädden, om den är gjord av metall. Om spårstyckena är vändbara ska båda skenorna isoleras. Pålitlig körning kräver också noggrann kontroll av spårvidden, som alla behövde noggrant formsprutade plastbeslag, snarare än den flexibla fibern.
Pointwork var ett ytterligare problem, eftersom grodan och de rörliga bladen är kopplade till motsatta skenor, beroende på vilken riktning som spetsarna är inställda. Detta kräver antingen en isolerad tvådelad groda, med risk för dålig kontakt med lok som korsar den; eller också en "live" groda helt i metall som måste isoleras från rälsen bortom spetsen, och som vanligtvis kräver en extra brytare för att ge en tillförlitlig anslutning. Som jämförelse är treskenssystemet helt enkelt isolerat från löplinjerna.
Vissa layouter, som en ballongslinga , skapar också problem för tvåskenor, eftersom de kopplar samman de motsatta skenorna runt slingan och kan kräva isolering.
Rullande lager
Vagnar och vagnar kan använda gjutna plasthjulsatser, som är kompatibla med både tre- och tvårälssystem. Hornby Dublo introducerade dessa 1959, under deras övergång till två räls, när de flesta användare fortfarande använde tre räls layouter.
Lokomotiv
Ett tvårälslok måste både undvika att kortsluta de två löpskenorna och måste även samla upp ström från båda sidor oberoende av varandra. För ett lokomotiv med tre skenor är hjulen och axlarna vanligtvis av metall och metallchassit kan användas som jordanslutning. Detta har fördelen att alla hjul, inklusive boggier, fungerar som pickuper. Detta ger en lång insamlingslängd, vilket minskar problemet med att korsa försörjningsluckor.
För två-skenor görs strömuppsamlingen vanligtvis av fosforbronsfjäderremssamlare på baksidan av hjulfälgarna. Om hjulen är isolerade genom att använda plasthjul i metallfälgar är endast fälgen tillgänglig för en samlare. Endast de hjul, ofta två, med kollektorfjädrar kan samla ström från banan. Detta kan ge problem med att korsa luckor i punktarbetet. Ett alternativt system är "delad ram"-konstruktion, som hade en viss popularitet för de tidiga smalspåriga, såsom N-spår och modellering av smalspåriga prototyper . Detta använder ledande metallhjul och axlar, där axlarna är delade på mitten som två sidor, isolerade från varandra. Lokramarna är likadana delade. Istället för separata pickupfjädrar används axellagren som uppsamlare. Denna teknik är något komplicerad för att tillverka axlarna, men anpassar sig lättare till smalare spårvidder. Den kan också enkelt samla ström från alla drivande hjul, eller till och med ponnybilshjul också.
Två-räls kontra tre-räls system
Tidiga leksakståg använde två metallrälsspår som de flesta riktiga tåg . Tillverkarna fann dock snabbt att användningen av en mittskena för elkraft och de två yttre skenorna för gemensam eller jord gjorde elektrisk kontakt mycket mer tillförlitlig och mindre benägen för kortslutningar . Tre rälskontakt förnekar också behovet av isolerade hjul, ett viktigt övervägande innan plast blev allmänt tillgänglig. De flesta vågar och mätare som är före H0-skalan använde tre skenor för elektrisk drift.
Riktning
Tre-räls DC-lok kommer att röra sig i samma riktning, "framåt", närhelst den tredje skenan har samma polaritet, oavsett vilken väg runt de placeras på banan. Två identiska lok kan röra sig i olika riktningar på banan, beroende på vilken orientering de är placerade på den.
Däremot kommer tvårälslok att röra sig i samma riktning i förhållande till spåret. Om loket är omvänt kommer det fortfarande att röra sig i samma (spårrelativa) riktning. Enligt konvention är alla lok kopplade och inredda för att röra sig konsekvent, så att med två riktningar är möjliga.
Marklin- bultkontaktsystemet använder AC-motorer. Dessa är oberoende av matningspolariteten och använder istället en intern omkopplare, styrd av en högre spänningspuls för att vända riktningen.
Tre-rälssystem
En viktig fördel med trespårsspår är ballongslingor , där ett tåg går in i en slinga genom ett växel och sedan går ut genom samma växel för att ändra tågets riktning. Med tvårälsspår, när banan vänder på sig själv, orsakar detta en kortslutning. Med trespårsspår, eftersom mittskenan förblir konstant och de yttre skenorna är elektriskt identiska, orsakar detta inga problem.
Den tredje skenan har också använts för att automatisera och animera layouter . Ett tillbehör, t.ex. en järnvägssignal , kan kopplas till en spårsektion som har fått en av sina yttre skenor isolerad (ej jordad), antingen på fabriken eller av en hobbyman . Ett passerande tåg jordar sedan den isolerade skenan, fullbordar kretsen och får tillbehöret att fungera.
Isolerade skenor (eller rälssektioner) kan också användas för att styra växlar, vilket gör att växeln växlar till det läge som ett mötande tåg behöver.
På grund av denna funktion kommer järnvägsvagnar avsedda för tre-rälsdrift inte att fungera på tvårälsspår om inte deras hjul först isoleras från varandra. Bilar avsedda för tvårälsspår kommer att köras på trespårsspår, men de kommer inte att aktivera kontroller kopplade till en isolerad skena. Konvertering av trerälsvagnar för tvårälsdrift, eller vice versa, är således en vanlig praxis bland hobbyister. Det kräver antingen byte av boggier (hjulenheter) på bilen, eller byte av metallaxlar med axlar gjorda av ett icke-ledande material.
Den största nackdelen med tre-rälsspår är dess brist på realism. Medan vissa verkliga tåg använder en tredje järnväg , gör inte prototyperna för majoriteten av modelljärnvägsverksamheten det. Lionel försökte förbättra denna situation i slutet av 1950-talet med sitt Super O- spår, som svärtade mittskenan och gjorde den tunnare för att minska dess sikt. Andra av O-skala använder liknande tekniker idag.
Dubbkontakt
Märklin använder en " fantom " tredje skena, där mittskenan är dold i spårets ballast eller band , med endast dubbar som sticker ut, vilket ger fördelarna med tre-rälsdrift utan att allvarligt förringa dess realism. Detta är dubbkontaktelektrifiering för modelljärnvägar och används ofta på trädgårdsjärnvägssystem . Trädgårdsjärnvägar har ofta en blandning av elektriska och riktiga ånglok, och även om det är möjligt är isolerande modellånglok att köra på två rälselektrifieringssystem problematiskt. I praktiken har regelsystemet utomhus visat sig vara mer motståndskraftigt mot kontinuitetsproblem orsakade av utomhusmiljön.
Trix tvilling
Även om de flesta system med tre skenor binder samman de två yttre skenorna elektriskt, kopplar vissa tillverkare alla tre skenorna oberoende av varandra. GarGraves är en nordamerikansk tillverkare av O-spårig tre-rälsspår med alla sina räls isolerade. Trix Express är en europeisk tillverkare av trerälsspår som isolerar alla tre räls.
På en enkel, icke- datoriserad layout kan endast ett tåg köra oberoende på antingen ett två- eller tre-rälssystem (två tåg om de kombineras med luftledningar ). På den isolerade trerälstypen kan två tåg köras oberoende (tre tåg om de kombineras med luftledningar).
Utanför tredje skena
Under de tidiga dagarna av järnvägsmodellering använde vissa modellerare av O-skala (den dominerande skalan på den tiden), en extern tredje skena och ett skoupptagningssystem för att få kraft. Detta system hade fördelen av att vara mer realistiskt genom att ta bort den centrala tredje skenan som är gemensam för spåret i O-skala, samtidigt som en effektiv kraftkälla bibehölls. Allt eftersom tekniken fortskred, skulle senare utvecklingar inom lokomotiv och spårdesign möjliggöra två järnvägsdrift, och i slutändan gjorde praktiken föråldrad.