2023年01月26日

新京阪P6

久しぶりのblogですが、現在新京阪のP6電車を製作中です。
所属するクラブの競作課題が電車ということになったので、手持ちのキットで製作開始です。
キットはFABで企画されたものですが、公式には市販はされていないと思います。
キット.jpg
Mc車とTc車の原型2輛セットです。
市販のキットでは無いので、説明書は付属していません。
組立方は不明ですが、ほぼ素組みとする予定です。
新京阪P6.jpg
鉄道省の客車との比較です。
上が鉄道省のスハ32600、下が新京阪P6(フイ500)です。
背景の赤いのは新京阪車輛構造図集(鉄道史資料保存会編)です。
1930年代の私鉄の電車としては大きい方だと思いますが、鉄道省の車輛と比べると小ぶりですね。
屋根上と雨樋がまだ取付けられていません。
車輪はΦ10.5で、実物に合わせて10本スポーク、16.5mmゲージです。
動力車であるデイ100には吊り掛け式の動力を搭載する予定です。
12mmゲージと16.5mmゲージで併走させ、超特急燕をP6急行が追い抜くシーンを再現できればと思っています。
タグ:電車
posted by よしひろ at 21:23| Comment(0) | TrackBack(0) | 車輛工作

2022年11月29日

牽引力測定車の問題点

牽引力測定車をKKC集会に持って行ったところ、いくつか指摘を受けました。
それをご紹介します。

・負荷測定用センサを取付けているアルミアングルの剛性が足りないのではないか。
市販のニュートンメータ(負荷測定器)の中にも本牽引力測定車と同じようなセンサが入っていますが、それを支える金具はずっと剛性のあるものが使用されています。
1/80クラスの車輛では、せいぜい牽引力は100gf程度なので、そこそこの剛性があれば良いという判断で加工性を優先し、厚さ1.5mmのアルミアングルを使用しています。
車体自体も木製ですので、さほど剛性は無いと思われます。
センサ自体は100gf測定用のものを使用しています。(信憑性はともかく、300gf程度までは計測できます)
もっと剛性を上げるべきなのか悩むところです。

・センサの出力の直線性に問題は無いのか。
センサは金属の歪みを検出し、力に換算しています。
今回のものは具体的には牽引力測定車を連結器を下にして負荷の無い時と50gの錘をぶら下げた時を測定して校正し、その間の値はセンサから伝わる電圧が直線的に変化するものとして計測しています。
牽引力測定車を水平に置いて、電源を入れると負荷0ということでゼロリセットするようにしてあります。
複数点で校正しているわけではありませんので、中間値のデータの信憑性は評価できていません。(デジタル秤に使用されるセンサですのである程度信用し、20gの錘で確認してもそれらしい値は取れているようですし、そこまでしていないと言うのが実情です)

・出発抵抗測定がうまく測定できない。
今回、KKC集会で16.5mmの牽引負荷を測定させていただく際に、急遽、列車の出発抵抗を測定したいと希望されました。
これまで、走り出してからの列車の負荷しか眼中になかったので、出発抵抗を測定したことはありませんでした。
単に列車を引っ張り出すと、連結器の隙間等のため、徐々に負荷が増えていくと思われ、出発時に負荷が大きくなるというのを捉えることは難しく、牽引している貨車を引っ張った状態で連結器の隙間が無くなるようにしてから機関車を出発させると出発抵抗らしきものが測定できたようでした。
ただ、出発後すぐに停止したりして、列車から押されるような形になり、負の負荷も計測されてしまったようです。
現地での慌ただしい中での想定外の計測は難しいものがあります。

ご指摘いただいたのは、今回のプログラムでは0.1秒に1回測定値をPCに送り、0.3秒に1回車輛のディスプレイ表示を更新していることで、測定周期が長く、出発抵抗測定を捉え切れていないのではないかということでした。
そこで、今回の回路で1秒間に320回測定できるのなら、1/320秒に1回計測し、マイコンのメモリに貯めておいて測定終了でデータを送ればどうかというご提案をいただきました。
センサの出力電圧は非常に小さくノイズの影響か、たまに変な値が出るので、今回のプログラムでは、20回データを取得して上位と下位それぞれ5個を破棄し、中間の10個のデータの平均値を測定データとしています。
データ取得後の後処理を楽にしたいためなのですが、そういったことは後処理でやれば良いとのご指摘でした。
今回のデータでも3000以上あるので、数十万個のデータとなるとPCの能力が向上しているとは言えちょっと気が引けます。

その他、この牽引力測定車は線路の勾配も測定できるのですが、加速度センサからの情報を計算しているせいか、走行中の傾きのデータは信頼性に乏しいという問題点も抱えています。

まだまだ不完全ではありますが、徐々に改善しながら色々な条件でデータの取得を積み重ねていきたいと思います。
posted by よしひろ at 21:55| Comment(13) | TrackBack(0) | 電子工作

2022年11月15日

ModelsIMONレンタルレイアウトでの牽引負荷測定

11月13日にKKCの集会があり、翌14日にModelsIMONのレンタルレイアウトをお借りしてHOJCの会員等が集まり運転会を行いました。
ModelsIMONのレンタルレイアウトには2%の勾配がありますので牽引力負荷試験を行いました。
C53で客車を牽引させたかったのですが、カーブの途中でショートしてしまい、一周できませんでしたので、C11に交代しました。
ModelsIMONのレンタルレイアウトは高架部分で止まってしまうと外からでは手が届かないので、復旧にかなり手間取ります。

 
測定の様子です。
登り勾配に入ったところに急曲線があり、負荷が非常に大きくなっているのが分かります。
C11客車7輛牽引負荷.png
C11でY氏の客車7輛を牽引し、勾配線を6周した牽引負荷の結果です。
勾配で負荷が非常に大きくなり、平坦区間に入ると負荷が減少、その後しばらく直線区間のため、負荷は少なくなります。
直線区間を過ぎると下り勾配になるため、負荷は負の値(客車が機関車を押している)になっています。
直線区間での負荷は平均で17gfですが、勾配での負荷の最大は66gfに達しています。
負荷が直線区間と比べて4倍近くになっていますが、2%勾配による負荷と急曲線による負荷が重なっているものと考えられます。
勾配の最大負荷を過ぎて負荷値が下がっていく途中に負荷が上下する場所がありますが、線路に列車の進行を阻害する何かがあるのでしょうかね。
posted by よしひろ at 14:57| Comment(5) | TrackBack(0) | 運転会

2022年10月27日

PWMコントローラ

以前にも書きましたが、私の持っているPWM制御のコントローラでは、私の機関車はうまく制御できません。
理由は、PWMの制御が出力段のトランジスタのONとOFFで行われているためです。
トランジスタのONの期間は最高電圧が与えられていますが、OFFの期間ではモータの逆起電圧が発生し、結果的に本来0Vであるべきところからかけ離れた電圧となってしまっているためです。
モータの回転数は、入力の電圧に比例するため、0Vであるべきところが高い電圧になっていると平均電圧が上昇し、それに比例して回転数が上がります。
但し、モータのトルクは、入力の電流に比例するので、OFF期間での電流は0Aですのでトルクは発生しません。負荷が重い場合は出力トルク0の期間で回転数は落ちると考えられます。
PWMを少しONにしただけでモータが高速回転する現象は、コアレスモータで顕著に発生します。
コア付のモータではOFF期間での逆起電圧が低く、影響少ないため、多くの鉄道模型ではこれで充分制御できていることが多いと思われます。
私の場合、コアレスモータを使っていることが多いのでPWM制御のコントローラは使えませんでした。
しかしながら、PWMでもONーOFF-ONの制御では無く、ONーショート(0V)-ONの制御であればコアレスモータでも問題なく回転数を制御できるはずです。
このような制御を行えるDCモータドライバが市販されていますので、これを用いてPWM制御のコントローラを作ってみました。
コントローラ.jpg
作製したPWM制御のコントローラの外観です。
タカチ電機工業製のW80×H30×D50の大きさのアルミケースに入れてあります。
左に電圧計、右に電流計を取付けてあります。
PWMなのでデジタル計測器は計測時点の電圧/電流を表示するのではないかと懸念がありましたが、どうも平均値を表示しているみたいです。
中身.jpg
中身です。
自作するのは面倒なので、できる限り市販品を使用しています。
配線がごちゃごちゃしていますが、右の緑の基板は市販のPWMコントローラです。(中国製で一個数百円で売られています)
このコントローラはPWM信号を得るために使用しており、PWMの出力は使用していません。
このコントローラのPWM周波数は実測で約30kHzとなっていました。
左の緑の基板は、秋月電子通商で販売されているTB6612使用 Dual DCモータードライブキット[AE-TB6612]です。
このTB6612というICは前記のON-ショート(0V)-ONで動いてくれます。
ただ、PWMの信号を外部から与える必要があるので、右側のPWMコントローラからPWM信号を拝借している次第です。

波形.jpg
これの出力をオシロスコープで見た波形です。
逆起電圧の影響はほぼなく、割と綺麗な波形となっています。
実際にコアレスモータを回してみても他のPWMコントローラのように、ちょっとノブを回しただけで高速回転するようなことはなく、ノブの回転にほぼ比例して回転数が上がりました。
これなら、模型の運転に使えそうです。
posted by よしひろ at 22:15| Comment(2) | TrackBack(0) | 電子工作

2022年10月10日

牽引負荷測定(2022関東合同運転会にて)

2022年の関東合同運転会にて湘南鉄道模型クラブのH5氏の13mmゲージレイアウトにて貨車の牽引負荷を測定させていただきました。
合同運転会参加クラブのレイアウトに勾配のあるものは少ないのですが、H5氏の組み立て式レイアウトは非常に正確に勾配が作られています。
関東H5氏13mm.jpg
H5氏のレイアウト全景です。
JAMに出展されたものよりも小さいですが、それでも大きい部類に入ると思います。
勾配は1.7%で作られていたと思います。
 
牽引負荷測定の様子です。
最初はC11が牽引していたのですが、力不足で勾配の登りでスリップするため、勝瀬氏製作のEF63に牽いてもらいました。
EF63の牽引力は最大で200gfほどの値が計測されました。
 関東13mm負荷測定.png
負荷測定結果です。
レイアウト3周弱のデータです。
一応、勾配は測定していますが、値は怪しいです。(こんなに大きな勾配ではないし、同じ勾配でも測定値が大きく異なっています)
最大負荷は上り勾配で70gf弱です。
平坦部分で40gf弱です。
1.7%勾配部分での平坦部分からの負荷増加よりも平坦部分の負荷の方が大きくなっています。
下り勾配でも列車が機関車を押すことは無く(負荷がマイナスになっていない)、機関車が引っ張っています。
以上のことから、おそらく、平坦部分での負荷は貨車列車重量の2%程度あるものと思われます。

posted by よしひろ at 23:48| Comment(0) | TrackBack(0) | 運転会

2022年10月02日

牽引負荷測定(2022大阪合同運転会にて)

2022年大阪の合同運転会において列車の負荷測定を行いました。
  測定の様子です。
速度測定用の車輛を牽引し、スケール速度で約60km/hの速度で走行した時の牽引負荷を測定しました。
 負荷測定.png
青色のグラフがC53単独で10輛編成の列車を牽引し、レイアウトを3周強回った時の負荷です。
勾配や曲線で牽引負荷が上下していますが平均で10gf程度でした。
列車の重量は1673gですので、重量の約0.6%が負荷となっているようです。
朱色のグラフは、C53が牽引し、列車の後からC11で押しています。
昭和10年前後の東山あたりで超特急燕に後補機としてC11が押していたのを想定しています。
牽引負荷は全体として負の値になっていますので、前のC53はほとんど牽引しておらず、後ろのC11が押しているということになります。
モータの特性からC11の速度の方が速く、完全な同調は難しそうです。
実物と同じように上り勾配であれば前のC53が軽く引っ張る形になるかもしれません。
posted by よしひろ at 21:36| Comment(0) | TrackBack(0) | 運転会

2022年大阪合同運転会2日目

2022年大阪合同運転会の2日目に列車を走らせた映像です。
標準軌線路では南満州鉄道の特急列車が、
狭軌線路では、作りかけのC53の牽く超特急燕(東山付近のC11補機を想定)とD51の牽く二軸貨車34輛編成
が走っています。
posted by よしひろ at 20:14| Comment(0) | TrackBack(0) | 運転会

2022年10月01日

2022年大阪合同運転会

3年ぶりに大阪の合同運転会が開催されました。
hojc.jpg私の所属するHOJCのレイアウトです。
交友会.jpg私の所属する鉄道模型交友会のレイアウトです。
体育館.jpg2階の観覧席より見た体育館の様子です。
  井門さんが大夕張の編成を持ってこられましたので、走らせてみました。
タグ:レイアウト
posted by よしひろ at 19:22| Comment(0) | TrackBack(0) | 運転会

2022年09月30日

ヘクスローブ

井門義博氏のblogを見ているとへクスロープの穴が付いたというロッドピンが発売されるそうです。
ロッドピン.jpg私が2014年に流線型のC5343を作った時に使用したロッドピンが左の写真のものです。
従来のマイナス穴は目立つし、六角ボルトも日本の制式機とは違うし、できるだけ小さな穴で、ねじ回しで回せるのはないかということで、トルクス(ヘクスローブ)T1を使うことにしました。
ロッドピンの頭にトルクス(ヘクスローブ)T1の凹みを付けて、トルクスT1ドライバーで回せるようにしてあります。
このロッドピンはステンレス(SUS303)製です。
ModelIMONのがどのような仕様になるのかは分かりませんが、真鍮にめっきを施したものらしいので、耐久性はどうなのでしょうか。
専用のねじ回しが販売されるとこのとなので、トルクスT1とはまた違った形状なのでしょうか。
さすがに、IMON製だけあって、私のと比べて星形の穴は綺麗ですね。
タグ:ねじ 動輪
posted by よしひろ at 14:22| Comment(0) | TrackBack(0) | 蒸気機関車製作

2022年09月28日

速度計

TRAINOのDCCチェッカーで走行中の速度を測定できるようにしました。
「DCCチェッカー」は本来はDCCコマンドを見るためのツールですが、リアルタイムの速度計測もできるため、アナログで使用しています。
但し、電源は走行電源では電圧が低い時に稼働しないため、牽引力測定車の電源から供給するようにしてあります。
将来的には、速度データを牽引力測定車に取り込んで、無線で送れるようにしたいと思っています。
 
映像がボケボケで申し訳ありません。
C53の次位に連結されているのが「DCCチェッカー」です。
LEDにスケール時速が表示されます。
これは、輪軸に取付けた磁石をセンサーで検出することで輪軸の回転数を求めています。
どうも私の磁石の取付け方が悪いのか時々回転を取りこぼしているようです。
台車はIMONのTR11を使用していますが、輪軸の車軸が鉄のため、磁石から発せられる磁束が車軸を通っているようです。
センサーにできるだけ多くの磁束を通せるように工夫しないといけないかもしれません。
posted by よしひろ at 22:01| Comment(0) | TrackBack(0) | 蒸気機関車製作