メルクリンやライオネルに代表される方式で、中央三線式を採用しているが、交流方式であることは必ずしも三線式であることを意味するわけではなく、少数ながら交流二線式の鉄道模型も存在する。1930年代には効率のよい整流器や強力な永久磁石が民生用にはなかったので、直巻電動機と電磁石による方向転換装置との組み合わせが採用された。 最近電子工学の進歩に伴い、多重制御方式（後述）を好む人が増えてきたため、交流とは言えども正弦波ではない交流駆動の模型が増えている。
直流方式
直流を得るには蓄電池あるいは小型の整流器を必要とした。自動車産業の発達したアメリカでは、セレン整流器が民生用として市販され始めたので、これを流用してDC12Vという規格が成立した。通常は左右のレールのみから集電する直流二線式が用いられるが、少数ながら直流三線式の鉄道模型も存在する。具体的にはトリックス製品では、直流二線式の「トリックス・インターナショナル」に対して、直流三線式の「トリックス・エクスプレス」が存在する。
直流方式の利点は、機械的な逆転装置なくして自由に前進後退を選べることであった。交流方式の直巻電動機の界磁を車載整流器で一定方向磁界とすれば（これをpolarizedという）手元のスイッチひとつで進行方向を切り替えることができた。第二次世界大戦後は永久磁石の界磁となり、これは分巻電動機の一種であって模型機関車の駆動用電動機として最も適するとは言えないが、広く用いられるようになった。機械工学に通じる鉄道模型人は現在でも直巻電動機を好む。その理由は二つあり、
機関車などの動力車の起動時には電流の二乗に比例してトルクが発生し、実物の発車状況を再現しやすいこと。また、巡航時には電流値が減少し、登り坂では回転が落ちて電流値が上昇し牽引力が増すこと。
永久磁石による界磁を持つモータでは、磁石が電機子を吸引することにより、車輪を廻した時ギヤを介してモーターが回転しない。すなわち、電源を切った瞬間に動力車は急停止する。すなわち、実物の鉄道車両が惰行する様子を再現できない。(通常のウォームギアを介して伝動する場合はモーターの電力供給が停止した時点で急停止する。)
である。現在のもっとも進んだ駆動方式では電子制御でモータの回転数を実物を模した加減速曲線で駆動し、Bemf（逆起電力）を測定して回転数を一定に保つ方式をとっている。また、永久磁石に吸着されない無鉄心型モーター(コアレスモーター)を採用し、特殊なウォームギヤとの組み合わせで押して動く(free-rolling mechanism)動力車が実用化されている。
12vという電圧は上述のように自動車産業から派生したものであったが、線路が長くなると電気抵抗が無視できなくなり、電流値を減らして電圧降下を小さくすることができる高電圧化の論議が1980年代に始まった。24v化という動きもあったが効率のよいモータの採用とともにその声は聞こえなくなった。Oゲージ、Gゲージの世界ではレイアウトの規模が大きいので、人により16?18vを採用することもある。
多重制御方式 [編集]
同一の線路上の複数の車両を個別に制御する方式の総称。車両の運転のみならず、警笛、前照灯の点滅などもこの概念に含まれる。古くは交流を混ぜて流し周波数によって識別する方式（ライオネルのアストラック）や交流と直流を同時に流す方式などがあったが、アナログ方式ではせいぜい数台が限度であった。 現在ではデジタルコマンドコントロール(DCC)が世界的な標準になり、欧米ではDCCが搭載された車両を発売するのが標準となっている。DCCでは理論上、同時に1024台に指令を出すことができる(8bit)。
鉄道模型の駆動方式 [編集]
鉄道模型発祥の頃は、当然手で押すものであった。時代の進歩とともに、ぜんまい駆動であったり、蒸気による自力走行できるものになったりし、最終的に電気による外部からのコントロールが可能になった。
それは、乗ってコントロールする必要があったり、あるいは動き始めたら放置せねばならない蒸気駆動より、室内で楽しめるより小さな電動模型への進化であった。もちろん蒸気駆動はライヴスティームとして特化した進化をしたが、電動模型はより小さなサイズへと向かった。
蒸気によるもの [編集]
当初は簡易なボイラーと単動首振りエンジンとの組み合わせの、動き出したら水または燃料がなくなるまで走り続ける物が多かった。そのうちに実物と全く同等なつくりで、人間をのせた車両を牽いて走る模型が主流となった。これは給水、焚火、運転が実物どおりでタービン発電機やインジェクタまで装備するものが現れた。また米国で実用化された関節式機関車を、実物どおりのボールジョイントの給排気管で結ぶ模型も出現している。また、蒸気タービンで発電して電動モータで走る模型も試作されている。
手軽に運転できる電動式模型の普及により一時期廃れていたが、1970年代半ば頃から一部の熱心な愛好家と彼らに支えられた新たな生産者の参入により以前に比べより敷居が低くなってきている。また、近年、各地で愛好家が集う運転会が開かれ、徐々に愛好家が増えつつある。 海外のメルクリン等のメーカーも新製品を出しつつある。電子工学の進歩により、小型模型をラジオ・コントロールすることが可能になり、一番ゲージでは多くの人たちが楽しむようになった。また、16番ゲージでは近年、英国のホーンビィから電熱蒸気機関車も可能になり、外部から汽笛吹鳴までコントロールできる完成品も発売されている。 現在はライブスチームと呼ばれる、庭園鉄道の一分野として楽しまれている。
電気モータによるもの [編集]
電動模型は、家庭への配電と同時に始まった。当時の電池は高価で性能が悪かったからである。
当初採用されていた蒸気あるいはぜんまい式の2線式軌道に集電用の第三軌条を付け加えることにより電動化が実現された。2線式を採用するには車輪を絶縁しなければならないので、それまでに売った車両の改造をしなければならなかったが、実物に習い中央の第三軌条から集電すればそれまでの製品との不整合がなくなる。日本では実物に中央三線式の鉄道が存在しなかったため、このタイプの集電方式は玩具的であると嫌われたが、逆に欧米では本物と同じであるとして受け入れられてきた。
当初は直巻電動機を自作し変圧器または抵抗器で制御していた。抵抗器は食塩水を用いたものもあった。小型の電動機が模型用として発売されるようになると、それを納める動力車の大きさが決まってしまう。すなわち模型のサイズの小型化はモータのサイズの小型化の歴史であった。 界磁コイルを軸の延長上に移したり、両軸モータを作り車軸間に納めたり、この時期の工夫はめざましい。 直巻電動機は、実物同様、機関車、電車の駆動には適する特性を持っていた。起動時に電流の2乗に比例して起動トルクが発生し、回転が上がると同時に電流が減少する。速度に応じて徐々に電圧を上げれば実感的な運転ができるわけである。 しかし、逆転には界磁の極性を反転させねばならなかった。ライオネル、メルクリンらは、電流を瞬間的に遮断する事により作動する逆転リレーなどを開発し市販した。しかし分岐機を通過する際、誤動作する事があり、モータの回転による遠心力を用いた誤動作防止装置が一部の愛好家によって開発された。
1930年代になると、直流駆動への試みが始まる。米国ではモータリゼイションにより自動車用の小型の整流器が民生用として発売されたのを受け、界磁電流を整流して走行電流の極性を反転して逆行させる工夫がなされた。また電圧は自動車の12Vを標準電圧として採用した。また、40年代になると永久磁石を界磁にしたマグネット・モータが市販されるようになった。これは、小型軽量で消費電力も少なかったが、分巻特性を持ち、与えられた電圧と回転数が正比例するものであった。すると、抵抗による電流制御よりも電子機器による電圧制御によるコントロールが望ましくなる。これはトランジスタ・コントローラの発達を促し、レオスタットを駆逐した。 マグネット・モータは、停止時に界磁が電機子を吸着して動きにくくするコッギング（英語ではteethingという）が避けられず、機関車は手で押して動かすことは不可能であった。マグネット・モータの軸を手で廻すとあたかもサイコロを転がすごとく、特定の位置で引っかかりを感じるが、直巻電動機を採用していたライオネル、メルクリンの機関車は、レールに手で押し付けて押せばモータが回転する。 また、最近ではコッギングが無くスムーズな走行でより大きなトルクが出せるコアレス・モータやコッギングはあるが、より大きなトルクが出せるブラシレスモータも普及しつつある。
モータから車輪までの動力伝達にはウォームギヤが多用される。スパーギヤ、ベベルギヤの使用は少ないが、一部高級機種ではコースティング・ギヤの使用も認められる。それは前者では一段で大きなギヤ比を実現でき、また、モータ軸と駆動軸が直交するのがモータの配置上大変便利な位置関係だからである。しかし通常のウォームギヤは逆駆動ができない。つまり、動力車を押してモータが廻るということがありえないと信じられてきた。したがって、特殊なクラッチを用いて歯車の自動切り離しをする工夫が現れたが、いずれも一過性のもので、製品に反映される性格のものではなかった。一方、コースティング・ギヤを使用した機種ではこの問題が解決されている。
マグネット・モータの一種のコアレス・モータは鉄心を持たないムービング・コイル型モータでそれをスパーギヤで減速すると押して動く動力車ができる。しかし限られた空間に収められるギヤはギヤ比が1：4程度のものであり、あまりにも牽引力が小さく、最高速が大きすぎるものであった。 1985年、コアレス・モータと逆駆動可能な3条ウォームギヤと、スラスト・ボール・ベアリングを組み合わせた適当なギヤ比を持つ蒸気機関車用駆動装置が開発され、高効率と静粛性を併せ持つ動力車の実現が可能になった。この駆動装置は開発者が特許を取らず開放したため多くのメーカーにより採用され、コースティング・ギヤ(Coasting Gear)として高性能機関車に装備され市販されている。
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これらの電動模型は同一線路上ではすべての動力車が同一の動きをするが、それでは不満足な愛好者は多重制御方式へと向かい、それはDCCとして実現された。