ABC ÎN MODELISMUL FEROVIAR

ÎNTRE modelismul feroviar și colecționarea de modele este o strânsă legătură - nu rareori un colecționar devine modelist din diferite motive: nevoia de varietate în colecție sau de completare a ei, dorința de superdetaliere a unor modele, realizarea de modele ce nu sunt disponibile în comerț etc. Trecerea de la colecționare la o activitate susținută de modelism începe de multe ori prin utilizarea de piese și subansambluri provenite de la modelele comercializate.

Trebuie precizat că vorbind de modelele feroviare aici ne referim numai la modelele de vehicule acționate electric (modelele utilizând abur sau aer comprimat sunt răspândite într-o pondere mai mică, fiind relativ scumpe). Motoarele electrice de curent continuu cu magnet permanent posedă o souplețe deosebită în variația rapidă a turației, precum și în inversarea sensului de rotație a axului motor, astfel că majoritatea producătorilor de modele feroviare sunt orientați astăzi spre utilizarea unor astfel de motoare.

Dacă tensiunea de alimentare cu curent electric continuu - în general de la o sursă de curent monofazat de 220 V (priză) prin transformator și redresor - este unanim acceptată ca fiind de maximum 12 V, în ceea ce privește scările de producție adoptate în modelismul feroviar există o diversitate impresionantă.

În cele ce urmează (tabelul nr. 1) sunt prezentate majoritatea mărimilor în care se încadrează modelele feroviare, unele din ele fiind recunoscute și adoptate prin standarde și norme de către organizațiile de modelism naționale (ca NMRA - Asociația Națională de Modelism Feroviar din S.U.A.) și internaționale (MOROP - Federația Europeană de Modelism Feroviar).

Unitățile de măsură întâlnite în modelismul feroviar sunt următoarele: metrul adoptat de majoritatea țărilor europene, țolul (25,4 mm = 1") și piciorul (304,8 mm = 1') - ambele în zonele geografice de limbă engleză.

O privire asupra tabelului nr. 1 ne arată că există mărimi în care proporția stabilită pentru gabaritul exterior al modelului nu este totdeauna identică cu aceea adoptată pentru ecartament, acesta fiind definit ca distanța dintre șine măsurată la nivelul zonei active de rulare.

Există deci modele cu ecartament supradimensionat (de ex. mărimea O½) sau subdimensionat (mărimea 00 - uzuală în Anglia). De asemenea se observă că între unele ecartamente există o relație de legătură similară celei dintre ecartamentul real de 1435 mm și diferitele ecartamente înguste, ceea ce facilitează utilizarea în cadrul aceluiași amplasament (diorama) a unor modele cu ecartament diferit păstrând aceeași proporție.

Uneori modelarea unei anumite rețele feroviare necesită coexistența ecartamentului considerat normal (corespunzător celui de 1435 mm în realitate) cu cele înguste.

Trebuie arătat că deși există ecartamente mai mari de 1435 mm (de ex. 1524 mm în U.R.S.S., 1676 mm în India, Spania etc.), pentru modelele reprezentând materialul rulant corespunzător se acceptă în mod convențional ecartamentele adoptate ca normale.

În țara noastră se aplică Normele Europene de Modelism Feroviar (NEM), care prevăd între altele și mărimi nominale stabilite pentru modele (NEM 012). Sunt situații când dispunând de un plan la o anumită mărime nominală este necesar a se transpune acel plan într-o altă mărime - norma NEM 012 prevede factorii de calcul necesari pentru aceasta (tabelul nr. 2).

Materialele de modelism comercializate până în prezent la noi se încadrează în mărimile HO, TT și N, furnizori fiind VEB PIKO Sonneberg pentru HO și N și VEB Berliner TT Bahnen (fost Zeuke & Wegwerth) pentru TT, ambele firme fiind din R.D. Germană. Adoptarea unui ecartament sau altul se face, în majoritatea cazurilor, potrivit spațiului disponibil, dar uneori se întâmplă ca alegerea să fie determinată de diversitatea modelelor oferite de un producător sau altul ori chiar numai de disponibilitatea momentană a materialelor, modelelor, accesoriilor și pieselor comercializate. Însă în orice caz la alegerea scării de lucru în modelismul feroviar trebuie să se țină seama și pe de o parte de posibilele deteriorări ale ecartamentului din partea locomotivelor cu caracterul lor dinamic și pe de altă parte de nevoia de a evita, pe cât posibil, neajunsurile provocate de completarea cu noi componente neprevăzute inițial și care pot implica nu de puține ori modificări radicale ale machetei deja existente în acea mărime.

Modelele de locomotive și vagoane se pot găsi fie separat, fie reunite sub forma unei garnituri oferite într-o cutie care adesea conține și blocul transformator și redresor necesar acționării. Semnalele, macazele, șinele, stâlpii pentru rețeaua electrică, unele modele de poduri, clădiri și unele piese necesare modelării peisajului (arbori, pomi etc.) sunt disponibile separat, astfel încât ele pot fi utilizate în cadrul unui aranjament într-o dioramă sau la realizarea de noi modele, inexistente în comerț. Deși majoritatea modelelor sunt achiziţionate în cadrul unei colecții, piesa de bază în colecțiile de modele feroviare o constituie materialul rulant, dar acesta are nevoie, cel puțin pentru a fi expus, de șine. Șinele sunt livrate sub forma de profiluri laminate ori obținute prin îndoirea tablourilor sau ca profiluri convenționale reunite în cadrul unui segment de cale - firmele PIKO și VEB Berliner TT Bahnen oferă tronsoane de cale, drepte și curbe cu lungimi modulate având șine cu profil real. La noi în țară, recent, RECOOP din cadrul CENTROCOOP-București a început producerea unui tronson de cale tip PIKO (HO), cu lungimea de 177 mm. Acesta este interschimbabil cu materialul oferit de firma germană, asigurând o bună conductibilitate electrică și având aceleași calități de rezistență și durabilitate. Producerea unor tronsoane curbe, precum și a unui material similar pentru mărimile TT și N ar fi binevenite atât pentru dezvoltarea modelismului în țara noastră, cât și pentru realizarea de economii valutare. Desigur, treptat, s-ar impune o diversificare extensivă a gamei de articole destinate modelismului feroviar autohton.

În magazinele ce comercializează echipament de modelism feroviar se găsește în prezent blocul de putere FZ 1 (articol VEB PIKO Sonneberg nr. 5510/5/3) ce oferă la bornele sale un curent continuu de max. 12 V și max. 1,2 A în vederea alimentării motoarelor cu care sunt dotate modelele, precum și 16 V curent alternativ (max. 1,2 A) pentru alimentarea macazelor, semnalelor și decuplatoarelor etc. Blocul FZ 1 se racordează la șine sau accesorii ce necesită curent prin intermediul unui pupitru de comandă, de asemenea comercializat (articol VEB Berliner TT Bahnen nr. 8 211), dar atât acesta, cât și blocul FZ 1 pot fi construite sau adaptate din piese și componente disponibile în magazinele noastre. În cele ce urmează prezentăm schema și câteva indicații practice de realizare a unui bloc de alimentare cu transformator și redresor având posibilitatea de variație a tensiunii și inversare a polarității (fig. nr. 1).

Transformatorul Se calculează puterea transformatorului cu tensiunea și curentul în secundar, respectiv U = 16 V și I = 1,2 A: P = U x I = 16 x 1,2 = 19,2 VA; se dimensionează transformatorul pentru P = 20 VA.

Secțiunea necesară efectivă a pachetului de tole (în cm²): S nec ef. = (1,1÷1,3) x √P; S nec ef. = 1,24 x √20 = 5,56 cm²

Numărul specific de spire: ns = 50/S nec ef. unde 50 este constanta înfășurării bobinajului ns = 50/5,55 = 9 spire/volt

Numărul de spire al bobinajului primar: N₁ = U₁ x ns = 220 x 9 = 1980 spire

Numărul de spire al bobinajului secundar: N₂ = U₂ x ns = 16 x 9 = 144 spire

Curentul în primar este: I₁ = (N₂/N₁) x I₂, unde N₂ = numărul de spire al secundarului, N₁ = numărul de spire al primarului, I₂ = curentul în secundar (1,2 A)

dar N₂/N₁ = U₂/U₁ unde U₂ = tensiunea la secundar (16 V), U₁ = tensiunea la primar (220 V)

deci I₁ = (16/220) x 1,2 A = 0,073 x 1,2 A = 0,088 A

Considerând un conductor de cupru emailat admițând o densitate de curent pe secțiune 2,4 A/mm², avem: S₁ cond. = I₁/δ₁ = 0,088/2,4 = 0,037 mm²

Diametrul sârmei pentru primar va fi: d₁ = √(4 x S₁ cond./π) = √(4 x 0,37/π) = 0,2 mm

În mod similar se determină diametrul sârmei pentru secundar adoptând un conductor de cupru emailat; admițând aceeași densitate de curent pe secțiune avem: S₂ cond. = I₂/δ₂ = 1,2/2,4 = 0,5 mm²

Diametrul sârmei pentru secundar va fi: d₂ = √(4 x S₂ cond./π) = √(4 x 0,5/π) = 0,8 mm

Secundarul transformatorului se va bobina pentru 16 V c.a. cu priză de ieșire la 12 V: ieșirea de 16 V furnizează curent pentru comandarea macazelor, semnalelor, decuplatoarelor etc., precum și pentru iluminare; ieșirea de 12 V furnizează după redresare curentul necesar acționării motoarelor electrice ale modelelor.

Dimensiunile unei tole a transformatorului sunt cele prevăzute în fig. nr. 2.

Grosimea pachetului de tole rezultă din secțiunea necesară efectivă a miezului: S nec ef. = a x b x 0,88 deci b = S nec ef./(a x 0,88) având a = 2,2 cm, rezultă b = 5,55/(2,2 x 0,88) = 2,85 cm

Utilizând tole de 0,5 mm grosime avem nevoie de un număr de 28,5/0,5 = 57 tole.

Materialul utilizat va fi tablă de ferosilicii (tablă de transformator). Pentru reducerea pierderilor prin curenți turbionari este recomandabil ca tolele să fie acoperite cu un strat de lac sau izolate între ele prin foițe subțiri de hârtie.

Componentele montajului electronic: D₁ ÷ D₄ - Diode F 407 sau echivalente Rezistoare R₁ = 1 kΩ și R₂ = 100 Ω Rezistor ajustabil, liniar sau logaritmic P = 5 kΩ Condensatori: C₁ = 2200 μF/25 V și C₂ = 220 μF/25 V Tranzistori T₁ - BD 136 și T₂ - 2N3055 Comutator K cu 2 poziții Siguranță S = 1,2 A pentru protecția montajului

Pentru puntea de redresare se poate utiliza și puntea B PMOS, ce se găsește în comerț. Din potențiometrul P se reglează turația motorului M al modelului, iar cu ajutorul comutatorului K se stabilește sensul de mers prin inversarea polarității la bornele motorului.

Prin alimentarea cu curent continuu, o singură schimbare a polarității punctelor de alimentare a motorului electric are ca urmare inversarea sensului de rotație a axului motor. Curentul de acționare a motorului trece fie numai prin șine și roți - acestea fiind izolate din punct de vedere electric - fie prin șină și conductor aerian.

Între aceste două feluri de alimentare se poate face posibilă mersul independent pe aceeași cale a două modele reprezentând tipuri diferite de vehicule reale - pe de o parte locomotive electrice (modele alimentate prin șină și conductor aerian) și locomotive cu abur, locomotive diesel, automotoare, drezine etc. (modele alimentate prin ambele șine), pe de altă parte (fig. nr. 3).

Acționarea independentă a unor modele ce se alimentează numai prin șine se poate realiza fragmentând calea de rulare în porțiuni numite blocuri de linie. Delimitarea unui bloc de altul se poate face pur și simplu printr-o discontinuitate într-una din șine (dacă modelele urmează să meargă în aceeași direcție) sau în ambele șine (dacă modelele urmează să execute manevre total diferite unele de altele).

Regula de bază în stabilirea numărului de blocuri necesar este ca fiecare bloc să se afle totdeauna într-o poziție diferită de cele ocupate de alte modele. Urmând această regulă, rezultă că avem nevoie de cel puțin un număr dublu de blocuri față de numărul modelelor rulante, întrucât modelul însuși ocupă un bloc, iar între fiecare două modele este necesar un bloc liber. Cu cât numărul de blocuri față de numărul modelelor este mai mare (3-5 ori), cu atât libertatea de mișcare a acestora este mai mare, evitându-se intrarea în același bloc a două modele.

În stabilirea delimitării blocurilor trebuie să se țină seama de următoarele recomandări: - pe distanțele unde modelele circulă cu viteză sporită, blocurile vor fi deosebit de lungi; - pe distanțele unde circulă garnituri cu frecvență sporită, blocurile vor fi mai scurte (cam 2/3 din lungimea garnituri) pentru a permite o distanță mai mică între garnituri; - este necesar să se prevadă blocuri scurte la ambele extremități ale unei pante astfel ca modelele împingătoare și cele de tracțiune să poată executa manevre de cuplare și decuplare; - în cazul simulării unor operații de manevre în triaje, simultan cu desfășurarea traficului de tranzit, este recomandabil ca să se prevadă un bloc scurt pe care să se refugieze modelele efectuând manevre pentru a permite intrarea neînjunghiată a unei garnituri de pe linia principală; - locurile unde garniturile trec prin același punct în succesiune rapidă, ca de exemplu traversări, joncțiuni, vor fi izolate în mici blocuri interdependente: în clipa ce o garnitură iese, ea comandă intrarea alteia în zonă; - este necesară o izolare a oricărei traversări între două căi pe care se prevede câte un model în mișcare în același timp.

Funcționarea unui ansamblu de blocuri de linie este arătată pentru început în fig. nr. 4. Situația prezentată este aceea a două modele izolate sau garnituri deplasându-se independent în același sens, fiind alimentate de la două surse de putere.

Situația I: Contactele K₁, K₂, K₃ și K₄ sunt închise, contactul K₅ deschis. Modelul M₁ trece din blocul B₁ în B₂, modelul M₂ trece din blocul B₂ în B₃ și se oprește în fața blocului B₄.

Situația II: Ajungând în blocul B₃, modelul M₁ poate comanda (într-o schemă automatizată) închiderea contactului K₅ și deschiderea contactului K₄, astfel ca modelul M₂ poate avansa în blocul B₄.

Între cele două modele va fi mereu o zonă tampon, interzisă trecerii modelului M₁ atât timp cât blocul din față nu este alimentat. Trecerea modelului M₁ dintr-un bloc în altul poate constitui o comandă pentru introducerea în circuit a blocului până atunci închis modelului M₂; în acest fel se reproduce veridic situația întâlnită în realitate când două garnituri de tren mergând pe aceeași cale și în aceeași direcție păstrează între ele o distanță impusă.

Două modele M₁ și M₂ (izolate sau garnituri) pot circula în direcții opuse pe un traseu compus din blocuri ce constau din tronsoane de cale având capetele complet izolate unele de altele. Pentru a trece unul pe lângă celălalt, așa cum se întâmplă în realitate unul din modele trebuie să treacă pe linia abătută (fig. nr. 5).

Situația I: Contactele K₁...K₄ închise, K₅, K₆ și K₇ deschise (fig. nr. 5 prezintă această situație). Semnalul S₁ este în poziția "Drum liber" și modelul M₁ trece din blocul B₁ în B₂. Semnalul S₂ este în poziția "Oprire" și modelul M₂ se oprește în fața acestuia.

Situația a II-a: Contactele K₁, K₂, K₃, K₄ și K₅ închise. Modelul M₁ trece în blocul B₃ (poziția macazului m₁ este de "Linie directă") și se oprește în fața blocului B₄. Semnalul S₁ rămâne în poziția "Oprire", iar modelul M₂ staționează.

Situația a III-a: Contactele K₁, K₂, K₃ deschise și K₄, K₅, K₆ închise. Înainte de închiderea contactului K₆, macazul m₁ se trece în poziția "Linie abătută", iar semnalul S₁ indică "Drum liber". Modelul M₂ trece din blocul B₅ în B₄ și de aici, peste macazul m₂ în B₃, oprindu-se în fața blocului B₂.

Situația a IV-a: Contactele K₁, K₂, K₃ deschise, K₄, K₅, K₆, K₇ închise. Modelul M₂ staționează în blocul B₃. În timp ce modelul M₁ avansează spre blocul B₄, trecând prin B₃ peste macazul m₁ adus în poziția "Linie directă". Înainte de închiderea contactului K₇.

Situația a V-a: Contactele K₁, K₂, K₃ închise, macazul m₁ se trece în poziția "Linie abătută" (înaintea închiderii contactului K₇), modelul M₂ avansează spre blocul B₂ trecând prin B₁ peste macazul m₂.

Schemele prezentate aici sunt simple și ele pot fi automatizate. Cel mai simplu montaj cu buclă închisă este cercul, dar acesta nu alcătuiește decât foarte rar un montaj de sine stătător, tocmai din cauza simplității sale. Un asemenea traseu, pe care circulă două trenuri în aceeași direcție se obține ușor dacă închidem capetele montajului din fig. nr. 4. Dacă introducem în schemă semnale ce controlează poziția modelelor prin comanda alimentării blocurilor corespunzătoare, obținem un circuit automatizat destul de simplu.

Completarea cu un releu ce reglementează în timp poziția semnalelor în lungul traseului aduce o notă de realism în funcționare (fig. 6).

Modelul M₁ se îndreaptă spre semnalul S₁. Modelul M₂ este oprit pe blocul b₂ înaintea semnalului S₂. Ambele semnale S₁ și S₂ indică "Oprire" (blocurile b₁ și b₃ sunt deconectate). Semnalul S₃ arată "Drum liber".

Modelul M₁ trece peste șina de contact S₁ ce comandă așezarea semnalului S₁ în poziția "Oprire" și a semnalului S₂ în poziția "Drum liber". O dată cu aceasta se închid contactele 4 și 5 ale semnalului S₁. În acest timp modelul M₂ ajunge la blocul b₃ și se oprește aici, deoarece semnalul S₃ este încă în poziția "Oprire". Atunci când releul de timp permite alimentarea blocului b₁ (semnalul S₃ fiind deja în poziția "Drum liber"), modelul M₂ trece pe lângă semnalul S₃ și în momentul în care depășește șina de contact s₃, semnalul S₃ indică "Drum liber".

Prin borna 4 a semnalului S₁ se alimentează blocul b₂ și ca urmare modelul M₂ pornește.

Este necesar ca șinele de contact s₁ și s₃ să fie așezate față de blocurile b₁, b₃ și respectiv b₂ la o distanță mai mare decât lungimea modelului.

Ca releu de timp recomandăm articolul VEB Berliner TT Bahnen nr. 8 420, ce se găsește în magazine.

Acest material a expus numai câteva idei și principii fundamentale ale modelismului feroviar. Oricare modelist poate utiliza acest articol potrivit aptitudinilor și dotării sale materiale.

BIBLIOGRAFIE 1. Norma Europeană de Modelism-NEM 012 2. Standard S₁-NMRA 3. Reviste: "Modelleisenbahner (Der)" nr. 1/1975, p.21, nr. 11/1980, p.338, nr. 6/1981, p.176 "Modellbahn Praxis" nr. 8/1969, p.6-14 4. Prospecte de echipament pentru modele feroviare de la firmele: VEB-PIKO Sonneberg, VEB-Berliner TT Bahnen, LIMA Models.

MĂRIMI ȘI SCĂRI UZUALE ÎN MODELISMUL FEROVIAR

Tabelul nr. 2 Mărimea nominală | Factori de calcul Z: 1 N: 1,375, 1,83 TT: 0,727, 1, 1,33 HO: 0,545, 0,75, 1 S: 2,53, 3,438, 4,89, 1,84, 2,5, 3,556, 1, 1,38, 1,875 O: 6,875 HO: 0,395, 0,544, 0,725, 1, 1,36, 1,94, 2,73 S: 0,29, 0,4, 0,533, 0,736, 1, 1,42, 2 O: 0,205, 0,281, 0,375, 0,516, 0,703, 1, 1,4 1: 0,145, 0,2, 0,267, 0,368, 0,5, 0,711, 1