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。

TOMIX腕木式信号機の切替制御 その1

筆者はTOMIXの工業製品にはほど遠いオモチャレベル電気設計品質と、お客様の声に真摯に向き合わない企業姿勢を批判してます。 なのでストラクチャでお世話になっても、TOMIX車両の入線は今後あり得ません。


1.プロローグ
当社想定は昭和40年代国鉄ローカル亜幹線で腕木式信号機が必須です、ダミーで満足できず電動点灯式が必要で、全く信用してないTOMIXの腕木式信号機を仕方なく採用してます。

【TOMIX HPより】
信頼性を別にすればTOMIX腕木式信号機は造形も良くできており、点灯時後方の光漏れが気になりますが遮光塗装で対策可能です。

【TOMIX HPより】
『特徴』に用法解説があり、信号機切替はポイントコントロールボックスN/パワーユニットの組み合わせ、照明は変換コード/パワーユニットの組み合わせ使用と説明してます。

【生野駅下り方1・2番線出発信号機】
電動切替点灯式はTOMIXしかないのが採用理由で、従来線に12基使用中、延伸線にも設置予定です。

倉元駅信号機配置図】
通常列車交換駅信号機は4基ですが、スイッチバック駅は8基必要です。 引上線先端のS3b中継信号機入れると9基ですが、これは自作灯火式なので今回テーマから除外します。

【TOMIX HPより】
本線出発3基、副本線出発1基、本線/副本線場内各2基の8基で、精巧な部品なので高いとは思いませんが調達価格は約3万円に達します。

【笠松信号所引上線出発信号機】

ポイント同様ソレノイド駆動腕木式信号機だけは素晴らしい設計何てあるハズもなく、動画撮影など限定使用にも係らず従来線設置12基中2基が電気的不良で非電動になってます。 これは製品低信頼性に加え筆者用法にも問題があり、100%TOMIX責任ではありません。

【笠松信号所場内信号機】・・・スペース制約で通過信号機代用
延伸線はポイント/信号機連動制御で動作頻度が高く、交換困難な高額部品が頻繁に壊れては非常に困ります。 そこでTOMIX腕木式信号機の電気特性を解析調査し、設計はヘボでも使い方工夫で長持ちさせる制御法を開発し、従来線/延伸線に適用する事にしました。


2.筆者用法問題点と開発目的
レイアウト建設当時は、TOMIXポイント/信号機がコンデンサ切替式とは仕様説明一切なしで知りませんでした、知ったのは信号機設置4年後、ポイント/電源の分解調査時です。

従って12V電源からポイント/信号機はそれぞれKATO/TOMIX切替SWで、照明系はオン/オフSWを介して配線し、ポイント切替講座で電源仕様違いに気付き、ポイント切替のみKATOポイント電源の改修の様に15V仕様に変更しました。(12Vでの切替不良未発生)


さてTOMIXポイントと腕木式信号機、金属製トングと完全選択式SW2個切り替えるポイントと軽い矢羽根をリンク動作させるだけの腕木式信号機で必要パワーは相当(10倍?)違います。 KATOならそれぞれ最適設計するでしょうがTOMIXにはその期待ゼロです。

【TOMIXポイントの内部構造】
つまりTOMIX制御機器サイドコネクターは、切替必要パワーが一定しない構造欠陥ポイントには、配線伸ばしたりゴミ侵入したら動作は神頼みのアンダーパワーですが、腕木式信号機にはかなりオーバーパワーと推定されます。(今後の実験データで科学的に証明します)


またポイントコントロールボックスNは新品オン時間が30-100msecに3倍以上バラツク粗悪品で、コンデンサ切替式では影響なしでも筆者12V用法では更にオーバーパワーになり、コレが当社破損原因と推定してます。 今回の開発には様々な目的があります。

まず電気的解析調査から切替必要パワーを明確にします。 コレがないと次項以降に進めませんし確実動作保証できないからです。
従来線はSW設置/配線完了なのでコンデンサ切替式への変更はできません、切替時間が3倍以上バラツクSWを我慢して使うしかなく、駆動電圧12Vを適正値に下げる予定です。
延伸線は切替パワーが常に一定になるコンデンサ切替式を採用します、電源電圧12VのままでTOMIXサイドコネクター4700μFを小容量に変更して信頼性向上する予定です。
TOMIX腕木式信号機使用中及び使用予定の皆様にTOMIX推奨用法の実態と、高信頼性で長持ちさせるにはどうすべきかの情報を提供します。


★ポイント切替電気講座のおさらい
今回の開発内容理解を容易にする為、ポイント切替電気講座の関連部分をピックアップしてより解り易くまとめました。

【ポイント電気講座記事より転載】
電気を磁力に変えて動作するモーターとソレノイド(ポイントマシン)相違点の説明図で、モーターは電圧に応じて回転数が変化するアナログ動作デバイスですが、ソレノイドは一定磁力以上か以下かで作動/非作動が決まるデジタル動作デバイスの違いがあります。


またソレノイドは作動すれば仕事完了なので、ポイント切替SWは操作中一瞬だけオンする特殊SWと解説しました。 講座では磁力に関係する電流を使いましたが、説明の便宜上感覚に馴染み易い電圧に置き換えて各社ポイント純正SW切替時の特性を見て行きます。

Pecoは12.0Vで10/10切替、9%低い10.9Vで0/10の切替不能とデジタル的に作動/非作動が明確です、12Vはマージンなし下限値なので、ポイント配線抵抗による電圧低下等を考慮し推奨電圧を1.33倍の16Vにしてます。

KATOも7.7Vで10/10切替、5.5%低い7.38Vで0/10の切替不能と作動/非作動が明確になってます。 KATO制御機器ポイント切替端子電圧は13.95Vで、下限値の1.81倍とPecoよりかなり高くなってます。 これはポイントマシン4個入り両渡線切替可能にする為です。

TOMIXは8.58Vで10/10切替、18.2%低い7.02Vで0/10の切替不能と作動/非作動が不安定な領域がKATOの3倍以上になってます。 その要因は二つあります。
◆要因1:ポイント構造欠陥
スライダー抵抗と離れた場所から操作するモーメントで切替必要パワーが一定しません。
◆要因2:切替SWオン時間のバラツキ
オン時間が長ければ少し低い電圧で切り替わりバラツキ原因になります。(コンデンサ切替式にはこの要因は無関係です)


以上は直流電源条件で3社比較しましたが、実際はTOMIXのみコンデンサ切替式で、更に悲惨な実態になってます。

直流電源試験は上図黄色網掛け(50msec表示)波形ですが、コンデンサ切替式サイドコネクター出力は切替可能下限値8.58V以上がわずか6msecのヒゲ先です。 ピーク電圧10.7Vは配線を長くしても運転列車速度上げても下がり上がる事は絶対ありません。


しかも他社に比べ動作マージンがほとんどないにも係らず、ACアダプタ付属で不要な逆極性保護ダイオードやコンデンサ逆流防止に損失が大きいシリコンダイオード使い、双方で0.6Vドブに捨ててます。 ポイント切替への0.6V影響の大きさは図から解ると思います。 併せて筆者がTOMIXの電気設計は出鱈目と言う根拠をご理解いただければ幸いです。


さて話を戻し、ポイント切替にはアンダーパワーのこの駆動波形は腕木式信号機にはどうなるか興味津々です。 切替可能下限値が7V前後なら丁度良いのですがはてさて。


ではまた。

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