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鐡道模型是一個特別的模型類別, 不僅具有比例模型的精準度, 還具有可動的機構可以操作。目前市場上可動作的鐵道模型, 不論比例規格是大或小, 絕大部分都是採用軌道供電以驅動動力車的方式設計, 當然也有一些例外的商品, 包括列車上使用電池或是運用燃料燒蒸汽, 本篇就以通用的商品來說明。
最常見的火車模型驅動方式都是使用電力, 因為列車的動力單元只需要馬達與相關的機構即可, 電力從軌道送入, 動力車可以從車輪拾得電力而驅動馬達。若仔細分類, 電力還可分為DC直流與AC交流, 只要使用簡單的電路即可改變電力輸出而控制馬達的快慢. 這類產品通常稱為類比(Analog)車, 因為是採用類比模式控制.
以一般常見的 HO與N 規模型為例, 大部分都是採用直流電源, 使用者只用控制器通常採用旋鈕)改變輸出的電壓高低與方向, 即可讓列車以不同的速度前進或後退。
類比系統雖然很簡單, 但是在多軌道/多列車的場合中就很麻煩, 因為電力軌道送入, 一旦連接好, 所有軌道的電力都相同, 使用者就無法在單一軌道上同時操作不同方向與速度的列車組, 除非加裝開關, 不然側線的列車也無法停下來做交會或待避。為此許多的轉轍器/道岔產品便加上同時切換斷電的功能, 便是為了達到側線停車的功能. 許多人習慣將軌道組合成繞圈圈模式, 頂多加上側線/雙軌化, 一般的類比控制還算可勝任,不過道岔數量一多, 就得考量供電的問題, 以免切換某個道岔後可能就沒有電通過。
為了讓列車操作更加真實, 並改善配線的複雜度, 便有所謂的DCC (Digital Command Control)數位系統的出現, 簡單來說就是原本的電力來源利用電路加上數位訊號 可以傳遞不同的資訊, 而受控制旳裝置, 不論列車、燈光、轉轍器等都可以個別加以操作, 而且可控制的功能十分多樣。
數位系統出現時, 各家製造商採用自己的設計與功能, 造成各種不相容的情況。後來大家都採用NMRA(National Model Railroad Association)的標準之後, 不相同的情況大幅改善, 各家產品除了獨特功能之外, 大都可以正常運作。
不過數位系統最麻煩的一件事就是各裝置需要搭配解碼電路, 也就是俗稱的解碼晶片(Decoder), 列車需要基本的行車晶片以控制馬達速度與方向,通常也附有頭尾燈個別控制功能, 進一步可以採用具有聲音輸出的產品。換句話說每個車頭,或說每個具有馬達的列車都要加裝才能得到個別控制的功能, 成本不低啊.
若想要更加真實與方便, 轉轍器/號誌等都可納入控制的範圍, 如此使用者可以運用一個操作器即可完成各種操作功能, 或是連接多組操作器, 以方便多人同時操作的樂趣。除此之外, 若數位控制器支援電腦連接介面, 並有軟體支援, 還可做為CTC/自動行車/排定時刻表運作等更加真實的操作。
和類比系統相較, 類比系統比較像在操作軌道, 而數位系統比較接近真實世界, 以操作每台機車頭或整組列車, 例如在同一條軌道上, 你可以讓不同數量的列車各自擁有不同的運作方向與速度, 然而考慮到操作與安全性, 相信一般不會這麼做.
數位控制的產品現在非常多樣, 各家有各家的優勢, 最基本的系統需要一個控制器, 通常整合命令操作或是控制中樞的Command station以及將訊號放大以輸出至軌道的Booster, 另外還要一個基本的操作手把(Throttle)。有些套裝組的設計是操作手把同時也是Command Station, 搭配純粹的Booster而成。至於列車則需要行車解碼晶片, 想要方便操作還可加購道岔解碼晶片。想要擴大操作真實感, 搭配電腦軟體下, 還可加上閉塞區偵測, 號誌連動等等功能。
然而在選擇不同系統時, 價格並不是唯一的考量, 擴充性與連接性也很重要, 為此各家都有不同的連接介面, 以便擴充更多功能, 像是串接更多的操作手把, 連接電腦, 無線網路連接等等, 比較常見的規格包括 Digitrax 的 LocoNET, Lenz/ROCO的XpressNet等。
除了採購現成的套裝產品之外, 若有點技術底子與設備, 亦可採用 DIY方式, 本系列接下來將會陸續與大家分享數位控制的製作以及相關使用心得。
