***Normy, zvyklosti a další technické záležitosti

Tento článek našeho webu obsahuje vysvětlení základních pojmů a zamyšlení nad technickými tématy železničního modelářství s důrazem na technické normy a zvyklosti. Text bude postupně doplňován a upravován. V tomto článku máme v současnosti následující odstavce:

Všeobecné normy železničních modelářů
Modulová železnice
Normy a zvyklosti klubů modulové železnice
Naše místní odlišnosti
Digitální řízení lokomotiv
Řízení a zabezpečení provozu železničních stanic

Některá z uvedených témat byla zpracována již dříve a momentálně se nacházejí v oddílu podrobné informace o KŽM. Po dopracování tohoto oddílu budou všechna příbuzná technická témata přesunuta sem.

Aktualizováno 20.02.2013

Všeobecné normy železničních modelářů
K čemu jsou nám normy železničního modelářství? Normy jsou předpisy a pravidla, která nám (pokud je dodržujeme) pomáhají zajistit, aby modely železnic řádně fungovaly, aby vozidla jezdila spolehlivě po kolejích, aby vozidla spolehlivě projížděla tunely a pod mosty a okolo různých staveb a zařízení bez kolizí s nimi, aby o sebe vozidla nezachytávala při jízdě po sousedních kolejích, aby řádně fungovala spřáhla vozidel, aby byla vozidla různých výrobců možné nasazovat do spolehlivého provozu na různých kolejištích a s vozidly jiných výrobců, a aby byla splněna celá řada dalších funkčních a vzhledových požadavků na železniční modely.

U nás v Evropě platí mezinárodní evropské normy NEM vydávané organizací MOROP. Závazné originály norem se vydávají v němčině. Na stránkách organizace MOROP se nacházejí i nezávazné překlady do francouzštiny a angličtiny. Kromě toho existují i překlady do různých jiných jazyků včetně češtiny (mimo organizaci MOROP).
Co nám normy NEM nařizují nebo doporučují? Tyto normy jsou závazné jak pro tovární výrobce modelů, tak pro modeláře amatéry stavějící třeba kolejiště. Neznalost či nedodržování těchto norem se nám při stavbě kolejiště může vymstít například tím, že až příliš pozdě zjistíme, že nám vlaky na sousedních kolejích v oblouku zachytávají o sebe, nebo, že se nám některá vozidla nechtějí vejít do tunelu, a podobně. Těch norem je veliká spousta a upravují spoustu věcí: měřítka modelů, přesné rozměry kolejiva a výhybek, přesné rozměry kol a dvojkolí u vozidel, obrys vozidel, průjezdný průřez, geometrickou polohu troleje, vzdálenosti kolejí na trati a ve stanici, přesné umístění nárazníků a spřáhel, elektrické napájení modelů, modelové epochy a celou řadu dalších záležitostí.

Jaké normy by měl znát každý začínající železniční modelář?

NEM 010 Měřítko modelu, velikost, rozchod
Přehledná tabulka s názvy modelových velikostí, měřítky a rozchody kolejí.

NEM 102 Průjezdný průřez - trať v přímé
Průjezdný průřez stanovuje nejmenší volný prostor kolem koleje, který musí být zachován pro bezpečný průjezd vozidel. Pomocí výkresu a přehledné tabulky norma stanovuje přesné rozměry průjezdného průřezu pro jednotlivé modelové velikoosti

NEM 103 Průjezdný průřez - trať v oblouku
Norma určuje rozšíření průjezdného průřezu pro kolej v oblouku. Rozšíření průjezdného průřezu je nutné proto, že vozidla v oblouku vybočují jak dovnitř tak ven z oblouku.

NEM 111 Kolejové oblouky
Norma stanovuje minimální dovolené a doporučené poloměry oblouků kolejí pro různé řády tratí. Poloměry jsou uváděny jako násobek rozchodu kolejí. Tato norma ovšem vychází spíše z požadavků na spolehlivý průjezd vozidel, než na dodržení realistických oblouků podle měřítka.
Např. minimální poloměr pro nejdelší vozidla vychází na 30G, což je u velkosti H0 jen 495 mm. To je ale vyhovující spíše pro domácí kolejiště. Proto mají různé kluby svoje normy a zvyklosti, kde jsou minimální dovolené poloměry podstatně větší. To samozřejmě není s touto normou v rozporu.

NEM 112 Vzdálenosti sousedních kolejí
Norma stanovuje nejmenší dovolené vzdálenosti sousedních kolejí a to jak pro trať, tak pro dopravny (stanice), jak pro kolej v přímé, tak pro oblouky. Přehledná tabulka uvádí minimální vzdálenosti kolejí pro různé poloměry oblouků, různé modelové velikosti a různé maximální délky vozidel (třídy A,B,C)).

NEM 122 Kolejové lože - profil normální
Norma stanovuje rozměry a tvar kolejového lože. Tato norma je jen doporučující a navíc ani přesně neodpovídá skutečnosti u našich drah, takže různé modelové kluby mají své mírně odlišné normy a zvyklosti. Je však vždy nutné dodržet normy NEM 102 a 103 Průjezdný průřez.
Norma je však velmi užitečná přinejmenším jako vodítko, jak asi by měl průřez kolejového lože a vrcholu železničního náspu vypadat. Pokud ji začínající modelář dodrží, nic tím nezkazí. Pokud bude mít přesnější normu některého našeho renomovaného klubu, bude to samozřejmě lepší. Odlišnosti ale nejsou velké.

NEM 301 Obrys vozidel
Tato norma je důležitá především pro výrobce vozidel, což začínající modeláři jistě nejsou. Ale i začínající modelář by měl vědět, jak hodně může naložit otevřený železniční vůz, aby náklad nebyl v kolizi se stavbami kolem trati a vozidly na sousedních kolejích.

NEM 302 Hmotnost vozidel
Tato norma je opět určena především výrobcům vozidel. Správná hmotnost vozidla umožňuje spolehlivý provoz vozů ve vlakových soupravách. To je důležité zejména u dlouhých vlaků.
Proto by měli tuto normu znát i modeláři amatéři, a to zejména proto, že někteří výrobci ji nedoržují a dělají vozy výrazně lehčí. Modelář si však může vozy dovážit (tj. doplnit závažím), což jde v řadě případů poměrně snadno provést, aniž by byl zásah na vozidle později vidět. U některých vozů je ovšem doplnění závaží podstatně obtížnější.

NEM 310 Dvojkolí a kolej
Tato norma je pro výrobce vozidel a kolejiva ale i pro pokročilé modeláře. Norma stanovuje rozměrové proporce mezi dvojkolím železničních vozidel a kolejí, resp. částmi výhybek. Bohužel někteří výrobci tuto normu doržují jen částečně.

NEM 311 Profil nákolku
Tato norma stanovuje přesné rozměry a tvar nákolku kola modelového vozidla.

NEM 311.1 Dvojkolí se sníženým profilem okolku
Tato norma stanovuje přesné rozměry a tvar nákolku kola modelového vozidla se sníženým okolkem. Tento profil kola je tvarově a rozměrově podobný americkému profilu RP25 (resp. víceméně shodný s tímto profilem).

NEM 351 Spřáhla - všeobecně
Tato a několik následujících norem až do NEM359 určuje klasifikaci modelových spřáhel do skupin, základní rozměrové poměry umístění spřáhla na vozidle, kinematiku krátkého spřáhla, jakož i konkrétní provedení některých typů spřáhel.

NEM 661 Modelová rychlost
Norma určuje nejvyšší povolenou rychlost vozidel tak, že říká, že se rychlost vydělí měřítkem modelové velikosti příslušného modelu a může se nad tuto přepočítanou rychlost zvýšit o nějaká procenta. Například pro modelovou velikost H0 je povolené zvýšení až o 40%. To je ovšem pro provoz na některých kolejištích až příliš velké navýšení.

NEM 805 Železniční epochy
Norma NEM 800 rozděluje historii a vývoj železnice do pěti epoch a definuje, začátek a konec jednotlivých epoch podle stupně dosaženého technického vývoje železnice a různých významných geopolitických událostí v Evropě (např. konec II. sv. války a pod.).
Norma NEM 805cz je nejen českým překladem obecné normy NEM 800, ale i lokalizací pro Československo a Českou Republiku. Norma NEM 805 zachycuje specifika historického vývoje československých (českých) drah a to již od vzniku železnice za Rakouska až po současnost.
Znalost a použití jednotlivých železničních epoch je pro modeláře velmi užitečné, protože modeláři umožňuje modelovat konkrétní období a nemít jen nesourodou sbírku modelů z různých období. Toto členění na epochy respektují i výrobci vozidel, takže v katalogu se obvykle nachází i údaj o tom, které vozidlo je z jaké epochy. Epochy se označují římskými číslicemi a jejich části malými písmeny latinské abecedy. Náš klub například modeluje rozsah epoch IIIc až IVa.

Tím jsem představil výběr norem NEM (norem evropských železničních modelářů), které jsou dle mého názoru pro běžnou praxi nejdůležitější. Celkový počet norem NEM je však podstatně vyšší, zhruba 100 norem. Důležitých norme pro modeláře amatéry je kolem 30. Problém je v tom, že čeští vydavatelé vydávají v českém překladu jen některé normy NEM a že u nás na různých burzách a podobně kolují vydání norem stará 20 až 30 let, tedy stará vydání leckdy dnes již neplatných norem.

Bylo by dobré zmínit, že kromě evropských norem NEM existují i normy NMRA platné v Americe, které mají podobný rozsah a strukturu jako evropské normy NEM. Podle norem NMRA se i u nás běžně používá např. označení výšky kolejnicového prutu pomocí tisícin palce (např. Code 100, Code 83, Code 75, Code 55 apod.), nebo dvojkolí vozidel se sníženým okolkem podle americké normy RP25, kterému více či méně odpovídá evropská norma NEM 311.1. Systémem code se podobně jako výška kolejnice se označují i šířky kol u vozidel.
.

Modulová železnice
Nejprve bychom měli vysvětlit pojem modulová železnice. Co to vůbec je? Modulová železnice je vlastně běžná modelová železnice v nějakém měřítku, kde kolejiště je rozebíratelné a je poskládáno z volně spojovatelných dílů - modulů. To má dnes i leckterý modelář na svém domácím kolejišti. Modulová železnice a funguje tak, že moduly musí být vyrobeny tak, aby byly možné spojovat i jinými moduly jiných modelářů. Když dodržím všechna pravidla klubů modulové železnice (třeba evropského FREMO nebo českého Zababov), tak můžu přivézt svůj modul na setkání modelářů třeba do Milevska, České lípy, nebo do Německa, Holandska apod.) a mám jistotu, že pokud jsem dodržel předpsaný tvar a rozměry spojovacího rozhraní a jejich elektrické zapojení, tak můžu své moduly spojit s jakýmikoliv jinými od jakéhokoliv jiného modeláře modulové želznice.
Aby to fungovalo výše popsaným způsobem, musí všichni modeláři těchto klubů dodržovat určitá pravidla stavby modulů. Jedná se zejména o přesné dodržení rozměrů rozhraní modulů, elektrické zapojení kolejí končících na rozhraní apod.
Aby bylo možné skládat různé druhy tratí, v různém druhu terénu, je samozřejmě definováno několik různých druhů rozhraní, jednokolejné a dvojkolejné trati, trať v rovině, trať na náspu, trať ve svahu apod. Možných kombinací je celá řada, reálně se jich však používá poměrně malý počet (méně než 10).
Kluby modulové železnice mají ale i další zvláštnosti, a to, že se setkání konají obvykle ve velkých prostorech pronajatých sportovních či prázdných továrních hal apodobně. Proto mohou mít kolejiště opravdu velké rozměry a tím pádem mohou a také mají vypadat co nejrealističtěji. To pak vede k tomu, že poloměry oblouků jsou značně větší než minimálnéí povolené poloměry podle obecných norem NEM. Tam kde norma NEM stanovuje pro velikost H0 minimální poloměr oblouku na necelých 500 mm, tam modulová železnice má jako minimum 1000 mm. V obloucích hlavních tratí je dle NEM třeba 742 mm, zatímco modulová železnice má 1750 mm a pro dvojkolejku 3500 mm.
Kluby modulové železnice si to mohou dovolit, protože fungují na národní či mezinárodní bázi a čítají stovky až tisíce členů. Proto mohou mít velké stanice, dlouhé trati s velkými oblouky. Princip je ten, že se o práci a náklady dělí více lidí. To je oproti samotářskému modelaření doma obrovská výhoda. V klubu modulové železnice dělá každý jen část. Kluby modulové železnice nemají pevné sídlo ani klubovnu jako kamenné kluby. Za to mají poměrně hodně členů, kteří si modelují doma a několikrát za rok se sejdou (či lépe řečeno sjedou) na nějakém pronajatém území (obvykle v nějaké sportovní hale), kde vybudují a několik dní provozují skutečně velká kolejiště, která si nikdo doma nemůže dovolit.

Normy a zvyklosti klubů modulové železnice
Jak už jsme uvedli výše, kluby modulové železnice mají své zvláštní požadavky a normy na provedení modulů i na vozidla.
Předně jsou to přesné tvary a rozměry rozhraní modulů kolejiště, které se musejí nechat spojit s jinými moduly a jízda vozidel přes rozhraní musí být hladká a spolehlivá. Dále jsou to požadavky na velké poloměry oblouků. Např. český klub Zababov má jako technické minimum poloměr oblouku 1000 mmm, na lokálce 1435 mm, na hlavní trati 1750 mm a na dvoukolejné trati dokonce poloměr 3500 mm. To jsou ale minimální dovolené poloměry. Samozřejmě se nikomu nebrání udělat poloměry větší.
Podobně vysoké nároky jsou na délky staničních kolejí, na kvalitní dlouhé štíhlé výhybky, na kvalitní spřáhla vozidel, a celou řadu dalších věcí. Samozřejmostí je digitální řízení vozidel ve standardu DCC s povelovou sběrnicí Loconet pro připojení lokomotivních ovladačů.
.

Naše místní odlišnosti
Náš kroužek železničních modelářů při Hobby centru 4 v Praze na Pankráci má svoje zvláštnosti. Předně naše pracovna, klubovna a současnbě i místnost pro kolejiště má rozměry jen zhruba 12x6 m. Tím už je dáno, že dodržení poloměrů oblouků jako u modulové železnice je pro nás nemožné. Přesto se snažíme mít poloměry co největší. Na hlavní trati máme poloměry minimálně 1000mm, výjimečně 950 mm. Na lokálce minimálně 880 mm apod. Kde to jde, jsou poloměry samozřejmě větší. Kolejivo používáme Tillig Elitte (Code 83), výhybky používáme Tillig Elite EW3 s úhlem odbočení na srdcovce 9° a poloměrem odbočení 1350 mm. Jen výjimečně v lokomotivním depu je několik výhybek EW1 s s úhlem odbočení na srdcovce 11° a poloměrem odbočení 860 mm. Přitom technické parametry vozidel umožňují průjezd oblouky o polměrech 500 mm a nižší. Jde nám však samozřejmě o vysokou spolehlivost provozu vozidel a minimum nehod typu vykolejení.
Ze stejného důvodu je nutné mít u vozidel kvalitní a přesná dvojkolí, stejně jako kvalitní a přesná spřáhla. Všechny tyto prvky rapidně ovlivňují spolehlivost provozu, která musí být u klubu alespoň o řád vyšší než na domácích kolejištích.

Digitální řízení lokomotiv
Úvodem krátké vysvětlení pojmu digitální řízení lokomotiv. Kdo aspoň trochu zná nedávnou historii modelových železnic, ten ví, že dříve fungovaly modelové lokomotivy na stejnosměrný proud. Rychlost lokomotivy byla řízena velikostí stejnosměrného napětí posílaného do kolejí. Princip to byl celkem jednoduchý, každý měl doma "transformátor na mašinky" (ve skutečnosti šlo o bezpečný zdroj řiditelného stejnosměrného napětí s proudovou zatížitelností kolem 1 Ampéru, obsahující transformátor, ovladač pro řízení napětí a usměrňovač). Výhodou bylo jednoduché technické řešení, nevýhodou nemožnost řídit nezávisle jedním "transformátorem" více lokomotiv současně. Aby to bylo možné, muselo se napájení kolejí rozdělit na jednotlivé úseky, pořídit více zdrojů s ovladači nebo si postavit nějaký (reléový případně polovodičový) řídicí systém pro řízení provozu. Vlaky buď po celou dobu jízdy svítily nebo byly potmě. Osvětlení vozidel ani ve složitých řídicích systémech ovládat obvykle nešlo.

Nyní se ve světě už celkem běžně používá digitální řízení lokomotiv. To funguje tak, že do kolejí se posílá střídavé napětí (obvykle cca 12 až 18V) pravoúhlého průběhu s proměnlivou střídou, které slouží jednak k napájení vozidel a jednak k přenosu řídicího signálu do jednotlivých řízených lokomotiv. Změna střídy slouží k zakódování a přenosu zpráv. Každé ovládané zařízení (lokomotiva nebo motorový vůz) má přidělenu adresu a "poslouchá" jen zprávy (resp. povely) se svoji adresou.

Na straně lokomotivy je přijímací zařízení, které dekóduje zprávy a podle toho řídí otáčky motoru, světla a zvuk lokomotivy. To je oproti dřívějšku revoluční změna, zvláště pak s ohledem na to, že kvalitní modelové lokomotivy s moderními motory umí jezdit krásně plynule od rychlostí ploužení krokem až do maximální modelové rychlosti samozřejmě včetně krásných plynulých rozjezdů a brzdění. Samozřejmostí je dnes také to, že lokomotivní dekodéry lze kdykoliv individuálně parametrizovat pro danou lokomotivu, a tím nastavit maximální rychlost lokomotivy, plynulý rozjezd a brzdění, a celou řadu dalších věcí.

Aby to takto fungovalo, potřebujeme mít někde zdroj povelů. Tím jsou ovladače lokomotiv, které generují povely pro jednotlivé lokomotivy, digitální ústřednu a síťový napájecí zdroj a booster (výkonový zesilovač signálu), které povely slučují s výkonovým napájením, které posílají do kolejí. Digitál umoňuje i řízení z počíteče, ale o tom zde podrobně psát nechceme. Pro dětské kluby naopak preferujeme ruční řízení a filozofii co lokomotiva, to strojvedoucí.

Obvyklým řešením pro domácí kolejiště je nějaký start-set pro začátečníky, který kromě vláčku obsahuje i jeden až dva ovladače a integrovanou digitální centrálu s boosterem schopným dodat proud kolem 2A pro dva až tři vlaky jedoucí současně. Víc než 2 vlaky na domácím kolejišti obvykle ani nejsme schopni ručně uřídit, takže to na doma bohatě stačí. Tento koncept nám ale umožňuje nejn současné řízení více než jedné lokomotivy, ale současně s tím i nezávislé zapínání světel a třeba i zvuku lokomotivy, houkaček apod. a to nezávisle na pohybu vozidla. Řízení není omezeno jen na lokomotivy, v zásadě je možné ovládat i světla ve vagonech nebo další doplňková zařízení, jako výhybky, návěstidla apod.

Ve trochu jiné situaci jsou kluby, které pro realistický provoz velkých kolejišť nezbytně potřebují, aby počet současně řízených modelových vozidel byl několik desítek až stovek. Technický princip je v zásadě úplně stejný jako u domácího kolejiště, jen se musí navýšit počet ovladačů vozidel, které se připojí na zvláštní komunikační síť, a silový výstup z digitální centrály se rozvede přes několik samostatných boosterů do kolejové sítě.

Výhodou digitálního řízení lokomotiv je trvalé napájení kolejí bez komplikovaného ovládání kolejových úseků a jednoduchá instalace napájení kolejí (z jedné centrály nebo boosteru vedou ke kolejím jen dva dráty), možnost nezávislého a současného ovládání velkého počtu kolejových vozidel, každé kolejové vozidlo má svůj ovladač, takže může mít jen svého strojvedoucího. To je výhodou zejména pro kluby, protože řízení provozu se pak stává kolektivní hrou pro více účastníků. Dále digitální ovládání umožňuje ovládat osvětlení a zvuky vozidel nezávisle na pohybu vlaku, což bylo dříve na běžných továrních modelech bez složitých úprav prakticky nemožné. Dnes jsou naopak všechny lokomotivy už z výroby vybaveny pro možnost snadného připojení dekodéru a provozu v digitálním řízení.

Nevýhodou digitálního ovládání je, že potřebujeme poměrně finančně náročnou počáteční investici do digitální ústředny a ovladačů, dále pak, že každá lokomotiva musí být vybavena digitálním dekodérem. Ceny dekodérů sice postupně klesají, takže dnes se dá už zdigitalizovat lokomotiva ve velikoosti H0 i včetně zvuku do 2 tisíc Kč, ale i tak se tím cena běžné modelové lokomotivy obvykle vyšplhá přes pomyslnou hranici 5.000,- Kč.

Přesto všechno se digitální řízení modelových lokomotiv stalo dnes zcela běžným a samozřejmým technickým standardem, který nám byl přinesen předchozím technickým vývojem a který posunul modelový provoz na nesrovnatelně vyšší úroveň, než před cca 25 lety, než "digitál" začal dobývat modelový svět.

Řízení a zabezpečení provozu železničních stanic
Zde opět můžeme vybírat mezi klasickým řízením nebo digitálním řízením. Obecně platí, že zvolením digitálního ovládání lokomotiv nejsme nijak nuceni do digitálního ovládání stanic. To je velmi výhodné, protože zatímco digitální řízení vozidel (byť ručně přes ruční ovladače) nám umožní současně s tím přehazovat výhybky v nějaké zapadlé staničce s dvěma dopravními kolejemi třeba ručně. Tím se velice přibližujeme řízení reálné dráhy ve skutečnosti. Stejně tak ale můžeme pro větší stanice vybudovat rozsáhlý a složitý více či méně automatizopvaný zabezpečovací systém. A opět máme volbu, zda jej provedem klasicky (tj. reléově či polovodičově, z hradel a pod, nebo za použití programovatelných řídicích systémů. Samozřejmě lze také využít komerční nabídku železničně-modelářských prvků digitálu. Je otázkou, zda je to vždy účelné, protože to pak většinou vede na nutnost použití PC jako řídicího počítače.

Vždy je to mimo jiné i o filosofii řízení a cíle, který chceme dosáhnout. Na našem klubovém kolejišti máme u malých (lokálkových) stanic filosofii relativně jednoduchého řízení, ale vždy s mnemotechnickým ovládacím pultem s plánem stanice a s minimálním zabezpečením obou zhlaví před současnými vjezdy z obou stran, a před opomenutím postavní návěstidla na stůj po průjezdu vlaku. Jednotlivé dopravní cesty ve stanici automaticky zabezpečeny nejsou, to je plně na zodpovědnosti výpravčího.
U velkých stanic přesný koncept teprve připravujeme, zatím se uvažuje použití mnemotechnického pultu ovládání s plánem stanice, programovatelného řídicího systému, a pravděpodobně i tlačítkového ovládání typu "odkud-kam", něco na způsob československé reléovky AŽD71, pokud se nám takové inženýrské dílo podaří dát dohromady. Ale to je před námi ještě spousta práce.

Dál to zatím nejni...

Aktualizace: AT 20.02.2013