Kysymys kytkimistä

[hkoskenvaara]

Vähän taustaa. Minulla Märklinit ovat olleet laatikossa parikymmentä vuotta ja nyt kun ruuhkavuodet alkavat helpottaa jonkinlainen kiinnostus asiaan on palaamassa. Ongelma on vain se, että Märklinin 6021 on nyt samaa sarjaa härkien puukiskoilla vetämän kaivosvaunun kanssa ja minun osaaminen yhtä paljon ajastaan jäljessä. Samalla olen huomannut, että nyt jos koskaan olisi tilaisuus siirtyä sisätiloihin edullisempaan N-mittakaavaan, kun pitäisi joka tapauksessa uusia ohjauslaitteet ja kaikki.

Ajatukseni on tehdä mahdollisimman automatisoitu tietokoneohjattu rata (kokoluokkaa 4 m x 1.4 m), kun osaamista ohjelmoinnista ja elektroniikasta on kertynyt enemmän kuin hienojen maisemien teosta. Tuollaiseen saisi paljon enemmän kiinnostavaa toimintaa, jos olisi olemassa sellaisia kytkimiä, jotka kiinnittyisivät ja avautuisivat automaattisesti. Tein hakuja ja jotain radassa olevalla magneetilla avautuvia E-Z-kytkimiä näyttää olevan myynnissä mutta toimivatko ne oikeasti niin hyvin, että esim. vaihtotöitä voi automatisoida ilman että joka kolmas kerta vaatii vähän tökkäämistä sormella?

[hannun rata]

Köh, ei tietoa sinänsä mutta minulla on ihan kädettömän analogisesti magneetteja piilotettuna radan alle 8 kpl kussakin kohtaa ( 2x2x2) jolloin MTL ja accumate tms avautuvat itsestään kun kohdalle pysäyttää tai hyvin hitaasti ajaa ohi. Joskus sitten taas ei.

[Psi]

Voi olla, että joudut rakentamaan ns. valoportteja rataan, ja niiden avulla tietokone (tms.) voi päätellä onnistuiko irroitus tai kytkentä.

VR:n 100-vuotisradassa vuodelta 1962 oli kolmella Fleischmannin releellä toteutettu kolmen raiteen ja kuuden vaunun automaattinen laskumäki, mutta se ei oikeasti toiminut, kun kytkeminen ja irrottaminen oli niin epäluotettavaa ja veturin ajomuuntajan nopeuden säätäminen niin, että vaunut ehtivät vaihteiden yli oli varsin sattumanvaraista. Alkuperäinen logiikka haistoi vain veturin alla olevan kontaktinastan. Vuonna 1984 tein laskumäkeen uuden, neljän Fleischmann-releen logiikan. Uudessa järjestelmässä vaunuihin asennettiin magneetit ja onnistuneet kytkennät ja irrotukset tulkittiin magneetteja reed-releillä lukien.

Vaunuja pudotettiin näennäisen sattumanvaraisesti kolmelle raiteelle. Kun laskumäkeen työnnettävän rungon ensimmäisen vaunun väli oli irrottajan kohdalla, vaunun alla olevan magneetin käyttämä reed-rele pysäytti veturin. Jos vaunu irtosi, se havaittiin laskumäen alastulorinteessä olevalla toisella reed-releellä, joka käynnisti veturin uudelleen. Kun vierivä vaunu ohitti vaihteet, se käänsi magneettinsa avulla vaihteen toiselle raiteelle. Jos vaunu ei laskumäen harjalla olleen irrottajan avulla irronnut, jäi veturi odottamaan käsipelillä irrottamista. Näin tapahtui valitettavan usein. Kun viimeinen vaunu irtosi veturista, jäi veturi vielä odottamaan, että sekin oli ohittanut vaihderyhmän, ettei veturi olisi puskenut suistuneita vaunuja pitkin ratapihaa.

Veturi haki vaunuja kolmelta laskumäen raiteelta vetäen vaunuja laskumäen ohitusraiteelle ja takaisin. Mukaan kytkeytyneiden vaunujen määrää testattiin ohitusraiteella vaunujen magneettien ohjaamilla reed-releillä. Reed-releet ohjasivat laskumäen kolmen raiteen vaihteita niin, että kultakin raiteelta tuli poimittua molemmat kullekin raiteelle lasketut vaunut. Veturi veti roikkaa edestakaisin laskumäen ohitusraidetta pitkin kunnes kaikki 6 vaunua oli poimittu. Vaunujen järjestys junassa vaihtui niin, että kuuden pudotuksen jälkeen järjestys oli palannut samaksi.

Ehkäpä vieläkin kiinnostavampi esimerkki kytkinten toiminnan varmistamisesta on oheinen video vuodelta 1962:

https://www.youtube.com/watch?v=xlUnSblYdlc

Pienoisrautatieosuus alkaa n. 5 minuutin kohdalta.

[PeS]

Tein hakuja ja jotain radassa olevalla magneetilla avautuvia E-Z-kytkimiä näyttää olevan myynnissä mutta toimivatko ne oikeasti niin hyvin, että esim. vaihtotöitä voi automatisoida ilman että joka kolmas kerta vaatii vähän tökkäämistä sormella?

Jo pelkästään se, että toteutat automaattiradan N-mittakaavassa aiheuttaa haasteita. Ensimmäinen haaste on virroitus. N-skaalan kalusto on sen verran pienikokoista, että veturit ovat suhteellisen keveitä. Keveä veturi virroittaa huonommin kuin painava. Toinen tosia-asia on se, että teknisesti N-mittakaavan veturit eivät ole samaa luokkaa kuin H0:ssa. Tämänkin näkyy kulkuominaisuuksissa — mm. virroituksessa.

Aika usein N-mittakaavan radoilla vain huristellaan. Liikennöinnin harjoittaminen on harvinaista. Liikennöinnillä tarkoitan sitä, että junat pysähtelevät asemilla, kiihdyttävät ja jarruttavat — vaunuja irroitetaan junista ja siirretään pistoraiteille.

Kannattaa siis miettiä tarkkaan minkälaista kalustoa hankkii. Mieluiten sellaisia vetureita, joissa on paljon akseleita ja joissa mahdollisimman moni akseli virroittaa. Radan vaihteiden pitäisi olla sellaisia, että myös risteykset virroittavat. Kulkuominaisuuksia voi kokeilla testiradalla. Silloin selviää melko nopeasti se, kuinka usein veturia pitää auttaa, kun se pysähtämisen jälkeen on lähdössä jatkamaan matkaa — tai ylipäätään: miten hyvin veturi lähtee liikkeelle. Automaattisesta ajosta ei tule mitään, jos vetureita on jatkuvasti autettava.

Ratatekniikkaan on syytä kiinnittää huomiota. Kiskotuksen on oltava mahdollisimman suora, jotta suistumisia ei tapahdu. Kiskoliitokset on tehtävä huolella ja varmistettava vaihteiden toiminta.

Todennäkköisesti E-Z-tyyppinen kytkin on yksi parhaimmista — olen niitä kokeillut suomalaisessa N-kalustossa. E-Z-kytkin on Kadeen muovinen kopio. Lehtijuttujen perusteella "aito" Kadee toimisi paremmin (en ole kokeillut). Molemmat kytkimet aukeavat samalla tavalla magneetilla. Englantilaisella Dapolilla on myös samantapainen kytkin, mutta se ei ole yhteensopiva em. kytkinten kanssa. Sitäkin olen kokeillut. Myös se toimii.

Englantilaiset käyttävät N-skaalassa DG-kytkintä. Se on lenkkiin perustuva rakennussarjakytkin. Kytkin on siis koottava itse. Lenkkiin juotetaan teräslangasta "häntä", jolloin lenkki voidaan nostaa aukiasentoon magneetin avulla. Esimerkiksi tunnettu 2MM:n skaalan rata "Copenhagen Fields" käyttää kalustossaan DG-kytkintä. Olen nähnyt radan useasti livenä. Siellä tehdään vaihtotöitä ja kytkin näyttää toimivan suhteellisen hyvin.

Markkinoilla on muitakin kytkimiä. Manner-Euroopassa N-kalustoon vakiintunut Rapido-kytkin sen sijaan kannattaa heivata samantien. Sitä ei todellakaan ole tarkoitettu avattavaksi kytkimeksi ja vaihtotyöt sen avulla eivät ole tästä maailmasta. Olen yrittänyt sovittaa Rapidoa suomalaiseen N-kalustoon — huonolla menestyksellä.

Oleellista kytkinten asentamisessa on tarkkuus: kytkinten on päästävä kääntymään ja toimimaan takertelematta. Lisäksi ne on asennettava ehdottomasti oikealle korkeudelle — siis keskenään samalle korkeudelle, jotta kytkentä voisi tapahtua ilman kourilla nostelua. Tässä on omat haasteensa, joista tärkein on asenne. Tämä ei muuten toteudu lähes aina H0-puolellakaan.

Kannattaa katsella näyttelyissä, tehdäänkö siellä ylipäätään vaihtotöitä ja jos tehdään, miten ne sujuvat. Vaihtotöistä kyllä puhutaan, mutta harvemmin niitä tehdään

[hkoskenvaara]

Jo pelkästään se, että toteutat automaattiradan N-mittakaavassa aiheuttaa haasteita. Ensimmäinen haaste on virroitus. N-skaalan kalusto on sen verran pienikokoista, että veturit ovat suhteellisen keveitä. Keveä veturi virroittaa huonommin kuin painava. Toinen tosia-asia on se, että teknisesti N-mittakaavan veturit eivät ole samaa luokkaa kuin H0:ssa. Tämänkin näkyy kulkuominaisuuksissa — mm. virroituksessa.

Onko se virroitusongelma siis kiskojen ja pyörien välissä ja voiko sitä mitenkään edesauttaa? Näköjään jotkut asentavat kondensaattoreita vetureihin.

Aika usein N-mittakaavan radoilla vain huristellaan. Liikennöinnin harjoittaminen on harvinaista. Liikennöinnillä tarkoitan sitä, että junat pysähtelevät asemilla, kiihdyttävät ja jarruttavat — vaunuja irroitetaan junista ja siirretään pistoraiteille.

No minä ajattelin ainakin aluksi sellaista, että päärataa ajava juna voi jättää vaunuletkan asemalle ja vaihtoveturi vie sen sitten sellaisenaan teollisuusalueen asemalle, vekslaa itsensä toiseen päähän ja vetää takaisin. Pelkkä ympyrän ajo käy kuitenkin tylsäksi. Vaunu vaunulta järjestely tulee kyseeseen ehkä sitten, jos tuo toimii.

Kannattaa siis miettiä tarkkaan minkälaista kalustoa hankkii. Mieluiten sellaisia vetureita, joissa on paljon akseleita ja joissa mahdollisimman moni akseli virroittaa.

Minä tykkään isoista vetureista, joten se ei ole ongelma. Minulla ei ole yhtään veturia ja ajattelin vähän, että jos ostaisi sellaisia, joita voi modata kotimaisemmiksi myöhemmin. Dieseleitä lähinnä ja ehkä joku höyryveturi. Mistä sen tietää mikä veturi on hyvä purkamatta? Onko jotain merkkejä, joiden voi odottaa olevan hyviä?

Onko nuo N-veturit niin täyteen ahdettu, että esim. virroitusta ei mahdu mitenkään parantelemaan?

Radan vaihteiden pitäisi olla sellaisia, että myös risteykset virroittavat. Kulkuominaisuuksia voi kokeilla testiradalla. Silloin selviää melko nopeasti se, kuinka usein veturia pitää auttaa, kun se pysähtämisen jälkeen on lähdössä jatkamaan matkaa — tai ylipäätään: miten hyvin veturi lähtee liikkeelle. Automaattisesta ajosta ei tule mitään, jos vetureita on jatkuvasti autettava.

Hommasin Pecon 55 profiilin kiskoja ja vaihteissa on sähköistetty risteys. Tavalliset olivat unifrog ja risteysvaihteet electrofrog -laatua. Toivottavasti ne ovat hyviä, ainakin ne ovat hienon näköisiä. Teen ensin pienehkön testiradan kaikkien elektroniikkavempeleiden ja automaation testaamiseen.

Ratatekniikkaan on syytä kiinnittää huomiota. Kiskotuksen on oltava mahdollisimman suora, jotta suistumisia ei tapahdu. Kiskoliitokset on tehtävä huolella ja varmistettava vaihteiden toiminta.

Kai ne menevät 360 mm kaarresäteestä ilman ongelmia? Eikö se liitos toimi automaattisesti kunnolla (sähköisesti ja mekaanisesti), jos käyttää sitä yhdistyspalaa?

Todennäkköisesti E-Z-tyyppinen kytkin on yksi parhaimmista — olen niitä kokeillut suomalaisessa N-kalustossa. E-Z-kytkin on Kadeen muovinen kopio. Lehtijuttujen perusteella "aito" Kadee toimisi paremmin (en ole kokeillut). Molemmat kytkimet aukeavat samalla tavalla magneetilla. Englantilaisella Dapolilla on myös samantapainen kytkin, mutta se ei ole yhteensopiva em. kytkinten kanssa. Sitäkin olen kokeillut. Myös se toimii.

OK. Miten tuo magneettikytkin teknisesti toimii? Valmistajat antavat hyvin nihkeästi teknisiä tietoja (tai en vain osaa etsiä). Jotkut näyttävät laittavan rataan kestomagneetteja, joiden magneettikentän suunta on luullakseni ylöspäin ja sitten on sähkömagneetteja, joiden kenttä on kytkimen kohdalla vaakasuoraan suunnilleen poikittain junan kulkusuuntaan nähden. Onko sillä väliä? Ajattelin laittaa sähkömagneetteja.

Oleellista kytkinten asentamisessa on tarkkuus: kytkinten on päästävä kääntymään ja toimimaan takertelematta. Lisäksi ne on asennettava ehdottomasti oikealle korkeudelle — siis keskenään samalle korkeudelle, jotta kytkentä voisi tapahtua ilman kourilla nostelua. Tässä on omat haasteensa, joista tärkein on asenne. Tämä ei muuten toteudu lähes aina H0-puolellakaan.

No asennetta löytyy pikkutarkkaan nysväämiseen. Asioiden valmiiksi tekemisessä voi joskus olla viiveitä, kun hiotaan sadasosia.

Kannattaa katsella näyttelyissä, tehdäänkö siellä ylipäätään vaihtotöitä ja jos tehdään, miten ne sujuvat. Vaihtotöistä kyllä puhutaan, mutta harvemmin niitä tehdään

Luulisi olevan helpompi tehdä teknisiä hifistelyjä omassa autotallissa kuin siirtelyä kestävään näyttelyrataan. Ja pieni tökkäisykin on vähemmän noloa. Vai pitäisikö sitä varten tehdä robottisormi?

Mistä ne hienot radat nykyään löytää? Kävin joku vuosi sitten Model Expossa hyvin pitkän tauon jälkeen ja ainakin siellä lastenvaunut ja koiranruuat olivat korvanneet rautatiet ja radio-ohjattavat.

[hkoskenvaara]

Voi olla, että joudut rakentamaan ns. valoportteja rataan, ja niiden avulla tietokone (tms.) voi päätellä onnistuiko irroitus tai kytkentä.

Niitä minä itsekin mietin, kun ovat helppoja rakentaa, mutta työkaveri alkoi intoilla konenäöstä. Kuinkahan vaikea olisi opettaa hermoverkolle mikä on vaunu, veturi ja kytkin. Ja milloin ne ovat kytkeytyneenä ja milloin eivät. Mutta ajattelin ensin lähinnä sellaista, että automatikka irroittaa veturin vaunuista valoporttien tai jonkun yksinkertaisen optiikan avulla.

Ehkäpä vieläkin kiinnostavampi esimerkki kytkinten toiminnan varmistamisesta on oheinen video vuodelta 1962:

Tuo oli hieno. Se olisi haastava tehdä moderneillakin laitteilla.

[Psi]

-- Ja pieni tökkäisykin on vähemmän noloa. Vai pitäisikö sitä varten tehdä robottisormi? --

The Model Railway Clubin sivuilla on tarinaa N-mittakaavan edeltäjän, 2 mm mittakaavan kehittäjän Mr H H Grovesin Rydes Valley -radasta vuodelta 1960:

• Restoring Rydes Vale – a pioneering 2mmFS layout
• Rydes Vale – the rewiring concludes

Radan alla oli verkkokäyttöisiä sähköparranajokoneita, joita hetkellisesti käyttämällä rata saatiin tärisemään, ja veturit nytkähtämään eteenpäin, jos ne juuttuivat virroitusongelmiin.

Suomessa pienoisrautateillä ei näyttelyissä(-kään) juuri harrasteta vaihtotöitä, kun vaihtotöiden ei uskota olevan kiinnostavia, mutta esimerkiksi Saksassa N-mittakaavan FREMO-radoilla niitä tehdään säännöllisesti, kuten saksalaisella kielialueella suositulla amerikkalaisesikuvan mukaisella FREMO:n AmericaN-radoilla. Muualla kuin Suomessa FREMO-ratoja näkee harvoin näyttelyissä, sillä FREMO-ajotapahtumat ovat vain jäsenille tarkoitettuja. Tapiolan kerhon vanhalla vuodelaatikkoradalla vaihtotöitä tehtiin näyttelyissä, ja Hannu Peltolan pienellä H0-jenkkiradalla niitä saa yleisökin tehdä museon pienoisrautatiepäivillä.

Suomalaiset veturit ovat aika pieniä verattuna ulkomaalaisiin, joten N-mittakaavassa niistä tulee auttamattomasti keveitä, ja virroitusongelmia on todennäköisesti tiedossa, kuten PeS edellä totesi. Em. AmericaN-radoilla on käytössä amerikkalasen esikuvan mukaista suurikokoista kalustoa, ja veturit ovat aina isokokoisia, ja vaunut hyväkulkuisia telivaunuja.

Kadee-tyyppiset, magneettisesti irrotettavat kytkimet vaativat ratapölkyn suuntaisen magneettikentän, ja kytkimen alla oleva jarruletkuimitaatio siirtyy kohti lähintä raidetta. Jos Kadee-tyyppinen kytkin on vetojännityksessä esimerkiksi junan kulkiessa normaalisti irroitusmagneetin yli, ei kytkimen pitäisi aueta. Kärkilaakeroidut pyöräkerrat voivat kuitenkin olla niin herkkiä pyörimään, ja epätasainen veto voi aiheuttaa junaan pitkittäistä aaltoilua ja kytkimet saattavat löystyä tahattomasti irroitusmagneetin kohdalla. Sähkömagneetit vievät puolestaan paljon virtaa ja kuumenevat helposti. Siksi nykyisin on maailmalla tapana käyttää kestomagneetti-irrottajia jotka voidaan joko kiertää sähköisesti 90 astetta niin, että magneettikenttä kulkeekin kiskojen suuntaisesti, tai laskea ratapölkkyjen alla ratapöydässä olevassa aukossa oleva keskomagneetti esimerkiksi servon avulla alas, kun irroitusta ei haluta.

[hkoskenvaara]

Radan alla oli verkkokäyttöisiä sähköparranajokoneita, joita hetkellisesti käyttämällä rata saatiin tärisemään, ja veturit nytkähtämään eteenpäin, jos ne juuttuivat virroitusongelmiin.

Tuo tuli minullekin mieleen, että jos laittaisi jonkun epäkeskon moottorin akseliin ja ruuvaisi kiinni runkoon tärisyttämään ratapöytää, jos virroitusongelmat ovat vakavia.

Suomalaiset veturit ovat aika pieniä verattuna ulkomaalaisiin, joten N-mittakaavassa niistä tulee auttamattomasti keveitä, ja virroitusongelmia on todennäköisesti tiedossa, kuten PeS edellä totesi. Em. AmericaN-radoilla on käytössä amerikkalasen esikuvan mukaista suurikokoista kalustoa, ja veturit ovat aina isokokoisia, ja vaunut hyväkulkuisia telivaunuja.

Ajattelin lähinnä dieseleitä, hurua, deeveriä, Dv16 tai sen tapaisia ja kokoisia. Amerikassa kaikki on suurta, mutta eivät kai nuo ole muun maailman radoilla erityisen pieniä vetureita.

Kadee-tyyppiset, magneettisesti irrotettavat kytkimet vaativat ratapölkyn suuntaisen magneettikentän, ja kytkimen alla oleva jarruletkuimitaatio siirtyy kohti lähintä raidetta. Jos Kadee-tyyppinen kytkin on vetojännityksessä esimerkiksi junan kulkiessa normaalisti irroitusmagneetin yli, ei kytkimen pitäisi aueta. Kärkilaakeroidut pyöräkerrat voivat kuitenkin olla niin herkkiä pyörimään, ja epätasainen veto voi aiheuttaa junaan pitkittäistä aaltoilua ja kytkimet saattavat löystyä tahattomasti irroitusmagneetin kohdalla. Sähkömagneetit vievät puolestaan paljon virtaa ja kuumenevat helposti. Siksi nykyisin on maailmalla tapana käyttää kestomagneetti-irrottajia jotka voidaan joko kiertää sähköisesti 90 astetta niin, että magneettikenttä kulkeekin kiskojen suuntaisesti, tai laskea ratapölkkyjen alla ratapöydässä olevassa aukossa oleva keskomagneetti esimerkiksi servon avulla alas, kun irroitusta ei haluta.

Tarvitsevatko nuo valtavan kentänvoimakkuuden? Jossain videoilla oli aika isoja käämejä.

[PeS]

Oheisen linkin takaa löytyy juttu, jossa on vertailtu N-skaalan erilaisia "keskuspuskinkytkimiä".

https://www.fiferhobby.com/n-scale-coupler-evaluation/