نمذجة النقل بالسكك الحديدية

نمذجة السكك الحديدية ( الإنجليزية البريطانية ) أو تصميم نماذج السكك الحديدية (الولايات المتحدة وكندا) هي هواية يتم فيها تصميم أنظمة النقل بالسكك الحديدية على نطاق مصغر .

تشمل النماذج المصغرة القاطرات ، وعربات السكك الحديدية ، والترام ، والمسارات ، والإشارات ، والرافعات ؛ وتشمل المناظر الطبيعية الريف، والطرق ، والجسور، والمباني، والمركبات، والموانئ، والمناظر الطبيعية الحضرية، ونماذج الشخصيات والأضواء، مع ميزات مثل الأنهار والتلال والأنفاق والوديان .

كانت أولى نماذج السكك الحديدية هي سكك السجاد في أربعينيات القرن التاسع عشر. أما أول نموذج موثق للسكك الحديدية فهو سكة حديد الأمير الإمبراطوري (بالفرنسية: Chemin de fer du Prince Impérial)، التي بناها الإمبراطور نابليون الثالث عام ١٨٥٩ لابنه نابليون الثالث، الذي كان يبلغ من العمر ثلاث سنوات آنذاك ، في أراضي قصر سان كلو في باريس. كانت تعمل بآلية الساعة وتسير على شكل الرقم ثمانية. ^{[ ١ ]} ظهرت القطارات الكهربائية مع بداية القرن العشرين، لكنها كانت مجرد نماذج بدائية. أما نماذج القطارات اليوم فهي أكثر واقعية، فضلاً عن كونها أكثر تطوراً من الناحية التكنولوجية. يقوم هواة تصميم النماذج اليوم بإنشاء تخطيطات لسكك حديدية مصغرة ، وغالباً ما يعيدون تمثيل مواقع وفترات تاريخية حقيقية.

أقدم نموذج سكة حديد عامل في العالم هو نموذج مصمم لتدريب عمال الإشارات على خط سكة حديد لانكشاير ويوركشاير . يقع في المتحف الوطني للسكك الحديدية في يورك ، إنجلترا، ويعود تاريخه إلى عام 1912؛ وظل قيد الاستخدام حتى عام 1995. تم بناء النموذج كتدريب من قبل متدربين في ورش هورويتش التابعة للشركة ، وتم تزويده بعربات السكك الحديدية من قبل شركة باسيت-لوكي . ^{[ 2 ]}

تتراوح المشاركة بين امتلاك مجموعة قطارات إلى قضاء ساعات وإنفاق مبالغ طائلة على نموذج كبير ودقيق لخط سكة حديد والمناظر الطبيعية التي يمر بها، والتي تسمى "التصميم". قد يحتفظ الهواة، الذين يطلق عليهم "مصممو نماذج السكك الحديدية" أو "مُصممو نماذج السكك الحديدية"، بنماذج كبيرة بما يكفي لركوبها (انظر: القطارات البخارية الحية ، والسكك الحديدية المصغرة القابلة للركوب ، وسكك حديد الفناء الخلفي ).

قد يجمع هواة تصميم نماذج السكك الحديدية قطارات نموذجية، ويبنون مشهدًا طبيعيًا تمر عبره هذه القطارات. وقد يقومون أيضًا بتشغيل خط سكة حديد مصغر خاص بهم. بالنسبة لبعضهم، يتمثل الهدف من بناء هذا النموذج في تشغيله في نهاية المطاف كما لو كان خط سكة حديد حقيقيًا (إذا كان التصميم مبنيًا على خيال المصمم) أو كما كان يعمل خط السكة الحديد الحقيقي (إذا كان التصميم مبنيًا على نموذج أولي). إذا اختار المصممون تصميم نموذج أولي، فقد يعيدون إنتاج مسارات خط السكة الحديد الحقيقي بدقة متناهية في نماذج مصغرة، وغالبًا ما يستخدمون مخططات مسارات النموذج الأصلي والخرائط التاريخية.

تتنوع تصاميم السكك الحديدية المصغرة بين مسارات دائرية أو بيضاوية ، وصولاً إلى نماذج واقعية لأماكن حقيقية مصممة وفقًا للمقياس. ولعلّ أكبر نموذج للمناظر الطبيعية في المملكة المتحدة موجود في متحف بيندون في أوكسفوردشير ، حيث يجري العمل على بناء نموذج لوادي الحصان الأبيض في ثلاثينيات القرن العشرين بمقياس EM ( وهو نفس مقياس 00 1:76.2 ولكن بمقياس مسار أكثر دقة) . يضم المتحف أيضًا أحد أقدم النماذج ذات المناظر الطبيعية الخلابة، وهو نموذج وادي مادير الذي بناه جون أهيرن . بُني هذا النموذج في الفترة ما بين أواخر الثلاثينيات وأواخر الخمسينيات، وقدّم نموذجًا واقعيًا للسكك الحديدية، وحظي بتغطية إعلامية على جانبي المحيط الأطلسي في مجلتي " أخبار السكك الحديدية المصغرة" و "مُدرب السكك الحديدية المصغرة" . أما قرية بيكونسكوت في باكينجهامشير فهي أقدم قرية نموذجية، وتضم سكة حديدية نموذجية يعود تاريخها إلى ثلاثينيات القرن العشرين. ويُعدّ "ميني وندرلاند" في هامبورغ ، ألمانيا ، أكبر نموذج لسكك حديدية مصغرة في العالم بمقياس H0 . يُعدّ "جبل القطار" في تشيلوكوين، أوريغون ، الولايات المتحدة الأمريكية، أكبر نموذج لسكك حديدية تعمل بالبخار الحي، إذ يمتدّ مساره على مسافة 40 كيلومترًا (25 ميلًا) ^{[ 3 ].} تُشكّل العمليات جانبًا هامًا من نماذج النقل بالسكك الحديدية، حيث تُخصّص العديد من النماذج لمحاكاة الجوانب التشغيلية لسكك حديدية عاملة. قد تصبح هذه النماذج بالغة التعقيد نظرًا لتعدد مساراتها وأنماط حركتها وجداول تشغيلها. ويُعتبر نموذج سكة حديد "بانبري كونيكشنز" البريطاني في نيو ساوث ويلز ، أستراليا، واحدًا من أكثر نماذج السكك الحديدية تعقيدًا في العالم. ^{[ 4 ]} 

توجد نوادي نماذج السكك الحديدية حيث يلتقي هواة هذا المجال. وغالبًا ما تعرض هذه النوادي نماذجها للجمهور. ويركز أحد فروعها المتخصصة على المقاييس الكبيرة ، حيث تستخدم عادةً مسارات بعرض يتراوح بين 89 و191 ملم (3.5 إلى 7.5 بوصة) . وعادةً ما تُصنع هذه النماذج يدويًا وتُشغل بالبخار الحي أو الديزل الهيدروليكي، وغالبًا ما تكون محركاتها قوية بما يكفي لنقل عشرات الركاب. 

قام نادي السكك الحديدية النموذجية التقنية (TMRC) في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في الخمسينيات من القرن الماضي بريادة التحكم الآلي في تحويل المسارات باستخدام مرحلات الهاتف.

أقدم جمعية هي "نادي السكك الحديدية النموذجية" ^{[ 5 ]} (تأسس عام 1910)، بالقرب من كينغز كروس، لندن ، المملكة المتحدة. إلى جانب بناء نماذج السكك الحديدية، يمتلك النادي 5000 كتاب ودورية. وبالمثل، تتخصص "جمعية السكك الحديدية النموذجية التاريخية" ^{[ 6 ]} في باترلي ، بالقرب من ريبلي، ديربيشاير، في الشؤون التاريخية، ولديها أرشيفات متاحة للأعضاء وغير الأعضاء.

قد تبدو كلمتا "المقياس" و "المقياس" مترادفتين للوهلة الأولى، لكن معناهما مختلف. فالمقياس هو قياس النموذج كنسبة من الأصل، بينما المقياس هو المسافة بين القضبان.

يختلف حجم المحركات باختلاف المقياس، ويتراوح ارتفاعها من 700 ملم (27.6 بوصة) لأكبر محركات البخار الحية القابلة للركوب ، مثل مقياس 1:4، وصولًا إلى حجم علبة الكبريت لأصغرها: مقياس Z (1:220) أو مقياس T (1:450). يبلغ ارتفاع محرك HO (1:87) النموذجي 50 ملم (1.97 بوصة) ، ويتراوح طوله بين 100 و300 ملم (3.94 إلى 11.81 بوصة) . أما المقاييس الأكثر شيوعًا فهي: مقياس G ، ومقياس Gauge 1 ، ومقياس O ، ومقياس S ، ومقياس HO (يُقابله في بريطانيا مقياس OO )، ومقياس TT ، ومقياس N (1:160 في الولايات المتحدة، و1:148 في المملكة المتحدة). ويُعدّ مقياسا HO وOO الأكثر استخدامًا. تشمل المقاييس الضيقة الشائعة Sn3 و HOn3 و Nn3 ، وهي بنفس مقياس S و HO و N باستثناء التباعد الأضيق بين المسارات (في هذه الأمثلة، مقياس 3 أقدام ( 914 مم ) بدلاً من المقياس القياسي 4 أقدام و 8 + 1 ⁄2 بوصة ( 1435 مم ) ).            

أكبر مقياس شائع هو 1:8، ويُستخدم أحيانًا مقياس 1:4 لألعاب الملاهي. يُعد مقياس G ( مقياس الحديقة، 1:24 ) الأكثر شيوعًا لنمذجة الحدائق المنزلية. من الأسهل وضع نموذج بمقياس G في الحديقة والحفاظ على تناسب المناظر الطبيعية مع القطارات. كما يحظى مقياسا Gauge 1 و Gauge 3 بشعبية في الحدائق. أما مقاييس O و S و HO و N فتُستخدم غالبًا في الأماكن المغلقة. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

في البداية، لم تكن نماذج السكك الحديدية مطابقة للمقاييس الحقيقية. وبمساعدة جمعيات تجارية مثل الرابطة الوطنية لسكك الحديد النموذجية (NMRA) ومعايير السكك الحديدية النموذجية الأوروبية (NEM)، سرعان ما توصل المصنعون والهواة إلى معايير عملية للتبادل، مثل قياس السكة، لكن القطارات كانت مجرد تقريب للسكك الحديدية الحقيقية. وُضعت مقاييس رسمية للقياسات، لكن لم يتم اتباعها بدقة في البداية، ولم تكن بالضرورة متناسبة بشكل صحيح مع القياس المُختار. على سبيل المثال، تعمل قطارات القياس 0 (صفر) على مسارات متباعدة جدًا في الولايات المتحدة لأن المقياس المُعتمد هو 1:48، بينما في بريطانيا، يستخدم القياس 0 نسبة 43.5:1 أو 7 مم/قدم، وهو قياس قريب من الدقة. أما قطارات القياس OO البريطانية، فتعمل على مسارات أضيق بكثير من اللازم. يُقابل مقياس 4 مم/قدم على سكة بعرض 16.5 مم (0.65 بوصة) سكة بعرض 4 أقدام و1.5 بوصة ( 1257 مم ) ، أو 7 بوصات ، أو 178 مليمترًا ( أصغر من الحجم المطلوب ) . ويُقابل مقياس 16.5 مم ( 0.65 بوصة ) سكة بعرض 4 أقدام و 8.5 بوصة ( 1435 مم ) في مقياس H0 (نصف-0) 3.5 مم /قدم أو 1:87.1. وقد نشأ هذا الاختلاف نظرًا لصغر حجم القاطرات وعربات السكك الحديدية البريطانية مقارنةً بنظيراتها في أماكن أخرى، مما استدعى زيادة المقياس لتمكين استخدام آليات مقياس H0. وتتضمن معظم المقاييس التجارية معايير تتضمن حواف عجلات أعمق من اللازم، ومداسات عجلات أعرض من اللازم، وقضبان سكك حديدية أكبر من اللازم. في مقياس H0، تكون ارتفاعات القضبان هي الرموز 100 و87 و83 و70 و55 و53 و40 - الارتفاع بأجزاء من الألف من البوصة من القاعدة إلى رأس القضيب (لذا فإن الرمز 100 هو عُشر البوصة ويمثل قضيبًا وزنه 156 رطلاً).               

لاحقًا، لم يرضَ مصممو النماذج عن عدم الدقة، فطوروا معايير تُراعي المقاييس الصحيحة. يستخدم المصممون هذه المعايير، لكنها لم تنتشر في الإنتاج الضخم، لأن عدم الدقة وخصائص المقاييس التجارية المبالغ فيها تضمن التشغيل الموثوق وتسمح بالاختصارات اللازمة للتحكم في التكاليف. تشمل معايير المقاييس الدقيقة معيار P4 البريطاني، ومعيار S4 الأكثر دقة، الذي يستخدم أبعاد المسار المُقاسة من النموذج الأصلي. يستخدم هذا النموذج، بمقياس 4  مم لكل  قدم، عجلات بعرض 2 مم (0.079 بوصة) أو أقل، تسير على مسار بعرض 18.83 مم ( 0.741 بوصة ) . وتكون مسافات الخلوص بين قضبان التوجيه وقضبان الجناح دقيقة بالمثل.    

يُعدّ "EM" حلاً وسطاً بين P4 وOO، حيث يستخدم مقياس 18.2  مم ( 0.717  بوصة ) مع هوامش خطأ أكبر من P4 فيما يخصّ خلوص نقاط الفحص. يُعطي مظهراً أفضل من OO، مع أن دقة تحويل النقاط ليست واقعية تماماً مثل P4. يُناسب هذا النوع الكثيرين ممن يُولون أهمية للوقت والمظهر المُحسّن. يوجد عدد قليل من مُستخدمي مقياس OO الدقيق، الذي يستخدم نفس مقياس OO البالغ 16.5 مم، ولكن بعجلات ذات مقياس أدقّ وخلوصات أصغر كما هو الحال في EM - وهو في الأساس "EM ناقص 1.7 مم".

تقوم العديد من المجموعات ببناء وحدات، وهي عبارة عن أقسام من التصاميم، ويمكن ربطها معًا لتشكيل تصميم أكبر، سواء للاجتماعات أو للمناسبات الخاصة. ولكل نوع من أنواع أنظمة الوحدات معيار واجهة خاص به، بحيث يمكن ربط الوحدات التي أنشأها مشاركون مختلفون، حتى لو لم يسبق ربطها من قبل. وقد تم إدراج العديد من أنواع هذه الوحدات في قسم "منظمات معايير التصميم" من هذه المقالة.

بالإضافة إلى المقاييس المختلفة، هناك أيضًا أنواع مختلفة من الوصلات لتوصيل السيارات، وهي غير متوافقة مع بعضها البعض.

في مقياس HO، اعتمد الأمريكيون وصلات الخطاف القرني، أو وصلات X2F. وقد حلّت وصلات المفصل العاملة محلّ وصلات الخطاف القرني إلى حد كبير، وهي وصلات شاع استخدامها بفضل شركة Kadee Quality Products، والتي حذت حذوها لاحقًا العديد من الشركات المصنّعة الأخرى في السنوات الأخيرة. تُعدّ وصلات المفصل العاملة أقرب إلى الوصلات "الأوتوماتيكية" المستخدمة في النموذج الأولي هناك وفي أماكن أخرى. وفي مقياس HO أيضًا، اعتمد المصنّعون الأوروبيون معيارًا، ولكن على قاعدة الوصلة وليس على الوصلة نفسها: إذ يمكن توصيل (وإخراج) أنواع عديدة من الوصلات من صندوق وصلات NEM. ولا تشبه أيٌّ من الوصلات الشائعة سلاسل الوصلات الثلاثية المستخدمة عادةً في أوروبا.

بالنسبة لهواة تصميم نماذج السكك الحديدية البريطانيين، الذين يُعدّ مقياس OO الأكثر شيوعًا لديهم، فإنّ وصلة الربط القياسية هي وصلة قفل الشدّ، والتي لا تُحاكي، بطبيعة الحال، وصلات السلسلة ثلاثية الحلقات الأصلية. وقد بدأت شركتا باخمان وهورنبي مؤخرًا في طرح نماذج مزودة بجيوب وصلات NEM. وهذا يُتيح نظريًا لهواة تصميم نماذج السكك الحديدية البريطانية استبدال أي وصلة NEM362 أخرى، على الرغم من أنّ العديد من نماذج باخمان تضع جيب الوصلة على ارتفاع غير مناسب. ويُعدّ استخدام نماذج لوصلات السلسلة كما هي موجودة في النموذج الأصلي بديلاً شائعًا، إلا أنّ هذه النماذج تتطلب استخدام منحنيات ذات نصف قطر كبير لتجنّب خروج القطارات عن القضبان.

تتوفر أنواع أخرى من الموصلات غير المتوافقة بمقاسات مماثلة. ويمكن استبدال الموصلات في جميع المقاسات، بدرجات متفاوتة من الصعوبة.

يولي بعض مصممي النماذج اهتماماً كبيراً بتنسيق المناظر الطبيعية في تصميماتهم، سواءً لخلق عالم خيالي أو لنمذجة موقع حقيقي، غالباً ما يكون تاريخياً. ويُطلق على تنسيق المناظر الطبيعية اسم "بناء المناظر" أو "تصميم المناظر".

يتضمن بناء المناظر الطبيعية تحضير أرضية فرعية باستخدام مجموعة متنوعة من مواد البناء، بما في ذلك (على سبيل المثال لا الحصر) الأسلاك الشبكية، أو شبكة من شرائح الكرتون ، أو أكوام منحوتة من ألواح البوليسترين الموسع (الستايروفوم). تُوضع قاعدة للمناظر الطبيعية فوق الأرضية الفرعية؛ وتشمل القواعد النموذجية الجص المصبوب، أو جبس باريس ، أو عجينة الورق الهجينة ( الورق المعجن )، أو مركب خفيف الوزن من الرغوة/الألياف الزجاجية/غلاف الفقاعات كما هو الحال في المناظر الطبيعية الرغوية الجيوديسية. ^{[ 9 ]}

تُغطى قاعدة المشهد ببدائل للغطاء الأرضي، والتي قد تكون عشبًا ثابتًا أو نشارة . تُستخدم النشارة أو الوبر في بناء المجسمات المصغرة ونماذج السكك الحديدية لمحاكاة تأثير العشب، والخشخاش، ونبات الصفصاف، وحصى السكك الحديدية، وغيرها من الغطاء الأرضي الطبيعي. عادةً ما تكون النشارة المستخدمة لمحاكاة حصى السكك الحديدية عبارة عن جرانيت مطحون ناعم الحبيبات . أما النشارة التي تحاكي العشب الملون، فعادةً ما تكون نشارة خشب ملونة ، أو رقائق خشب ، أو رغوة مطحونة . يمكن استخدام الرغوة أو الأشنات الطبيعية أو مواد النشارة التجارية لمحاكاة الشجيرات. يُعد العشب الثابت بديلاً عن النشارة، حيث يستخدم الكهرباء الساكنة لجعل العشب المُحاكى ينتصب فعليًا.

يمكن شراء المباني والمنشآت كمجموعات جاهزة، أو بناؤها من الورق المقوى، أو خشب البلسا ، أو خشب الزيزفون ، أو أنواع أخرى من الأخشاب اللينة، أو الورق ، أو البوليسترين، أو أنواع أخرى من البلاستيك. ويمكن تصنيع الأشجار من مواد مثل الشيح الغربي ، ونبات الكانديفت ، ونبات الكاسبيا، حيث تُلصق عليها أوراق الشجر الاصطناعية باستخدام مواد لاصقة؛ أو يمكن شراؤها جاهزة من شركات متخصصة. ويمكن محاكاة الماء باستخدام راتنج البوليستر ، أو البولي يوريثان ، أو الزجاج المتموج. ويمكن صب الصخور من الجبس أو البلاستيك مع دعامة من الفوم. ويمكن طلاء القوالب بأصباغ لإضفاء الألوان والظلال.

يشير مصطلح "التجوية" إلى جعل نموذج يبدو مستعملاً ومعرضاً لعوامل الطقس، وذلك بمحاكاة الأوساخ والتآكل الموجود على المركبات والمنشآت والمعدات الحقيقية. معظم النماذج تأتي جديدة تماماً، لأن التشطيبات غير المتأثرة بالتجوية أسهل في الإنتاج. كما أن مدى تآكل عربة الشحن أو المبنى لا يعتمد فقط على عمره، بل أيضاً على مكان استخدامه. تتراكم الأوساخ على عربات السكك الحديدية في المدن من عوادم المباني والسيارات والكتابات على الجدران ، بينما قد تتعرض السيارات في الصحاري لعواصف رملية تُتلف الطلاء أو تُزيله. النموذج المتأثر بالتجوية لا يتناسب مع العديد من التصاميم مثل النموذج الجديد الذي يمكن لمشتريه أن يُضفي عليه لمسة جمالية.

تتعدد تقنيات إضفاء تأثيرات الطقس، وتشمل على سبيل المثال لا الحصر، الطلاء (سواءً بالفرشاة الجافة أو البخاخة )، والصنفرة، والتكسير، وحتى استخدام المواد الكيميائية لإحداث التآكل. وتكتسب بعض هذه العمليات إبداعًا كبيرًا تبعًا لمهارة المصمم. فعلى سبيل المثال، قد تُتخذ عدة خطوات لإضفاء تأثير الصدأ، لضمان ليس فقط اللون المناسب، بل أيضًا الملمس واللمعان المطلوبين.

يُعدّ إضفاء مظهرٍ مُتقادم على النماذج الجاهزة أمرًا شائعًا، ويهدف هذا الأسلوب على الأقل إلى تقليل المظهر البلاستيكي للنماذج المصغّرة. تُضفي محاكاة الأوساخ والصدأ والغبار والتآكل مزيدًا من الواقعية. يُحاكي بعض هواة النماذج بقع الوقود على الخزانات، أو التآكل على صناديق البطاريات. في بعض الحالات، يُمكن إضافة آثار الحوادث أو الإصلاحات، مثل الخدوش أو قطع الغيار المطلية حديثًا، وقد يصعب تمييز النماذج المُتقادمة عن نماذجها الأصلية عند تصويرها بشكلٍ مناسب.

تُعدّ نماذج الديوراما الثابتة، أو النماذج المصغّرة التي تُدفع يدويًا، فرعًا من نماذج السكك الحديدية، وهي مخصصة للقاطرات غير المُزوّدة بمحركات، ومن أمثلتها نماذج لون ستار وإيرفكس . أما نماذج السكك الحديدية المُزوّدة بمحركات ، فتُشغّل عمومًا بتيار مستمر منخفض الجهد يُنقل عبر القضبان، مع وجود استثناءات، مثل ماركلين وليونيل كوربوريشن ، التي تستخدم التيار المتردد . وتستخدم أنظمة التحكم الرقمي الحديثة التيار المتردد. كما يمكن لبعض القاطرات الأخرى، وخاصة النماذج الكبيرة، استخدام البخار. ولا يزال هواة جمع النماذج يحرصون على اقتناء المحركات البخارية والمحركات التي تعمل بآلية الساعة.

كهرباء

ثلاثة قضبان

استخدمت القطارات الكهربائية المصغرة الأولى مسارًا ثلاثي القضبان ، بعجلات غير معزولة تستقر على القضيبين الخارجيين الملامسين للعوارض المعدنية. يزود القضيب المركزي المعزول التيار الكهربائي إلى منصة أسفل القاطرة. ويضمن القضيبان الخارجيان عودة التيار. كان التيار متناوبًا، مصدره الشبكة الكهربائية المنزلية، ويتم خفضه بوسائل مختلفة (محول أو مقاومات متسلسلة). كان هذا النوع من المسارات منطقيًا في ذلك الوقت لأن النماذج كانت معدنية وموصلة للكهرباء. لم تكن المواد البلاستيكية الحديثة متوفرة، وكان العزل يمثل مشكلة. إضافةً إلى ذلك، لم يكن مفهوم النماذج الدقيقة قد تطور بعد، وكانت قطارات ومسارات الألعاب مصنوعة من الصفيح الخام.

في عام ١٩٣٨، أطلقت شركة هورنبي، وهي شركة بريطانية لتصنيع نماذج القطارات بمقياس "O"، مجموعة من القطارات الكهربائية بمقياس "OO" (هورنبي دوبلو) بعربات بمقياس ١/٧٦ باستخدام مسار بعرض ١٦.٥ مم بمقياس ١/٨٧ مع سكة ​​مركزية ثالثة. كان مصدر الطاقة ١٢ فولت تيار مستمر، وكان المسار مزودًا بسكة مركزية معزولة كهربائيًا وسكتين جانبيتين غير معزولتين. في عام ١٩٥٩، تخلت هورنبي عن مسارها ثلاثي السكك لصالح مسار ثنائي السكك لقطاراتها الكهربائية بمقياس "OO". ^{[ ١٠ ]}

أما الأنظمة الأخرى مثل ماركلين فقد استخدمت، منذ عام 1953، ^{[ 11 ]} مسامير معدنية دقيقة لاستبدال السكة المركزية، مما يسمح للنماذج الحالية ذات القضبان الثلاثة باستخدام مسار أكثر واقعية.

استخدم نظام السكك الحديدية الثلاثية، الذي قدمته شركة تريكس في عام 1935، مسارًا بثلاثة قضبان معزولة، مما سمح بالتحكم المستقل في قطارين على نفس المسار. وقد مكّن استخدام نظام التغذية الكهربائية العلوية (الكاتيناري) من التحكم المستقل في ثلاثة قطارات. وضمن القضيب المركزي عودة التيار الكهربائي بشكل مشترك. ^{[ 12 ]} هذا النظام، المعروف باسم تريكس إكسبريس أو تريكس توين في المملكة المتحدة، والذي استخدم في البداية التيار المتردد ثم التيار المستمر بعد عام 1953، تم التخلي عنه في عام 1997 عندما استحوذت شركة ماركلين على تريكس. وقد مكّن هذا النظام الثلاثي قاطرات التيار المستمر والتيار المتردد من السير على نفس المسار. ^{[ 13 ]}

سكة مزدوجة

التيار المستمر (DC)

عندما بدأ استخدام محركات التيار المستمر ذات المغناطيسات الأقوى في قطارات النماذج في خمسينيات القرن الماضي، ^{[ 14 ]} أصبح نظام السكة المزدوجة هو الخيار المفضل عمومًا نظرًا لأهمية الدقة المتزايدة آنذاك. تُستخدم السكة المعزولة عن بعضها مع عجلات معزولة على المحور نفسه. في اتجاه السير، تحمل السكة اليمنى الجهد الموجب والسكة اليسرى الجهد السالب. ^{[ 15 ]} يستثني هذا النظام بعض تصميمات السكك، مثل حلقة الانعكاس، ومثلث الانعكاس، والمسار القطري الدائري الذي لا يحتوي على أقسام معزولة وكابلات مناسبة.

نظام التحكم الرقمي (DCC)

على غرار نظام التيار المستمر (DC)، يستخدم نظام التحكم الرقمي (DCC) الطاقة عبر السكة، ولكن بدلاً من استخدام تيار بسيط، يستخدم إشارات ثنائية لتشغيل كل قطار. في نظام DCC، لكل قطار عنوان خاص به، مما يتيح لك تحديد القطارات التي تريد تشغيلها، ووقت التشغيل، والاتجاه، ونوع المصابيح الأمامية المستخدمة، والسرعة. بدلاً من التحكم في السكة، يمكنك الآن التحكم في القطارات نفسها. يحتوي كل قطار DCC على وحدة فك تشفير تفهم الإشارات المرسلة من جهاز التحكم، وبالتالي تقوم بتشغيل القطار عند الحاجة.

ومن الميزات الأخرى لتصميم DCC أنه يمكنك التحكم في أصول أخرى لسكك الحديد الخاصة بك مثل النقاط والإشارات (إن لم تكن مؤتمتة بالفعل) والأصوات والأجهزة الإلكترونية الأخرى التي قد ترغب في إضافتها للحصول على تجربة أكثر واقعية.

خط علوي

عندما يكون النموذج عبارة عن قاطرة كهربائية ، يمكن تزويده بالطاقة عبر خطوط علوية ، تمامًا مثل القاطرة الحقيقية. قبل ظهور نظام التحكم الرقمي ، كانت هذه إحدى طرق التحكم بقطارين بشكل منفصل على نفس المسار. يتم تزويد النموذج ذي الشكل الكهربائي بالكهرباء عبر الأسلاك العلوية، بينما يتم تزويد النموذج الآخر عبر أحد قضبان السكة. أما قضيب السكة الآخر فيعمل كخط عودة مشترك.

بطارية

كانت القطارات الكهربائية الأولى تعمل ببطاريات مثبتة على جانب السكة ، نظرًا لقلة المنازل التي كانت موصولة بالكهرباء في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين. واليوم، عادت مجموعات القطارات الرخيصة التي تعمل بالبطاريات لتصبح شائعة، ولكنها تُعتبر ألعابًا ونادرًا ما يستخدمها الهواة. غالبًا ما تُستخدم البطاريات الموجودة داخل نماذج القطارات لتشغيل سكك حديد الحدائق والأنظمة الأكبر حجمًا، نظرًا لصعوبة الحصول على مصدر طاقة موثوق عبر السكك الخارجية. يُمكن تلبية استهلاك الطاقة العالي وسحب التيار في نماذج الحدائق الكبيرة بسهولة وأمان أكبر باستخدام بطاريات داخلية قابلة لإعادة الشحن. وتستخدم معظم النماذج الكبيرة التي تعمل بالبطاريات أجهزة تحكم لاسلكية.

تتيح تقنيات التصنيع الحديثة إنتاج نماذج بكميات كبيرة بكفاءة عالية من حيث التكلفة، مع تحقيق دقة وواقعية عاليتين. في الماضي، لم يكن هذا هو الحال، وكان بناء النماذج من الصفر شائعًا جدًا. تُصنع النماذج البسيطة باستخدام تقنيات هندسية من الورق المقوى . أما النماذج الأكثر تعقيدًا، فيمكن صنعها باستخدام مزيج من صفائح النحاس المحفورة وسبائك مصبوبة في درجات حرارة منخفضة . أما الأجزاء التي تحتاج إلى تشكيل ، مثل العجلات والوصلات، فتُشترى جاهزة.

لا تزال مجموعات النماذج المحفورة شائعة، ولا تزال تُصنع باستخدام تقنية الصب بدرجة حرارة منخفضة. تُنتج هذه المجموعات نماذج غير متوفرة لدى كبرى الشركات المصنعة أو بمقاييس غير شائعة في الإنتاج الضخم. وقد وسّعت تقنيات التصنيع بالليزر هذه الإمكانية لتشمل مواد أكثر سمكًا لتصنيع نماذج قاطرات البخار وغيرها من أنواع القاطرات. كما يمكن للهواة صنع قوالب من مطاط السيليكون للأجزاء التي يصنعونها، ثم صبّها في أنواع مختلفة من الراتنجات البلاستيكية (انظر صب الراتنج )، أو في الجبس. قد يُلجأ إلى ذلك لتوفير الجهد المبذول، أو لبيعها للآخرين. وتتوفر أيضًا مجموعات "الحرفيين" المصنوعة من الراتنج لمجموعة واسعة من النماذج الأولية.

كانت أولى قاطرات البخار ذات المحرك الزنبركي تعمل حتى نفاد الطاقة، دون أي وسيلة للمشغل لإيقافها وإعادة تشغيلها أو تغيير سرعتها. ومع ظهور القطارات الكهربائية تجاريًا في تسعينيات القرن التاسع عشر، أصبح بالإمكان التحكم في السرعة عن طريق تغيير التيار أو الجهد. ومع بدء تزويد القطارات بالطاقة بواسطة المحولات والمقومات ، ظهرت أجهزة تحكم أكثر تطورًا، وسرعان ما احتوت القطارات التي تعمل بالتيار المتردد على آليات لتغيير الاتجاه أو وضع الحياد عند تشغيلها. أما القطارات التي تعمل بالتيار المستمر، فيمكنها تغيير اتجاهها بعكس القطبية.

تتيح الكهرباء التحكم بتقسيم مسار السكة الحديدية إلى قطاعات معزولة، حيث يمكن إبطاء القطارات أو إيقافها عن طريق خفض أو قطع التيار الكهربائي عن قطاع معين. كما يسمح تقسيم المسار للمشغلين بتشغيل أكثر من قطار واحد مع تقليل خطر اصطدام قطار سريع بقطار بطيء. ويمكن للقطاعات أيضًا تشغيل الإشارات أو الملحقات الأخرى، مما يضفي واقعية أو لمسة فنية. غالبًا ما تعزل أنظمة السكك الحديدية ثلاثية القضبان أحد القضبان المشتركة في جزء من المسار، وتستخدم مرور قطار لإكمال الدائرة الكهربائية وتفعيل الملحق.

يختار العديد من مصممي نماذج السكك الحديدية التشغيل الرقمي بدلاً من تصميم التيار المستمر التقليدي. ومن بين الأنظمة المتنافسة، كان نظام التحكم الذي قدمته غالبية الشركات المصنعة في عام 2020 نوعًا من نظام التحكم الرقمي بالأوامر (DCC). تتمثل مزايا نظام DCC في ثبات جهد السكة (عادةً في حدود 20 فولت تيار متردد)، حيث يرسل ذراع التحكم إشارة إلى لوحات دوائر صغيرة، أو وحدات فك تشفير، مخفية داخل الجهاز، تتحكم في وظائف متعددة للقاطرة، بما في ذلك السرعة، واتجاه السير، والأضواء، والدخان، والمؤثرات الصوتية المختلفة. يتيح ذلك تشغيلًا أكثر واقعية، حيث يمكن للمصمم تشغيل عدة قاطرات بشكل مستقل على نفس امتداد السكة. كما توفر العديد من الشركات المصنعة برامجًا تتيح التحكم الحاسوبي في نماذج DCC.

على نطاق واسع، وخاصة بالنسبة لسكك حديد الحدائق ، أصبح التحكم اللاسلكي ونظام التحكم الرقمي في الحدائق شائعين.

• نماذج السكك الحديدية
• 
  إكستر بانك : نموذج سكة حديد أسترالي بمقياس HO
• 
  نموذج سكة حديد أسترالي بمقياس O
• 
  قطار بخاري حي يعمل بالبروبان بمقياس 1:8 يسير على مسار قياس 7.25 بوصة (18.4 سم) في متحف السكك الحديدية الفنلندي 
• 
  قاطرة بخارية صغيرة تعمل بالوقود الحي، بعرض 5 بوصات (13 سم)، في سكة حديد واجا واجا المصغرة التابعة لجمعية مهندسي النماذج، ويلانز هيل، واجا واجا، نيو ساوث ويلز ، أستراليا 
• 
  1:8 لايف ستيم مالمو 1987
• 
  1:8 لايف ستيم مالمو 1987
• 
  نموذج سكة حديد بمقياس HO يضم قطار سابسان على خط سكة حديد موسكو - سانت بطرسبرغ وخط سكة حديد موسكو - نيجني نوفغورود في متحف سكة حديد موسكو ، موسكو

توجد عدة منظمات لوضع معايير موحدة لربط أقسام التخطيط الفردية (المعروفة باسم "الوحدات"). يتيح ذلك لعدد كبير (أو مئات، إذا توفرت المساحة والطاقة الكافية) من الأفراد أو المجموعات تجميع وحداتهم الخاصة، وربطها ببعضها بأقل قدر ممكن من المتاعب، وتشغيل قطاراتهم. على الرغم من اختلاف فلسفات التصميم والتشغيل، فإن المنظمات المختلفة تشترك في أهداف مماثلة؛ وهي توحيد النهايات لتسهيل الربط مع الوحدات الأخرى المصممة وفقًا للمواصفات نفسها، وتوحيد الأنظمة الكهربائية والمعدات ونصف قطر المنحنيات.

• ausTRAK، ^{[ 18 ]} مقياس N، مسار رئيسي مزدوج مع مسار ثالث مخفي (يمكن استخدامه كمسار رئيسي ثالث لـ NTRAK، أو كحلقة عودة/حلقة مستمرة، أو ساحة/خط جانبي/مخزن على الخط مخفي). تم تصميم المناظر الطبيعية الأسترالية وعربات السكك الحديدية وفقًا للمقياس القياسي.
• منظمة FREMO ^{[ 19 ]} هي منظمة أوروبية تركز على خطوط السكك الحديدية أحادية المسار بمقياس HO. كما تضع معايير لوحدات مقياس N. تتميز معاييرها بمرونة أكبر بكثير في شكل الوحدات مقارنةً بمقياس NTRAK، وقد توسعت على مر السنين لتشمل العديد من تنويعات المناظر الطبيعية.
• تم تطوير نظام Free-mo ^{[ 20 ]} في الأصل من قبل نادي سان لويس أوبيسبو لسكك الحديد النموذجية عام 1995 (كاليفورنيا)، وانتشر في جميع أنحاء أمريكا الشمالية ويتوسع عالميًا. يهدف معيار Free-mo إلى توفير منصة لنمذجة النماذج الأولية في بيئة مرنة ووحدات قابلة للتخصيص. لا تقتصر وحدات Free-mo على توفير مسارات لتشغيل نماذج واقعية فحسب، بل تُركز أيضًا على المناظر الطبيعية الواقعية والمقنعة، وشبكة السكك الحديدية الواقعية والموثوقة، وعمليات التشغيل. صُمم Free-mo ليتجاوز الإعداد التقليدي ذي الحلقة المغلقة، مُبتكرًا تصميمًا معياريًا "حر الشكل" عالميًا، مُوجهًا نحو العمليات ومتأثرًا بشكل كبير بنماذج السكك الحديدية الأصلية. ويتجلى ذلك في شعار Free-mo: "أكثر من مجرد معيار".
• MOROP ، الاتحاد الأوروبي لهواة السكك الحديدية النموذجية، وهي منظمة التقييس الأوروبية.
• NEM ، منظمة المعايير الألمانية للنمذجة.
• NMRA ، الرابطة الوطنية لسكك الحديد النموذجية، وهي أكبر منظمة مكرسة لتطوير وتعزيز والاستمتاع بهواية سكك الحديد النموذجية.
• N-orma، ^{[ 21 ]} تنظيم الوحدات النمطية البولندية بمقياس N (1:160).
• نظام NTRAK هو نظام سكك حديدية رئيسي معياري بثلاثة مسارات (للتشغيل المكثف) مع عدة خطوط فرعية اختيارية. يركز على السكة القياسية ، ولكنه يتضمن أيضًا مواصفات للسكة الضيقة . نظرًا لشعبيته، يمكن العثور عليه باختلافات إقليمية، أبرزها تحويلات القياس من النظام الإمبراطوري إلى النظام المتري. يُستخدم غالبًا للعرض التلقائي أكثر من استخدامه في التشغيل الفعلي.
• يُشابه نظام oNeTRAK ^{[ 22 ]} نظام FREMO من حيث التشغيل، حيث يعتمد على خط رئيسي أحادي المسار، مع وحدات بأحجام وأشكال متنوعة. وقد صُمم النظام مع مراعاة مواصفات NTRAK الحالية، وهو متوافق تمامًا مع هذه الوحدات.
• جمعية "سيبينغ آند سويتشينغ" في ولاية كارولاينا الشمالية ^{[ 23 ]} هي جمعية/رابطة أفراد طورت نظامًا لوحدات HO، يتميز ببنية خفيفة الوزن على شكل شبكة باستخدام طبقة سفلية من خشب رقائقي من نوع "لاوان"  بسماكة 5 مم، وواجهة تعتمد على استخدام قالب معدني لتحديد مواقع أوتاد بطول 25 مم (1 بوصة) لتتلاءم مع ثقوب بنفس القطر في الوحدة المجاورة. يتم وضع قضبان السكك الحديدية بدقة متناهية مع الأوتاد. تمتد القضبان حتى نهاية الوحدات، مما يجعل مرور القطارات بين الوحدات المجاورة لا يتطلب استخدام وصلات، بل يعتمد على دقة وضع القضبان للسماح لها بالانتقال بسلاسة بين الأقسام. يتيح هذا النوع من الوحدات تركيبًا سريعًا للغاية، مقارنةً بأنظمة الوحدات التي تستخدم وصلات. 
• sTTandard، ^{[ 24 ]} تنظيم الوحدات النمطية البولندية بمقياس TT (1:120).
• نظام T-TRAK [ ^{25 ] هو} نظام معياري يستخدم وحدات سطحية بارتفاع 70 مم ( 2 + 3/4 بوصة ) ، توضع على طاولات ليست جزءًا من الوحدات، ولكنها غالبًا ما توجد في مواقع اجتماعات الأعضاء. يستخدم النظام واجهة مسار خاصة مزودة بوصلات تربط الوحدات معًا، مما يتيح تركيبها وتفكيكها بسرعة. 
• يستخدم مسار Z-Bend ^{[ 26 ]} خطًا رئيسيًا مزدوجًا يمتد على جانبي الوحدة. يمكن أن تكون الوحدات بأي طول أو عرض في المنتصف وبأي شكل عام. ينطبق معيار مسار Z-Bend فقط على آخر 130 مم (5 بوصات ) من واجهة الوحدة مع الوحدات الأخرى، والواجهة الكهربائية، وارتفاع الوحدة. 

العروض والتصاميم الشهيرة

مجموعات مخصصة لنمذجة السكك الحديدية

• الرابطة الوطنية لسكك الحديد النموذجية، الولايات المتحدة الأمريكية – أكبر منظمة لسكك الحديد النموذجية في العالم
• نادي السكك الحديدية النموذجية، المملكة المتحدة - أقدم جمعية معروفة في العالم - تأسس عام 1910
• جمعية سكك حديد صقلية – AFS (ميسينا – إيطاليا) – واحدة من أهم مجموعات هواة السكك الحديدية ومصممي نماذج السكك الحديدية النشطين في صقلية وفي جميع أنحاء إيطاليا، تأسست عام 2006