Normer for modeljernbaner:

Hjulsæt og spor, NEM og NMRA

af Erik Olsen (først offentliggjort i Signalposten 18. årg. nr. 2, juni 1982)

Bemærk at MOROP's NEM-normer og NMRA's standarder af og til revideres. Indholdet i denne artikel kan derfor være upræcist, og man bør kun anvende de gældende udgaver af NEM-normerne hhv. standarderne.

I forbindelse med arbejdet i DMJK samt med udarbejdelsen af mål og tolerancer for eksakt-skala hjulsæt og spor i 1:45, interessede jeg mig en del for de eksisterende normer for modeljernbaner, i særdeleshed NEM (Normer for Europæiske Modeljernbaner) og NMRAs standards (National Model Railroad Association, USA).

Jeg mente at have konstateret nogle ulemper ved nogle af disse normer, ligesom jeg havde konstateret, at modelbanepraksis afviger fra forbilledet på flere punkter hvad angår hjulsæt og spor. Spørgsmålet var: Hvorfor, og behøver det at være sådan? Jeg må tilstå, at jeg ved endnu ikke alt om hvorfor modelbanenormerne er, som de er. Men jeg ved, at det kan gøres anderledes, og jeg har også konstateret, hvor problemerne med de etablerede normer oftest opstår.

Hvilken interesse kan Signalpostens læsere egentlig have i dette emne? Jo, det viser sig nemlig, at mange modelbyggere faktisk ikke kender normerne, og flere ved ikke, hvad der er væsentligt for at holde sit tog på sporet. Det største problem med modelbanenormerne er egentlig, at de ikke bliver overholdt, ikke fordi det er vanskeligt, men på grund af ukendskab til dem. Og det må da være noget for Signalpostens læsere ...

Lad os først se på, hvordan et hjul kører på en skinne ved forbilledet, figur 1a. Hjulet er presset helt op mod skinnens inderside, hvilket for eksempel sker for et hjulsæts ydre hjul i en kurve med tilstrækkelig lille kurveradius. Hjulet berører først og fremmest skinnens overside, kørefladen, omtrent ved løbecirklen (teoretisk cirkel på et hjul; på et hjulsæt er afstanden mellem de to hjuls løbecirkler 1500 mm). Dernæst berører flangens yderside skinnehovedets side ca. 10 mm under skinneoverkant (berøringspunkter markeret med en lille cirkel).

Afrundingen mellem løbeflade og flange samt afrundingen af skinnehovedet er omtrent den samme (radius 15 mm hhv. 13 mm). Samtidig er skinnehovedets overside hvælvet (radius 300 mm på de midterste 20 mm, herefter radius 80 mm), og skinnen hælder indad i sporet. Derfor sker berøringen ikke oppe i rundingen, men et stykke nede. Det gælder naturligvis kun for helt nye skinner og helt nydrejede hjul; slid kan ændre dette forhold.

Hvis man får lejlighed til at se en stærkt slidt yderskinne fra en skarp kurve, vil man se, at sliddet på skinnen er så udpræget, at den efterhånden antager hjulets form - der bliver altså nærmere linieberøring. Skulle der et sted ligge en slidt skinne med en skarp kan ind i sporet, så vil den hurtigt slides af. Sådan noget klamp ses normalt kun i sidespor, som lægges med ældre, genanvendelige spormaterialer.

Det som ved forbilledet har betydning for et hjulsæts evne til at blive på sporet, er at flangens yderside er tilpas skrå. Ved nyafdrejede hjul er vinklen med hjulets omdrejningsakse 60° (ældre) eller 70° (nyere). Når hjulet slides ændres vinklen; flangen bliver skarp. Når sliddet bliver tilstrækkeligt stort, må hjulet afdrejes påny. Dette slids størrelse svarer til at vinklen bliver 75-80°.

Lad os så se på, hvordan det ser ud i model, figur 1b og 1c. Forskellene i forhold til forbilledet er dels, at afrundingen mellem løbeflade og flange på hjulet er noget større end afrundingen af skinnehovedet, dels er skinnehovedets overside ikke hvælvet, og skinnen står lodret på svellen. Derfor opstår der ikke berøring i to punkter som ved forbilledet, men kun i et punkt. Flangens yderside er omtrent så stejl som på nyere hjulsæt ved forbilledet, til gengæld er modelbanens kurveradier langt mindre, og sporet lagt mindre præcist.

For mig at se slipper man kun godt fra den stejle flange, fordi afrundingen er så stor, som den er; flangen kan normalt ikke nå ind og røre ved skinnehovedets side. Med til billedet hører også, at sidekræfterne i model er forholdsvis små, så det er begrænset, hvor meget hjulet løber op på rundingen. Men altså, rundingen mellem løbeflade og flange bør altid være til stede - det mindsker i øvrigt også rullemodstanden (iflg. Flemming Lund).

Figur 2: Hjulsæt efter NEM 310
(mål i mm)

Figur 3: Hjulringsprofil efter NEM 311
(mål i mm)

Figur 2-5 viser hjulsæt og hjulringsprofiler for modelbanenormerne NEM og NMRA. For mig at se er NEM-hjulet efter de senest foretagne ændringer fuldt på højde med NMRA RP25-hjulet, vel at mærke for nogenlunde samme flangehøjde.

NEM åbner desværre stadig mulighed for meget høje flanger, det dobbelte af mindstehøjden. Det er efter min mening en fuldstændig misforståelse, som desværre er meget udbredt herhjemme, at høje flanger skulle være nødvendige eller ønskelige. Flangehøjder i samme størrelsesorden som NMRA S4 og RP25 er fuldt tilstrækkelige.

Figur 4: Hjulsæt efter NMRA S4
(mål i mm)

Figur 5: Hjulringsprofil efter
NMRA RP25 (mål i mm)

Det vigtigste mål på et hjulsæt er målet K. Det er det mål, som modsvarer føringsmålet C for sporskifternes tvangskinner, og det er netop normalt i sporskifterne, det går galt. Nu er målet K ikke så let at måle på et hjulsæt, men så kan man klare sig med målene T og B, og lægge dem sammen. Som det ses på figur 3 og 5, måles flangetykkelsen T i afstanden P fra løbefladen. For NEM er der her tale om en ændring i forhold til ældre udgaver, hvor T måltes i løbefladens plan - og det er fuldstændigt umuligt at måle i praksis. Som det er nu, kan flangetykkelsen T måles som vist på figur 6 med en skydelære, hvor der er lagt et stykke plade med tykkelsen P mellem den ene målekæbe og hjulets løbeflade. Det er faktisk en rimeligt præcis måde at måle T på, det gælder blot om at have styr på pladen.

Målet B på hjulsættet kan måles ret præcist med en skydelære. Når man måler på hjulsættet, skal man passe på ikke at trykke for hårdt, og dermed deformere hjulsættet eller forskyde hjulene på akslen. Bedre er det at indstille skydelæren på målet, og derefter prøve, om det passer mellem hjulene uden at klemme. Med lidt øvelse og en rimeligt god skydelære måles let med en nøjagtighed på mindre end 0,05 mm.

Et par ord om skydelærer: Man kan lige så godt se det i øjnene, man kan ikke klare sig uden sådan en. Køb en af rimelig kvalitet, gerne med 19 eller 39 mm nonius, den er lettere at aflæse. Lad være at købe en med måleur eller elektronisk digitaludlæsning (jo, det kan man også få nu), en ganske almindelig model er lige så nøjagtig, man skal blot give sig tid til at lære at aflæse den korrekt. Kvalitetsskydelærer leveres med en instruktion, og det er ingen skam at spørge efter en i forretningen. Fabrikatet? Det er ikke nødvendigt at købe de de dyreste som Mauser, Karl Mahr eller Tesa. Der fås billigere mærker som japanske Mitotoyo til omkring 600 kr (1999-pris). Den kan anbefales, fordi den har en målemulighed mere end de øvrige, og er god til opmærkning med ridsspids.

Tilbage til hjulsættet. Det er også en fordel at kontrollere, at hjulene ikke kaster på akslen. Det almindelige er, at et hjul har sidekast, og det kan kontrolleres ved at måle B forskellige steder på hjulsættet. En anden kontrol er at trille hjulsættet hen over en jævn, glat flade, så kan kastet ofte ses. Brug ikke et spor til denne kontrol, svellerne forvirrer blot, og man kan intet se. Ret fejlen og kontroller igen, og kasser brutalt de hjulsæt der ikke kan korrigeres. Det giver kun ærgelser at spare her.

Figur 7: Sporskifte, placering af tvang-
og vingeskinner efter NEM 310
(mål i mm)

Figur 8: Sporskifte, placering af tvang-
og vingeskinner efter NMRA S3
(mål i mm)

Når hjulsættet er i orden, kan vi gå videre til sporet, hvor de vigtigste mål ses på figur 7 og 8. Her ses snit gennem et sporskifte ved krydsningen (hjertestykket) med krydsningsspids (hjertespids) og vingeskinner samt den ene yderskinne med tvangskinne. Sporvidden G er angivet med mindste- og størstemål; gør aldrig sporvidden mindre end angivet, mens man kan slippe afsted med en lidt for stor sporvidde, dog ikke i sporskifter. Vingeskinnerne placeres efter målet F, som er angivet med størstemål; gør ikke dette mål for lille, for så kan der opstå klemning af hjulsættet. F kan gøres indtil 0,1-0,2 mm mindre end Fmax afhængigt af sporvidden.

Nu kommer noget, som de færreste er klar over, og det er tvangskinnernes placering. De skal nemlig placeres efter målet C i forhold til krydsningen, netop fordi tvangskinnen skal føre hjulsættets modsatte flange væk fra krydsningsspidsen. Det svarer til, at målet K på hjulsættet skal være mindre end målet C på hjulsættet. C er angivet med mindstemål, også her gælder det, at C ikke må gøres for stor, så kan der opstå klemning af hjulsættet. Kontroller målet S, det må ikke være større end det angivne Smax.

På sporskifter kan målene G, S og F måles med en skydelære, målet F eventuelt med en bladsøger. Målet C er lidt vanskeligere. Man kan klemme et stykke metal ned i sporrillen mellem tvangskinne og yderskinne, og derefter måle med skydelærens målevinger mellem metalstykkets inderside og krydsningsspidsen. Problemet er her, at metalstykket skal passe nogenlunde stramt (uden vold) i sporrillen for at få et nøjagtigt mål.

Figur 9: Lære til kontrol af Cmin efter
NEM 310 (mål i mm)

Det er lidt nemmere at kontrollere Cmin med den i figur 9 viste lære, som kan fremstilles af 1-2 mm messing eller bedre stål. Jo nøjagtigere læren laves, des bedre bliver kontrollen af Cmin. Læren holdes med tappene nedad, og den ene tap føres ned i sporrillen mellem tvangskinne og yderskinne, hvorefter den skubbes ind mod tvangskinnen. Den anden tap forsøges nu ført ned mellem vingeskinnen og krydsningsspidsen; kan det lade sig gøre, er C stor nok (større end Cmin). Kan det ikke lade sig gøre fordi tappen støder på krydsningsspidsen, er målet C for lille, og tvangskinne må flyttes længere bort. Kan tvangskinnen ikke flyttes, kan det ofte lade sig gøre at lime eller lodde en strimmel tynd metal- eller plastplade på dens yderside, dvs. mod yderskinnen.

Et andet problem, som er ret almindeligt især ved selvbyggede sporskifter, er, at skinnerne i krydsningen, dvs. vingeskinnen (mellemskinnens fortsættelse) og krydsningsspidsen ikke flugter. Det kan kontrolleres ved at lægge en lineal mod skinnernes side, eller ved ganske enkelt at holde sporskiftet op og sigte ned langs skinnerne, enhver fejl er ganske tydelig. Hvis sporskiftet allerede ligger på sin plads, kan man bruge et lille lommespejl uden ramme. Det er faktisk at bede om vanskeligheder, hvis skinnerne ikke flugter, især hvis krydsningsspidsen ligger for langt fremme. Problemet kan ofte klares ved at file af krydsningsspidsen, ved at flytte den længere tilbage, eller ved at flytte vingeskinnen. Kontroller også sporvidden flere steder.

Også i tungepartiet opstår ofte problemer, hvis ikke tungerne er ordentligt tilpassede sideskinnerne, eller hvis tungernes spidser er for tykke. Sporvidden kan da blive for lille, og hvis der samtidig er et fremspring i kørekanten, når tungen ligger an mod sideskinnen, går det let galt. En sporskiftetunge skal være tilpasset sideskinnen, og hovedet skal ved spidsen være passende tyndt. Af hensyn til styrken kan tungespidsen files lidt skråt af, 10-15° med lodret, og højden af tungen kan med fordel reduceres lidt helt uden i spidsen.

Nogle mærker af fabriksfremstillede sporskifter bruger at foretage en udfræsning eller forkrøbning af sideskinnen lige foran tungens spids, men det er noget sjusk. Ganske vist løses problemet med tilpasning af tungen, men når tungen er fraliggende, der der en fæl kant på sideskinnen, som rager ud og skaber problemer. Det er i øvrigt en god ide, også på fabriksfremstillede sporskifter, at kontrollere sideskinnernes placering. De er nemlig ofte dårligt fikserede ud for tungerne, og bøjes let ind i sporet. Ret dem, og klæb dem fast, for eksempel med cyanoakrylatklæber, men spar på klæberen, så ikke tungerne sikres for bestandigt.

Det var lidt om normer for hjulsæt og spor. Om forskellen mellem NEM og NMRA i skala H0 er egentlig blot at sige, at NMRA-hjul kan køre på NEM-spor, mens NEM-hjul ikke altid kan køre på NMRA-spor. Hvis man bygger sporet efter NEM, kan man anvende NEM- og NMRA-hjul i flæng, resten er en smagssag. Men det hjælper at overholde normerne!

Nå, alt det her kommer oprindeligt af, at jeg havde lovet Jørgen Henneke fra DMJU at lave en dansk oversættelse af NEM-normerne, hvor der er kommet en del reviderede blade i de senere år. Det passer også meget godt med, at jeg har nået omtrent halvdelen af arbejdet på de godt 1½ år, som er gået. Så måske på et tidspunkt sker der noget her ...

Ændringer:
2005-04-09: Der er foretaget enkelte rettelser i forhold til den oprindelige tekst. Tegningerne er nye, og figurerne med NMRA-standards er opdateret. Figurerne med NEM-normer er udarbejdet på grundlag af normer fra 1975-80, og kontrolleret i forhold til de nugældende NEM-normer.
2008-03-15: Opdateret til HTML 4.01 Strict.
2009-01-01: Typografi opdateret.