Troisième rail (rail miniature) - Third rail (model rail)
L'utilisation d'un troisième rail dans la modélisation du transport ferroviaire est une technique qui était autrefois appliquée, afin de faciliter le câblage.
Premiers trains
Les trains d' avant- guerre de fabricants tels que Hornby étaient presque entièrement à écartement 0 , soit mécanique soit électrique, les ensembles électriques utilisant un système à trois rails. La voie et le matériel roulant étaient fabriqués à partir de fer blanc pressé et lithographié , avec quelques morceaux de zinc moulé sous pression ou de laiton tourné. Le troisième rail a été isolé des traverses en fer- blanc par des rondelles isolantes en fibre .
Après la guerre, il y a eu un passage des échelles de calibre 0 à des échelles de demi-taille de H0 et 00 . La technologie améliorée à ce moment, en particulier pour les composants en plastique moulé, rend l'électrification à deux rails pratique. Beaucoup de la nouvelle génération de modélisateurs de chemins de fer pittoresques ont construit leurs nouvelles locomotives pour deux rails, bien que cela soit loin d'être universellement accepté. La plupart des fabricants de coffrets commerciaux ont continué avec des systèmes à trois rails pendant un certain temps.
Difficultés du bi-rail
L'utilisation d'un système d'électrification à deux rails pour un chemin de fer miniature présente un certain nombre de difficultés, tant pour les voies que pour le matériel roulant.
Pister
La voie nécessite évidemment que les deux rails soient isolés l'un de l'autre et de la plate-forme, si celle-ci est en métal. Si les pièces de voie sont réversibles, les deux rails doivent être isolés. Un fonctionnement fiable nécessite également un contrôle précis de l'écartement de la voie, qui nécessitaient tous des raccords en plastique moulés par injection avec précision, plutôt que la fibre flexible.
Le pointwork était un autre problème, car la grenouille et les lames mobiles sont reliées à des rails opposés, selon la direction dans laquelle les points sont placés. Cela nécessite soit une grenouille isolée en deux parties, avec un risque de mauvais contact avec les locomotives qui la traversent; ou bien une grenouille «sous tension» entièrement métallique qui doit être isolée des rails au-delà du point de raccordement, et qui nécessite généralement un interrupteur supplémentaire pour assurer une connexion fiable. En comparaison, le système à trois rails est simplement isolé des lignes de roulement.
Certaines dispositions, comme une boucle de ballon , créent également des problèmes pour les deux rails, car elles relient les rails opposés ensemble autour de la boucle et peuvent nécessiter une isolation.
Matériel roulant
Les chariots et les wagons peuvent utiliser des essieux en plastique moulé, qui sont compatibles avec les systèmes à trois et à deux rails. Hornby Dublo les a introduits en 1959, lors de leur transition vers deux rails, lorsque la plupart des utilisateurs utilisaient encore des configurations à trois rails.
Locomotives
Une locomotive à deux rails doit à la fois éviter de court-circuiter les deux rails de roulement et doit également collecter le courant des deux côtés indépendamment. Pour une locomotive à trois rails, les roues et les essieux sont généralement en métal et le châssis en métal peut être utilisé comme connexion au sol. Cela présente l'avantage que toutes les roues, y compris les bogies, font office de pick-up. Cela donne une longue durée de collecte, ce qui réduit le problème de franchissement des lacunes d'approvisionnement.
Pour les deux rails, la collecte du courant est généralement effectuée par des collecteurs à ressort en bronze phosphoreux à l'arrière des jantes. Si les roues sont isolées en utilisant des roues en plastique dans des jantes métalliques, seule la jante est à la disposition d'un collectionneur. Seules ces roues, souvent deux, avec des ressorts collecteurs peuvent capter le courant de la piste. Cela peut poser des problèmes pour franchir les lacunes dans le travail de points. Un système alternatif est la construction à «châssis divisé», qui avait une certaine popularité pour les premières jauges étroites, telles que la jauge N et la modélisation de prototypes à voie étroite . Cela utilise des roues et des essieux métalliques conducteurs, où les essieux sont divisés en deux en deux côtés, isolés l'un de l'autre. Les châssis des locomotives sont également divisés. Plutôt que des ressorts de ramassage séparés, les roulements d'essieu sont utilisés comme collecteurs. Cette technique est un peu compliquée pour la réalisation des essieux, mais s'adapte plus facilement à des gabarits plus étroits. Il peut également facilement collecter le courant de toutes les roues motrices, ou même des roues de camion poney.
Système à deux rails ou à trois rails
Les premiers trains jouets utilisaient deux rails métalliques comme la plupart des vrais trains . Cependant, les fabricants ont rapidement constaté que l'utilisation d'un rail central pour l'alimentation électrique et des deux rails externes pour le commun ou la terre rendait le contact électrique beaucoup plus fiable et moins sujet aux courts-circuits . Le contact à trois rails élimine également le besoin de roues isolées, une considération importante avant que les plastiques ne deviennent largement disponibles. La plupart des balances et des jauges antérieures à l' échelle H0 utilisaient trois rails pour le fonctionnement électrique.
Direction
Les locomotives DC à trois rails se déplaceront dans la même direction, «vers l'avant», chaque fois que le troisième rail a la même polarité, quel que soit le sens dans lequel elles sont placées sur la voie. Deux locomotives identiques peuvent se déplacer dans des directions différentes sur la voie, en fonction de l'orientation dans laquelle elles sont placées.
En revanche, les locomotives à deux rails se déplaceront dans la même direction par rapport à la voie. Si la locomotive est inversée, elle se déplacera toujours dans la même direction (relative à la piste). Par convention, toutes les locomotives sont câblées et conçues pour se déplacer de manière cohérente, de sorte que des trains à double cap sont possibles.
Le système de contact à goujon Marklin utilise des moteurs à courant alternatif. Ceux-ci sont indépendants de la polarité d'alimentation et utilisent à la place un interrupteur interne, contrôlé par une impulsion de tension plus élevée pour inverser la direction.
Système à trois rails
Un avantage clé pour la voie à trois rails est les boucles de ballons , où un train entre dans une boucle par un aiguillage puis sort par le même aiguillage afin de changer la direction du train. Avec une voie à deux rails, lorsque la voie s'inverse sur elle-même, cela provoque un court-circuit. Avec une voie à trois rails, du fait que le rail central reste constant et que les rails extérieurs sont électriquement identiques, cela ne pose aucun problème.
Le troisième rail a également été utilisé pour automatiser et animer les mises en page . Un accessoire, tel qu'un signal de chemin de fer , peut être câblé à une section de voie dont l'un de ses rails extérieurs a été isolé (non mis à la terre), soit en usine, soit par un amateur . Un train qui passe met alors à la terre le rail isolé, complétant le circuit et faisant fonctionner l'accessoire.
Des rails isolés (ou des sections de rail) peuvent également être utilisés pour contrôler les aiguillages, ce qui amène l'aiguillage à basculer vers la position requise par un train venant en sens inverse.
En raison de cette caractéristique, les wagons destinés à l'exploitation à trois rails ne fonctionneront pas sur des voies à deux rails à moins que leurs roues ne soient d'abord isolées l'une de l'autre. Les wagons destinés à une voie à deux rails fonctionneront sur une voie à trois rails, mais ils n'activeront pas les commandes câblées à un rail isolé. La conversion de wagons à trois rails pour une exploitation à deux voies, ou vice versa, est donc une pratique courante chez les amateurs. Il nécessite soit de remplacer les bogies (ensembles de roues) sur la voiture, soit de remplacer les essieux métalliques par des essieux en matériau non conducteur.
Le principal inconvénient de la voie à trois rails est son manque de réalisme. Alors que certains trains du monde réel utilisent un troisième rail , les prototypes de la majorité des opérations de modélisme ferroviaire ne le font pas. Lionel a tenté d'améliorer cette situation à la fin des années 1950 avec sa voie Super O , qui noircissait le rail médian et le rendait plus mince pour réduire sa visibilité. D'autres fabricants d' échelle O utilisent aujourd'hui des techniques similaires.
Contact de goujon
Märklin utilise un troisième rail « fantôme », où le rail médian est dissimulé dans le ballast ou les traverses de voie , avec seulement des goujons en saillie, ce qui donne les avantages du fonctionnement à trois rails sans nuire gravement à son réalisme. Il s'agit de l' électrification par contact de montant pour les chemins de fer miniatures et est souvent utilisée sur les systèmes ferroviaires de jardin . Les chemins de fer de jardin ont souvent un mélange de locomotives électriques et de locomotives à vapeur réelles, et s'il est possible d'isoler les locomotives à vapeur miniatures pour fonctionner sur deux systèmes d'électrification de rails est problématique. En pratique, le système de poteaux à l'extérieur s'est révélé plus résistant aux problèmes de continuité causés par l'environnement extérieur.
Trix jumeau
Bien que la plupart des systèmes à trois rails relient électriquement les deux rails extérieurs, certains fabricants câblent les trois rails indépendamment. GarGraves est un fabricant nord-américain de voies à trois rails de voie O avec tous ses rails isolés. Trix Express est un fabricant européen de voies à trois rails qui isole les trois rails.
Sur un réseau simple et non informatisé, un seul train peut circuler indépendamment sur un système à deux ou trois rails (deux trains si combinés avec des lignes aériennes ). Sur le type à trois rails isolés, deux trains peuvent circuler indépendamment (trois trains s'ils sont combinés avec des lignes aériennes).
Troisième rail extérieur
Au début de la modélisation ferroviaire, certains modélisateurs à l'échelle O (l'échelle dominante à l'époque), utilisaient un troisième rail extérieur et un système de ramassage de chaussures pour l'alimentation. Ce système avait l'avantage d'être plus réaliste en supprimant le troisième rail central commun à la voie à échelle O, tout en conservant une source d'énergie efficace. Au fur et à mesure que la technologie progressait, les développements ultérieurs de la conception des locomotives et des voies permettraient l'exploitation à deux voies et rendraient finalement la pratique obsolète.