Nゲージレイアウト国鉄露太本線建設記

運転よりシナリー重視コンセプトで、昭和40年代後半の風景再現を目指しレイアウトを製作中です。映像・画像を交えながら、製作記に加え、随想や旅行記も発信します。2016年9月より延伸線建設に着手しました。

高機能電源④各ノッチ最高速度を決める

高機能電源4回目です。

【前号より転載】
前回実験結果に基づき各ノッチ最高電圧仕様と加速度仕様を決めます。

【夕焼け混合列車】


1.従来線用電源再評価
高機能電源は従来線用電源をベースに「PWM化」「常点灯対応」「ノッチ数増加」し、更に「制御特性」改善を行います。 以前に制御特性概念図を公開してますが、Hyper-G高機能電源設計基礎データとして再度特性評価しました。

【各ノッチ最高速】・・・ノッチ1以外最高速まで使う事はまずありません。
ノッチ1-3の最高電圧は7/8/9Vです。 速度計表示が感覚速度より高い事が発覚しましたので、高機能電源速度計設計に反映します。

約15秒で最高速度の50%に達し、60秒(*)でほぼ最高速度になります、最高速度到達時間は各ノッチ共通で、最高電圧の違いだけで加速度に大きな差はありません。 使用実績で実用上の問題はありませんが、発車時加速を滑らかにしたいと感じる事がありました。
[註]厳密には60秒で96-97%程度でその後もジリジリ上昇を続けます。

制御特性改善=加速度変更には何らかの数値化が必要です。 キハ58編成をノッチ1⇒2で速度計90km/hまで加速後ノッチOFFし惰行させる走行条件が実感的で気に入っているので、ノッチ2加速度を100に基準化します。 ノッチ1と3は±15%の差です。


2.筆者仕様
最初に筆者仕様を紹介します、従来線と同じ考え方で追加ノッチを低速側に設けます。 ノッチ1放置でぼんやり夜景の走行列車を眺める至福の時間を過ごすのに7Vは少々高速、それに近い将来一緒に遊ぶ孫をスピード狂にしたくないからです。

【各ノッチ最高速】
12V電源を9Vで使うなんて勿体ない?、いえいえテープLED室内灯常点灯性能確保に12Vが必須、車両走行はヂューティー75%の9Vで十分という考え方です。 これは露太本線の想定、昭和40年代国鉄ローカル亜幹線と筆者好みですので特にお薦めしません。

最高速度到達時間をノッチ4は51秒に早め、3は60秒のまま、2を75秒、1を90秒に遅くして加速度差を拡大します。 重連蒸機貨物は1のまま力行、感覚速度54km/hは丁度良い、蒸機列車は1⇒2、DCは2⇒3(4)で目標速度到達の使い方を想定した設計です。

ノッチ3が従来のノッチ2相当、加速度差を大きくし、最大最小約3倍にしました。


3.お薦め仕様A
通常電源が12Vなので、高速域を使うかどうか別にして最大12Vまで出したいと考える方が圧倒的多数派だと思います。 また現代電化区間走行車両は当時のDCより加速性能が良いので、十分な加速性能を得る為にも、ノッチ4=12V仕様をお薦めします。

【各ノッチ最高速】・・・ON放置すると到達する最高速度です。
高機能電源は速度計設置の為に、最高速側の遊びを最小限に抑えてます。 12Vは非現実的速度ですし、加速度/最高速の観点からも11Vの必要性は低いと考え、ノッチ3/2/1に10V/9V/8Vを選択した仕様で、現代電化区間レイアウトにお薦めします。

制御特性を図示すると、加速度がほぼ均等になる設計意図が解ると思います。 走行車両に適したノッチ選択、または1でスタートし2・3(4)と進めて希望速度に達したらOFFし惰行に移る、またはノッチ1に戻し定速走行する使い方を想定した設計です。

加速度は9V⇒12V化効果を含めノッチ4は186、約13秒で実速120km/h、感覚速度96km/hに達し必要十分な加速性能が得られます。 こちらも最大最小で約3倍にしました。


4.お薦め仕様B
基本的考え方はお薦め仕様Aと同じですが、ノッチ2を9V⇒8V、ノッチ1を8V⇒6Vに変更し、各ノッチ間の加速度/最高速に明確な差を付けています。

【各ノッチ最高速】・・・ON放置すると到達する最高速度です。
加速度/最高速の選択幅を広くした仕様で、電化/非電化区間や本線/支線を持ち、蒸機を含む多種多様な車両が走行するレイアウトにお薦めします。

いきなりB1ってビタミンかい?、って言われそうですが仕様Aからの電圧変更で、この様な制御特性になります、 ノッチ1は筆者仕様と同じワイドバリエーションで、使い方の想定は仕様Aと同じです、ただ一つ心配な事があります。

加速度の最大最小が4倍を越え、特にノッチ1⇒2と2⇒3は1.7倍違うので、ノッチ切替時の加速段付き違和感が出るのではないか?、こればかりはやってみないと解りません。

でも心配ご無用、仕様B1はジャンパー線2本で仕様B2へ、抵抗2本追加で仕様B1.5やB1.8へ簡単に変更可能ですので、結論は完成し走行試験してからでも間に合います。

仕様B2の加速度最大最小は3倍弱になり仕様Aに近くなります。


Hyper-G高機能電源製作予定の方は、何を重視するかのお考えに基づき、仕様AまたはB(加速度仕様は先送り可能)、ほとんど居ないと思いますが筆者仕様の中から選択し、先に決めてください、設計自由度がありますので12V/9V/8V/7Vでも可能です。


ではまた。

高機能電源③電源電圧vs車両速度の関係

高機能電源の設計を着々と進めてます。 そのプロセスを記事にしても役立たないので、解り易さを優先します。 3回目は電源電圧と車両速度の関係を明確にします。 これが速度計設計の基礎データになります。

【中山平駅対向ホームから駅舎を臨む】
対向ホーム待合室がある踏切階段前から駅本屋、カメラでしか見れない風景です。


1.実速と感覚速度の違い
従来線電源速度計仕様を決める際に以下実験を行いました。 TOMIX/マイクロエース/新幹線車両は評価しておりませんので、あくまで参考値としてご覧ください。

KATOキハ52は電源電圧12VでR315カーブを飛び出す勢いでエンドレスを周回し、10周所要時間から実速換算すると280km/hでした。 キハ52は2V強で走行開始するので、6Vの結果から電源電圧と速度がほぼ正比例する事も解りました。

露太本線エンドレスでKATO Hyper-Dを使いD51+オハ35系編成を感覚60km/hで定速走行させた周回時間の実速換算は75km/hでした。 つまり感覚速度は実速の0.8倍でした。

【『露太本線走行電源速度計追加など』より転載】
私たちはレイアウト走行車両を少し離れた小高い丘からの視点で見る機会が多く、車内で速く感じる100km/hが、この写真の視点だと80km/h程度に感じるのと同じ事です。


2.車種による速度の違い
同一ノッチ最高速がDCとD51列車で全く違ったので、確認実験を行いました。

電車(EC)より電気機関車(EL)が遅い事は皆さん実感されてると思います。 定量的評価の結果、D51列車はキハ58系編成より1.4~1.45倍遅い事が解りました。

【『露太本線走行電源速度計追加など』より転載】
そこで感覚速度の違い補正を含めDC/SL列車種別切替スイッチを設けて表示変更する設計を行いました。 1.4~1.45倍でなく部品都合で1.5倍になってますが、まあ誤差の範囲と言う事で(汗) もう一つ本記事作成過程で「変だな~」と感じ解った事があります。

実験3結果を計算すれば電源電圧7Vのキハ58系編成実速120km/h、12Vで240km/hと解るのに、実験1結果キハ52単行12Vで280km/hに基づき速度計設計してました その結果、速度計表示が実速の80%でなく91-95%と感覚速度補正量不足でした。(滝汗)


それから5年間、当社にはC57やC12、DD51が配属されました。 D51データをEL/DL/SL全てに適用するのは乱暴過ぎるので追加実験を行いました、 非在籍のECはDCと同じ、ELはDD51相当の前提で進めます、やはり少し強引かな?。 各種車両所有者からデータ提供いただければ盛り込めますが、そこまでの精度追求は不要かもしれません。

【左からKATO C12/KATO D51/KATO C57】
KATO蒸機3両の速度比較が非常に心配でした、動輪径1400mmのD51/C12に対してC57は1750mm、動力ユニットギア比が同じならC57は1.25倍の速度で走行します。

と言うのも、お手伝いしたJAM2018『た625』さん出展品トーマスプッシュプル列車は、当初トーマスとパーシーの計画でした。

ところが動輪径差による速度の違いで協調運転できませんでした。 これは協調運転想定外のスターターモデルなのでTOMIXの責任でなく使い方の問題でした。 KATOがC57は旅客用だからD51より高速でも良いと考える可能性は十分あるからです。

KATO蒸機3形式比較は意外な結果でした。 C57とD51は全く同速度、C12だけ少し速いのは自重影響で列車牽引時は全て同速度になると推定してます。 D51重連カプラー外れで前補機先行を数度経験しており、それが有力な傍証になると考えています。

【左KATO D51、右KATO DD51】
この実験の為に購入したままだったDD51を開封しました、蒸機とDL、車種も違えば動輪径も違う、速度が違えば列車種別選択スイッチを3切替にする必要があります。 

実験の結果D51とDD51は同速度でした、KATOは機関車を同速度にする形式毎の細かなギア比調整してます、凄い!。 これなら現代版DD51後補機SLイベント列車の協調運転ができるかもしれません。 なおDD51は低速性能良好でHyper-GでHL常点灯できませんのでコアレスモーター搭載車と解りました。(HP製品情報に書いてあるかも?)


3.電源電圧と列車速度の関係
蒸機形式による速度差も蒸機とDLの速度差もないと確認できました、多分ELも同じだと思われます。 ただしKATO製品の結果で、他社製品は所有してないので未確認です。 実験結果から電源電圧と列車速度の関係表を作成しました。

2V走行開始条件でまとめました、1M5-6両編成の列車速度とお考えください。 この表を基礎データとして速度計を設計し、ノッチ1~4の最高速度=最高電圧を決めます。

【JAM2018会場にて】
皆さんは市販電源速度調整ダイヤル2/3~3/4上限、8-9Vで走行させる事が多いのではないでしょうか? 感覚速度でEC/DC120-130km/h、EL/DL/SL80-90km/hの実用最高速妥当性がこの表からも読み取れると思います。


ではまた。

混合列車がゆく

当社の想定、昭和40年代国鉄裏街道亜幹線に混合列車は似合わないと思って調べたら、日豊本線で昭和49年の無煙化まで走ってたと知り、「想定外」でないと解りました。 当時乗車DC急行交換列車として名前だけ本線(失礼!)の閑散線区で見かけました。

【C58が牽く釧網本線混合列車】・・・無煙化後も昭和54年2月まで混合列車運転
その気があれば乗車機会はあったのですが避けて一度も乗った経験がありません。 極端に遅いのです、交通網未発達で中長距離移動は鉄道以外選択肢がなく、釧路-網走170kmを5時間以上かかっても誰も文句を言わなかった時代の遺物だと思ってました。
[註]現在の釧網本線普通列車は釧路-網走間を3時間20-30分で結んでます。


機関車/職員運用効率向上の混合列車は、輸送手段として見れは非効率な存在でした。 しかし当時の風景として懐かしくもあり、C12は入換機だけでなく混合列車本務機に使いたいと考えてました、そして混合列車の客車はオハ61系でなくては似合いません。

【究極の混合列車】
たった3両で、乗客/貨物/手小荷物/郵便や新聞などを沿線に届ける混合列車です。 ワフ29500購入と点灯化工作は混合列車が目的でした。 しかしいくら閑散線区でも立席込み60人程度の輸送力は現実感が乏しいので、C12牽引力に合わせ少々膨らませます。

【C12が牽く混合列車】
C12が牽く客車2両、ワフ29500を含め貨車4両の上り混合列車が今回の主役です。 これから中山平駅に到着後、どんな動きをするか見て行きます。 その前にクイズです。


★この列車乗務の国鉄職員は何人?・・・答:5人(最低4人)
①C12に機関士と機関助士:蒸機は2名乗務が必須条件です。
②オハニ61に車掌:検札など客室業務の他に手小荷物配集荷管理業務も担当します。
③ワフに列車係と車掌:貨物業務担当、走行中に次駅の貨車入換手順を打合中です。

列車到着前の中山平貨物ホームでは、首都圏に送る農産物を積んだワムが待ってます。 貨物側線は上り本線から分岐して行き止まり、では下り方向へ送る貨物は???。

野積み上屋前では原木を積み、下り方向の製材所へ向かうトラが待ってます。 で、どう送る?、上り列車で一旦次の拠点駅へ送り、そこで下り列車に組み入れて再び中山平駅を通り目的地へ向かいます。 これは混合列車だけでなく国鉄貨物全般の方式で、実質納期はなく、着いた時が納期でした。 トラック輸送に負けたのは当然だと言えます。

列車が中山平駅に到着し乗客が乗降します、停車時間は14分、乗務員と駅務員は時間と競争の忙しさになります。

最初にワフとトラを連結開放し本線へ引き上げます。 ワフ乗務の1人は赤と緑の手旗を脇に抱え、ワフ後方ステップに手すりを掴んで乗り、機関士誘導位置に付きます。
[註]C12が常点灯対応でないのでヘッドライトが消灯してます。

【C12が牽く対向列車】
中山平駅で列車交換がある場合は、対向列車先着のダイヤが組まれてたと思われます。 でないと下り列車が隣駅発車し閉塞中には本線引き上げできないからです。 下り列車が混合列車でも問題ありません、中山平駅で貨物扱いするのは上り列車だけです、貨物側線分岐方向などにより上下列車それぞれほぼ均等に貨物扱い駅が割り振られてました。 

列車後方ではオハニの荷室扉が開き、車掌と駅務員の間で手小荷物の受け渡し作業が行われます、こちらは数分で終わる仕事です。

貨物側線ポイントを切り替え、ワフ後方の誘導でバックし出発貨車2両を連結します。 入換時間短縮の為に駅務員や荷役作業員が人力で貨車移動する事もありました。

貨物側線から本線引き上げ、側線ポイントを切り替え、今度はワム後方から誘導して本線をバックし列車へ連結します。

次に客車と最後尾の中山平到着貨車を連結開放し、再び本線引き上げします。

到着貨車を貨物ホームに送り込み連結開放してから本線へ戻り列車に連結します。 C12はこの入換作業の間に本線と貨物側線を実に4往復もしなくてはなりません。

貨物入換作業が完了し、貨車1両長くなった列車の出発準備が整いました。

こうして中山平駅での貨客扱いを終えた上り混合列車は発車して行きました。 現在より日本がはるかに広く、時間がゆっくり流れていた時代の物語でした。


ではまた。