Klimatyczna kolejka
Kolej atmosferyczna wykorzystuje różnicę ciśnień powietrza do zapewnienia mocy do napędu pojazdu szynowego . Statyczne źródło zasilania może w ten sposób przenosić moc napędową do pojazdu, unikając konieczności noszenia mobilnego sprzętu generującego energię. Ciśnienie powietrza lub częściowa próżnia (tj. ujemne ciśnienie względne) może być przenoszone do pojazdu w ciągłej rurze, w której pojazd ma tłok poruszający się w rurze. Aby umożliwić przymocowanie tłoka do pojazdu, wymagana jest pewna forma szczeliny z możliwością ponownego uszczelnienia. Alternatywnie cały pojazd może działać jak tłok w dużej rurze lub być sprzężony elektromagnetycznie z tłokiem.
Na początku XIX wieku zaproponowano kilka wariantów tej zasady i wdrożono szereg praktycznych form, ale wszystkie zostały przezwyciężone przez nieprzewidziane wady i przerwane w ciągu kilku lat.
Opracowano nowoczesny zastrzeżony system, który jest używany do zastosowań na krótkich dystansach. Jednym z nich jest połączenie metra Porto Alegre z lotniskiem w Porto Alegre w Brazylii.
Historia
W początkach kolei pojedyncze pojazdy lub grupy były napędzane siłą ludzką lub końmi. Gdy zaczęto rozumieć moc mechaniczną, opracowano silniki lokomotyw; żelazny koń . Miały one poważne ograniczenia, w szczególności były znacznie cięższe niż używane wagony, łamały szyny; a przyczepność na styku żelazo-żelazo-koło-szyna była ograniczeniem, na przykład w próbach na Kilmarnock i Troon Railway .
Wielu inżynierów skupiło się na przesyłaniu mocy ze statycznego źródła zasilania, stacjonarnego silnika , do jadącego pociągu. Taki silnik mógłby być bardziej wytrzymały i z większą dostępną przestrzenią, potencjalnie mocniejszy. Rozwiązaniem przesyłania mocy, zanim pojawiły się praktyczne elektryczność, było użycie systemu kablowego lub sprężonego powietrza.
Medhurst
W 1799 roku George Medhurst z Londynu omawiał pomysł pneumatycznego przemieszczania towarów przez żeliwne rury, aw 1812 roku zaproponował wysadzanie wagonów pasażerskich przez tunel.
Medhurst zaproponował dwa alternatywne systemy: albo sam pojazd był tłokiem, albo rura była stosunkowo mała z oddzielnym tłokiem. Nigdy nie opatentował swoich pomysłów i nie rozwinął ich dalej.
19 wiek
Vallance'a
W 1824 roku niejaki Vallance uzyskał patent i zbudował krótką linię demonstracyjną; jego system składał się z żeliwnej rury o średnicy 6 stóp (1,8 m) z szynami odlanymi w dolnej części; pojazd był pełnowymiarowy tuby, a do uszczelnienia przestrzeni pierścieniowej użyto skóry niedźwiedzia. Aby spowolnić pojazd, drzwi zostały otwarte na każdym końcu pojazdu. System Vallance'a działał, ale nie został przyjęty komercyjnie.
Pinkusa
W 1835 roku Henry Pinkus opatentował system z rurą o przekroju kwadratowym o powierzchni 9 stóp kwadratowych (0,84 m 2 ) z niskim stopniem podciśnienia, ograniczającym straty spowodowane wyciekiem. Później przeszedł na rurkę próżniową o małej średnicy. Zaproponował uszczelnienie szczeliny umożliwiającej połączenie tłoka z pojazdem ciągłą liną; rolki w pojeździe podniosły linę przed złączem tłoka i zwróciły ją później.
Zbudował linię demonstracyjną wzdłuż kanału Kensington i wydał prospekt emisyjny dla swojego Narodowego Stowarzyszenia Kolei Pneumatycznych . Nie był w stanie zainteresować inwestorów, a jego system zawiódł, gdy lina się naciągnęła. Jednak jego koncepcja, rura o małym otworze i szczelinie z możliwością ponownego uszczelnienia, była prototypem wielu kolejnych systemów.
Samuda i Clegg
Opracowanie praktycznego schematu
Jacob i Joseph Samuda byli stoczniowcami i inżynierami oraz właścicielami Southwark Ironworks; obaj byli członkami Instytutu Inżynierów Budownictwa. Samuel Clegg był inżynierem gazowym i wspólnie pracowali nad swoim systemem atmosferycznym. Około 1835 roku przeczytali pisma Medhursta i opracowali system rur próżniowych o małej średnicy. Clegg pracował nad podłużnym zaworem klapowym do uszczelniania szczeliny w rurze.
W 1838 roku wykupili patent „na nowe ulepszenie zaworów” i zbudowali pełnowymiarowy model w Southwark. W 1840 roku Jacob Samuda i Clegg wydzierżawili pół mili linii kolejowej West London Railway w Wormholt Scrubs (później przemianowanej na Wormwood Scrubs ), gdzie kolej nie została jeszcze otwarta dla publiczności. W tym samym roku Clegg wyjechał do Portugalii, gdzie rozwijał swoją karierę w branży gazowniczej.
System Samudy obejmował ciągłą (połączoną) żeliwną rurę ułożoną między szynami toru kolejowego; rura miała szczelinę u góry. Wiodącym pojazdem w pociągu był wagon tłokowy , w którym znajdował się tłok umieszczony w rurze. Był utrzymywany przez system wsporników, który przechodził przez szczelinę, a rzeczywisty tłok znajdował się na słupie przed punktem, w którym wspornik opuszczał szczelinę. Szczelina była uszczelniona przed atmosferą ciągłą skórzaną klapą, która była otwierana bezpośrednio przed wspornikiem tłoka i ponownie zamykana bezpośrednio za nią. Przepompownia przed pociągiem pompowałaby powietrze z rury, a ciśnienie powietrza za tłokiem popychałoby je do przodu.
Demonstracja Wormwood Scrubbs trwała dwa lata. Rura trakcyjna miała średnicę 9 cali, a do zasilania zastosowano silnik stacjonarny o mocy 16 KM. Nachylenie linii wynosiło 1 do 115. W swoim traktacie, opisanym poniżej, Samuda sugeruje, że rura będzie używana tylko w jednym kierunku, a fakt, że zbudowano tylko jedną przepompownię, sugeruje, że pociągi były grawitowane z powrotem do dolny koniec biegu po wzniesieniu atmosferycznym, jak to zrobiono później na linii Dalkey (poniżej). Wiele biegów miało charakter publiczny. Samuda podaje obciążenia i stopień podciśnienia oraz prędkość niektórych przebiegów; wydaje się, że istnieje niewielka korelacja; Na przykład:
- 11 czerwca 1840; 11 ton 10 cwt; maksymalna prędkość 22,5 mil na godzinę; 15 cali próżni
- 10 sierpnia 1840: 5 ton 0 cwt; maksymalna prędkość 30 mil na godzinę; 20 cali próżni.
Konkurencyjne rozwiązania
Idee związane z kolejami atmosferycznymi cieszyły się ogromnym zainteresowaniem opinii publicznej, aw tym samym czasie, gdy Samuda rozwijał swój plan, wysunięto inne pomysły. Obejmowały one:
- nikle i Keane; mieli napędzać pociągi, pompując powietrze do ciągłej płóciennej rury; pociąg miał parę rolek dociskowych ściskających zewnętrzną stronę rury, a ciśnienie powietrza popychało pojazd do przodu; efekt był odwrotny do wyciśnięcia tubki pasty do zębów. Twierdzili, że zorganizowali udaną demonstrację w składnicy drewna na Waterloo Road.
- Jamesa Pilbrowa; zaproponował luźny tłok wyposażony w zębatkę; obracały się przez nią koła zębate, które znajdowały się na wrzecionie przechodzącym przez dławiki na zewnątrz rury; wiodący wagon pociągu miałby odpowiednią zębatkę i byłby popychany do przodu przez obrót kół zębatych. W ten sposób pojazd dotrzymywałby kroku dokładnie tłokowi, bez żadnego bezpośredniego połączenia z nim.
- Henryka Laceya; wymyślił drewnianą tubę, wykonaną przez lufarzy jako długą, ciągłą lufę ze szczeliną otwierającą i drewnianą klapą utrzymywaną przez zawias z gumy indyjskiej;
- Clarke i Varley; proponowane rury z blachy żelaznej z ciągłą podłużną szczeliną. Gdyby rury były wykonane zgodnie ze standardami precyzji, próżnia utrzymywałaby szczelinę zamkniętą, ale wspornik tłoka w pociągu otworzyłby szczelinę na tyle, aby mogła przejść; elastyczność rury zamknęłaby ją ponownie za wózkiem tłoka.
- Josepha Shuttlewortha; zasugerował rurkę hydrauliczną; ciśnienie wody, a nie częściowa próżnia atmosferyczna, napędzałoby pociąg. Na obszarach górskich, gdzie było dużo wody, przepompownia byłaby niepotrzebna: woda byłaby używana bezpośrednio. Zamiast klapki do uszczelnienia szczeliny w rurze, w rurze znajdowałaby się ciągła lina uszczelniająca, wykonana z tkaniny impregnowanej kauczukiem indyjskim. Prowadnice na tłoku podniosłyby go na miejsce, a ciśnienie wody utrzymałoby go w miejscu za pociągiem. Zastosowanie nadciśnienia umożliwiło uzyskanie większej różnicy ciśnień niż w systemie próżniowym. Jednak woda w rurze musiałaby być odprowadzana ręcznie przez personel wzdłuż rury po każdym pociągu.
Traktat Samudy
W 1841 roku Joseph Samuda opublikował Traktat o adaptacji ciśnienia atmosferycznego do celów lokomocji na kolei .
Miał 50 stron, a Samuda opisał swój system; najpierw rura trakcyjna:
Siła napędowa jest przekazywana do pociągu przez ciągłą rurę lub magistralę, ułożoną między szynami, która jest odprowadzana przez pompy powietrza napędzane przez stacjonarne maszyny parowe, zamocowane na poboczu drogi, w odległości między nimi wahającej się od jednej do trzech mil, w zależności od do charakteru i ruchu drogowego. Tłok, który jest wprowadzany do tej rury, jest przymocowany do wiodącego wagonu w każdym pociągu przez boczny otwór i jest poruszany do przodu za pomocą wydechu utworzonego przed nim. Ciągła rura jest zamocowana między szynami i przykręcona do podkładów, które je podtrzymują; wnętrze rury nie jest wywiercone, ale wyłożone lub pokryte łojem o grubości 1/10 cala, aby wyrównać powierzchnię i zapobiec niepotrzebnemu tarciu podczas przechodzenia przez nią przemieszczającego się tłoka.
Działanie zaworu zamykającego miało być krytyczne:
Wzdłuż górnej powierzchni rury znajduje się ciągła szczelina lub rowek o szerokości około dwóch cali. Rowek ten jest przykryty zaworem, rozciągającym się na całej długości szyny, utworzonym z paska skóry nitowanego między żelaznymi płytami, przy czym górne płyty są szersze niż rowek i służą do zapobiegania wpychaniu skóry przez powietrze zewnętrzne do rury, gdy powstaje w nim próżnia; a dolne płytki pasujące do rowka, gdy zawór jest zamknięty, tworzą okrąg rury i zapobiegają przepływowi powietrza przez tłok; jedna krawędź tego zaworu jest bezpiecznie przytrzymywana przez żelazne pręty, przymocowana śrubami do podłużnego żebra odlanego na rurze i pozwala skórze między płytami a prętem działać jak zawias, podobnie jak w zwykłym zaworze pompy; druga krawędź zaworu wpada w rowek, który zawiera kompozycję wosku pszczelego i łoju : ta kompozycja jest stała w temperaturze atmosfery i staje się płynna po podgrzaniu o kilka stopni powyżej tej temperatury. Nad tym zaworem znajduje się pokrywa ochronna, która służy do ochrony przed śniegiem lub deszczem, utworzona z cienkich płyt żelaznych o długości około pięciu stóp, połączonych skórą, a koniec każdej płytki zachodzi na następną w kierunku ruchu tłoka, w ten sposób zapewniając podnoszenie każdego po kolei.
Wózek tłoka otworzyłby się, a następnie zamknął zawór:
Do spodu pierwszego wagonu w każdym pociągu przymocowany jest tłok i jego akcesoria; pręt przechodzący poziomo z tłoka jest przymocowany do ramienia łączącego, około sześciu stóp za tłokiem. To ramię łączące przechodzi przez ciągły rowek w rurze i będąc przymocowanym do wózka, nadaje ruch pociągowi, gdy rura się wyczerpuje; do tłoczyska przymocowane są również cztery stalowe koła, (dwa z przodu i dwa za łącznikiem), które służą do podnoszenia zaworu oraz tworzą przestrzeń dla przejścia łącznika, a także do dopływu powietrza do tłoczyska tył tłoka; do wózka przymocowane jest drugie stalowe koło, regulowane sprężyną, które służy do zapewnienia idealnego zamknięcia zaworu, przejeżdżając po płytach górnych natychmiast po przejściu ramienia. Miedziana rura lub grzejnik o długości około dziesięciu stóp, stale utrzymywana w cieple przez mały piecyk, również przymocowany do spodu wózka, przechodzi i topi powierzchnię kompozycji (która została złamana przez podniesienie zaworu), która po chłodzenie staje się stałe i hermetycznie uszczelnia zawór. W ten sposób każdy przejeżdżający pociąg opuszcza rurę w stanie gotowym do przyjęcia następnego pociągu.
Wchodzenie i wychodzenie z rury zostało opisane:
Ciągła rura jest podzielona na odpowiednie odcinki (zgodnie z odpowiednią odległością stałych lokomotyw parowych) za pomocą zaworów rozdzielających, które są otwierane przez pociąg podczas jazdy: zawory te są tak skonstruowane, że nie jest konieczne zatrzymywanie ani zmniejszanie prędkości w przechodzenia z jednej sekcji do drugiej. Wyjściowy zawór rozdzielający lub ten na końcu sekcji najbliżej jego silnika parowego jest otwierany przez sprężanie powietrza przed tłokiem, co koniecznie ma miejsce po przejściu przez gałąź, która łączy się z pompą powietrzną; wejściowy zawór rozdzielający (ten w pobliżu początku następnego odcinka rury) jest zaworem równowagi lub równoważącym i otwiera się natychmiast po wejściu tłoka do rury. Główna rura jest połączona z głębokimi złączami kielichowymi, w każdym z których pozostawiona jest pierścieniowa przestrzeń wokół środka uszczelnienia i wypełniona półpłynną cieczą: w ten sposób zapobiega się wszelkim możliwym wyciekom powietrza do rury.
W tym czasie kolej rozwijała się bardzo szybko, a rozwiązań ówczesnych ograniczeń technicznych szukano chętnie i nie zawsze racjonalnie oceniano. W traktacie Samudy przedstawiono zalety jego systemu:
- przesyłanie mocy do pociągów z elektrowni statycznych (atmosferycznych); maszyny statyczne mogłyby być bardziej oszczędne pod względem zużycia paliwa;
- pociąg zostałby zwolniony z konieczności noszenia ze sobą źródła zasilania i paliwa;
- moc dostępna dla pociągu byłaby większa, aby można było pokonywać bardziej strome wzniesienia; w przypadku budowy nowych linii znacznie obniżyłoby to koszty budowy, umożliwiając ograniczenie robót ziemnych i tuneli;
- eliminacja ciężkiej lokomotywy z pociągu umożliwiłaby zastosowanie lżejszych i tańszych materiałów torowych;
- pasażerom i mieszkańcom przy torach oszczędzono by uciążliwości związanej z emisją dymu z przejeżdżających pociągów; byłoby to szczególnie przydatne w tunelach;
- zderzenia pociągów byłyby niemożliwe, ponieważ na każdym odcinku między dwiema przepompowniami można by obsługiwać tylko jeden pociąg naraz; kolizje były na pierwszym planie opinii publicznej w czasach przed nowoczesnymi systemami sygnalizacji, kiedy pociąg mógł podążać za pociągiem poprzedzającym po określonym przedziale czasu, bez możliwości wykrycia, czy pociąg ten utknął gdzieś z przodu na linia;
- tłok poruszający się w rurze utrzymywałby wózek tłoka w dół i, jak twierdził Samuda, zapobiegałby wykolejeniom, umożliwiając bezpieczne pokonywanie zakrętów z dużą prędkością;
- osoby na kolei nie byłyby narażone na ryzyko wybuchu kotłów parowozów (wówczas bardzo realna możliwość).
Samuda odrzucił również krytykę swojego systemu, która stała się powszechna:
- że w przypadku awarii przepompowni cała linia zostanie zamknięta, ponieważ żaden pociąg nie będzie mógł przejechać przez ten punkt; Samuda wyjaśnił, że układ rur umożliwi zasilenie tej sekcji przez następną przepompownię; gdyby ciśnienie było obniżone, pociąg mógłby mimo wszystko przejechać, choć z niewielką stratą czasu;
- że wyciek powietrza na klapie lub złączach rur znacznie osłabiłby efekt podciśnienia; Samuda wskazał na doświadczenie i wyniki testów na swojej linii demonstracyjnej, gdzie najwyraźniej nie stanowiło to problemu;
- koszt kapitałowy maszynowni był ogromnym obciążeniem; Samuda zauważył, że koszt inwestycyjny lokomotyw parowych został wyeliminowany, a koszty eksploatacji paliwa i konserwacji można było oczekiwać, że będą niższe.
Patent
W kwietniu 1844 roku Jacob i Joseph Samuda wykupili patent na swój system. Wkrótce po tym zmarł Joseph Samuda, a kontynuowanie pracy pozostawiono jego bratu Jakubowi. Patent składał się z trzech części: pierwsza opisuje system rur atmosferycznych i tłoków, druga opisuje, w jaki sposób na obszarach obfitych w wodę można wytworzyć próżnię za pomocą zbiorników z wodą na różnych poziomach; a trzecia część dotyczyła przejazdów koleją atmosferyczną.
Kolej atmosferyczna Dalkey
Kolej Dublin and Kingstown została otwarta w 1834 r., Łącząc port Dún Laoghaire (wówczas nazywany Kingstown) z Dublinem; była to linia normalnotorowa. W 1840 roku pożądane było przedłużenie linii do Dalkey na odległość około dwóch mil. Tramwaj konny na trasie został zakupiony i przebudowany: służył do przywożenia kamienia z kamieniołomu na budowę portu. Był stromo nachylony (1 na 115 z 440-metrowym odcinkiem 1 na 57) i mocno zakrzywiony, z najostrzejszym promieniem 570 jardów. Stanowiło to znaczne trudności dla używanych wówczas lokomotyw. Skarbnik firmy, James Pim , odwiedził Londyn i usłyszał o projekcie Samudy, który obejrzał. Uznał, że jest idealny dla wymagań jego firmy, a po złożeniu petycji do rządu o pożyczkę w wysokości 26 000 funtów, zgodzono się na zainstalowanie go na linii Dalkey. W ten sposób powstała Dalkey Atmospheric Railway .
Zastosowano 15-calową rurę trakcyjną z pojedynczą pompownią w Dalkey, na górnym końcu biegu o długości 2400 jardów. Silnik wytwarzał 110 koni mechanicznych i miał koło zamachowe o średnicy 36 stóp. Pięć minut przed planowanym odjazdem pociągu z Kingstown silnik pompujący zaczął pracować, wytwarzając 15-calową próżnię w ciągu dwóch minut. Pociąg był pchany ręcznie do położenia, w którym tłok wszedł do rury, a pociąg utrzymywano na hamulcach, aż był gotowy do ruszenia. Kiedy nadszedł ten czas, zwolniono hamulce i pociąg ruszył. (Później zainstalowano telegraf elektryczny, eliminując poleganie na harmonogramie pracy silnika).
17 sierpnia 1843 r. Rurę po raz pierwszy wyczerpano, a następnego dnia wykonano jazdę próbną. W sobotę 19 sierpnia linia została otwarta dla publiczności. Podczas eksploatacji osiągnięto typową prędkość 30 mil na godzinę; powrót do Kingstown odbywał się grawitacyjnie w dół pochyłości i wolniej. Do marca 1844 r. Codziennie kursowało 35 pociągów, a tygodniowo podróżowało po niej 4500 pasażerów, głównie po prostu dla nowości.
Odnotowano, że młody człowiek o nazwisku Frank Elrington był pewnego razu w wagonie tłokowym, który nie był przymocowany do pociągu. Po zwolnieniu hamulca lekki pojazd wystrzelił z dużą prędkością, pokonując dystans w 75 sekund, średnio 65 mil na godzinę.
Ponieważ była to pierwsza działająca komercyjnie kolej atmosferyczna, przyciągnęła uwagę wielu wybitnych inżynierów tamtych czasów, w tym Isambarda Kingdom Brunela , Roberta Stephensona i Sir Williama Cubitta .
Linia działała z powodzeniem przez dziesięć lat, przeżywając system atmosferyczny na liniach brytyjskich, chociaż linia Paryż - Saint Germain działała do 1860 roku.
Kiedy system został zniesiony w 1855 roku, zastosowano lokomotywę parową 2-2-2 o nazwie Princess, nawiasem mówiąc, pierwszą maszynę parową wyprodukowaną w Irlandii. Chociaż był to słaby mechanizm, silnik parowy z powodzeniem pracował na stromym nachyleniu przez kilka lat.
Paryż – Saint-Germain
W 1835 roku bracia Pereire uzyskali koncesję od Compagnie du Chemin de fer de Paris à Saint-Germain . Swoją 19-kilometrową linię otworzyli w 1837 r., ale tylko do Le Pecq , nabrzeża rzecznego na lewym brzegu Sekwany, ponieważ dotarcie do Saint-Germain-en-Laye wymagało trudnego wzniesienia , a lokomotywy dnia uznano, że nie są w stanie pokonać wymaganego nachylenia, a przyczepność uznano za czynnik ograniczający.
Na wieść o sukcesie kolei Dalkey francuski minister robót publicznych (M. Teste) i podsekretarz stanu (M. Le Grande) wysłali do Dalkey M. Malleta, generalnego inspektora honorowego des Ponts et Chaussées. Napisał wyczerpującą ocenę techniczną zainstalowanego tam systemu i jego możliwości, w której uwzględniono wyniki pomiarów przeprowadzonych z Josephem Samudą.
To dzięki jego zainteresowaniu bracia Pereire przyjęli system rozbudowy samego Saint Germain, a budowę rozpoczęto w 1845 r. Drewnianym mostem nad Sekwaną, po którym następował dwudziestołukowy murowany wiadukt i dwa tunele pod zamkiem. Rozbudowa została otwarta 15 kwietnia 1847 roku; miał 1,5 km długości na nachyleniu 1 do 28 (35 mm / m).
Rura trakcyjna została ułożona między szynami; miał średnicę 63 cm (25 cali) ze szczeliną u góry. Otwór zamykany był dwoma skórzanymi klapami. Pompy napędzane były dwoma silnikami parowymi o mocy 200 KM, umieszczonymi pomiędzy dwoma tunelami w Saint-Germain. Prędkość pociągu na wzniesieniu wynosiła 35 km / h (22 mph). Na zjeździe pociąg jechał grawitacyjnie aż do Pecq, gdzie parowóz przejął kontrolę nad kursem do Paryża.
System odniósł sukces techniczny, ale rozwój potężniejszych lokomotyw parowych doprowadził do jego porzucenia od 3 lipca 1860 r., Kiedy lokomotywa parowa kursowała z Paryża do Saint Germain, wspomagana przez lokomotywę pchającą w górę wzniesienia. Układ ten trwał przez ponad sześćdziesiąt lat, aż do elektryfikacji linii.
Korespondent Ohio State Journal opisał pewne szczegóły; wydaje się, że istniały dwie sekcje rur:
Na środku toru położona jest żelazna rura, która jest zatopiona w podłożu drogi na około jedną trzecią swojej średnicy. Na odcinku 5500 jardów rura ma średnicę zaledwie 1¾ stopy [tj. 21 cali], przy czym wzniesienie jest tutaj tak niewielkie, że nie wymaga takiej samej siły jak na stromym zboczu do Saint Germain, gdzie rura , dla odległości 3800 jardów, ma średnicę 2 stopy 1 cal [tj. 25 cali].
Parowozy miały akumulatory:
Do każdego silnika przystosowane są dwa duże cylindry, które wydmuchują czternaście stóp sześciennych powietrza na sekundę. Ciśnienie w kotle powietrznym (claudieres) przymocowanym do maszyn wyciągowych jest równe sześciu atmosferom absolutnym.
Opisał zawór:
Na całej długości rury wykonuje się sekcję u góry, pozostawiając otwartą przestrzeń około pięciu cali. W każdej krawędzi cięcia sekcji znajduje się odsadzka, aby uchwycić krawędzie dopasowanego do niej zaworu. Zawór jest wykonany z kawałka skóry podeszwowej o grubości pół cala, do którego przymocowane są żelazne płytki zarówno na górnej, jak i na spodniej stronie, aby nadać mu wytrzymałość… które mają prawdopodobnie jedną czwartą cala grubości. Płytki mają około dziewięciu cali długości, a ich końce, powyżej i poniżej, są oddalone od siebie o trzy czwarte cala, tworząc połączenia, aby nadać skórze giętkość i jednocześnie jędrność.
Clayton zapisuje nazwisko inżyniera Malleta, który był generalnym inspektorem robót publicznych, i podaje nieco inną relację: Clayton mówi, że Mallet użył plecionej liny do uszczelnienia szczeliny. Mówi również, że próżnia powstała w wyniku skraplania pary w komorze próżniowej między przebiegami, ale mogło to być błędne zrozumienie akumulatorów ciśnieniowych.
Kolej Londyn-Croydon
Na początek kolej parowa
Kolej London and Croydon (L&CR) uzyskała w 1835 r. Ustawę parlamentu zezwalającą na budowę linii od skrzyżowania z koleją London and Greenwich Railway (L&GR) do Croydon. W tym czasie linia L&GR była w budowie, a Parlament sprzeciwił się budowie dwóch terminali kolejowych w tej samej dzielnicy Londynu, tak aby L&CR musiały dzielić stację London Bridge L&GR. Linia została zbudowana do zwykłej eksploatacji lokomotyw. Promowano trzecią firmę, London and Brighton Railway (L&BR), która również musiała dzielić trasę do Londynu, przejeżdżając przez L&CR.
Kiedy linie zostały otwarte w 1839 r., Stwierdzono, że zatory powstały z powodu częstych zatrzymań na lokalnej linii Croydon; był to szczególnie problem podczas 1 na 100 podejść z New Cross do Dartmouth Arms. Inżynier L&CR, William Cubitt, zaproponował rozwiązanie problemu: trzeci tor zostałby ułożony po wschodniej stronie istniejącej dwutorowej głównej linii i korzystałyby z niego wszystkie pociągi lokalne w obu kierunkach. Szybsze pociągi w Brighton byłyby zwolnione z opóźnienia po zatrzymaniu pociągu. Cubitt był pod wrażeniem podczas swojej wizyty na linii Dalkey, a nowy trzeci utwór L&CR wykorzystywałby energię atmosferyczną. Linia lokalna zostałaby również przedłużona do Epsom, również jako jednotorowa linia atmosferyczna. Ustalenia te zostały przyjęte, a uprawnienia parlamentarne uzyskały 4 lipca 1843 r., Zezwalając również na linię do terminala w Murarzach Arms. Poczyniono również ustalenia z L&GR, aby dodać dodatkowy tor na wspólnym odcinku ich trasy. W dniu 1 maja 1844 r. Otwarto pętlę Bricklayers Arms i kursowano z niej często, oprócz pociągów London Bridge.
Teraz również klimatycznie
Linia L&CR rozeszła się na południowy zachód w Norwood Junction (wówczas nazywana Jolly Sailor , po gospodzie) i musiała przekroczyć linię L&BR. Rura atmosferyczna uniemożliwiła to na płaskim terenie i zbudowano wiadukt , aby umożliwić przejazd: był to pierwszy przykład w świecie kolejowym. Miało to postać drewnianego wiaduktu o nachyleniu podejścia 1 do 50. Podobny wiadukt miał zostać zbudowany na skrzyżowaniu Corbetts Lane, gdzie dodatkowa linia L&CR miała znajdować się po północno-wschodniej stronie istniejącej linii, ale to nigdy nie został wykonany.
15-calowa rura trakcyjna została zainstalowana między Forest Hill (wówczas nazywanym Dartmouth Arms , również po lokalnym zajeździe) a West Croydon. Chociaż Samuda nadzorował instalację aparatu atmosferycznego, pominięto klapę pogodową, żelazną płytę na zawiasach, która zakrywała skórzany zawór szczelinowy w instalacji Dalkey. L&CR miał inżyniera atmosfery, Jamesa Pearsona. Maudslay, Son and Field dostarczyli trzy 100-konne silniki parowe i pompy w Dartmouth Arms, Jolly Sailor i Croydon (później West Croydon), a dla nich wzniesiono skomplikowane maszynownie. Zostały zaprojektowane w stylu gotyckim przez WH Brakespear i miały wysokie kominy, które również odprowadzały odprowadzane powietrze na dużą wysokość.
Na linii zainstalowano dwuigłowy system telegrafu elektrycznego, umożliwiający personelowi stacji sygnalizowanie odległej parowozowni, że pociąg jest gotowy do jazdy.
Ta sekcja, od Dartmouth Arms do Croydon, rozpoczęła pracę w układzie atmosferycznym w styczniu 1846 roku.
Oddano szczelinę rury trakcyjnej i wspornik tłoka; to znaczy klapka zamykająca szczelinę była w sposób ciągły zawiasowa z jednej strony, a wspornik tłoka był obrócony, aby zminimalizować konieczne otwarcie klapki. Oznaczało to, że wózka tłokowego nie można było po prostu obrócić na obrotnicy pod koniec podróży. Zamiast tego był podwójnie zakończony, ale tłok został ręcznie przeniesiony na nowy przedni koniec. Sam wózek tłokowy musiał zostać przeniesiony ręcznie (lub za pomocą koni mechanicznych) na czołowy koniec pociągu. W Dartmouth Arms peron stacji był wyspą między dwiema liniami parowymi. Cubitt zaprojektował specjalny system punktowania, który umożliwił wejście wózka tłoka atmosferycznego na zwykły tor.
Izba Inspektorów Handlowych gen. Pasley odwiedziła linię 1 listopada 1845 r., aby zatwierdzić ją do otwarcia całej linii. O wydarzeniu poinformowała gazeta The Times; specjalny pociąg opuścił London Bridge ciągnięty przez lokomotywę parową; w Forest Hill lokomotywa została odłączona i:
wózek tłokowy został zastąpiony, a stamtąd pociąg został uruchomiony pod ciśnieniem atmosferycznym. Pociąg składał się z dziesięciu wagonów (łącznie z tym, do którego przymocowany jest tłok), a jego waga przekraczała pięćdziesiąt ton. Siedem i pół minuty po drugiej pociąg opuścił punkt postojowy w Dartmouth Arms, a osiem i trzy kwadranse po godzinie tłok wszedł do zaworu, kiedy natychmiast przyszło nam do głowy, że jedną z uderzających zalet systemu jest delikatny, prawie niezauważalny ruch przy ruszaniu. Wychodząc ze stacji na liniach lokomotywowych często doznawaliśmy „szarpnięcia” dochodzącego niekiedy do absolutnego „szoku” i wystarczającego do zaalarmowania zdenerwowanego i nieśmiałego pasażera. Nic takiego jednak tutaj nie wystąpiło. W ciągu minuty i jednej czwartej od wejścia tłoka do rury prędkość osiągnięta przy silnym wietrze wynosiła dwanaście mil na godzinę; w następnej minucie, tj. jedenaście minut po drugiej, dwadzieścia pięć mil na godzinę; trzynaście minut po drugiej, trzydzieści cztery mile na godzinę; czternaście minut po drugiej, czterdzieści mil na godzinę; i piętnaście po drugiej, pięćdziesiąt dwie mile na godzinę, która utrzymywała się aż do szesnastej po drugiej, kiedy to prędkość zaczęła się zmniejszać, a o siedemnaście i pół minuty po drugiej pociąg dotarł do stacji końcowej w Croydon, wykonując w ten sposób podróż z Dartmouth Arms, pięć mil, w osiem minut i trzy czwarte. Barometr w wózku tłoka wskazywał podciśnienie 25 cali, a w komorze silnika podciśnienie 28 cali.
Udany oficjalny bieg publiczny był szeroko relacjonowany i natychmiast promowano nowe plany kolei dalekobieżnych w systemie atmosferycznym; akcje South Devon Railway zyskały na wartości z dnia na dzień.
Otwarcie
Raport Pasleya z 8 listopada był korzystny, a linia była otwarta. Dyrektorzy wahali się, chcąc wcześniej zdobyć trochę więcej doświadczenia. W dniu 19 grudnia 1845 r. Wał korbowy silnika stacjonarnego Forest Hill pękł i silnik był bezużyteczny. Szybko jednak wymieniono tę część i 16 stycznia 1846 r. uruchomiono linię.
O godzinie 11:00 tego ranka pękł wał korbowy jednego z silników Croydon. Dostarczono dwa silniki, więc ruch mógł kontynuować korzystanie z drugiego, aż do godziny 19:20 ten silnik spotkał ten sam los. Ponownie dokonano napraw do 10 lutego 1846 r., Kiedy to oba silniki Croydon zawiodły.
Był to gorzki cios dla zwolenników systemu atmosferycznego; niedociągnięcia w produkcji silników stacjonarnych zakupionych od renomowanego producenta silników nic nie mówiły o praktyczności samego systemu atmosferycznego, ale jak Samuda powiedział Zarządowi:
„Społeczeństwo nie może dyskryminować (ponieważ nie może znać) przyczyny przerw, a każdą nieprawidłowość przypisuje się systemowi atmosferycznemu”.
Dwa miesiące później pękła belka jednego z silników Forest Hill. W tym czasie dyrektorzy planowali rozbudowę Epsom; szybko zrewidowali planowany zakup silników od Maudslay i zaprosili do przetargów; Boulton i Watt z Birmingham otrzymali kontrakt, ponieważ ich cena była znacznie niższa niż ich konkurentów.
Połączenie
London and Brighton Railway połączyło się z L&CR 6 lipca 1846 r., Tworząc London, Brighton and South Coast Railway (LB&SCR). Na razie dyrektorzy większej firmy kontynuowali zamiary L&CR dotyczące wykorzystania systemu atmosferycznego.
Problemy techniczne
Lato 1846 roku było wyjątkowo upalne i suche i zaczęły się pojawiać poważne problemy z klapą rury trakcyjnej. Niezbędne było dobre uszczelnienie, gdy skórzana klapa była zamknięta, a warunki atmosferyczne powodowały sztywność skóry. Jeśli chodzi o mieszankę łoju i wosku pszczelego, która miała uszczelniać spoiny po każdym pociągu, Samuda pierwotnie powiedział, że „ta kompozycja jest stała w temperaturze atmosfery i staje się płynna po podgrzaniu o kilka stopni powyżej tej temperatury”, a upały miały ten efekt. Oryginalny opis jego systemu przez Samudę zawierał metalowy zawór pogodowy, który zamykał się nad klapą, ale został on pominięty w L&CR, wystawiając zawór na działanie warunków atmosferycznych, a także zachęcając do połknięcia gruzu, w tym, jak doniósł obserwator, chusteczka do nosa upuszczone przez kobietę na tor. Jakiekolwiek zanieczyszczenia osiadłe w gnieździe klapy mogły jedynie zmniejszyć jej skuteczność.
Ponadto łój – czyli wytopiony tłuszcz zwierzęcy – był atrakcyjny dla populacji szczurów. Źródło z 1859 roku donosi, że szczury wchodziły do żelaznej rury przez noc, aby zjeść łój, a „setki” były zabijane każdego ranka, gdy pompa została uruchomiona dla pierwszego pociągu. Opóźnienia stawały się częste z powodu niemożności wytworzenia wystarczającej próżni do poruszania pociągów, a postoje na stromych wzniesieniach na wiadukcie były powszechne i szeroko opisywane w prasie.
Dyrektorzy zaczęli się teraz niepokoić systemem atmosferycznym, aw szczególności rozszerzeniem Epsom, które miało mieć trzy silniki. W grudniu 1846 roku poprosili Boultona i Watta o anulowanie projektu i powiedziano im, że zawieszenie umowy na dostawy na rok będzie kosztować 2300 funtów. Dyrektorzy zgodzili się na to.
Zima 1846/7 przyniosła nowe trudności meteorologiczne: wyjątkowo mroźna pogoda usztywniła skórzaną klapę, a do tuby dostał się śnieg, co spowodowało więcej odwołań usługi atmosferycznej. Kolejarz zginął w lutym 1847 r., gdy działała substytucja pary. Było to tragicznie niefortunne, ale miało wpływ na powszechne doniesienia, że atmosfera po raz kolejny nie działała.
Nagły koniec
Przez ten długi okres Dyrektorzy musieli być coraz mniej zaangażowani w naciskanie na system atmosferyczny, nawet jeśli pieniądze były wydawane na rozszerzenie go w kierunku London Bridge. (Otwarto go od Dartmouth Arms do New Cross w styczniu 1847 r., Wykorzystując grawitację w kierunku północnym i pompownię Dartmouth Arms w kierunku południowym). W sytuacji, w której ważne było zaufanie społeczne, Dyrektorzy nie mogli publicznie wyrażać swoich wątpliwości, przynajmniej do czasu ostatecznej decyzji został zabrany. 4 maja 1847 r. Dyrektorzy ogłosili, że „rury Croydon Atmospheric zostały wyciągnięte, a plan porzucony”.
Wydaje się, że przyczyna nie została od razu podana do wiadomości publicznej, ale wydaje się, że przyczyną była naleganie Rady Inspektorów Handlowych na drugie skrzyżowanie na rozbieżności linii Brighton i Epsom. Nie jest jasne, do czego to się odnosi i mogło to być po prostu racjonalizacja czasu podjęcia bolesnej decyzji. Bez względu na powód, nie było już żadnych prac atmosferycznych nad LB&SCR.
Kolej Południowego Devon
Uzyskanie autoryzacji
Great Western Railway (GWR) oraz Bristol and Exeter Railway współpracujące ze sobą dotarły do Exeter 1 maja 1844 r., A linia szerokotorowa łączyła miasto z Londynem. Zainteresowane strony w Devonshire uznały za ważne przedłużenie połączenia do Plymouth, ale teren stwarzał znaczne trudności: był wysoki teren bez łatwej trasy.
Po znacznych kontrowersjach South Devon Railway Company (SDR) uzyskała ustawę parlamentu zezwalającą na linię 4 lipca 1844 r.
Wyznaczanie trasy
Inżynierem Spółki był innowacyjny inżynier Isambard Kingdom Brunel . Odwiedził linię Dalkey i był pod wrażeniem możliwości systemu atmosferycznego na tej linii. Samuda zawsze przedstawiał zalety swojego systemu, które (jak twierdził) obejmowały znacznie lepsze możliwości pokonywania wzniesień i mniejszą wagę na torze. Umożliwiłoby to zaplanowanie linii w terenie pagórkowatym z większymi niż zwykle nachyleniami, co pozwoliłoby zaoszczędzić znaczne koszty budowy.
Gdyby Brunel zdecydowanie zdecydował się na wykorzystanie systemu atmosferycznego na etapie planowania, pozwoliłoby mu to wytyczyć trasę, która byłaby niemożliwa przy ówczesnej technologii lokomotyw. Trasa South Devon Railway, nadal w użyciu, ma strome wzniesienia i jest ogólnie uważana za „trudną”. Komentatorzy często obwiniają to za to, że został zaprojektowany do trakcji atmosferycznej; Na przykład:
Sekon, opisując topografię linii, mówi, że poza Newton Abbot,
ukształtowanie terenu jest bardzo nieodpowiednie do budowy linii kolejowej o dobrych nachyleniach. Ta wada nie przeszkadzała wówczas panu Brunelowi, inżynierowi South Devon Railway Company, ponieważ proponował on eksploatację linii na zasadzie atmosferycznej, a jedną z zalet systemu było to, że strome brzegi były równie łatwe do pokonania pracować jako poziom.
- Linia „pozostawiła spuściznę po linii zbudowanej do pracy w warunkach atmosferycznych, z wynikającymi z tego dużymi nachyleniami i ostrymi zakrętami”.
- Brunel „poważnie wątpił w zdolność jakiegokolwiek silnika do pokonywania wzniesień, które byłyby konieczne w południowym Devon”.
W rzeczywistości decyzja o rozważeniu przyjęcia systemu atmosferycznego została podjęta po zatwierdzeniu przez parlament, a trasa musiała zostać sfinalizowana przed przedłożeniem jej w parlamencie.
Osiem tygodni po uchwaleniu ustawy akcjonariusze usłyszeli, że „Od czasu uchwalenia ustawy otrzymano propozycję… od panów Samuda Brothers… zastosowania ich systemu trakcji na South Devon Line”. Brunel i delegacja dyrektorów zostali poproszeni o odwiedzenie linii Dalkey. W rezultacie raport poszedł na to,
Biorąc pod uwagę fakt, że w wielu punktach linii zarówno wzniesienia, jak i krzywe sprawią, że stosowanie tej zasady będzie szczególnie korzystne, wasi dyrektorzy postanowili, że system atmosferyczny, w tym telegraf elektryczny, powinien zostać przyjęty na całej linii Kolej Południowego Devon.
Budowa i otwarcie
Natychmiast rozpoczęto budowę odcinka od Exeter do Newton Abbot (początkowo nazywanego Newton ); ta pierwsza część jest zasadniczo równa: to odcinek dalej od Newtona był pagórkowaty. Kontrakty na dostawę silników i maszyn pompowych o mocy 45 koni mechanicznych (34 kW) zawarto 18 stycznia 1845 r. Z dostawą do 1 lipca tego samego roku. Produkcja rur trakcyjnych napotykała trudności: miały być one odlewane z uformowanym rowkiem, a zniekształcenia były początkowo poważnym problemem.
Dostawa maszyn i układanie rur było znacznie opóźnione, ale 11 sierpnia 1846 r., Gdy prace wciąż trwały, podpisano kontrakt na silniki wymagane na pagórkowatym odcinku za Newton. Miały one być mocniejsze, w jednym przypadku 64 KM (48 kW) i 82 KM (61 kW), a rura trakcyjna miała mieć większą średnicę.
Połączenie kolejowe między Exeter a Teignmouth rozpoczęło się 30 maja 1846 r., Ale było obsługiwane przez lokomotywy parowe wynajęte od GWR. W końcu 13 września 1847 roku w systemie atmosferycznym ruszyły pierwsze pociągi pasażerskie. Pociągi towarów atmosferycznych mogły kursować kilka dni wcześniej.
Oprócz reklamowanej usługi parowej codziennie kursowały cztery pociągi atmosferyczne, ale po pewnym czasie zastąpiły one pociągi parowe. Początkowo system atmosferyczny był używany tylko do Teignmouth, skąd lokomotywa parowa ciągnęła pociąg wraz z wagonem tłokowym do Newton, gdzie wagon tłokowy usunięto i pociąg kontynuował podróż. Od 9 listopada odbywały się prace atmosferyczne do Newtona, a od 2 marca 1848 roku wszystkie pociągi na tym odcinku były atmosferyczne.
Przez całą zimę 1847-1848 utrzymywano regularne połączenia do Teignmouth. Najwyższa zarejestrowana prędkość wynosiła średnio 64 mil na godzinę (103 km / h) na dystansie 4 mil (6,4 km) przy ciągnięciu 28 długich ton (28 ton) i 35 mil na godzinę (56 km / h) przy ciągnięciu 100 długich ton (100 ton) . [ potrzebne źródło ]
W tym okresie pokonano dwa istotne ograniczenia układu atmosferycznego. Pierwszym z nich było zapewnienie pomocniczej rury trakcyjnej na stacjach; został ułożony poza torem, dzięki czemu nie utrudniał pracy punktowej. Wagon tłokowy był połączony z nim liną — rura musiała mieć własny tłok — i pociąg mógł zostać wciągnięty na stację i dalej na początek dalszej głównej rury. Drugim wynalazkiem był układ przejazdu kolejowego dla rury: zawiasowa płyta pokrywy leżała w poprzek rury do użytku drogowego, ale kiedy rura trakcji została wyczerpana, rura odgałęziona uruchomiła mały tłok, który uniósł pokrywę, umożliwiając przejście wózka tłoka bezpiecznie i działając jako ostrzeżenie dla użytkowników dróg. Współczesne rysunki techniczne przedstawiają rurę trakcyjną znacznie niższą od normalnej, z wierzchołkiem mniej więcej na wysokości główek szyn, a środkiem na wysokości środka rygli. Nie pokazano, w jaki sposób utrzymywano szerokość toru.
Słaby system trakcji
Chociaż pociągi kursowały pozornie zadowalająco, wystąpiły błędy techniczne. Wydaje się, że Brunel pierwotnie określił rury 12-calowe (300 mm) dla odcinka poziomego do Newtona i 15-calowe (380 mm) dla pagórkowatej części trasy, a określając moc silnika stacjonarnego i pompy próżniowe, znacznie zaniżył moc ich. Wydaje się, że 12-calowe (300 mm) rury zostały złomowane, a na ich miejscu zainstalowano rury 15-calowe (380 mm), a na pagórkowatych odcinkach zaczęto instalować rury 22-calowe (560 mm). Wprowadzono zmiany w regulatorach sterowania silnikiem, aby ulepszyć je, aby działały o 50% szybciej niż zaprojektowano. Poinformowano, że zużycie węgla było znacznie większe niż przewidywano i wyniosło 3s 1½d za milę pociągu zamiast 1s 0d (i zamiast 2s 6d, co było opłatą za wynajem dzierżawionych lokomotyw parowych GWR). Mogło to być częściowo spowodowane tym, że telegraf elektryczny nie został jeszcze zainstalowany, co wymagało pompowania zgodnie z rozkładem jazdy, mimo że pociąg mógł się spóźniać. Kiedy telegraf był gotowy, 2 sierpnia zużycie węgla w kolejnych tygodniach spadło o 25%.
Problemy z zamknięciem gniazda
Zimą 1847–1848 skórzany zawór klapowy, który uszczelniał szczelinę rury trakcyjnej, zaczął sprawiać problemy. Podczas mroźnych dni zimy skóra mocno zamarzała w mrozie po nasyceniu deszczem. Spowodowało to, że po przejeździe pociągu nie usadowił się prawidłowo, wpuszczając powietrze do rury i zmniejszając skuteczność pompowania. Następnej wiosny i lata była gorąca i sucha pogoda, a skórzany zawór wysechł, z prawie takim samym skutkiem. Brunel potraktował skórę olejem wielorybim, aby zachować elastyczność. Mówiono, że zachodzi reakcja chemiczna między taniną w skórze a tlenkiem żelaza na fajce. Wystąpiły również trudności ze skórzanym uszczelnieniem kubka na tłokach.
Komentatorzy zauważają, że system South Devon pominął żelazną klapę pogodową, która była używana na linii Dalkey do zakrycia zaworu klapowego. Na tej linii żelazne płyty zostały odwrócone bezpośrednio przed wspornikiem tłoka. Nie jest odnotowane, dlaczego pominięto to w South Devon, ale przy dużej prędkości takie ustawienie musiało wymagać znacznej siły mechanicznej i generować hałas w otoczeniu.
Jeszcze poważniejsze kłopoty pojawiły się w maju i czerwcu, gdy odcinki klapy wyrywały się z mocowania i trzeba było szybko wymieniać sekcje. Samuda miał umowę z firmą na konserwację systemu i doradził zainstalowanie osłony pogodowej, ale ta nie została przyjęta. Nie rozwiązałoby to natychmiastowego problemu i konieczna była całkowita wymiana skórzanej klapy; oszacowano, że kosztowało to 32 000 funtów - wówczas bardzo dużą sumę pieniędzy - i Samuda odmówił działania.
Porzucenie
Wobec impasu kontraktowego podczas zmagań o utrzymanie wadliwego systemu w działaniu, koniec był nieunikniony. Na zgromadzeniu akcjonariuszy w dniu 29 sierpnia 1848 r. Dyrektorzy byli zobowiązani zgłosić wszystkie trudności oraz to, że Brunel doradził rezygnację z systemu atmosferycznego; zawierano ustalenia z Great Western Railway w sprawie dostarczenia lokomotyw parowych, a system atmosferyczny miał zostać porzucony od 9 września 1848 r.
Raport Brunela dla dyrektorów, pokazany teraz na spotkaniu, był wyczerpujący, a on także pamiętał o swojej delikatnej sytuacji i zobowiązaniach umownych Samudy. Opisał silniki stacjonarne, otrzymane od trzech dostawców: „Silniki te, ogólnie rzecz biorąc, nie okazały się skuteczne; żaden z nich jak dotąd nie pracował bardzo ekonomicznie, a niektóre są bardzo ekstrawaganckie w zużyciu paliwa”. Jeśli chodzi o trudności ze skórzanym zaworem w ekstremalnych warunkach pogodowych, upale, mrozie i ulewnym deszczu,
Te same środki zaradcze mają zastosowanie do wszystkich trzech, utrzymując skórę zaworu naoliwioną i polakierowaną oraz czyniąc ją nieprzepuszczalną dla wody, która w przeciwnym razie wsiąka w nią podczas deszczowej pogody lub która zamraża ją w zimnie, czyniąc ją zbyt sztywną, aby ją zamknąć; i ta sama ostrożność zapobiega wysuszeniu i pomarszczeniu skóry przez ciepło; w tym celu, a nie topnienie kompozycji, jest główną niedogodnością wynikającą z ciepła. Stwierdzono również, że niewielkie rozlanie wody na zaworze ze zbiornika w wózku tłoka było przydatne przy bardzo suchej pogodzie, co pokazuje, że przyczyną wycieku była suchość, a nie ciepło.
Ale był o wiele poważniejszy problem: „Znaczna część podłużnej zastawki uległa uszkodzeniu w wyniku rozdarcia skóry na połączeniach między płytkami. Skóra najpierw częściowo pękła w tych miejscach, co spowodowało znaczny wyciek, szczególnie przy suchej pogodzie. Po pewnym czasie całkowicie się rozdziera”.
Konserwacja rury trakcyjnej i zaworu była obowiązkiem umownym Samudy, ale Brunel wskazał, że obwinia firmę za nieostrożne przechowywanie i fakt, że zawór był instalowany przez jakiś czas, zanim został użyty w pociągach; Brunel odmówił zagłębienia się w kwestię odpowiedzialności, nawiązując do możliwych środków paliatywnych, ale stwierdził:
Koszt budowy znacznie przekroczył nasze oczekiwania, a trudność pracy w systemie tak całkowicie odmiennym od tego, do którego wszyscy - zarówno podróżnicy, jak i robotnicy - są przyzwyczajeni, okazała się (sic) zbyt duża; i dlatego, chociaż bez wątpienia po pewnych dalszych próbach można dokonać znacznych redukcji kosztów pracy teraz ułożonej części, nie mogę przewidzieć możliwości jakiejkolwiek zachęty do kontynuacji systemu poza Newtonem.
Wśród niektórych akcjonariuszy pojawiła się ogromna wrogość, a zwłaszcza Samuda i Brunel byli mocno krytykowani, ale system atmosferyczny na linii został ukończony.
Retencja zalecana
Thomas Gill był przewodniczącym zarządu South Devon i chciał kontynuować pracę nad systemem atmosferycznym. Aby naciskać na to, zrezygnował ze stanowiska, aw listopadzie 1848 r. Opublikował broszurę wzywającą do zachowania systemu. Stworzył na to wystarczające poparcie, że Nadzwyczajne Walne Zgromadzenie Spółki odbyło się 6 stycznia 1849 r. Odbyła się długa dyskusja techniczna, w której Gill stwierdził, że Clark i Varley są gotowi do zawarcia umowy na dokończenie systemu atmosferycznego i utrzymanie go na odcinku linii. Gill powiedział, że było jeszcze dwudziestu pięciu innych wynalazców pragnących przetestować swoje dzieła na linii. Spotkanie trwało osiem godzin, ale w końcu odbyło się głosowanie: większość obecnych akcjonariuszy opowiedziała się za kontynuacją systemu, od 645 do 567 akcji. Jednak duży pakiet pełnomocnictw posiadali akcjonariusze, którzy nie chcieli uczestniczyć w zgromadzeniu, a ich rezygnację z głosowania potwierdzono 5324 do 1230.
To był koniec systemu atmosferycznego na South Devon Railway.
szczury
Wśród grup entuzjastów często twierdzi się, że jednym z czynników niepowodzenia skórzanej klapy były szczury, zwabione łojem, gryzące go. Chociaż mówi się, że szczury zostały wciągnięte do rury trakcyjnej na początku, nie było o tym wzmianki na opisanym powyżej spotkaniu kryzysowym. Historyk Colin Divall uważa, że „nie ma żadnych dokumentów potwierdzających” szczury powodujące takie problemy na kolei.
Szczegóły techniczne
Linia demonstracyjna Wormwood Scrubs
Wózek tłokowy na linii demonstracyjnej był otwartą czterokołową gąsienicą. Na rysunku nie pokazano żadnych elementów sterujących. Belka, na której znajdował się tłok, nazywana była „grzędą” i była przymocowana bezpośrednio do osi i obracała się w punkcie środkowym; miał przeciwwagę z tyłu wspornika mocującego (zwaną „redlicą”).
Linia Dalkeya
Zwykły pociąg składał się z dwóch wagonów, wagonu tłokowego, który zawierał przedział strażnika i pomieszczenia trzeciej klasy, oraz wagonu drugiej klasy, z bocznymi oknami obserwacyjnymi z tyłu. Nie było wagonu pierwszej klasy. Strażnik miał hamulec śrubowy, ale nie miał innego sterowania. Powrót (schodzenie) odbywał się grawitacyjnie, a osłona posiadała dźwignię, która umożliwiała mu wychylenie zespołu tłoka w jedną stronę, tak aby zejście odbywało się z tłokiem na zewnątrz rury.
Linia Saint Germaina
Oddany do użytku odcinek Le Pecq do Saint Germain miał prawie dokładnie taką samą długość jak linia Dalkey i był obsługiwany w podobny sposób, z wyjątkiem tego, że opadanie grawitacyjne odbywało się z tłokiem w rurze, dzięki czemu ciśnienie powietrza pomogło opóźnić prędkość. Górny terminal miał bocznice, z przełączaniem zarządzanym za pomocą lin.
Londyn i Croydon
Wagony tłokowe były sześciokołowymi furgonetkami, z platformą kierowcy na każdym końcu, ponieważ były dwustronne. Stanowisko kierowcy znajdowało się w wagonie, a nie na otwartej przestrzeni. Oś środkowa była nieresorowana, a zespół tłoka był z nią bezpośrednio połączony. Kierowca miał wakuometr ( manometr rtęciowy, połączony metalową rurką z głowicą tłoka. Niektóre pojazdy były wyposażone w prędkościomierze, wynalazek Mosesa Ricardo. Oprócz hamulca kierowca miał zawór obejściowy który wpuszczał powietrze do częściowo wyczerpanej rury trakcyjnej przed tłokiem, zmniejszając wywieraną siłę pociągową.Wydaje się, że zostało to użyte podczas zejścia z wiaduktu 1 na 50. Układ dźwigni i zaworów pokazano na schemacie w Traktacie Samudy .
Tłok o zmiennej wielkości
Część patentu Samudy obejmowała tłok o zmiennej średnicy, umożliwiający temu samemu wózkowi tłokowemu pokonywanie odcinków tras o różnych rozmiarach rur trakcyjnych. Clayton opisuje to: zmiana może być kontrolowana przez kierowcę w ruchu; dźwignia obsługiwała urządzenie przypominające parasol z tyłu głowicy tłoka; miał zawiasowe stalowe żebra. Aby pomieścić wspornik tłoka, szczelina rury trakcyjnej, a tym samym górna część rury, musiała znajdować się na tym samym poziomie niezależnie od średnicy rury, tak aby cała dodatkowa przestrzeń do uszczelnienia była skierowana w dół i na boki; układ „parasolowy” był asymetryczny. W rzeczywistości nigdy nie było to używane na South Devon Railway, ponieważ 22-calowe rury nigdy nie były tam otwierane; a zmiana w Forest Hill trwała tylko cztery miesiące przed końcem tamtejszego systemu atmosferycznego. Tłok o zmiennej średnicy miał być również stosowany na kolei Saint-Germain, gdzie 15-calowa rura miała być używana z Nanterre do Le Pecq, a następnie 25-calowa rura na trzyipółprocentowym nachyleniu do Saint- Germain. Ukończono tylko sekcję 25 cali, więc zastosowano prosty tłok.
Lokalizacje parowozowni, South Devon Railway
- Exeter; południowy kraniec stacji St Davids, górna część linii
- Hrabina Wear; na południe od mostu Turnpike, na wysokości 197m 22c, dół
- Darń; na południe od przejazdu kolejowego Turf, w dół
- gwiezdny krzyż; na południe od stacji, górna strona
- Dawlish; na wschód od stacji, górna strona
- Teignmouth; obok stacji, górna strona
- Domek letniskowy; na 212m 38c, dół
- Niuton; na wschód od stacji, w dół
- Daintona; na zachód od tunelu, w dół
- Totnes; obok stacji, górna strona
- Grzechotnik; 50.43156,-3.78313; budynek nigdy nie ukończony
- Torquay; 1,5 km na północ od stacji Torre (oryginalny terminal, zwany Torquay), na górze
W maszynowni Daintona na rurze wlotowej do pomp miał być zainstalowany odbiornik podciśnienia. Najwyraźniej był to przechwytywacz gruzu, który mógł zostać połknięty przez rurę trakcyjną; miał otwierane drzwi dla personelu, aby od czasu do czasu usuwać gruz.
Pokazy atmosferycznego metra kolejowego
- Didcot Railway Centre , Didcot, Oxfordshire: trzy pełne długości nieużywanej 22-calowej rury South Devon, znalezione pod piaskiem w 1993 roku w Goodrington Sands, niedaleko Paignton, wystawiane od 2000 roku z szynami GWR odzyskanymi z innego źródła.
- Wystawa „Being Brunel”, otwarta w 2018 roku w Brunel's SS Great Britain , Bristol: jedna pełna długość nieużywanej 22-calowej rury South Devon.
- STEAM - Museum of the Great Western Railway , Swindon: bardzo krótka część nieużywanej 22-calowej rury South Devon, prawdopodobnie część opisana w 1912 r., Jak widać w muzeum firmy Great Western Railway w Paddington.
- Newton Abbot Town and GWR Museum , Newton Abbot, Devon: kolejna bardzo krótka część nieużywanej 22-calowej rury South Devon.
- Museum of Croydon , Croydon: jedna pełna 15-calowa rura London and Croydon, znaleziona w ziemi w 1933 roku na stacji West Croydon.
Inne wczesne zastosowania
Zbudowano dwie kolejki demonstracyjne z całym wagonem wewnątrz tuby, a nie tylko z tłokiem. W obu przypadkach wagony były popychane przez ciśnienie atmosferyczne w jednym kierunku i podwyższone ciśnienie w drugim, przy czym w obu przypadkach chodziło o to, by wagony wjechać pod ziemię bez dymu i gazu lokomotyw parowych.
- Nastrojowa kolej Rammella Crystal Palace z 1864 r. miała na celu wzbudzenie zainteresowania proponowaną przez niego koleją Waterloo and Whitehall Railway , która miała kursować pod Tamizą od stacji Waterloo do Great Scotland Yard . Budowa tego ostatniego rozpoczęła się w 1865 i 1866 roku, ale nie była kontynuowana.
- Alfred E. Beach 's Beach Pneumatic Transit , biegnący przez jedną przecznicę pod Broadwayem w Nowym Jorku od 1870 do 1873 roku, zademonstrował zarówno działanie pneumatyczne, jak i metodę drążenia tuneli, która nie naruszałaby nawierzchni ulicy. Ciśnienie powietrza było kontrolowane przez duży wirnik, dmuchawę Rootsa, zamiast wentylatorów dyskowych stosowanych we wszystkich poprzednich instalacjach. Nic więcej nigdy nie zostało zbudowane.
Aeromobil
Dziewiętnastowieczne próby stworzenia praktycznego systemu atmosferycznego (opisane powyżej) zostały pokonane przez braki technologiczne. W dzisiejszych czasach nowoczesne materiały umożliwiły wdrożenie praktycznego systemu.
Pod koniec XX wieku firma Aeromovel Corporation z Brazylii opracowała zautomatyzowany pojazd do przemieszczania ludzi , który jest napędzany atmosferą. Lekkie pociągi poruszają się po szynach zamontowanych na podwyższonym dźwigarze skrzynkowym z betonu drążonego, który tworzy kanał powietrzny. Każdy samochód jest przymocowany do kwadratowej płyty - tłoka - w kanale, połączonej masztem przechodzącym przez podłużną szczelinę, która jest uszczelniona gumowymi klapami. Wzdłuż linii znajdują się stacjonarne elektryczne pompy powietrza, które albo wdmuchują powietrze do kanału w celu wytworzenia nadciśnienia, albo usuwają powietrze z kanału w celu wytworzenia częściowej próżni. Różnica ciśnień działająca na płytkę tłoka powoduje ruch pojazdu.
Energia elektryczna do oświetlenia i hamowania jest dostarczana do pociągu prądem o niskim napięciu (50 V) przez tory, po których poruszają się pojazdy; służy do ładowania akumulatorów pokładowych. Pociągi mają konwencjonalne hamulce do dokładnego zatrzymywania się na stacjach; hamulce te są uruchamiane automatycznie, jeśli na płytę nie działa różnica ciśnień. W pełni załadowane pojazdy mają stosunek ładowności do masy własnej około 1:1, czyli do trzech razy lepiej niż konwencjonalne alternatywy. Pojazdy są bez kierowcy, a ruch określany jest przez kontrole przytorowe. Aeromovel został zaprojektowany pod koniec lat 70. przez Brazylijczyka Oskara HW Coestera .
System został po raz pierwszy wdrożony w 1989 roku w Taman Mini Indonesia Indah , Dżakarta , Indonezja . Został zbudowany, aby służyć parkowi rozrywki; jest to pętla o długości 2 mil (3,22 km) z sześcioma stacjami i trzema pociągami. Pod koniec 2010 roku system został zamknięty na pewien czas i ponownie otwarty w 2019 roku, kiedy działał tylko jeden pociąg, który został przerobiony na olej napędowy.
Druga instalacja, Metro-Airport Connection, została otwarta w sierpniu 2013 r. Linia łączy Estação Aeroporto (stacja lotniskowa) w metrze Porto Alegre i Terminal 1 międzynarodowego lotniska Salgado Filho . Pojedyncza linia ma długość 0,6 mili (1 km), a czas przejazdu wynosi 90 sekund. Pierwszy pojazd na 150 pasażerów został dostarczony w kwietniu 2013 r., a drugi pojazd na 300 pasażerów został dostarczony później.
W grudniu 2018 roku w Chinach odsłonięto centrum badań i rozwoju kolei pneumatycznej, opracowane we współpracy między Aeromovel i China Railway Engineering Group (CREG). Firmy pracowały razem nad projektami od początku 2017 roku, w tym nad uruchomionym, ale utkniętym w martwym punkcie systemem zaproponowanym dla Canoas .
Proponowana Accra Skytrain , pięcioliniowa, 194-kilometrowa (121 mil) podwyższona sieć kolei lekkiej w stolicy Ghany również będzie wykorzystywać tę technologię. W 2019 roku rząd Ghany podpisał na budowę – eksploatację – transfer z południowoafrykańskim konsorcjum na realizację projektu, którego szacunkowy koszt wyniósł 2,6 miliarda dolarów. Według stanu na czerwiec 2021 r. projekt nie przeszedł etapu studium wykonalności.
W grudniu 2020 roku ogłoszono, że Aerom, który jest właścicielem technologii Aeromovel , został wybrany do zainstalowania GRU Airport People Mover na międzynarodowym lotnisku São Paulo / Guarulhos . Linia będzie miała 2,6 km (1,6 mil) długości i 4 stacje.
Koncepcja wysokiej prędkości
Firma Flight Rail Corp. z USA opracowała koncepcję szybkiego pociągu atmosferycznego, który wykorzystuje podciśnienie i ciśnienie powietrza do przemieszczania modułów pasażerskich wzdłuż podwyższonej prowadnicy. Stacjonarne systemy zasilania wytwarzają podciśnienie (przed tłokiem) i ciśnienie (za tłokiem) wewnątrz ciągłej rury pneumatycznej umieszczonej centralnie pod szynami w zespole kratownicy. Swobodny tłok jest magnetycznie połączony z modułami pasażerskimi powyżej; taki układ umożliwia zamknięcie rury zasilającej, unikając wycieku. Jednostka transportowa działa nad rurą zasilającą na parze równoległych stalowych szyn.
Obecnie firma dysponuje modelem pilotażowym w skali 1/6 działającym na zewnętrznej prowadnicy testowej. Prowadnica ma 2095 stóp (639 m) długości i obejmuje nachylenia 2%, 6% i 10%. Model pilotażowy działa z prędkością do 25 mil na godzinę (40 km/h). Korporacja twierdzi, że wdrożenie na pełną skalę byłoby w stanie osiągnąć prędkość przekraczającą 200 mil na godzinę (320 km / h).
Zobacz też
- Kolej linowa – bardziej skuteczny, choć powolny sposób pokonywania stromych wzniesień.
- Funicular – system pokonywania stromych wzniesień wykorzystujący siłę grawitacji na wagonach w dół do podnoszenia wagonów w górę
- Hyperloop
- Rurka pneumatyczna
- Katapulta parowa – używana do wystrzeliwania samolotów ze statków: układ foki i podróżnika jest podobny, chociaż stosuje się nadciśnienie.
- Vactrain – futurystyczna koncepcja, w której pojazdy poruszają się w próżniowej rurze, aby zminimalizować opór powietrza; sugerowany układ napędowy nie jest atmosferyczny.
Notatki
Dalsza lektura
- Adrian Vaughan, Błędy kolejowe , Ian Allan Publishing, Hersham, 2008, ISBN 978-0-7110-3169-2 ; strona 21 pokazuje fotografię rur trakcyjnych L&CR odkopanych w 1933 roku.
- Arthur R Nicholls, The London & Portsmouth Direct Atmospheric Railway , Fonthill Media, 2013, ISBN 978 1 78155244 5 ; Historia nieudanej próby na trasie magistrali
- Winchester, Clarence, wyd. (1936), „ Kolej atmosferyczna” , Kolejowe cuda świata , s. 586–588