第三レール（模型レール）

鉄道輸送モデルにおける第三軌条の使用は、配線を容易にするためにかつて適用されていた技術である。^[1]

ホーンビーなどのメーカーによる戦前の鉄道セットは、ほぼすべてがO ゲージで、ゼンマイ式または電動式で、電動セットは 3 本のレール システムを使用していました。線路と車両は両方とも、プレス加工された石版印刷のブリキ板で作られ、ダイカスト亜鉛または旋削加工された真鍮がいくつか使用されていました。第 3 レールは、絶縁繊維ワッシャー によってブリキ枕木から絶縁されていました。

戦後、^{[i] Oゲージから}HOゲージやOOゲージの半分のサイズへと移行した。この頃の技術、特に成形プラスチック部品の技術向上により、2レール電化が実用的になった。新世代の情景鉄道模型製作者の多くは、2レール用に新しい機関車を一から作ったが、これが普遍的に受け入れられるには程遠かった。^[2]商業用列車セットメーカーのほとんどは、しばらくの間3レールシステムを使い続けた。

鉄道模型に 2 レール電化システムを使用すると、線路と車両の両方に多くの困難が生じます。

線路では、当然のことながら、2 本のレールを互いに絶縁する必要があります。また、線路が金属製の場合は、線路床からも絶縁する必要があります。線路ピースがリバーシブルの場合は、両方のレールを絶縁する必要があります。信頼性の高い走行には、線路のゲージを正確に制御することも必要ですが、これらすべてには、柔軟なファイバーではなく、正確に射出成形されたプラスチック部品が必要です。

分岐器はさらに問題で、分岐器がどの方向に設置されているかによって、分岐器と可動ブレードが反対のレールに接続される。このため、絶縁された 2 部構成の分岐器が必要となり、その分岐器を通過する機関車との接触が悪くなるリスクがある。あるいは、分岐器の先のレールから絶縁しなければならない全金属製の「通電」分岐器が必要となり、信頼性の高い接続を行うためには通常、追加のスイッチが必要になる。これに比べて、3 レール システムは単に走行線から絶縁されている。

バルーン ループなどの一部のレイアウトでは、ループの周囲で反対側のレールを接続するため、分離が必要になる可能性があり、2 レールの場合に問題が発生します。

客車と貨車には、3 レール システムと 2 レール システムの両方と互換性のある成形プラスチック製車輪セットを使用できます。Hornby Dublo は、ほとんどのユーザーがまだ 3 レール レイアウトを使用していた 1959 年、2 レールへの移行中にこれを導入しました。

2 レールの機関車は、2 本の走行レールの短絡を避けるとともに、両側から独立して電流を収集する必要があります。3 レールの機関車の場合、車輪と車軸は通常金属製で、金属製のシャーシを接地接続として使用できます。これには、台車を含むすべての車輪がピックアップとして機能するという利点があります。これにより収集長が長くなり、供給ギャップを横切る問題が軽減されます。

2 レールの場合、電流収集は、通常、車輪の縁の裏側にあるリン青銅のスプリングストリップ コレクターによって行われます。^[3]プラスチック製の車輪を金属の縁に使用して車輪を絶縁する場合、コレクターに使用できるのは縁だけです。コレクター スプリングを備えた車輪 (多くの場合 2 つ) だけが、線路から電流を収集できます。これにより、ポイントワークの交差ギャップに問題が生じる可能性があります。代替システムは、「スプリット フレーム」構造で、N ゲージや狭軌プロトタイプのモデル化など、初期の狭軌で人気がありました。これは、導電性の金属製の車輪と車軸を使用し、車軸は 2 つの側面として半分に分割され、互いに絶縁されています。機関車のフレームも同様に分割されています。個別のピックアップ スプリングではなく、車軸ベアリングがコレクターとして使用されます。この技術は、車軸の製造には多少複雑ですが、より狭いゲージに簡単に適応できます。また、すべての駆動輪、さらにはポニー トラックの車輪からも簡単に電流を収集できます。^[4]

初期のおもちゃの列車は、ほとんどの本物の列車と同様に、 2 本の金属製レール トラックを使用していました。しかし、メーカーは、中央のレールを電力用に、外側の 2 本のレールを共通または接地用に使用することで、電気接続の信頼性がはるかに高まり、ショートしにくくなることにすぐに気付きました。3 本のレール接続により、絶縁ホイールも不要になります。これは、プラスチックが広く普及する前の重要な考慮事項でした。H0スケールより前のほとんどのスケールとゲージでは、電気操作に 3 本のレールが使用されていました。

3 レール DC 機関車は、線路上のどの向きに配置されていても、3 番目のレールの極性が同じであれば、同じ方向 (「前進」) に移動します。2 台の同一の機関車は、線路上の配置方向に応じて、線路上を異なる方向に移動できます。

対照的に、2 レールの機関車は、線路に対して同じ方向に移動します。機関車を逆方向に動かしても、同じ (線路に対して) 方向に移動します。慣例により、すべての機関車は一貫して移動するように配線およびギアが付けられているため、複線列車が可能です。

Marklinスタッド接点システムはAC モーターを使用します。これらは電源極性とは無関係で、代わりに内部スイッチを使用し、高電圧パルスによって方向を反転するように制御されます。

3 レール トラックの主な利点はバルーン ループです。バルーン ループでは、列車が分岐器を通ってループに入り、同じ分岐器から出て列車の方向を変えます。2 レール トラックでは、トラックが反転すると、短絡が発生します。3レール トラックでは、中央のレールは一定のままで、外側のレールは電気的に同一であるため、問題は発生しません。

サード レールは、レイアウトの自動化やアニメーション化にも使用されています。 鉄道信号などのアクセサリは、工場または愛好家によって、外側のレールの 1 つが絶縁された(接地されていない)線路セクションに配線できます。通過する列車が絶縁されたレールを接地すると、回路が完成し、アクセサリが動作します。

絶縁レール（またはレールセクション）は分岐器の制御にも使用でき、これにより、分岐器は対向列車に必要な位置に切り替えることができます。

この特徴のため、 3 レール運転用の鉄道車両は、車輪同士を絶縁しておかないと 2 レール トラックでは動作しません。2 レール トラック用の車両は 3 レール トラックでも動作しますが、絶縁レールに配線されたコントロールは作動しません。そのため、3 レール車両を 2 レール運転用に変換すること、またはその逆を行うことは、愛好家の間では一般的な方法です。そのためには、車両の台車(車輪アセンブリ) を交換するか、金属製の車軸を非導電性材料製の車軸に交換する必要があります。

3 レール トラックの主な欠点は、現実感に欠けることです。現実世界の列車の中には3 番目のレールを使用しているものもありますが、大多数の鉄道模型の試作品では使用されていません。ライオネルは1950 年代後半にスーパー Oトラックでこの状況を改善しようとしました。このトラックは中間のレールを黒く塗り、薄くして視認性を低減しました。他のO スケールメーカーも現在、同様の技術を使用しています。

メルクリンは「ファントム」第3レールを使用しています。これは、中間レールが線路のバラストまたは枕木に隠され、スタッドのみが突き出ているため、現実感を著しく損なうことなく3レール操作の利点が得られます。これは、鉄道模型のスタッドコンタクト電化^{[5]であり、}庭園鉄道システムでよく使用されます。庭園鉄道には、電気機関車と本物の蒸気機関車が混在していることが多く、2レール電化システムで走行するように模型蒸気機関車を絶縁することは可能ですが、問題があります。実際には、屋外のスタッドシステムは、屋外環境によって引き起こされる連続性の問題に対してより耐性があることがわかっています。

ほとんどの 3 レール システムでは、外側の 2 つのレールが電気的に結び付けられていますが、メーカーによっては 3 つのレールすべてを個別に配線するものもあります。GarGraves は、すべてのレールが絶縁された O ゲージ 3 レール トラックを製造する北米のメーカーです。Trix Expressは、3 つのレールすべてを絶縁する 3 レール トラックを製造するヨーロッパのメーカーです。

コンピュータ化されていない単純なレイアウトでは、2 レール システムまたは 3 レール システムで 1 本の列車のみが独立して走行できます (架空線と組み合わせると 2 本の列車)。絶縁された 3 レール タイプでは、2 本の列車が独立して走行できます (架空線と組み合わせると 3 本の列車)。

鉄道模型の初期の頃、O スケール (当時主流だったスケール) の模型製作者の中には、外側の第三レールとシュー ピックアップ システムを動力源として利用していた人もいました。このシステムには、O スケールの線路に共通する中央の第三レールをなくすことで、よりリアルに表現できるという利点があり、同時に効果的な動力源も保持していました。技術が進歩するにつれ、機関車と線路の設計がさらに進歩して 2 レール運転が可能になり、最終的にこの方法は時代遅れになりました。

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