Электрические железные дороги электрифицированы целиком: тяга и все управление работают от тока. Ток к мотору электровоза подводится или через рельсы или же по воздушному проводу. Ряд неудобств создается при подводе тока через оба рельса пути. Как известно, подводка требует двух проводов и оба рельса могли бы служить проводниками тока. Но вопрос заключается в том, как провести ток дальше — от рельсов к мотору. Нужно было бы колеса электровоза изолировать друг от друга: правые должны быть изолированы от левых; ток от левого рельса шел бы через левые колеса, через мотор и возвращался к источнику тока через правое колесо и правый рельс. Но, во-первых, изоляция колес друг от друга — сложный вопрос, так как колеса соединены стальной осью. Ось из изоляционного материала, материала не пропускающего ток, была бы непрочна.
Во-вторых, контакт между колесами и рельсом ненадежен: запыленные, грязные рельсы, замасленные колеса не могут служить хорошим проводником тока. Изоляция рельсов от земли еще более сложна. От такого способа питания мотора приходится отказаться: для подвода тока к мотору электровоза приходится пользоваться специальным проводом. В моделях для этого чаще всего используют третий рельс, укладываемый посредине между двумя путевыми. Укладывать его можно на уровне путевых, но выгоднее его повысить миллиметров на 5—8 (см. рис. 258), для того чтобы пружинка, снимающая с него ток, была короче, — упругость пружинки легче отрегулировать.
Пружинка из упругой, гартованной (прокатанной) полоски латуни крепится под электровозом на шурупе и болтике так, чтобы она своим закруглением на свободном конце скользила по среднему рельсу. Контакт должен быть не очень слабым и вместе с тем трение не чрезмерным, не тормозящим весь состав. Последовательными пробами и выправлением пружинки легко добиться нужной упругости для питания моторов током без излишнего трения. Провод а (рис. 259) ведет ток к мотору, к одной его щетке, от другой щетки ток возвращается через подшипник колеса, через колесо к путевому рельсу. В соответствии с этим описанием вся схема проводки будет такой, как она изображена на рисунке 260. Здесь ток от источника тока (условно изображена батарея элементов с клеммами «+» и «—») идет от клеммы — в средний рельс. Он принимается пружиной-ползунком а электровоза и идет к одной из щеток ротора мотора. От этой щетки ток проходит по обмотке, выходит через другую щетку в подшипник оси, через колесо к одному из путевых рельсов, а через него возвращается к источнику тока.
На рисунке 260 изображена схема. На самом деле все должно быть сделано так, как это изображено на рисунке 261. Городской ток подается в понижающий трансформатор, трансформирующий ток 120 вольт в 8—12 вольт. От трансформатора идут отводы к освещению (на рисунке — фонари), два других—к среднему и путевому рельсам через поставленные для этого на шпале клеммы (рис. 262) или специальный штепсель (рис. 261).
Более совершенная, контрольная схема дана на рисунке 263. Здесь ток, уже трансформированный (~) через счетчик Z, через амперметр А, вольтметр V и переменное регулировочное сопротивление, включается выключателем в пусковой щит (справа). На этом щите смонтированы рубильник и предохранители. Этим рубильником поезда пускаются в ход при включении и останавливаются при его выключении.
Электрификация нашей дороги может коснуться целого ряда объектов. Если стрелочные фонари сделаны из жести, то внутри их легко установить лампочки от карманного фонарика и тогда стрелочные сигналы будут светиться. Прорези в фонарях необходимо закрыть матовым стеклом или стеклышками с папиросной бумагой.
Нетрудно сделать автосигнализацию. На путях стоит сигнал с красной и зеленой лампочками и два переключателя А и В на известном расстоянии друг от друга. Проследите за схемами рисунка 264—266. В схеме (рис. 264) ток от источника идет по ветви 7: горит зеленая лампочка; ветвь 2 прервана переключателем А. Проходит состав слева направо. Проходя, он переключает переключатель А с контакта а на контакт с (рис. 265). Теперь линия тока 1 прервана и включена линия 2. Зеленая лампочка тухнет и загорается красная — путь занят. Доходя до переключения В, состав переключает ток с контакта а на контакт b (рис. 266), и теперь тухнет красная лампочка и загорается зеленая — путь свободен. При обратном следовании поезда все операции загорания и потухания лампы произойдут в обратном порядке.
Переключатели любого типа ставятся около самого пути или между рельсами, а паровоз или электровоз снабжен сбоку или под корпусом крючочком, который задевает ручку переключателя и переводит его с одного контакта на другой.
Переключатели лучше всего делать барабанного типа, изображенного на рисунке 267.
Большую помощь в электрификации железной дороги окажут приборы соленоидного типа. Соленоид представляет собой катушку изолированной проволоки со свободно висящим железным стерженьком внутри катушки. Когда по проводу пущен ток, железный стерженек втягивается внутрь катушки и этим движением может привести в действие прибор. На рисунке 268 изображен семафор с соленоидным прибором. Соленоидная катушка помещена под поверхностью и невидима. Железный стерженек висит на проволочке и уравновешен грузиком рычага семафора, связанного с сигналом. Когда включают рубильник и ток пропущен по катушке, железный стерженек втягивается внутрь, поднимает противовес и семафор опускается.
Катушка соленоида (рис. 269) может быть сделана из картона таких размеров, чтобы на нее можно было намотать изолированную проволоку диаметром 0,3 миллиметра 400—500 витков. Витки должны лежать вплотную друг к другу. Питаются соленоиды постоянным током 6—8 вольт. Сердечник-стерженек из мягкого железа должен легко ходить в катушке; по длине он должен быть равен высоте катушки. Монтируется весь прибор, как показано на рисунке 268. Если семафор изготовлен из деталей «Конструктор», то весь монтаж делается по рисунку 270. Управление семафором можно осуществлять двумя соленоидами, причем открывание семафора производится включением одного соленоида, закрывание — включением другого.
Такое же соленоидное устройство можно применить для перевода стрелки: управляемые из одного центрального пункта два соленоида переводят ее в одну или другую сторону. Более совершенный аппарат для перевода стрелок изображен на рисунке 271. Соленоиды С и С укреплены на металлической основе вместе с четырьмя свободно вращающимися роликами. Между роликами может скользить планка В со шлицем посредине; в шлице вложена Z-образно согнутая пластинка А, несущая на концах железные сердечники. Включая один или другой соленоид, мы заставляем планку передвинуться, вследствие чего планка В передвинется между роликами вперед или назад: стрелка будет полностью электрифицирована и будет переводиться командой с центрального поста. Стрелочные фонарики одновременно повернутся на своих осях.
Мы описали основные принципы электрификации нескольких узлов транспорта. Применяя коммутаторы и соленоиды, мы можем таким же путем механизировать и электрифицировать все узлы и механизмы и тем централизовать все управление нашей железной дороги во всех пунктах пути.