El uso de un tercer carril en el modelado del transporte ferroviario es una técnica que se aplicó en el pasado para facilitar el cableado. [1]
Los trenes de antes de la guerra fabricados por fabricantes como Hornby eran casi en su totalidad de calibre O , ya fueran de cuerda o eléctricos, y los eléctricos utilizaban un sistema de tres raíles. Tanto las vías como el material rodante estaban hechos de hojalata prensada y litografiada , con algunas piezas de zinc fundido a presión o latón torneado. El tercer raíl estaba aislado de las traviesas de hojalata mediante arandelas de fibra aislante.
Después de la guerra, [i] se pasó del ancho de vía O a la mitad de las escalas de HO y OO . La tecnología mejorada en ese momento, en particular para los componentes de plástico moldeado, hizo que la electrificación de dos carriles fuera práctica. Muchos de los miembros de la nueva generación de modelistas de ferrocarriles escénicos construyeron desde cero sus nuevas locomotoras para dos carriles, aunque esto estaba lejos de ser aceptado universalmente. [2] La mayoría de los fabricantes de juegos de trenes comerciales continuaron con sistemas de tres carriles durante algún tiempo.
El uso de un sistema de electrificación de dos carriles para un modelo de ferrocarril presenta una serie de dificultades, tanto para las vías como para el material rodante.
Obviamente, la vía requiere que los dos raíles estén aislados entre sí y de la plataforma de la vía, si esta es de metal. Si las piezas de la vía son reversibles, ambos raíles deben estar aislados. Para que el funcionamiento sea fiable, también es necesario controlar con precisión el ancho de vía, para lo cual se necesitan accesorios de plástico moldeados por inyección con precisión, en lugar de fibra flexible.
Otro problema era la instalación de agujas, ya que el corazón y las palas móviles están conectadas a raíles opuestos, según la dirección en la que se coloquen las agujas. Esto requiere un corazón aislado de dos piezas, con el riesgo de un mal contacto con las locomotoras que lo cruzan, o un corazón "vivo" totalmente metálico que debe estar aislado de los raíles más allá de la instalación de agujas y que, por lo general, requiere un cambio de agujas adicional para proporcionar una conexión fiable. En comparación, el sistema de tres raíles simplemente está aislado de las líneas de circulación.
Algunos diseños, como un bucle de globo , también crean problemas para dos rieles, ya que conectan los rieles opuestos entre sí alrededor del bucle y podrían requerir aislamiento.
Los vagones y carros pueden utilizar juegos de ruedas de plástico moldeado, que son compatibles con sistemas de tres y dos raíles. Hornby Dublo los introdujo en 1959, durante su transición a dos raíles, cuando la mayoría de los usuarios todavía utilizaban diseños de tres raíles.
Una locomotora de dos carriles debe evitar que se produzcan cortocircuitos entre los dos carriles de circulación y, además, debe captar la corriente de ambos lados de forma independiente. En el caso de una locomotora de tres carriles, las ruedas y los ejes suelen ser de metal y el chasis de metal puede utilizarse como conexión a tierra. Esto tiene la ventaja de que todas las ruedas, incluidos los bogies, actúan como captadores. Esto proporciona una gran longitud de captación, lo que reduce el problema de cruzar los huecos de suministro.
En el caso de las vías de dos carriles, la captación de corriente se realiza normalmente mediante colectores de tiras de resorte de bronce fosforoso en la parte posterior de las llantas de las ruedas. [3] Si las ruedas están aisladas mediante el uso de ruedas de plástico en llantas de metal, solo la llanta está disponible para un colector. Solo las ruedas, a menudo dos, con resortes colectores pueden captar corriente de la vía. Esto puede dar problemas para cruzar los huecos en las agujas. Un sistema alternativo es la construcción de "bastidor dividido", que tuvo cierta popularidad en los primeros anchos de vía estrechos, como el ancho N y el modelado de prototipos de ancho de vía estrecho . Este sistema utiliza ruedas y ejes de metal conductor, donde los ejes se dividen por la mitad como dos lados, aislados entre sí. Los bastidores de la locomotora también se dividen de la misma manera. En lugar de resortes de captación separados, se utilizan los cojinetes de los ejes como colectores. Esta técnica es algo complicada para hacer los ejes, pero se adapta más fácilmente a anchos de vía más estrechos. También puede captar fácilmente la corriente de todas las ruedas motrices, o incluso de las ruedas de los camiones pony. [4]
Los primeros trenes de juguete utilizaban dos vías de metal como la mayoría de los trenes reales . Sin embargo, los fabricantes descubrieron rápidamente que el uso de un riel central para la energía eléctrica y los dos rieles exteriores para la toma de tierra o común hacía que el contacto eléctrico fuera mucho más confiable y menos propenso a cortocircuitos . El contacto de tres rieles también elimina la necesidad de ruedas aisladas, una consideración importante antes de que los plásticos estuvieran ampliamente disponibles. La mayoría de las básculas y medidores anteriores a la escala H0 usaban tres rieles para el funcionamiento eléctrico.
Las locomotoras de corriente continua de tres carriles se moverán en la misma dirección, "hacia adelante", siempre que el tercer carril tenga la misma polaridad, sin importar en qué dirección estén colocadas sobre la vía. Dos locomotoras idénticas pueden moverse en direcciones diferentes sobre la vía, dependiendo de la orientación en la que estén colocadas sobre ella.
Por el contrario, las locomotoras de dos carriles se moverán en la misma dirección con respecto a la vía. Si se invierte la dirección de la locomotora, seguirá moviéndose en la misma dirección (con respecto a la vía). Por convención, todas las locomotoras están cableadas y engranadas para moverse de manera consistente, de modo que es posible que los trenes circulen en ambos sentidos .
El sistema de contacto de perno de Marklin utiliza motores de CA. Estos son independientes de la polaridad de la fuente de alimentación y, en su lugar, utilizan un interruptor interno, controlado por un pulso de mayor voltaje para invertir la dirección.
Una ventaja clave de las vías de tres carriles son los bucles de globo , en los que un tren entra en un bucle a través de un desvío y luego sale por el mismo desvío para cambiar la dirección del tren. Con las vías de dos carriles, cuando la vía se invierte sobre sí misma, esto provoca un cortocircuito . Con las vías de tres carriles, debido a que el carril central permanece constante y los carriles exteriores son eléctricamente idénticos, esto no causa problemas.
El tercer raíl también se ha utilizado para automatizar y animar diseños . Un accesorio, como una señal ferroviaria , se puede conectar a una sección de vía que tenga uno de sus raíles exteriores aislado (no conectado a tierra), ya sea en la fábrica o por un aficionado . Luego, un tren que pasa conecta a tierra el raíl aislado, completando el circuito y haciendo que el accesorio funcione.
Los rieles aislados (o secciones de rieles) también se pueden utilizar para controlar desvíos, haciendo que estos cambien a la posición que necesita un tren que se aproxima.
Debido a esta característica, los vagones de ferrocarril diseñados para operar sobre tres carriles no funcionarán sobre vías de dos carriles a menos que sus ruedas estén primero aisladas entre sí. Los vagones diseñados para operar sobre vías de dos carriles funcionarán sobre vías de tres carriles, pero no activarán los controles conectados a un carril aislado. La conversión de vagones de tres carriles para operar sobre dos carriles, o viceversa, es, por lo tanto, una práctica común entre los aficionados. Requiere reemplazar los bogies (conjuntos de ruedas) del vagón o reemplazar los ejes de metal con ejes hechos de un material no conductor.
La principal desventaja de las vías de tres raíles es su falta de realismo. Si bien algunos trenes del mundo real utilizan un tercer raíl , los prototipos de la mayoría de las operaciones de modelismo ferroviario no lo hacen. Lionel intentó mejorar esta situación a fines de la década de 1950 con su vía Super O , que ennegrecía el raíl central y lo hacía más delgado para reducir su visibilidad. Otros fabricantes de escala O utilizan técnicas similares en la actualidad.
Märklin utiliza un tercer carril " fantasma ", en el que el carril central está oculto en el balasto o las traviesas de la vía , con solo los pernos salientes, lo que brinda las ventajas del funcionamiento con tres carriles sin restarle realismo grave. Esta es la electrificación por contacto de pernos para los ferrocarriles modelo [5] y se utiliza a menudo en los sistemas de ferrocarriles de jardín . Los ferrocarriles de jardín a menudo tienen una mezcla de locomotoras de vapor eléctricas y reales, y si bien es posible, aislar las locomotoras de vapor modelo para que funcionen en sistemas de electrificación de dos carriles es problemático. En la práctica, se ha descubierto que el sistema de pernos al aire libre es más resistente a los problemas de continuidad causados por el entorno exterior.
Aunque la mayoría de los sistemas de tres rieles unen eléctricamente los dos rieles exteriores, algunos fabricantes conectan los tres rieles de forma independiente. GarGraves es un fabricante norteamericano de vías de tres rieles de calibre O con todos sus rieles aislados. Trix Express es un fabricante europeo de vías de tres rieles que aísla los tres rieles.
En un diseño simple, no informatizado, solo puede circular un tren de forma independiente en un sistema de dos o tres carriles (dos trenes si se combina con catenaria ). En el tipo de tres carriles aislado, pueden circular dos trenes de forma independiente (tres trenes si se combina con catenaria).
En los primeros días del modelismo ferroviario, algunos modelistas de escala O (la escala dominante en ese momento) utilizaban un tercer raíl exterior y un sistema de captación de zapatas para la alimentación. Este sistema tenía la ventaja de ser más realista al eliminar el tercer raíl central común a las vías de escala O, al tiempo que conservaba una fuente de alimentación eficaz. A medida que avanzaba la tecnología, los desarrollos posteriores en el diseño de locomotoras y vías permitirían el funcionamiento con dos raíles y, en última instancia, hicieron que la práctica quedara obsoleta.
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