Yleistä vuoden 1983 radasta

Radan liikennöinti

Tapiolan vanhan radan suunittelun lähtökohdat olivat varsin erilaiset. Tämän radan tarkoituksena oli kuljettaa vaunuja eri liikennepaikkojen välillä. Lähtökohtana oli aito rautatie. Rautatiet kuljettavat ulkoisen tarpeen ohjaamina tavaraa ja ihmisiä rataverkkoaan hyväksikäyttäen paikasta toiseen. Tässä radassa oli useita pienempiä liikennepaikkoja joiden välille luotiin mielikuvitukselliset tarpeet tavaran ja ihmisten kuljettamiseksi. Rata oli niinsanottu "suljettu järjestelmä", eli kaikkien vaunujen ja tavaroiden lähtöpaikka ja määränpää on tällä radalla. Vaihtoehtoinen järjestelmä olisi sellainen jossa yhteyttä muuhun maailmaan kuvattaisiin niinsanotulla piiloratapihalla. Tämän tyyppinen liikennöinti on varsin suosittua Englannissa, jossa pienoisrautatiet ovat yleensä varsin pienikokoisia. Pikkuruisella, ehkäpä vain sivuradan pääteaseman käsittävällä pienoisrautatiellä voi olla vaunuja joiden määränpää on vaikka maan toisella reunalla. Tällainen on ns. "avoin järjestelmä" Tapiolan nykyistä moduulirataa liikennöidään näyttelyissä tämän periaaatteen mukaisesti . Vanhaan rataan ei piiloratapihaa kuitenkaan laitettu. Tätä rataa voisi siis liikennöintinsä puolesta luonnehtia amerikkalaistyyppiseksi pienoisrautatieksi.

Rataa liikennöitiin kuten jotain pienehköä, mutta kauko-ohjattua sivurataa jossain varsin mäkisellä ja karulla seudulla. Vaikka rata onkin ympyrä, ei sillä ole välttämättä juurikaan negatiivisia vaikutuksia pyrittäessä luomaan mielikuvaa radasta joka alkaa jostakin ja päättyy jonnekin. Koko silmukan raidepituus on noin 30 metriä. Silmukan varrella on viisi liikennepaikkaa. Suurin niistä, "Kaupungiksi" nimetty, on kolmella läpiajettavalla raiteella varustettu keskusasema. Asemalla on myös kolmen pistoraiteen järjestelypiha josta vaunut lähetetään eri suuntiin meneviin juniin. Normaalisti rataa ajettaessa on vain keskustaulua hoitavan kauko-ohjaajan ja junamiehistön lisäksi korkeintaan em. Kaupunki miehitettynä. Muilla asemilla hoitaa junien henkilökunta vaihtotyöt. Muut liikennepaikat ovat enintään yhdellä sivuutusraiteella ja muutamalla pistoraiteella varustettuja.

Radan runko

Edellisestä radasta saimme perintönä suorakaideprofiiliputkesta tehdyn putkirungon joka oli kooltaan noin 1x4,5m. Putkirungon nurkista lähtevät vaijerit oli pylpyröiden välityksellä vedetty pieneen vinssiin,jonka avulla rata voitiin veivata kattoon. Putkirungon päälle koottu rata oli painollaan aiheuttanut putkirungon taipumisen ja runkoa oli jälkeenpäin jäykistetty samaan tyyliin kuin Valtionrautateiden puukorisia vaunuja. Jäykistysraudat oli vedetty niin tiukalle että radan keskikohta on noin 3cm päitä korkeammalla.

Tämä putkirunko käytettiin sellaisenaan. Sen päälle asetettiin 1500mm pitkiä 19x75mm lautoja syrjälleen poikkisuuntaan noin puolen metrin jaolla, ja sidottiin samanlaisilla laudoilla päistään yhteen niin että saatiin aikaiseksi 1,5x4,5m lautakehä jossa poikkipuita puolen metrin jaolla. Tämä oli lisäksi (vain teoriassa) mahdollista osittaa kolmeksi 1,5 x 1,5 metrin kehäksi. Lautakehät oli sidottu sivusuunnassa putkirunkoon listoilla ja suoristettu kiilaamalla.

Kiskotus

Ratakaavio suunniteltiin 1:10-mittakaavaan ja siitä tehtiin lisäksi pienoismalli samassa koossa (45 x 15cm). Valitettavasti mallia ei vaan osattu käyttää niin tehokkaasti hyväksi että suunnitteluvirheet olisi voinut eliminoida varhaisessa vaiheessa. Hahmotelman jälkeen piirsin ratalinjaukset millimetripaperille (edelleen 1:10) Kaarresäteiden jyrkkyyden vuoksi käytettiin radassa siirtymäkaaria siirryttäessä suoralta radalta kaarteeseen. Nämä siirtymäkaaret oli laskettu VR:n yhtälöistä niin että siirryttäessä suoralta kaarteeseen päättyi siirtymäkaarre kun rata oli kaartanut 15 astetta. Tämä siksi, että radassa käytettiin palakiskokaarteita joiden pituus oli 30 astetta. Kun tämä valittiin suunnittelussa lähtökohdaksi, päätettiin että kaikkien kaarteiden pituus on 30 asteen monikerta ja kaksi siirtymäkaarta vastasi näin ollen yhtä palakiskokaarretta. Sivusiirtymiksi tuli eri kaarresäteillä 5 ja 6mm. Radan nousut mitoitettiin alunperin max. 4%:n mukaan mutta ratakaavion muutoksen yhteydessä oli tästä pakko antaa periksi. Rata suunniteltiin alunperin niinsanotuksi "out-and-back" -tyyppiseksi, eli ratasilmukan kumpikin pää tuli keskusaseman samaan päähän, mutta koska tämän tyyppinen ratkaisu ei salli ympyräajoa oli tästä mielestäni luovuttava. Tapiolan kerhon jäsenkunta kun on varsin nuorta, oli tarpeen päästä aloittamaan siitä dynaamisesta ajamisesta ja vasta asteittain siirtyä korkeamman tason liikennöintijärjestelmiin. Ei silti, joskus on varsin terveellistä saada vain istua ja katsella kun junat kulkevat. Laskin kunkin kaarteen alku- ja loppupisteiden sekä kaarevuuskeskipisteiden paikat kuvaan, sekä korotukset eri penkereden ja runkolautojen risteämäkohdissa. Näin mitat oli helpompaa siirtää itse runkoon.

Edellisen radan pohjana olleesta 12mm rimalevystä (ex. pingispöytä) leikattiin vannesahalla ja kuvioleikkurilla asema-alueiden pohjat ja linjaosuuksien alapenkereet. Varsinaisena pengermateriaalina käytettiin askartelusalin akustiikan korjailuun aikoinaan käytettyä Halltex-levyä. Radan suunnitteluvaiheen aikoihin uskottiin Halltex-levyn olevan hyvä pengermateriaali koska sen huokoisuuden uskottiin toimivan äänieristeenä myös pienoisrautatiessä. Kokemus on osoittanut Halltexin aivan liian huokoiseksi ja pehmeäksi pitääkseen ratanauloja paikallaan. Lisäksi Halltex levy vahingoittuu helposti; se puristuu ja vettyy.

Alapenkereen leveys on 70mm ja Halltexin 40mm. Em. levyjen leikkaamisen helpottamiseksi laadittiin pahvimallineet. Mallineiden avulla voitiin piirtää irtileikattavien osien ääriviivat. Mallineissa oli lisäksi lävistämällä merkitty raiteen keskilinja ja kaarremallineissa kaarteiden pituudet 30 asteen välein (palakiskokaarteiden palojen koon mukaisesti), sekä näihin kohtiin keskilinjan tangentit. Tangenttimerkkien ja pitkän teräsviivaimen avulla voitiin leikatut alapenkereen ja Halltexin kappaleet sovittaa liitoksissa helposti oikeaan asentoon pitämällä huoli tangenttiviivan jatkumisesta suorana.

Radan kiskotukessa käytettiin edellisestä radasta pelastettua materiaalia. Olisi mielestäni ollut älytöntä heittää vanhaa tavaraa roskiin ja ostaa uutta, etenkin kun määrärahat olivat aika tiukalla. Tämä johti varsin jyrkkiin kaarresäteisiin ja miltei ala-arvoisiksisi havaittuihin vaihteisiin. Käytetyt palakiskokaarteet olivat itävaltalaisen ROCOn valmistamia messinkiprofiilikaarteita, säteet 472 ja 529mm ja vaihteet itäsaksalaisen PIKO/PILZin valmistamia uushopeaprofiilivaihteita. Metrikiskosta suurin osa on ROCOn valmistamaa.

Kiskot naulattiin alunperin pienillä messinkinauloilla, mutta Halltexin myötäminen on johtanut siihen että osa nauloista on noussut ylös omia aikojaan. Kaikki messinkinaulat on sittemmin vaihdettu pidempiin rautanauloihin jotka ylttävät alapenkereeseen asti. Halltexin pahimmat painumat on täytetty vahapahvin (=maitotölkin) palasilla.

Sähköistys

Radan kiskotuksen yhteydessä käytettiin runsaasti eristettyjä kiskoliittimiä. Ratapihoilla on kukin raide eristetty vaihteista ja sen lisäksi vielä läpiajettavat raiteet on eristetty ratapihan puolivälistä. Lyhimmät asemavälit on katkaistu puolesta välistä ja kahdella pidemmällä asemavälillä on lisäksi erillinen eristetty linjaosuus. Eristykset on aina tehty kumpaankin kiskoon. Katkokytkinten ja näppihäiriöiden vähentämiseksi on radassa käytetty ajattelevia vaihteita. Ratapihan kummankin pään vaihderyhmä syöttää oman puoliskonsa raiteita siten, että virta kulkee vain sille raiteelle jonne vaihteet on käännetty, ja sillekin raiteelle siis vain puoleenväliin. Itse tuloraiteet eli raide oletetulta tulo-opastimelta tulovaihteelle on aina kytketty vaihderyhmään. Osuus tulo-opastimelta ratapihan puoleenväliin muodostaa aina oman ns. rotarialueen. Kutakin radan kolmestatoista rotarialueesta ohjataan omalla kiertovalitsijalla eli rotarilla. Kiertovalitsijalla valitaan radan eri ajolaitteista se joka saa syöttää ao. rotarialuetta. Rotarit eli kiertovalitsijat asennettiin keskuskojetauluun jota radan kauko-ohjaaja hoiti.

Keskuskojetaulussa oli pelkistetty, suoraksi vedetty kuva koko radasta. Kunkin rotarialueen kohdalla oli vastaava kiertovalitsija ja lisäksi erotuskytkin jolla kiertovalitsijan ja radan välinen yhteys voitiin katkaista. Viisiasentosten kiertovalitsijoiden joka toinen asento jätettiin tyhjäksi ja (kolme asentoa vastasi eri kuljettajia. Kaikki samannumeroiset asennot kytkettiin yhteen ja vastaavan ajolaitteen toinen ulostulojohdin (va tai si) kytkettiin tähän. Toinen ulostulojohdin (mu) kytkettiin yhteiseen paluujohtimeen, joten riittää kun kunkin rotarialueen ja ajolaitteen toinen lanka (va tai si) tuotiin tauluun. Jokaisen rotarialueen paluuvirtakiskot on kytkettiin yhteen, ja junailmaisimen kautta yhteiseen paluujohtimeen (mu).

Ajolaitteet olivat kädessä pidettäviä elektronisia säätimiä joita syötettiin radan alle asennetuilla akkulatureilla. Ajolaitteet kytkettiin rataan 5-piikkisillä DIN-mono- liittimillä.Yhteisestä paluujohtimesta johtuen on jokaisella ajolaitteella oltava erillinen virtalähde. Tästä yhteisestä paluujohtimesta olen pyrkinyt käyttämään Monopolista tuttua nimitystä "yhteismaa". Ajolaitteet ovat edelleen käytettävissä nykyisellä radalla, jos digitaalinen komento-ohjaus-järjestelmä sattuisi kaatumaan.

Vaihteiden kääntö tapahtui sähköisesti vaihdemoottoreilla jotka olivat kaksoiskelatyypisiä. Vaihteiden ohjaus tapahtui niin että itse kääntövirta (ke) tuli suoraan vaihdemoottoriin ja käyttö tapahtui maadottamalla käyttölanka (vi) painikkeella. Painikkeet on sijoitettu paikalliskojetauluihin kunkin liikennepaikan välittömään läheisyyteen.

Vaihteita voitiin kääntää myös keskitetysti kauko-ohjaajan keskustaulusta. Keskustaulun vaihdepainikkeilla voitiin kääntää vaihteita ainoastaan pääkulkuteille. Keskustaulusta tulevat johtimet (ru) oli vedetty paikallistauluihin asennettuihin diodimatriiseihin joiden avulla kauko-ohjaaja saattoi tulovaihteita käyttäessään kääntää pistoraiteille johtavat vaihteet pääkulkuteiden edellyttämiin asentoihin.

Vaihdemoottoreiden sisäänrakennettu vaihtokytkin oli alunperin tarkoitettu vaihteiden "ajattelevaksi" tekemiseen. Kun vaihtokoskettimia oli vain yhdet ja vaihteiden metallinen ristikappalelekin oli saatava sähköistetyksi on vaihteen risteyksen jälkeiset kiskot kytketty johtimella (ha) samaan vaihtokoskettimeen.

Valitettavasti Pikon vaihdemoottorien vaihtokoskettimet eivät kestä käyttöä. Syy selviää kun moottorin avaa. Liikkuvat kosketinvarret ovat kuparia joka meltoontuu. Niinpä vaihtokoskettimien rinnalle jouduttiin kytkemään releitä. Releet olivat käytettyjä (5mk) kampareleitä. Relevirta tuotiin omalla silmukalla (pu). Releisiin asennettiin pitovirtapiiri ja niitä voitiin ohjata maadottamalla. Ohjaus saadaan siis vaihteiden käyttöjohtimista (vi).

Apukäytön, eli vaihdemoottoreiden ja releiden yms. virtalähteenä käytettiin alunperin pienen Fleischmann- muuntajan apukäyttökäämiä, mutta kun se oli mitoitettu vain 0,5 ampeerille, kävi tämä auttamattomasti pieneksi. Jotta Pikon vaihdemoottorit kääntyisivät luotettavasti tarvitsivat ne virran lisäksi reilusti jännitettä. Ainoa keino oli rakentaa jännitteen kahdentaja, joka teki noin 12 voltin vaihtovirasta lähes 25 voltin tasavirtaa, releille annetaan vain 12 volttia.

Jännitteenkahdentaja, tuottaa puoliaaltotasasuunnatua tasavirtaa releille ja opastimille ja suurempaa jännitettä kondensaattoripurkauslaitteiden syöttöön.

Jos vaihdetta käännettäessä sormi unohtui vaihdenapille vähänkin pidemmäksi aikaa muuntajan lämpörele laukesi pudottaen myös vaihteiden kertaajareleet perusasentoonsa relevirran kadotessa. Tämä oli varsin raivostuttavaa. Ainoa pelastus oli suurempi virtalähde. Sellainen tehtiin akkulaturista. Ongelmana oli se että virtalähteen tulee olla vaihtovirtalähde jotta jännitteenkahdentaja toimii. Akkulaturin muutin vaihtovirtalähteeksi niin että suojalaitteet ja ampeerimittari olivat edelleen kytketyt (VAROITUS: Verkkolaitteiden muuttaminen ei kuulu pienoisrautatieharrastuksen piiriin!).

Koska akkulaturi pystyy tuottamaan virtaa jopa 4A oli vaihdemoottorit pakko suojata. Tätä varten rataan asennettiin kondensaattoripurkauslaite eli CDU (capacitor discharge unit).

Jotta CDU toimii aiotulla tavalla on siinä olevan kondensaattorin irrottava virtalähteestä vaihteita käännettäessä. Tämän ehtona taas oli että vaihdemoottoreiden syöttölanka maadoittuu vaihdemoottoreiden kautta. Osoittautui, että vaihteiden rinnalle kytketyt releet vuotivat virtaa ao. syöttölankaan, joten vaihdemoottorien ja käyttölankojen välille oli asennettava diodit. Samalla asennettiin suurimpaan osaan moottoreita kipinänsammutusdiodit. Nämä olivat muutenkin tarpeen kun vaihteita nyt käytettiin tasavirralla. Virran katketessa näet vaihdemoottori pystyy kehittämään melkoisia induktiivisia piikkejä, Pikon moottori tuotti 20V tasavirralla katkaisuhetkellä yli 80 voltin piikkejä! Jos kipinänsammutusdiodeja ei käytetä, tuhoutuvat painikkeet nopeasti.

Keskustaulun käytön helpottamiseksi rataan asennettiin junailmaisimia, detektoreita. Nämä detektorit oli asennettu aina paluujohtimeen, ja ne "haistelevat" veturin ottamaa virtaa. Detektorit toimivat siis ns. virtasilmukkaperiaatteella. Veturin moottorin läpi menevä virta havaitaan johtamalla paluuvirtakiskoista tuleva johdin kahden diodin kautta, jotka on kytketty eripäin rinnan, jolloin diodien yli jäävä jännite (noin 0,5V) johdetaan kahden transistorin kannalta emitteriin.

Nyt siis meillä on kaksi diodia eri päin rinnan ja näiden rinalla vielä kaksi transistorin kanta-emitteriliitosta eripäin näiden rinnalla. Näiden transistoreiden vapaat kollektorit on kytketty yhteen, jolloin meillä on avokollektorilla varustettu junailmaisin Nämä diodit ja transistorit on asennettiin pienelle VERO-levyn palaselle ja tämä paketti muoviseen filmipurkkiin radan alle. Tällaisen junailmaisimen ohjausteho oli varsin rajallinen, joten keskuskojetauluun on asennettiin lisävahvistimeksi operaatiovahvistin (1/4 LM324) lisäkomponentteineen.

Keskustauluun asennettiin myös vaihteen asentoa osoittvat LED'it jotka saivat ohjauksensa vaihdemoottoreiden kertaajareleiden koskettimista.

Tietokone

Radan liikennöinti osoittautui kuitenkin keskustaulun hoitajalle painajaiseksi. Kolmen junan yhtaikainen seuraaminen, junakohtausten suunnittelu ja ajovirran ohjailu oli liikaa.

Rataan asennettiin tietokoneavusteinen ajovirran syöttö. Tietokoneeksi valittiin 8-bittinen Z80-pohjainen Spectravideo Express. Tähän MSX-järjestelmän tietokoneeseen olimme Petri Koskelan kanssa kehitelleet ja rakentaneet yksinkertaisen liityntäelektroniikan alunperin Pienoisrautatiekerho ry:n Pihlajamaa-rataa varten. Järjestelmä esiteltiin Helsingissä pidetyillä Pienoisrautatiepäivillä 1984, mutta sitä ei koskaan otettu PRK:lla käyttöön, ja laitteisto jäi tarpeettomaksi. Kun sain kuulla että Tapiolassa oli aikoinaan toiminut tietokonekerho, jossa oli ollut samoja koneita, asennettiin laitteisto Tapiolaan. Tietokone seurasi junien kulkua junailmaisimien ja vaihteen asentoilmaisimien avulla ja ohjasi ajovirtaa kiertovalitsimien ja katkokytkimien rinnalle asennetun releistön avulla. Junen lähettäminen tapahtui keskustauluun asennettujen erityisten lunanlähetyskytkimien avulla. Tietokone tarkisti, ettei viholliskulkuteitä ollut, ja ettei junia ollut edessä. Kuljettajat näkivät rataan asennetuista opastimista, mikäli tietokone hyväksyi kulkutien. Opastimien kertaajat asennettiin keskuskojetauluun. Järjestelmä osoittautui heti suosituksi, eikä rataa tietokoneen asentamisen jälkeen ajettu juuri koskaan ilman sitä.

Maisema

Maisema jäi valitettavasti tämän radan suunnittelussa lapsipuolen asemaan.

Alapenkereen ja Halltexin leveyden erotuksen turvin voitiin maiseman perusrunkona oleva katiskaverkko kiinnittää nitojlla raiteen reunaan. Verkko katettiin kipsivellissä liotetuilla märkälujilla automaattipyyhkeillä, maalattiin ja "teksturoitiin" värjätyllä sahajauholla. Eräänä päivänä rataa kriittisesti katsellessamme huomasimme ettei rataan ainakaan tarvitse kovin montaa taloa tehdä, sen verran vähän jäi rataan rakennuskelpoista tonttimaata.

Post Mortem

Rata jouduttiin hävittämään 1993 kerhotilojen remontin takia, lähestulkoon kymmenen vuoden uurastuksen jälkeen. Radan tekemiseen osallistui kaiken kaikkiaan parisenkymmentä poikaa, joista kaksi on edelleen mukana.