Atmosfärisk järnväg
En atmosfärisk järnväg använder differentiellt lufttryck för att ge kraft för framdrivning av ett järnvägsfordon . En statisk kraftkälla kan överföra drivkraft till fordonet på detta sätt, vilket undviker behovet av att bära mobil kraftgenererande utrustning. Lufttrycket, eller partiellt vakuum (dvs negativt relativtryck) kan transporteras till fordonet i ett kontinuerligt rör, där fordonet bär en kolv som löper i röret. Någon form av återförslutningsbar slits krävs för att kolven ska kunna fästas på fordonet. Alternativt kan hela fordonet fungera som kolv i ett stort rör eller kopplas elektromagnetiskt till kolven.
Flera varianter av principen föreslogs i början av 1800-talet och ett antal praktiska former implementerades, men alla övervanns av oförutsedda nackdelar och upphörde inom några år.
Ett modernt egenutvecklat system har utvecklats och används för kortdistansapplikationer. Porto Alegre Metro flygplatsförbindelse i Porto Alegre , Brasilien, är en av dem.
Historia
Under järnvägens tidiga dagar drevs enstaka fordon eller grupper av mänsklig kraft eller av hästar. När mekanisk kraft kom att förstås utvecklades lokmotorer; järnhästen . _ Dessa hade allvarliga begränsningar, i synnerhet eftersom de var mycket tyngre än vagnarna som användes, de bröt rälsen; och vidhäftning vid gränssnittet järn-till-järn hjul-skena var en begränsning, till exempel i försök på Kilmarnock och Troon Railway .
Många ingenjörer riktade sin uppmärksamhet mot att överföra kraft från en statisk kraftkälla, en stationär motor , till ett tåg i rörelse. En sådan motor skulle kunna vara mer robust och med mer tillgängligt utrymme, potentiellt mer kraftfull. Lösningen för att överföra kraften, innan den praktiska elektricitetens dagar, var användningen av antingen ett kabelsystem eller lufttryck.
Medhurst
År 1799 diskuterade George Medhurst från London idén att flytta varor pneumatiskt genom gjutjärnsrör, och 1812 föreslog han att man skulle blåsa passagerarvagnar genom en tunnel.
Medhurst föreslog två alternativa system: antingen var själva fordonet kolven, eller så var röret relativt litet med en separat kolv. Han tog aldrig patent på sina idéer och de togs inte längre av honom.
1800-talet
Vallance
1824 tog en man vid namn Vallance ett patent och byggde en kort demonstrationslinje; hans system bestod av ett gjutjärnsrör med en diameter på 1,8 m med skenor ingjutna i den nedre delen; fordonet var i full storlek av röret och björnskinn användes för att täta det ringformiga utrymmet. För att bromsa fordonet öppnades dörrar i vardera änden av fordonet. Vallances system fungerade, men antogs inte kommersiellt.
Pinkus
1835 patenterade Henry Pinkus ett system med ett 9 kvadratfot (0,84 m 2 ) rör med kvadratisk sektion med en låg grad av vakuum, vilket begränsar läckageförluster. Han bytte senare till ett vakuumrör med liten hål. Han föreslog att täta spåret som gjorde det möjligt för kolven att ansluta till fordonet med ett kontinuerligt rep; rullar på fordonet lyfte repet framför kolvanslutningen och lämnade tillbaka det efteråt.
Han byggde en demonstrationslinje längs Kensington-kanalen och utfärdade ett prospekt för sin National Pneumatic Railway Association . Han kunde inte intressera investerare och hans system misslyckades när repet sträckte sig. Men hans koncept, ett litet rör med en återförslutningsbar slits, var prototypen för många efterföljande system.
Samuda och Clegg
Utveckla ett praktiskt schema
Jacob och Joseph Samuda var skeppsbyggare och ingenjörer och ägde Southwark Ironworks; de var båda medlemmar av Institutionen för civilingenjörer. Samuel Clegg var gasingenjör och de arbetade i samarbete med sitt atmosfäriska system. Omkring 1835 läste de Medhursts skrifter och utvecklade ett vakuumrörsystem med liten hål. Clegg arbetade på en längsgående klaffventil, för att täta spåret i röret.
1838 tog de patent "för en ny förbättring av ventiler" och byggde en fullskalig modell vid Southwark. År 1840 Jacob Samuda och Clegg en halv mil av järnvägslinjen på West London Railway vid Wormholt Scrubs (senare omdöpt till Wormwood Scrubs ), där järnvägen ännu inte hade öppnats för allmänheten. Det året åkte Clegg till Portugal, där han fortsatte sin karriär inom gasindustrin.
Samudas system involverade ett kontinuerligt (skarvat) gjutjärnsrör lagt mellan rälsen på ett järnvägsspår; röret hade en slits i toppen. Det ledande fordonet i ett tåg var en kolvvagn , som bar en kolv insatt i röret. Den hölls av ett konsolsystem som passerade genom spåret, och själva kolven var på en stolpe framför den punkt där fästet lämnade spåret. Slitsen förseglades från atmosfären av en kontinuerlig läderflik som öppnades omedelbart före kolvfästet och stängdes igen omedelbart bakom den. En pumpstation framför tåget skulle pumpa luft från röret, och lufttrycket bakom kolven skulle trycka det framåt.
Wormwood Scrubbs demonstration pågick i två år. Dragröret hade en diameter på 9 tum och en 16 hk stationär motor användes för kraft. Gradienten på linjen var en stadig 1 på 115. I sin avhandling, som beskrivs nedan, antyder Samuda att röret endast skulle användas i en riktning, och det faktum att endast en pumpstation uppfördes tyder på att tågen dragits tillbaka till nedre delen av löpningen efter den atmosfäriska stigningen, som senare gjordes på Dalkey-linjen (nedan). Många av körningarna var offentliga. Samuda citerar belastningarna och graden av vakuum och hastighet för några av körningarna; det verkar finnas litet samband; till exempel:
- 11 juni 1840; 11 ton 10 cwt; maximal hastighet 22,5 mph; 15 tum vakuum
- 10 augusti 1840: 5 ton 0 cwt; maximal hastighet 30 mph; 20 tum vakuum.
Konkurrerande lösningar
Det fanns ett enormt allmänintresse för idéerna kring atmosfäriska järnvägar, och samtidigt som Samuda utvecklade sitt upplägg lades andra idéer fram. Dessa inkluderade:
- Nickels och Keane; de skulle driva tåg genom att pumpa luft in i ett kontinuerligt dukrör; tåget hade ett par nyprullar som klämde utsidan av röret, och lufttrycket tvingade fordonet framåt; effekten var det motsatta av att klämma ihop en tandkrämstub. De hävdade en lyckad demonstration på en timmergård i Waterloo Road.
- James Pilbrow; han föreslog en lös kolv försedd med en kuggstång; kugghjul skulle vridas av den, och de var på spindel som passerade genom körtlar till utsidan av röret; tågets ledande vagn skulle ha en motsvarande kuggstång och drivas framåt genom att kugghjulen roterar. Således skulle fordonet hålla jämna steg med kolven exakt, utan någon direkt koppling till den.
- Henry Lacey; uttänkt ett trärör, tillverkat av fattillverkare som en lång, sammanhängande pipa med öppningsslitsen och en timmerflik som hålls kvar av ett gångjärn av indiskt gummi;
- Clarke och Varley; föreslagna plåtrör med en kontinuerlig längsgående slits. Om rören gjordes till precisionsstandarder, skulle vakuumet hålla slitsen stängd, men kolvfästet på tåget skulle fjädra slitsen tillräckligt öppen för att passera; rörets elasticitet skulle stänga det igen bakom kolvvagnen.
- Joseph Shuttleworth; föreslog ett hydraulrör; vattentryck snarare än ett partiellt atmosfäriskt vakuum, skulle driva tåget. I bergsområden där det fanns rikligt med vatten skulle en pumpstation vara onödig: vattnet skulle användas direkt. Istället för klaffen för att täta spåret i röret, skulle ett kontinuerligt format tätningsrep, tillverkat av tyg impregnerat med india-gummi, finnas i röret. Styrningar på kolven skulle lyfta den på plats och vattentrycket skulle hålla den på plats bakom tåget. Användning av ett positivt tryck möjliggjorde en större tryckskillnad än ett vakuumsystem. Vattnet i röret skulle dock behöva tömmas manuellt av personal längs röret efter varje tåg.
Samudas avhandling
År 1841 publicerade Joseph Samuda En avhandling om anpassningen av atmosfäriskt tryck till syftet med rörelse på järnvägar .
Den var på 50 sidor och Samuda beskrev sitt system; först dragröret:
Den rörliga kraften förmedlas till tåget genom ett sammanhängande rör eller huvudledning, lagt mellan rälsen, som uttöms av luftpumpar, som drivs av stationära ångmaskiner, fasta på vägsidan, avståndet mellan dem varierar från en till tre mil, enl. till vägens beskaffenhet och trafik. En kolv, som införs i detta rör, är fäst vid den främre vagnen i varje tåg genom en öppning i sidled och bringas att färdas framåt med hjälp av den framför den skapade utblåsningen. Det genomgående röret är fixerat mellan skenorna och bultat till sliprarna som bär dem; insidan av röret är oborrad, men fodrad eller belagd med talg 1/10 av en tum tjock, för att utjämna ytan och förhindra onödig friktion från passagen av den rörliga kolven genom den.
Driften av stängningsventilen skulle vara kritisk:
Längs rörets övre yta finns en kontinuerlig slits eller ett spår som är ungefär två tum brett. Detta spår är täckt av en ventil, som sträcker sig över hela järnvägen, bildad av en läderremsa nitad mellan järnplåtar, varvid toppplattorna är bredare än spåret och tjänar till att förhindra att den yttre luften tvingar lädret in i röret när vakuum bildas inom den; och de nedre plattorna som passar in i spåret när ventilen är stängd, utgör rörets cirkel och hindrar luften från att passera kolven; ena kanten av denna ventil hålls säkert nere av järnstänger, fäst med skruvbultar till en längsgående ribba gjuten på röret, och låter lädret mellan plattorna och stången fungera som ett gångjärn, liknande en vanlig pumpventil; den andra kanten av ventilen faller in i ett spår som innehåller en sammansättning av bivax och talg : denna sammansättning är fast vid atmosfärens temperatur och blir flytande när den värms upp några grader över den. Över denna ventil finns ett skyddande lock, som tjänar till att skydda det från snö eller regn, bildat av tunna plattor av järn cirka fem fot långa gångjärnsförsedda med läder, och änden av varje platta överlappar nästa i kolvens rörelseriktning, således säkerställa att var och en av dem lyfts i följd.
Kolvvagnen skulle öppna och sedan stänga ventilen:
På undersidan av den första vagnen i varje tåg är kolven och dess tillbehör fäst; en stång som passerar horisontellt från kolven är fäst vid en kopplingsarm, cirka sex fot bakom kolven. Denna förbindningsarm passerar genom det kontinuerliga spåret i röret och är fixerad vid vagnen och ger tåget rörelse när röret blir uttömt; till kolvstången är också fästa fyra stålhjul, (två i förväg och två bakom kopplingsarmen), som tjänar till att lyfta ventilen och bildar ett utrymme för kopplingsarmens passage och även för insläpp av luft till kolvstången. baksidan av kolven; ett annat stålhjul är fäst på vagnen, reglerat av en fjäder, som tjänar till att säkerställa perfekt stängning av ventilen, genom att köra över toppplattorna omedelbart efter att armen har passerat. Ett kopparrör eller värmare, cirka tio fot lång, ständigt varm av en liten kamin, också fäst vid undersidan av vagnen, passerar över och smälter ytan av kompositionen (som har brutits genom att lyfta ventilen), som vid kylningen blir fast och tätar ventilen hermetiskt. Således lämnar varje tåg i förbigående röret i ett passande tillstånd för att ta emot nästa tåg.
Att gå in och lämna röret beskrevs:
Det kontinuerliga röret är uppdelat i lämpliga sektioner (efter respektive avstånd för de fasta ångmaskinerna) genom separeringsventiler, som öppnas av tåget när det går: dessa ventiler är så konstruerade att ingen stopp eller minskning av hastigheten är nödvändig i går från en sektion till en annan. Utgångssepareringsventilen, eller den vid slutet av sektionen närmast dess ångmaskin, öppnas genom luftkompressionen framför kolven, som med nödvändighet sker sedan den passerat grenen, som står i förbindelse med luftpumpen; ingångssepareringsventilen, (som nära början av nästa rörsektion) är en jämvikts- eller balansventil, och öppnas omedelbart när kolven har gått in i röret. Huvudröret sätts samman med djupa hylsor, i vilka ett ringformigt utrymme lämnas omkring mitten av packningen, och fylls med en halvvätska: på så sätt förhindras eventuellt läckage av luft in i röret.
På den tiden utvecklades järnvägen snabbt, och lösningar på dagens tekniska begränsningar söktes ivrigt och inte alltid rationellt utvärderade. Samudas avhandling presenterade fördelarna med hans system:
- överföring av kraft till tåg från statiska (atmosfäriska) kraftverk; det statiska maskineriet skulle kunna vara mer bränsleeffektivt;
- tåget skulle befrias från nödvändigheten av att bära kraftkällan och bränslet med sig;
- kraft tillgänglig för tåget skulle vara större så att brantare lutningar kunde förhandlas; att bygga nya linjer skulle detta kraftigt minska byggkostnaderna genom att möjliggöra minskning av markarbeten och tunnlar;
- eliminering av ett tungt lok från tåget skulle göra det möjligt att använda lättare och billigare spårmaterial;
- passagerare och invånare vid linjen skulle besparas olägenheten av rökutsläpp från passerande tåg; detta skulle vara särskilt användbart i tunnlar;
- kollisioner mellan tåg skulle vara omöjliga, eftersom endast ett tåg åt gången kunde hanteras på vilken sektion som helst mellan två pumpstationer; kollisioner stod i främsta rummet hos allmänheten på den tiden innan moderna signalsystem, när ett tåg tilläts följa ett föregående tåg efter ett definierat tidsintervall, utan någon möjlighet att upptäcka om det tåget hade stannat någonstans framför på tåget. linje;
- kolven som rör sig i röret skulle hålla kolvvagnen nere och, hävdade Samuda, förhindra urspårningar, vilket gör det möjligt att köra kurvor på ett säkert sätt i hög hastighet;
- personer på järnvägen skulle inte utsättas för risk för explosioner av ångpanna (då en mycket reell möjlighet).
Samuda tillbakavisade också kritiken av sitt system som hade blivit utbredd:
- att om en pumpstation misslyckades skulle hela linjen stängas eftersom inget tåg kunde passera den punkten; Samuda förklarade att ett rörarrangemang skulle göra det möjligt för nästa pumpstation att förse den sektionen; om detta var under reducerat tryck skulle tåget ändå kunna passera, om än med en liten tidsförlust;
- att luftläckage vid klaffen eller rörskarvarna skulle försvaga vakuumeffekten kritiskt; Samuda pekade på erfarenheter och testresultat på sin demonstrationslinje, där detta uppenbarligen inte var ett problem;
- kapitalkostnaden för maskinhusen var en enorm börda; Samuda observerade att kapitalkostnaden för ånglok eliminerades, och driftskostnaderna för bränsle och underhåll kunde förväntas bli lägre.
Ett patent
I april 1844 tog Jacob och Joseph Samuda patent på sitt system. Strax efter detta dog Joseph Samuda och det överläts till hans bror Jacob att fortsätta arbetet. Patentet var i tre delar: den första beskrev det atmosfäriska rör- och kolvsystemet, den andra beskrev hur vakuumet kan skapas i områden med riklig vattentillförsel genom att använda tankar med vatten på olika nivåer; och det tredje avsnittet behandlade plankorsningar av en atmosfärisk järnväg.
Dalkey Atmospheric Railway
Dublin och Kingstown Railway öppnade 1834 och förbinder hamnen i Dún Laoghaire (som då kallades Kingstown) med Dublin; det var en standardlinje. 1840 önskades man förlänga linjen till Dalkey, en sträcka på cirka två mil. En hästspårväg på sträckan förvärvades och byggdes om: den hade använts för att hämta sten från ett stenbrott för byggandet av hamnen. Den var brant graderad (vid 1 på 115 med en 440-yard sträcka på 1 på 57) och kraftigt krökt, den skarpaste var 570 yards radie. Detta innebar betydande svårigheter för loken som då var i bruk. Kassören för företaget, James Pim , var på besök i London och hörde talas om Samudas projekt och tittade på det. Han ansåg att det var perfekt för kraven i hans företag, och efter att ha begärt ett lån på £26 000 till regeringen kom man överens om att installera det på Dalkey-linjen. Därmed blev Dalkey Atmospheric Railway .
Ett 15-tums dragrör användes, med en enda pumpstation vid Dalkey, i den övre änden av den 2 400 yards körningen. Motorn skapade 110 ihp och hade ett svänghjul på 36 fot i diameter. Fem minuter före den planerade avgången för ett tåg från Kingstown började pumpmotorn att fungera och skapade ett 15-tums vakuum på två minuter. Tåget trycktes manuellt till det läge där kolven gick in i röret, och tåget hölls på bromsen tills det var redo att starta. När den tiden kom släpptes bromsarna och tåget körde iväg. (Den elektriska telegrafen installerades senare, vilket undviker beroendet av tidtabellen för motordrift.)
Den 17 augusti 1843 var röret uttömt för första gången och dagen efter gjordes en provkörning. Lördagen den 19 augusti öppnades linjen för allmänheten. Under drift uppnåddes en typisk hastighet på 30 mph; tillbaka till Kingstown var genom gravitation nedför lutning, och långsammare. I mars 1844 fungerade 35 tågrörelser dagligen och 4 500 passagerare i veckan reste på linjen, mestadels helt enkelt för nyhetens skull.
Det finns registrerat att en ung man vid namn Frank Elrington vid ett tillfälle befann sig på kolvvagnen, som inte var kopplad till tåget. När bromsen släpptes, sköt det lätta fordonet iväg i hög hastighet och tillryggalade sträckan på 75 sekunder, i genomsnitt 65 mph.
Eftersom detta var den första kommersiellt fungerande atmosfäriska järnvägen, tilldrog den uppmärksamheten av många framstående ingenjörer av dagen, inklusive Isambard Kingdom Brunel , Robert Stephenson och Sir William Cubitt .
Linjen fortsatte att fungera framgångsrikt i tio år och överlevde det atmosfäriska systemet på brittiska linjer, även om linjen Paris – Saint Germain fortsatte till 1860.
När systemet avskaffades 1855 användes ett 2-2-2 ånglok vid namn Princess, för övrigt den första ångmaskinen som tillverkades i Irland. Även om det var en ynklig mekanism, arbetade ångmaskinen framgångsrikt på den branta linjen under några år.
Paris Saint Germain
År 1835 fick bröderna Pereire en koncession från Compagnie du Chemin de fer de Paris à Saint-Germain . De öppnade sin 19 km långa linje 1837, men bara så långt som till Le Pecq , en flodkaj på Seines vänstra strand, eftersom en skrämmande lutning skulle ha varit nödvändig för att nå Saint-Germain-en-Laye , och lokomotiv från dag ansågs oförmögna att klättra den nödvändiga lutning, vidhäftning ansågs vara den begränsande faktorn.
Efter att ha hört talas om framgången med Dalkey-järnvägen sände den franske ministern för offentliga arbeten (M. Teste) och understatssekreterare (M. Le Grande) M. Mallet, inspecteur général honoraire des Ponts et Chaussées, till Dalkey. Han skrev en uttömmande teknisk utvärdering av systemet installerat där, och dess potential, som inkluderade resultaten av mätningar gjorda med Joseph Samuda.
Det var genom hans intresse som bröderna Pereire antog systemet för en förlängning av själva Saint Germain, och byggandet startade 1845, med en träbro som korsade Seine följt av en tjugovalvad murad viadukt och två tunnlar under slottet. Tillbyggnaden öppnades den 15 april 1847; den var 1,5 km lång på en lutning av 1 på 28 (35 mm/m).
Drivröret lades mellan rälsen; den hade en diameter på 63 cm (25 tum) med en slits upptill. Spåret stängdes av två läderflikar. Pumparna drevs av två ångmaskiner med en kapacitet på 200 hk, placerade mellan de två tunnlarna i Saint-Germain. Tågets hastighet på uppstigningen var 35 km/h (22 mph). På nedstigningen körde tåget med gravitationen ända till Pecq, där ångloket tog över för uppkörningen till Paris.
Systemet var tekniskt framgångsrikt, men utvecklingen av kraftfullare ånglok ledde till att det övergavs från den 3 juli 1860, när ångloket körde hela vägen från Paris till Saint Germain, med hjälp av ett skjutlokomotiv uppför lutning. Detta arrangemang fortsatte i mer än sextio år fram till elektrifieringen av linjen.
En korrespondent för Ohio State Journal beskrev några detaljer; det verkar ha funnits två rörsektioner:
Ett järnrör läggs ner i mitten av banan, som är nedsänkt ungefär en tredjedel av sin diameter i vägbädden. För en sträcka av 5 500 yards har röret en diameter på endast 1¾ fot [dvs. 21 tum], stigningen här är så liten att den inte kräver samma mängd kraft som krävs på den branta sluttningen till Saint Germain, där röret , för ett avstånd av 3 800 yards, är 2 fot 1 tum [dvs 25 tum] i diameter.
Ångmaskinerna hade ackumulatorer:
Till varje motor är anpassade två stora cylindrar, som släpper ut fjorton kubikfot luft per sekund. Trycket i luftgrytan (claudieres) som är fäst vid utmattningsmaskinerna är lika med sex absoluta atmosfärer.
Han beskrev ventilen:
Genom hela rörets längd görs en sektion i toppen, vilket lämnar ett öppet utrymme på cirka fem tum. I varje skuren kant av sektionen finns en förskjutning för att fånga upp kanterna på en ventil som passar ner på den. Ventilen är gjord av ett stycke sulläder som är en halv tum tjockt, med plattor av järn fästa på både den övre och motsvarande undersidan för att ge den styrka ... som kanske är en fjärdedel av en tum i tjocklek. Plattorna är omkring nio tum långa, och deras ändar, ovanför och under, är placerade tre fjärdedels tum från varandra och bildar fogar, för att ge läderventilen böjlighet och samtidigt fasthet.
Clayton registrerar namnet på ingenjören Mallet, som hade varit generalinspektör för offentliga arbeten, och ger en något annorlunda redogörelse: Clayton säger att Mallet använde ett flätat rep för att täta springan. Han säger också att vakuum skapades genom att kondensera ånga i en vakuumkammare mellan körningarna, men det kan ha varit ett missförstånd av tryckackumulatorerna.
London och Croydon Railway
En ångjärnväg till en början
London och Croydon Railway (L&CR) erhöll sin auktoriserande parlamentsakt 1835, för att bygga sin linje från en korsning med London och Greenwich Railway (L&GR) till Croydon. Vid den tiden var L&GR-linjen under uppbyggnad, och parlamentet motsatte sig byggandet av två järnvägsterminaler i samma kvarter i London, så att L&CR skulle behöva dela L&GR:s London Bridge-station. Banan byggdes för vanlig lokdrift. Ett tredje företag, London and Brighton Railway (L&BR) främjades och det var också tvunget att dela sträckan till London genom att köra över L&CR.
När linjerna öppnades 1839 fann man att trängsel uppstod på grund av de frekventa stopptjänsterna på den lokala Croydon-linjen; detta var särskilt ett problem på 1 på 100-stigningen från New Cross till Dartmouth Arms. L&CR-ingenjören, William Cubitt, föreslog en lösning på problemet: ett tredje spår skulle läggas på östra sidan av den befintliga dubbelspårshuvudlinjen, och alla lokaltåg i båda riktningarna skulle använda det. De snabbare Brighton-tågen skulle befrias från förseningen efter ett stannande tåg. Cubitt hade blivit imponerad under sitt besök på Dalkey-linjen, och det nya tredje spåret L&CR skulle använda atmosfärisk kraft. Den lokala linjen skulle också utökas till Epsom, också som en enkelspårig atmosfärisk linje. Dessa arrangemang antogs och parlamentariska befogenheter erhölls den 4 juli 1843, vilket också godkände en linje till en terminal vid Bricklayers Arms. Överenskommelser gjordes också med L&GR för att de skulle lägga till ett extra spår på den gemensamma delen av sin rutt. Den 1 maj 1844 öppnade Bricklayers Arms-terminalen, och en frekvent tjänst kördes från den, utöver London Bridge-tågen.
Nu stämningsfullt också
L&CR-linjen divergerade åt sydväst vid Norwood Junction (då kallad Jolly Sailor , efter ett värdshus), och behövde korsa L&BR-linjen. Det atmosfäriska röret gjorde detta omöjligt på lägenheten, och en övergång konstruerades för att möjliggöra korsningen: detta var det första exemplet i järnvägsvärlden. Detta var i form av en träviadukt med inflygningsgradienter på 1 på 50. En liknande övergång skulle byggas vid Corbetts Lane Junction, där L&CR-tilläggslinjen skulle ligga på den nordöstra sidan av den befintliga linjen, men denna gjordes aldrig.
Ett dragrör med en diameter på 15 tum installerades mellan Forest Hill (som då kallades Dartmouth Arms , också efter ett lokalt värdshus) och West Croydon. Även om Samuda övervakade installationen av den atmosfäriska apparaten, utelämnades en väderklaff, en gångjärnsförsedd järnplatta som täckte läderspaltventilen i Dalkey-installationen. L&CR hade en atmosfärsingenjör, James Pearson. Maudslay, Son and Field levererade de tre 100 hk ångmotorerna och pumparna vid Dartmouth Arms, Jolly Sailor och Croydon (senare West Croydon), och utarbetade maskinhus hade byggts för dem. De designades i gotisk stil av WH Brakespear, och hade höga skorstenar som också tömde ut den evakuerade luften på hög nivå.
Ett tvånåls elektriskt telegrafsystem installerades på linjen, vilket gjorde det möjligt för stationspersonalen att indikera för det avlägsna maskinhuset att ett tåg var redo att starta.
Denna sektion, från Dartmouth Arms till Croydon, startade drift på atmosfärssystemet i januari 1846.
Dragrörsslitsen och kolvfästet överlämnades; det vill säga slitsförslutningsklaffen var kontinuerligt gångjärn på ena sidan, och kolvstödsfästet vreds för att minimera den nödvändiga öppningen av klaffen. Detta innebar att kolvvagnen inte bara kunde vridas på en vridskiva i slutet av en resa. Istället var den dubbelsidig, men kolven överfördes manuellt till den nya främre änden. Själva kolvvagnen måste flyttas manuellt (eller med hästkrafter) till tågets främre ände. Vid Dartmouth Arms var stationsplattformen en ö mellan de två ångstyrda linjerna. Cubitt designade ett speciellt system av spetsar som gjorde det möjligt för den atmosfäriska kolvvagnen att komma in på det vanliga spåret.
Handelsstyrelsens inspektör, general Pasley, besökte linjen den 1 november 1845 för att godkänna den för öppnande av hela linjen. Tidningen Times rapporterade händelsen; ett specialtåg lämnade London Bridge draget av ett ånglok; vid Forest Hill togs loket loss och:
kolvvagnen ersattes och tåget därifrån påverkades av atmosfärstryck. Tåget bestod av tio vagnar (inklusive den som kolven är fäst vid) och dess vikt var uppåt femtio ton. Klockan sju och en halv minut över två lämnade tåget viloplatsen vid Dartmouth Arms, och vid åtta och tre kvarts minuter efter gick kolven in i ventilen, när det omedelbart gick upp för oss att en slående fördel med systemet var den milda, nästan omärkliga, rörelsen vid start. När vi lämnade stationen på lokomotivlinjer har vi ofta upplevt ett "ryck" som ibland uppgår till en absolut "chock" och tillräckligt för att larma den nervösa och blyga passageraren. Inget sådant upplevdes dock här. Inom en minut och en fjärdedel av kolven som gick in i röret, var hastigheten som uppnåddes mot en stark motvind i en hastighet av tolv mil i timmen; i nästa minut, dvs. vid elva minuter över två, tjugofem miles i timmen; vid tretton minuter över två, trettiofyra miles i timmen; fjorton minuter över två, fyra mil i timmen; och femton minuter över två, femtiotvå miles i timmen, vilket bibehölls till sexton minuter över två, då hastigheten började minska, och vid sjutton och en halv minut över två nådde tåget ändstationen i Croydon och utförde på så sätt resan från Dartmouth Arms, fem miles, på åtta minuter och trekvart. Barometern i kolvvagnen visade ett vakuum på 25 tum och det i motorhuset ett vakuum på 28 tum.
Den framgångsrika officiella offentliga körningen rapporterades brett och omedelbart främjades nya planer för långdistansjärnvägar på det atmosfäriska systemet; South Devon Railways aktier steg över en natt.
Öppning
Pasleys rapport den 8 november var gynnsam, och linjen var klar att öppna. Regissörerna tvekade och ville skaffa lite mer erfarenhet i förväg. Den 19 december 1845 sprack vevaxeln på Forest Hills stationära motor, och motorn var oanvändbar. Delen byttes dock snabbt ut och den 16 januari 1846 öppnade linjen.
Klockan 11:00 den morgonen gick vevaxeln på en av Croydon-motorerna sönder. Två motorer hade tillhandahållits, så trafiken kunde fortsätta använda den andra, tills klockan 19:20 den motorn drabbades av samma öde. Återigen gjordes reparationer fram till den 10 februari 1846, då båda Croydon-motorerna misslyckades.
Detta var ett bittert slag för anhängarna av det atmosfäriska systemet; Brister i tillverkningen av de stationära motorerna som anskaffats från en ansedd motortillverkare sa ingenting om det praktiska i själva atmosfärssystemet, men som Samuda sa till styrelsen:
"Allmänheten kan inte diskriminera (eftersom den inte kan veta) orsaken till avbrotten, och varje oegentlighet hänförs till atmosfärssystemet."
Två månader senare sprack strålen från en av Forest Hill-motorerna. Vid den här tiden gjorde regissörerna planer för Epsom-förlängningen; de reviderade snabbt sitt planerade köp av motorer från Maudslay och inbjöd anbud; Boulton och Watt från Birmingham tilldelades kontraktet, eftersom deras pris var betydligt lägre än deras konkurrenters.
Sammanslagning
London och Brighton Railway slogs samman med L&CR den 6 juli 1846 och bildade London, Brighton och South Coast Railway (LB&SCR). För tillfället fortsatte direktörerna för det större företaget med L&CR:s avsikter att använda atmosfärssystemet.
Tekniska problem
Sommaren 1846 var exceptionellt varm och torr och allvarliga svårigheter med dragrörsklaffventilen började visa sig. Det var viktigt att göra en bra tätning när läderfliken var stängd och väderförhållandena gjorde lädret stelt. När det gäller talg- och bivaxblandningen som var tänkt att täta fogen efter varje tåg, hade Samuda ursprungligen sagt "denna komposition är fast vid atmosfärens temperatur och blir flytande när den värms upp några grader över den" och det varma vädret hade den effekten. Samudas ursprungliga beskrivning av sitt system hade inkluderat en väderventil av metall som stängdes över fliken, men denna hade utelämnats på L&CR, vilket exponerade ventilen för väder och även uppmuntrade intag av skräp, inklusive, en observatör rapporterade, en näsduk tappade av en dam på banan. Eventuellt skräp som fastnat i luckans säte kunde bara ha minskat dess effektivitet.
Dessutom var talgen – det vill säga utsmält animaliskt fett – attraktiv för råttpopulationen. En källa från 1859 rapporterar att råttor kommer in i järnröret över natten för att äta talgen, och att "hundratals" dödas varje morgon när pumpen aktiverades för det första tåget. Förseningar blev frekventa, på grund av oförmåga att skapa tillräckligt med vakuum för att flytta tågen, och stopp på de branta infartssluttningarna vid övergången var vanliga och rapporterades allmänt i pressen.
Direktörerna började nu känna sig oroliga över atmosfärssystemet, och i synnerhet Epsom-förlängningen, som skulle ha tre motorer. I december 1846 frågade de Boulton och Watt om att avbryta projektet och fick veta att det skulle kosta 2 300 pund om att avbryta leveranskontraktet i ett år. Direktörerna gick med på detta.
Vintern 1846/7 medförde nya meteorologiska svårigheter: ovanligt kallt väder gjorde läderfliken stel och snö kom in i röret vilket resulterade i fler inställda atmosfäriska tjänster. En banarbetare dödades i februari 1847 medan ångsubstitution var i drift. Detta var tragiskt olyckligt, men det hade effekten av utbredda rapporter om att atmosfären ännu en gång inte fungerade.
Plötsligt slut
Under denna långa period måste direktörerna ha blivit mindre och mindre engagerade i att fortsätta med det atmosfäriska systemet, även när pengar spenderades på att förlänga det mot London Bridge. (Den öppnade från Dartmouth Arms till New Cross i januari 1847, med gravitation i norrgående och Dartmouth Arms pumpstation södergående.) I en situation där allmänhetens förtroende var viktigt kunde direktörerna inte uttrycka sina tvivel offentligt, åtminstone förrän ett slutgiltigt beslut hade tagits. Den 4 maj 1847 meddelade direktörerna "att Croydon Atmospheric-rören drogs upp och planen övergavs".
Anledningen verkar inte ha offentliggjorts på en gång, men utlösandet verkar ha varit att handelsinspektörens insisterande på en andra korsning vid divergensen mellan Brighton- och Epsom-linjerna. Det är inte klart vad detta syftar på, och kan helt enkelt ha varit en rationalisering av tidpunkten för ett smärtsamt beslut. Oavsett orsaken skulle det inte bli något mer atmosfäriskt arbete på LB&SCR.
South Devon Railway
Får auktorisation
Great Western Railway (GWR) och Bristol och Exeter Railway som arbetade tillsammans hade nått Exeter den 1 maj 1844, med en bredspårig järnväg som förbinder staden med London. Intresserade parter i Devonshire ansåg att det var viktigt att förlänga förbindelsen till Plymouth, men terrängen innebar avsevärda svårigheter: det fanns hög mark utan någon enkel väg igenom.
Efter avsevärda kontroverser fick South Devon Railway Company (SDR) sin parlamentslag som godkände en linje, den 4 juli 1844.
Bestämma rutten
Företagets ingenjör var den innovativa ingenjören Isambard Kingdom Brunel . Han hade besökt Dalkey-linjen och han hade blivit imponerad av förmågan hos atmosfärssystemet på den linjen. Samuda hade alltid lagt fram fördelarna med sitt system, som (han hävdade) inkluderade mycket bättre backklättringsförmåga och lättare vikt på banan. Detta skulle göra det möjligt att planera en linje i kuperad terräng med brantare lutningar än vanligt, vilket sparar avsevärda byggkostnader.
Om Brunel definitivt hade bestämt sig för att använda atmosfärssystemet på planeringsstadiet, skulle det ha tillåtit honom att slå en väg som skulle ha varit omöjlig med dagens lokomotiv. Rutten för South Devon Railway, som fortfarande används idag, har branta lutningar och anses allmänt vara "svår". Kommentatorer skyller ofta på att det är designat för atmosfärisk dragkraft; till exempel:
Sekon, som beskriver linjens topografi, säger att bortom Newton Abbot,
landets struktur är mycket olämplig för att bygga en järnväg med goda lutningar. Denna nackdel besvärade inte vid den tiden Mr. Brunel, ingenjören till South Devon Railway Company, eftersom han föreslog att arbeta linjen enligt atmosfärsprincipen, och en av fördelarna med systemet var att branta banker var lika lätta att arbeta som en nivå.
- Linjen "lämnades med ett arv av en linje byggd för atmosfäriskt arbete med de därav följande tunga lutningarna och skarpa kurvorna".
- Brunel "tvivlade allvarligt på förmågan hos någon motor att ta itu med den typ av gradienter som skulle vara nödvändiga på South Devon".
Faktum är att beslutet att överväga antagandet av atmosfärssystemet kom efter parlamentariskt tillstånd, och rutten måste ha slutförts innan den överlämnades till parlamentet.
Åtta veckor efter antagandet av lagen fick aktieägarna höra att "Sedan lagen antogs har ett förslag mottagits ... från Mrs. Samuda Brothers ... att tillämpa deras dragkraftssystem på South Devon Line." Brunel och en deputation av direktörerna hade ombetts att besöka Dalkeylinjen. Rapporten gick på att som ett resultat,
Med tanke på det faktum att både gradienterna och kurvorna på många punkter på linjen kommer att göra tillämpningen av denna princip särskilt fördelaktig, har era chefer beslutat att det atmosfäriska systemet, inklusive en elektrisk telegraf, bör tillämpas på hela linjen av South Devon Railway.
Konstruktion och öppning
Konstruktionen startade på en gång på sektionen från Exeter till Newton Abbot (först kallad Newton ); denna första del är i stort sett nivå: det var sektionen och framåt från Newton som var kuperad. Kontrakt om leverans av 45 hästkrafter (34 kW) pumpmotorer och maskiner slöts den 18 januari 1845, för att levereras senast den 1 juli samma år. Tillverkningen av dragrören stötte på svårigheter: de skulle gjutas med slitsen formad, och förvrängning var ett allvarligt problem till en början.
Leveransen av maskineriet och läggningen av rören försenades mycket, men den 11 augusti 1846, med det arbetet fortfarande pågående, hyrdes ett kontrakt för de motorer som krävdes över den kuperade delen bortom Newton. Dessa skulle vara kraftigare, på 64 hästkrafter (48 kW), och 82 hästkrafter (61 kW) i ett fall, och dragröret skulle ha en större diameter.
Tågtrafiken startade mellan Exeter och Teignmouth den 30 maj 1846, men detta drevs av ångmaskiner som hyrs in från GWR. Till slut, den 13 september 1847, började de första passagerartågen trafikera det atmosfäriska systemet. Atmosfäriska godståg kan ha gått några dagar tidigare.
Fyra atmosfäriska tåg gick dagligen utöver den annonserade ångtjänsten, men efter en tid bytte de ut ångtågen. Till en början användes det atmosfäriska systemet så långt som endast till Teignmouth, varifrån en ångmaskin drog tåget inklusive kolvvagnen till Newton, där kolvvagnen togs bort och tåget fortsatte sin resa. Från den 9 november ägde en del atmosfärisk arbete till Newton rum, och från den 2 mars 1848 var alla tåg på sektionen atmosfäriska.
Under vintern 1847-48 upprätthölls en reguljär trafik till Teignmouth. Den högsta registrerade hastigheten var ett genomsnitt på 64 mph (103 km/h) över 4 miles (6,4 km) med 28 långa ton (28 t) och 35 mph (56 km/h) vid dragning av 100 långa ton (100 t) . [ citat behövs ]
Två betydande begränsningar av atmosfärssystemet övervanns vid denna period. Den första var ett extra dragrör som fanns vid stationer; den lades utanför banan och hindrade därför inte punktarbetet. Kolvvagnen förbunden med den med ett rep – röret måste ha haft en egen kolv – och tåget kunde dras in på en station och vidare till början av det vidare huvudröret. Den andra utvecklingen var ett plankorsningsarrangemang för röret: en gångjärnsförsedd täckplatta låg tvärs över röret för väganvändning, men när dragröret var uttömt, aktiverade ett grenrör en liten kolv som höjde locket, vilket gjorde att kolvvagnen kunde passera säkert och fungerar som en varning för trafikanter. Samtida tekniska ritningar visar dragröret betydligt lägre än normalt, med dess topp ungefär i nivå med rälshuvudena och med centrum i nivå med akterspegelns mitt. Ingen indikation på hur spårvidden bibehölls.
Underdrivet dragsystem
Trots att tågen gick till synes tillfredsställande hade det förekommit tekniska felräkningar. Det verkar som att Brunel ursprungligen specificerade 12-tums (300 mm) för nivåsektionen till Newton och 15-tums (380 mm) rör för den kuperade delen av sträckan, och när han specificerade den stationära motorkraften och vakuumpumparna, hade han avsevärt undereffekt dem. De 12-tums (300 mm) rören verkar ha skrotats, och 15-tums (380 mm) rör installerade i deras ställe, och 22-tums (560 mm) rör började installeras på de kuperade sektionerna. Ändringar av motorstyrningsregulatorerna gjordes för att uppgradera dem till att gå 50 % snabbare än vad som är designat. Det rapporterades att kolförbrukningen var mycket tyngre än prognosen, med 3s 1½d per tågmil istället för 1s 0d (och istället för 2s 6d som var hyran för de hyrda GWR-ångloken). Det kan delvis ha berott på att den elektriska telegrafen ännu inte har installerats, vilket krävde pumpning enligt tidtabellen, även om ett tåg kan bli försenat. När telegrafen stod klar, den 2 augusti, sjönk kolförbrukningen de följande veckorna med 25 %.
Problem med luckans stängning
Under vintern 1847–1848 började läderklaffventilen som tätade dragrörsslitsen ge problem. Under vinterns kalla dagar frös lädret hårt i frost efter mättnad i regn. Detta resulterade i att den inte kunde sitta ordentligt efter passagen av ett tåg, vilket släppte in luft i röret och minskade effektiviteten av pumpningen. Den följande våren och sommaren var det varmt och torrt väder och läderventilen torkade ut, med ungefär samma resultat. Brunel lät behandlade lädret med valolja i ett försök att behålla flexibiliteten. Det sades vara en kemisk reaktion mellan tanninet i lädret och järnoxiden på röret. Det var också svårigheter med läderkoppstätningen på kolvarna.
Kommentatorer observerar att South Devon-systemet utelämnade väderklaffen av järn som användes på Dalkey-linjen för att täcka klaffventilen. På den linjen vändes järnplåtarna bort omedelbart framför kolvfästet. Det finns inte registrerat varför detta utelämnades i South Devon, men i snabb takt måste det arrangemanget ha involverat avsevärd mekanisk kraft och genererat omgivningsljud.
I maj och juni upplevdes ännu allvarligare problem när delar av klaffen slets loss från sitt fäste och sektioner måste snabbt bytas ut. Samuda hade ett kontrakt med företaget för att underhålla systemet, och han rekommenderade installation av ett väderskydd, men detta antogs inte. Detta skulle inte ha åtgärdat det omedelbara problemet, och fullständigt utbyte av läderfliken krävdes; detta beräknades kosta £32 000 – en mycket stor summa pengar då – och Samuda vägrade att agera.
Övergivenhet
Med ett avtalsmässigt återvändsgränd under kampen för att hålla ett felaktigt system i drift, var det oundvikligt att slutet var nära. Vid en aktieägarstämma den 29 augusti 1848 var direktörerna skyldiga att rapportera alla svårigheter, och att Brunel hade avrådt från att överge det atmosfäriska systemet; överenskommelser gjordes med Great Western Railway för att tillhandahålla ånglok, och det atmosfäriska systemet skulle överges från den 9 september 1848.
Brunels rapport till direktörerna, som nu visades på mötet, var omfattande, och han var också medveten om sin egen känsliga position och Samudas avtalsenliga skyldigheter. Han beskrev de stationära motorerna, som erhållits från tre leverantörer: "Dessa motorer har på det hela taget inte visat sig framgångsrika; ingen av dem har hittills fungerat särskilt ekonomiskt, och vissa är mycket extravaganta i användningen av bränsle." När det gäller svårigheterna med läderventilen vid extrem väderlek, värme, frost och kraftigt regn,
Samma botemedel gäller alla tre, att hålla ventilens läder oljat och lackat och göra det ogenomträngligt för vattnet, som eljest tränger igenom det i vått väder, eller som fryser det i kyla, gör det för styvt att stängas av; och samma försiktighetsåtgärd förhindrar att lädret torkar och krymper av värmen; för detta, och inte smältningen av kompositionen, är den huvudsakliga olägenheten till följd av värme. Lite vatten spritt på ventilen från en tank i kolvvagnen har också visat sig vara användbart i mycket torrt väder, vilket visar att torrheten, och inte värmen, var orsaken till läckaget.
Men det fanns ett mycket allvarligare problem: "En avsevärd utsträckning av den längsgående ventilen gick sönder genom att lädret revs sönder vid skarvarna mellan plattorna. Lädret sprack först delvis vid dessa punkter, vilket orsakade ett avsevärt läckage, särskilt i torrt väder. Efter en tid rivs det helt igenom."
Underhåll av dragröret och ventilen var Samudas avtalsenliga ansvar, men Brunel antydde att han anklagade företaget för vårdslös lagring och för att ventilen hade installerats en tid innan den användes av tåg; Brunel avböjde att gå in på ansvarsfrågan och anspelade på möjliga palliativa åtgärder, men drog slutsatsen:
Byggnadskostnaderna har vida överträffat våra förväntningar, och svårigheten att arbeta med ett system som är så totalt annorlunda än det som alla – resenären såväl som arbetare – är vana vid, har (sic) visat sig vara för stor; och därför, även om, utan tvekan, efter ytterligare några försök stora minskningar kan göras i kostnaderna för att arbeta på den nu lagda delen, kan jag inte förutse möjligheten av någon incitament att fortsätta systemet bortom Newton.
En enorm fientlighet genererades bland vissa aktieägare, och Samuda och i synnerhet Brunel kritiserades hårt, men det atmosfäriska systemet på linjen var färdigt.
Retention rekommenderas
Thomas Gill hade varit styrelseordförande i South Devon och ville fortsätta med atmosfärssystemet. För att trycka på för detta avsade han sin befattning, och i november 1848 publicerade han en broschyr som uppmanade till att behålla systemet. Han skapade tillräckligt stöd för detta för att en extra bolagsstämma i bolaget hölls den 6 januari 1849. En lång teknisk diskussion ägde rum, där Gill uppgav att Clark och Varley var beredda att ingå kontrakt för att färdigställa atmosfärssystemet och underhålla det över en sektion av linjen. Det fanns, sa Gill, tjugofem andra uppfinnare som var angelägna om att få sina skapelser provade på linjen. Mötet varade i åtta timmar, men till slut genomfördes en omröstning: en majoritet av de närvarande aktieägarna var för att fortsätta med systemet, 645 till 567 aktier. Ett stort fullmaktsblock innehades dock av aktieägare som inte önskade närvara vid stämman och med sina röster bekräftades nedläggningen med 5 324 till 1 230.
Det var slutet på det atmosfäriska systemet på South Devon Railway.
Råttor
Det hävdas ofta bland entusiastergrupper att en faktor till att läderfliken misslyckades var råttor som attraherades av talgen och gnagde på den. Även om råttor sägs ha dragits in i dragröret i början, fanns det ingen hänvisning till detta vid krismötet som beskrivs ovan. Historikern Colin Divall tror att det finns "inga dokumentära bevis alls" för råttor som orsakar sådana problem på järnvägen.
Tekniska detaljer
Malört Scrubs demonstrationslinje
Kolvvagnen på demonstrationslinjen var en öppen fyrhjulig bana. Inga kontroller av något slag visas på en ritning. Balken som bar kolven kallades "abborre", och den var fäst direkt på axlarna och svängdes vid sin mittpunkt; den hade en motvikt baktill på fästet (kallad "coulter").
Dalkey linje
Det sedvanliga tåget bestod av två bussar, kolvvagnen, som inkluderade en vaktkupé och tredje klass boende, och en andra klass vagn, med ändobservationsfönster baktill. Det fanns ingen första klass vagn. Vakten hade skruvbroms, men ingen annan kontroll. Återvändning (nedåtgående) gjordes under gravitation, och skyddet hade en spak som gjorde det möjligt för honom att svänga kolvenheten åt sidan, så att nedstigningen gjordes med kolven utanför röret.
Saint Germain linje
Sektionen som togs i bruk, Le Pecq till Saint Germain, var nästan exakt lika lång som Dalkey-linjen, och manövrerades på liknande sätt förutom att sänkningen av gravitationen gjordes med kolven i röret så att lufttrycket hjälpte till att bromsa fart. Den övre terminalen hade sidospår, med växling som sköts av rep.
London och Croydon
Kolvvagnarna var sexhjuliga skåpbilar, med en förarplattform i varje ände, eftersom de var dubbelsidiga. Förarens position var i vagnen, inte i det fria. Mittaxeln var ofjädrad och kolvenheten var direkt ansluten till den. Föraren hade en vakuummätare (en kvicksilvermanometer , ansluten med ett metallrör till kolvens huvud. Vissa fordon var utrustade med hastighetsmätare, en uppfinning av Moses Ricardo. Förutom en broms hade föraren en by-pass-ventil som släppte in luft till det delvis uttömda dragröret framför kolven, vilket minskade dragkraften som utövades. Detta verkar ha använts vid nedstigningen 1 på 50 från övergången. Spaken och ventilarrangemanget visas i ett diagram i Samuda's Treatise .
Variabel kolvstorlek
En del av Samudas patent inkluderade kolven med variabel diameter, vilket gjorde det möjligt för samma kolvvagn att ta sig fram sektioner med olika dragrörsstorlekar. Clayton beskriver det: förändringen kunde kontrolleras av föraren under rörelse; en spak manövrerade en anordning snarare som ett paraply på baksidan av kolvhuvudet; den hade gångjärnsförsedda stålribbor. För att få plats med konsolen för kolven, måste dragrörsslitsen, och därför toppen av röret, vara på samma nivå oavsett diametern på röret, så att allt extra utrymme som skulle tätas var nedåt och i sidled; "paraply"-arrangemanget var asymmetriskt. Detta användes faktiskt aldrig på South Devon Railway eftersom 22-tumsrören där aldrig öppnades; och förändringen vid Forest Hill varade bara fyra månader före slutet av atmosfärssystemet där. En kolv med variabel diameter var också avsedd att användas på Saint-Germain-järnvägen, där ett 15-tumsrör skulle användas från Nanterre till Le Pecq, och sedan ett 25-tumsrör på tre och en halv procent upp till Saint- Germain. Endast 25-tumssektionen blev klar, så en enkel kolv användes.
Motorhusplatser, South Devon Railway
- Exeter; södra änden av St Davids station, upp sidan av linjen
- Grevinnan Wear; söder om Turnpike-bron, på 197m 22c, nedåt
- Torva; söder om Turf plankorsning, nedåt
- Starcross; söder om stationen, uppåt
- Dawlish; öster om stationen, upp sidan
- Teignmouth; intill stationen, uppåt
- Sommarstuga; vid 212m 38c, nedåt
- Newton; öster om stationen, nedåt
- Dainton; väster om tunneln, nedåt
- Totnes; intill stationen, uppåt
- Rattery; 50,43156, -3,78313; byggnaden aldrig färdigställd
- Torquay; 1 mil norr om Torre station (den ursprungliga terminalen, kallad Torquay), upp sidan
I Daintons maskinhus skulle en vakuummottagare installeras i inloppsröret till pumparna. Detta var uppenbarligen en interceptor för skräp som kan förtäras i dragröret; den hade en öppningsbar dörr för personalen att rensa bort skräpet då och då.
Visar av atmosfäriskt järnvägsrör
- Didcot Railway Center , Didcot, Oxfordshire: tre hela längder av oanvänt South Devon 22 tums rör, hittat under sanden 1993 vid Goodrington Sands, nära Paignton, visat sedan 2000 med GWR-skenor återvunna från en annan källa.
- Utställningen "Being Brunel", öppnade 2018 på Brunel's SS Great Britain, Bristol: en hel längd oanvänd South Devon 22-tumsrör.
- STEAM – Museum of the Great Western Railway , Swindon: en mycket kort del av oanvänt South Devon 22 tums rör, förmodligen den del som beskrevs 1912 som beskådad på ett Great Western Railway company museum i Paddington.
- Newton Abbot Town och GWR Museum , Newton Abbot, Devon: ytterligare en mycket kort del av oanvänt South Devon 22-tumsrör.
- Museum of Croydon , Croydon: en hel längd av London och Croydon 15-tumsrör, hittades i marken 1933 vid West Croydon station.
Andra tidiga applikationer
Två demonstrationsjärnvägar byggdes med hela bilen inuti röret snarare än bara en kolv. I båda fallen drevs bilarna av atmosfärstryck i ena riktningen och ökat tryck i den andra, och i båda fallen var syftet att köra bilar under jorden utan rök och gas från ånglok.
- Rammells Crystal Palace atmosfäriska järnväg från 1864 var avsedd att öka intresset för hans föreslagna Waterloo och Whitehall Railway som skulle ha gått under Themsen från Waterloo Station till Great Scotland Yard . Byggandet av den senare startade 1865 och 1866 men fortsatte inte.
- Alfred E. Beachs Beach Pneumatic Transit , som körde ett kvarter under Broadway i New York City från 1870 till 1873, visade både pneumatisk funktion och även en metod för tunneldrivning som inte skulle störa gatans yta. Lufttrycket styrdes av ett stort impeller, Roots-fläkten, snarare än skivfläktarna som användes i alla tidigare installationer. Inget vidare byggdes någonsin.
Aeromovel
1800-talets försök att skapa ett praktiskt atmosfäriskt system (beskrivet ovan) besegrades av tekniska brister. Idag har moderna material gjort det möjligt att implementera ett praktiskt system.
Mot slutet av 1900-talet utvecklade Aeromovel Corporation i Brasilien en automatiserad people mover som är atmosfäriskt driven. Lättviktståg åker på skenor monterade på en förhöjd ihålig betongbalk som bildar luftkanalen. Varje bil är fäst vid en fyrkantig platta - kolven - i kanalen, förbunden med en mast som löper genom en längsgående slits som är förseglad med gummiflikar. Stationära elektriska luftpumpar är placerade längs linjen för att antingen blåsa in luft i kanalen för att skapa positivt tryck eller för att blåsa ut luft från kanalen för att skapa ett partiellt vakuum. Tryckskillnaden som verkar på kolvplattan får fordonet att röra sig.
Elektrisk kraft för belysning och bromsning tillförs tåget av en lågspänningsström (50 V) genom spåret fordonen kör på; detta används för att ladda batterier ombord. Tågen har konventionella bromsar för exakt stopp på stationer; dessa bromsar aktiveras automatiskt om det inte finns någon tryckskillnad som verkar på plattan. Fullastade fordon har ett förhållande mellan nyttolast och egenvikt på cirka 1:1, vilket är upp till tre gånger bättre än konventionella alternativ. Fordonen är förarlösa med rörelse som bestäms av reglage vid linjekanten. Aeromovel designades i slutet av 1970-talet av brasilianska Oskar HW Coester .
Systemet implementerades första gången 1989 på Taman Mini Indonesia Indah , Jakarta , Indonesien . Den byggdes för att tjäna en nöjespark; det är en 2-mile (3,22 km) slinga med sex stationer och tre tåg. I slutet av 2010-talet stängdes systemet under en period och öppnades igen 2019 med endast ett tåg i drift, som hade konverterats till dieselkraft.
En andra installation, Metro-Airport Connection öppnade i augusti 2013. Linjen förbinder Estação Aeroporto (Flygplatsstation) på Porto Alegre Metro och Terminal 1 på Salgado Filho International Airport . Enkellinjen är 0,6 mil (1 km) lång med en restid på 90 sekunder. Det första fordonet för 150 passagerare levererades i april 2013 och ett andra fordon för 300 passagerare levererades senare.
I december 2018 avtäcktes ett pneumatiskt järnvägsforsknings- och utvecklingscenter i Kina, utvecklat i samarbete mellan Aeromovel och China Railway Engineering Group (CREG). Företagen hade arbetat tillsammans i projekt sedan början av 2017, inklusive ett startat men avstannat system som föreslagits för Canoas .
Det föreslagna Accra Skytrain , ett fem linjer, 194 kilometer (121 mi) förhöjt spårvägsnätverk i Ghanas huvudstad kommer också att använda tekniken. 2019 undertecknade Ghanas regering ett koncessionsavtal för bygg-drift-överföring med ett sydafrikanskt konsortium för att utveckla projektet, till en uppskattad kostnad av 2,6 miljarder dollar. Sedan juni 2021 har projektet inte gått igenom förstudiestadiet.
I december 2020 tillkännagavs att Aerom, som äger Aeromovel -teknologin, hade valts ut att installera GRU Airport People Mover på São Paulo/Guarulhos internationella flygplats . Linjen kommer att vara 2,6 kilometer (1,6 mi) lång och ha 4 stationer.
Höghastighetskoncept
Flight Rail Corp. i USA har utvecklat konceptet med ett höghastighetståg med atmosfäriskt höghastighetståg som använder vakuum och lufttryck för att flytta passagerarmoduler längs en upphöjd styrbana. Stationära kraftsystem skapar vakuum (före kolven) och tryck (bakom kolven) inuti ett kontinuerligt pneumatiskt rör placerat centralt under skenorna i en fackverksenhet. Den fria kolven är magnetiskt kopplad till passagerarmodulerna ovan; detta arrangemang gör att kraftröret kan stängas, vilket undviker läckage. Transportenheten arbetar ovanför kraftröret på ett par parallella stålskenor.
Företaget har för närvarande en pilotmodell i skala 1/6 som arbetar på en testled utomhus. Styrbanan är 2 095 fot (639 m) lång och innehåller 2 %, 6 % och 10 % lutningar. Pilotmodellen fungerar i hastigheter upp till 25 mph (40 km/h). Bolaget hävdar att en fullskalig implementering skulle klara hastigheter på över 200 mph (320 km/h).
Se även
- Kabeljärnväg – ett mer framgångsrikt om än långsamt sätt att ta sig över branta backar.
- Bergbana – ett system för att övervinna branta backar med hjälp av tyngdkraften på nedåtgående bilar för att höja uppåtgående bilar
- Hyperloop
- Pneumatiskt rör
- Ångkatapult – används för att sjösätta flygplan från fartyg: arrangemanget av tätning och resande är liknande, även om övertryck används.
- Vactrain – ett futuristiskt koncept där fordon färdas i ett evakuerat rör, för att minimera luftmotståndet; det föreslagna framdrivningssystemet är inte atmosfäriskt.
Anteckningar
Vidare läsning
- Adrian Vaughan, Railway Blunders , Ian Allan Publishing, Hersham, 2008, ISBN 978-0-7110-3169-2 ; sidan 21 visar ett fotografi av L&CR-traktionsrör som grävdes fram 1933.
- Arthur R Nicholls, The London & Portsmouth Direct Atmospheric Railway , Fonthill Media, 2013, ISBN 978 1 78155244 5 ; Berättelse om ett misslyckat försök till en stamväg
- Winchester, Clarence, red. (1936), " "The Atmospheric railway" ", Järnvägsunderverk i världen , s. 586–588