Стрелочные переводы: схемы, типы, описание

Статья написана для HO (1:87). Классификация стрелок одинакова для любого типоразмера, линейные размеры для N будут другими.

Стандарт NMRA

Стандарт NMRA описывает множество внутренних размеров стрелок, описание которых выходит за рамки этой статьи.

Классификация NMRA

Стрелки в NMRA классифицируются по номерам. Номер обозначает число дюймов, которые проходит главный путь для увода второго пути на 1 дюйм.

Системы координат

Такая схема удобна для планирования и реализации окружения стрелки в прямоугольных координатах. Для этой цели хорошо подходят наборы-ассорти коротких прямых секций с шагом 1/4 дюйма.

При проектировании затяжных поворотов 90 град. и больше, в которые включена стрелка, удобно переходить в полярные координаты для сопряжения кривой (или кривых). Как известно из тригонометрии, отношение прилегающего катета к притиволежащему определяют функцию котангенс, следовательно, для получения величины угла следует воспользоваться обратной функцией - арктангенс. Интернет любезно предоставляет готовый калькулятор, результаты работы которого для наиболее распространенных стрелок сведем в таблицу.

Формула угла стрелки по номеру NMRA:

a = 90 - atan(N)

Технические характеристики NMRA

Y - образные стрелки классифицируются из расчета по линии симметрии. Двухрадиусные стрелки - по бОльшему радиусу перевода, отсчитывая от воображаемого прямого пути.

Как видно из таблицы, к прототипу близки стрелки #6 (индустриальные ветки, городские железные дороги) и #10. Альтернативой #10 может служить #8 с хорошим приближением.

Полярные координаты

Как видно из таблицы выше, сопряжение двух прямых участков под 90 градусов или кратное значение, состоит в правильном подборе количества секций кривых требуемого радиуса. Для упрощения задачи, практически все крупные производители указывают, сколько секций конкретного радиуса составляют полный круг. Например, для Atlas 16 секций радиуса 22" и 24" нужно для полного круга, т.е., каждая секция осуществляет увод кривой на дополнительные 22.5 град . Дробные секции 18" Atlas (12 секций/круг, 30 град) дают углы: 1/2 секции - 15 град, 1/3 - 10 град; секция 1/3 22" дает 7.5 град.

Таким образом, легко довольно точно собрать из ассортимента углов кривых секций необходимую кривую для сопряжения с нужной стрелкой. Для обеспечения заданного минимального радиуса короткие кривые перемежают с короткими прямыми участками, вписывая путь в нужный радиус.

Классификация в радиусах

Часть европейских производителей классифиицируют свои стрелки в радиусах в миллиметрах. Для создания кривых с такими стрелками того же радиуса это удобно. Впрочем, для кривых переменного радиуса (а такая необходимость может встречаться куда чаще, чем кажется), проектирование лучше вести на машине.

Классификация по углам кривых

Классификация по углам кривых встречается также, нередко вместе с классификацией в радиусах. Часто так маркированы двухрадиусные стрелки.

Как видно из примеров выше, классификатор NMRA практически содержит информацию, которая может быть использована сразу в двух системах отсчета: прямоугольной и полярной, причем, переход от одной из них к другой является естественным

Стрелки #3

Этот тип стрелок не так легко найти в "чистом" виде. На самом деле, они входят во множество всяческих стартовых наборов рельсового пути и наиболее распространены. Впрочем, со стандартом NMRA их больше роднит главный параметр, который и есть номер стрелки, другие элементы часто не выполняются согласно стандарта, поэтому эти стрелки непосредственно #3 не являются, хотя и близко ему соответствуют.

Часто в комплект этих стрелок входит дополнительная малая секция кривой на угол 11.5 град, что делает угол перевода с ее использованием 30 град. ровно, поэтому, легко их сопрягать со множеством секций кривых от разных производителей. При этом стрелка по длине пути перевода вписана полностью в габарит одной секции 18" (456 мм). Кроме того, некоторые производители могут делать эту секцию неотъемной изначально, эти стрелки могут быть обозначены как "30-градусные".

Библиотеки готовых узлов пути и их влияние на выбор межпутевого расстояния

К сожалению, существование библиотек готовых схем пути многими в СНГ проигнорировано. Стремление все выполнить флексом имеет и побочный эффект - часто заново изобретается велосипед.

На самом деле, существование библиотек схем пути обусловлено стремлением производителей показать примеры использования собственной продукции и помочь избежать ошибок проектирования.

Ниже приведены схемы из книги "Atlas HO layouts for every space". Как видно из них, сравнительно сложные схемы пути легко собираются из стандартных компонентов. Также несложно увидеть, что для другого радиуса предложенные схемы можно пересчитать в полярных координатах, принимая во внимание изменение внешнего габарита конкретного узла.

Для выбора желаемого межпутевого расстояния требуется установить указанную короткую секцию нужной длины.

Все схемы ниже имеют также формат бОльшего размера. Жмите на картинку, чтобы ее лучше рассмотреть.

No 4 Ladder: Добавьте 1" прямую секцию в A, B, C для дополнительных примерно 1/4" межпутевого расстояния, где это нужно .

No 6 Ladder: Добавьте 1 1/2" прямую секцию в A, B, C и D для дополнительных 1/4" межпутевого расстояния, где это нужно .

No 6 Compound Ladder: В построении справа стрелочная машина для общей стрелки будет мешать прилегающей стрелке, если будет установлена в обычном положении. Тяга общей стрелки должна реверсирована и сама машина должна быть перенесена на другую сторону, где это показано цветом. Использование машин под поверхностью позволит избежать толкотни.

Как видно из примеров выше, простая геометричекая операция, как паралелльный перенос и использование полярных координат позволяет на базе существуюзей схемы быстро построить свою, исходя из собственных требований.

Несложно заметить также, что сами эти схемы, весьма распространенные в моделировании, даются для межпутевых расстояний 1 3/4", 2", 2 1/4", 2 1/2", т.е., 45 мм, 51 мм, 57 мм, 63 мм. (дюймовые величины пересчитаны в мм и округлены до их значений, часто используемых в отечественной технике, поэтому 45 мм а не 44 мм и 63 мм а не 64 мм).

Поэтому, если предположить минимальный радиус на макете 24" (600 мм), и не иметь отдельно требований увеличенного расстояния в поворотах, то разумно использовать рекомендацию NMRA для кривых в 2 1/2" (63 мм) межпутевого расстояния везде. В случае двух значений межпутевого расстояния для прямых участков и кривых, можно выбрать 2" (51 мм) для прямых и 2 1/2 (63 мм) для кривых.

Вопросы о ответы

А кто такой вообще Atlas, чтобы тут мне указывать? У меня у самого линейка есть...

Atlas де-факто использован в рекомендациях NMRA.

А еще какие соображения о расстоянии между путями могут быть?

Наличие на рынке продукции для пути. Подавляющее число мостов, эстакад, виадуков, сигнальных мостов для двойного пути выполнены для 2" (51 мм). Реже - для 2.5" (63 мм). Намного реже - для всех остальных размеров.

А почему все в дюймах? Что, нельзя, в метрах?

HO - дюймовая система по рождению. NMRA считает в дюймах, часто с последующим переводом в мм. Исходя из классификации элементов дюймовой системы, удобно считать в дюймах, потом в конце результат переводить в метрическую систему, где это нужно.

А в NEM все в метрической системе

Не вижу никакого преимущества NEM при сложившемся положении дел. NMRA с запасом мощнее организация, с более обширным потоком информации и с намного бОльшей средой прямых и непрямых участников. В конце-концов, при навигации удобно использовать морские мили и узлы, автомобильные диски, диагональ телевизоров и мониторов, размер магнитных дисков компьютеров измеряются в дюймах, авиация летает на эшелонах в футах, можность двигателей считается в лошадиных силах - и таких примеров использования систем, отличных от метрической, намного больше, чем кажется поначалу. Кроме того, некоторые серьезные европейские компании, как Lenz, плотно приписались в NMRA - как раз по причинам других возможностей, предоставляемой этой огранизацией.

Ничего не понимаю. Столько везде рассказывать о минимальном радиусе, чтобы он побольше был, хотя бы 24" (600 мм) и тут давать примеры с секциями по 18"?

См. выше рассказ о пересчете кривых для другого радиуса в полярных координатах (с использованием радиусов и углов). Что же касается коротких секций, то все намного проще: подвижной состав чувствителен к кривым, по размерам сравнимым с их базой. Если, например, для укладки пути была использована секция в 1/3 R18, а до нее и после установлены прямые секции по 9", то для пассажирского вагона с базой 9" приведенный радиус кривой будет 54" (с учетом того факта, что секция кривой по длине около 30% базы вагона). Т.е., ограничением тут является только проходимость участка особо длинными паровозами и многоосными длинными вагонами.

Автоматические приводы

Типов приводов есть несколько. Они различаются по устройству: моторные ("медленные") и электромагнитные (соленоидные, "быстрые", "щелкающие"). Кроме того, приводы могут монтироваться на поверхности и под ней (или рядом с ней).

Электромагнитные приводы во время срабатывания потребляют значительно больший ток, до 80-100 мА (а в случае применения промышленных реле вместо них - и того больше). Моторные приводы включены всегда в сторону перевода, сам перевод осуществляется сменой полярности питания. Лучшие образцы моторных приводов на рынке, как Tortoise, потребляют всего 15 мА.

Как правило, моторные выполнены для монтажа под поверхностью, когда электромагнитные выполняются для крепления и под и на поверхности.

Моторные приводы часто имеют расширенную фукнциональность, как собственную, так и в паре с их DCC декодером.

В последнее время на рынке появились стрелки с интегрированным DCC декодером и соленоидным приводом, например, Bachmann EZ-Track. Программирование декодеров этих стрелок происходит на главном пути, т.е., аппаратура DCC должна поддерживать этот режим.

Выбор стрелки

Выбор минимального номера стрелки должен происходить вместе с выбором минимального радиуса, это неразрывные между собой технические вопросы.

Выбор стрелок определяется следующими факторами:

• наличным или планируемым к использованию подвижным составом
• особенностями плана дороги (рассмотрим чуть ниже)
• их распространенностью на рынке, включая устройства их автоматизации
• соображениями соответствия прототипу (часто весьма не бесспорными :) )

Для гарантированной "проходимости" стрелок важно, что бы база подвижного состава была короче стрелки или сравнима с ней. Чем длиннее подвижной состав, тем длиннее стрелка должна быть.

Примерно 80-85% подвижного состава на рынке проходит стрелки #4. Практически весь подвижной состав проходит стрелки #6, за чрезвычайно малым исключением.

Наибольшая доступная номенклатура стрелок и их устройств на рынке - для стрелок #6 и близких к ним. На втором месте находятся стрелки #4.

Технические проблемы монтажа стрелок

На качество прохождения стрелок влияют:

• перекосы в укладке
• качество монтажа приводов
• "ямы" пути непосредственно перед въездом на стрелку, на расстоянии базы подвижного состава
• включение стрелок в затяжные кривые (30 град и больше, длиннее одной базы подвижного состава) и использование двухрадиусных стрелок
• расположение стрелок на уклонах или вблизи них
• особенности электропитания стрелки (изолированные остряки с собственной электроразводкой; здесь рассматриваться не будут)

Нетрудно посчитать, что 2% уклона на длине 1 метр дадут плавный подъем на 20 мм. В то же время, перепад высот в те же вроде как безобидные 2% на длине базы вагона 200 мм дадут 4 мм по высоте, что, скорее всего, приведет к утыканию сцепкой в стрелку или сходу с рельсов в районе крестовины.

Очевидно, что, чем длиннее стрелка (больше ее номер), тем меньше вероятность такого сценария.

Не так сложно обеспечить качество пути на одной и той же горизонтальной поверхности в окрестностях стрелки. В то же время, при сборке из модулей "в стык", без соединительной секции, часть пути на пристыкованном втором модуле ничем не гарантирована, так как достичь точного сопряжения сложно. Модуль может иметь незаметный перекос в продольном и в поперечном направлении; при значительной его длине, св. 1 м, последствия могут быть неисправимы. Причем, перекос может быть как допущенным при монтаже, так и самим исполнением модуля. Промежуточная стыковочная секция пути за счет собственной упругости при ее достаточной длине 6-9" (152-229 мм), сравнимой или больше базы подвижного состава, устраняет большинство скрытых дефектов пути (или модульной сборки) сама по себе. Т.е., тут проблема куда шире, чем разбитые на собранных "в стык" модулях колесные пары.

Модуль Larkot имеет соединительные секции по 6" (152 мм) для компактности, что является компромиссом между качеством пути и линейными размерами модуля в квартире. Рекомендации NMRA описывают применение соединительной секции пути 9" (229 мм). Клубные системы США используют соединительные секции и для более крупных масштабов, таких, как O.

При включении стрелки непосредственно в кривые принято немного увеличивать ее номер, по сравнению со стрелками на прямых участках, для гарантий качества движения через них. Стрелки с половинными номерами вроде 6 1/2 как раз на эту тему. При модульном проектировании желательно не иметь вообще кривых со стрелками, особенно вблизи мест соединений. Так как при большом номере стрелки такой модуль будет большим по размеру, следовательно, нетранспортабельным и сложным в доводке, а при меньшем возможна масса проблем при движении через него разного подвижного состава.

При монтаже приводов под поверхностью возможна проблема недоведения стрелки в крайнее положение. Причин может быть несколько, от слабого импульса (или крутящего момента) или чрезмерно сильного импульса (отскакивание из крайней точки для соленоидов) до ошибок монтажа. Настройка DCC декодера и применение порошковой смазки может помочь, а может - и нет. Посему, может быть выгодным не клеить стрелку к поверхности, а оставить возможность ее демонтажа неразрушающим способом. Вообще идея крепежа пути к поверхности способом, допускающим его аккуратный демонтаж - всегда продуктивна.

При монтаже стрелки на уклоне или непосредственно вблизи него, следует предпринять те же меры, что и для стрелки, вписанной в кривые. Если же стрелка вписана в поворот на уклоне, то желательно ее номер увеличить еще больше, чем для монтажа просто в повороте (например, использовать стрелки #7 1/2 или #8 вместо #6 как на прямом участке). Также хорошей идеей может быть полный отказ от работы с подобной конструкцией и перенос стрелки на горизонтальную поверхность поблизости.

В работе с модулями нежелательно монтировать стрелку сразу у торцов или использовать ее для внешнего соединения. Так как в результате операций сборки-разборки стрелка может получить повреждения, и ее восстановление куда сложнее, чем замена короткой прямой секции.

Исходя из вышеизложенного, часто простым и удачным выбором, с учетом всех ограничемий и компромиссов, может быть выбор стрелок #6, о чем уже упоминалось выше.