Сидней Уитингтон - История инженерного дела. Важнейшие технические достижения с древних времен до ХХ столетия

В 1872 году второе изобретение Вестингауза, автоматический тормоз, сделало замедление хода и остановку проще и надежнее. Новый тормоз был создан на основе первого. Под каждым вагоном был добавлен отдельный дополнительный резервуар с тройным клапаном. Он заполнялся сжатым воздухом при давлении около 75 фунтов. Когда давление в поездной магистральной линии снижается или отключается, в нормальной ситуации, инженером, воздух из резервуара под вагоном действует через тройной клапан на свой тормозной цилиндр, полностью или частично включает тормоз. Если поездная магистральная линия повреждена, все тормоза автоматически включаются давлением воздуха из отдельных резервуаров. Тройной клапан – основная черта автоматического воздушного тормоза. После 1872 году автоматические воздушные тормоза совершенствовались только незначительно. Американские промышленники и железнодорожники в 1886–1887 годах провели множество испытаний каждой детали тормозного оборудования и разных типов тормозов.

В Англии первые официальные испытания тормозов прошли в Мидленде в 1875 году. Вакуумные автоматические тормоза, впервые испытанные в Большой западной железной дороге в 1876 году, после этого распространились очень широко. В Англии железнодорожное оборудование легче, чем в США. В 1925 году вакуумный тормоз стал стандартным оборудованием на английских дорогах, а на континенте – воздушный тормоз. Позже в США появился тормоз, названный АВ-тормоз, который способен контролировать грузовые поезда любой длины, которые двигаются со скоростью более 70 миль в час. А тормоза, установленные на пассажирских составах, контролируют поезда, которые двигаются со скоростью более 100 миль в час. Важность эффективных тормозов очевидна. Ведь кинетическая энергия движущегося поезда пропорциональна квадрату его скорости. К примеру, поезд, скорость которого 80 миль в час, обладает в два раза большей энергией, чем поезд такого же веса при 60 милях в час. А энергия поезда при 100 милях в час больше в три раза. Ее необходимо погасить, чтобы остановить поезд. Воздушный тормоз – не только устройство безопасности. Он дает контроль над скоростью поезда в любой момент времени, а значит, в конечном счете способствует увеличению пропускной способности железной дороги, позволяя делать поезда быстрее и более частыми. Если бы миссис Карлайл могла проехать на поезде, скажем, 1950-х годов, ей не пришлось бы волноваться, как в 1836 году, о «невозможности остановки этой ужасной штуковины».

Судьба кондуктора на ранних американских железных дорогах легкой не была, особенно до появления воздушных тормозов. Ведь для остановки ему приходилось бежать по крышам вагонов и приводить в действие ручные тормоза. Еще одна опасная операция – сцепка вагонов в те дни, когда для этой цели использовалась винтовая стяжка. Такая сцепка требовала участия человека, причем он должен был находиться между вагонами в момент их сближения, что было причиной повышенного травматизма. Первая автоматическая сцепка – вагоны сцеплялись автоматически при ударе – была разработана в США в 1873 году Эли Дженнеем.

Ранние американские пассажирские вагоны освещались маленькими, тусклыми и зловонными лампами. В них сжигался китовый жир, а позже – керосин. Газовые лампы, работавшие на газе Пинча или ацетилене, постепенно вытеснили на железных дорогах масляные лампы и на многие годы стали стандартным оборудованием вагонов. Газ Пинча, создающий яркое освещение, был получен из дистиллированной нафты. Газ сжимался, помещался в транспортабельные танки, которые устанавливались под каждым вагоном. Первые электрические лампы были установлены в пульмановских вагонах в Англии в 1881 году. Они работали на аккумуляторных батареях. В конце 1880-х годов эффективная система электрического освещения, работающая от генератора, постепенно стала вытеснять газ. Первый поезд в США, освещенный электричеством, Floroda Special, был запущен в 1887 году. Электрический ток вырабатывался одним парогенератором, установленным в головной части поезда. Такое устройство не было удовлетворительным по целому ряду причин. Поэтому впоследствии под каждым вагоном стали устанавливать отдельные генераторы, соединенные ремнем с вагонной осью. Они вырабатывали энергию, независимо от направления движения поезда. Такая система освещения может снабжать энергией кондиционеры и другие приборы.

Мощные аккумуляторные батареи обеспечивают энергию, когда вагоны стоят.

Пульмановская компания в 1907 году построила первый стальной вагон, тем самым совершив настоящую революцию в вагоностроении. Очевидно, что стальные вагоны намного безопаснее деревянных. Все американские грузовые и пассажирские вагоны, которые строились с тех пор, были из стали или алюминиевых сплавов. Первые стальные вагоны в Европе появились в 1922 году, но на многих дорогах продолжали эксплуатироваться деревянные вагоны. Кондиционирование воздуха летом впервые опробовали на дороге Балтимор – Огайо в 1884 году – тогда вагон охладили льдом. Но механическое кондиционирование широко распространилось в Америке только в 1930-х годах. Роликовые подшипники впервые заменили подшипники трения Росса Винанса в конце 1920-х годов. Роликоподшипники уменьшают сопротивление, особенно при старте. Подвижные составы обтекаемой формы из легких алюминиевых и стальных сплавов появились в 1930-х годах. Новые грузовые вагоны перевозили грузы в четыре раза больше собственного веса.

Эволюция электрической сигнализации и управления напрямую зависела от изобретений, описанных в главе 11. До 1920-х годов у сигналов была только одна функция – предотвращение несчастных случаев, после этого электрическая сигнализация стала также использоваться для передачи приказов. Управление означает отправление и прием поездов, и эффективная система управления позволяет устанавливать высокую плотность движения на любой линии.

Один из первых железнодорожных сигналов – корзина, покрытая белой тканью, которую поднимали на высоком шесте. На линии Ньюкасл – Френчтаун, которая позже стала частью Пенсильванской железной дороги, этот сигнал использовали еще в 1832 году. Возможно, нечто подобное применяли во время американской революции для передачи шифрованных сообщений. Когда такая корзина была поднята на шесте, это означало «чисто», а когда ее опускали вниз, это означало «стоп». Выход из строя этого несложного механизма определял корзину в положение стоп, чтобы избежать подачи ложного сигнала «чисто». Это базовый принцип всех сигнальных систем. Позже, когда для управления поездами стали использовать телеграф, корзины были заменены большими пустотелыми мячами. Так появился железнодорожный термин highball – «высокий мяч», означающий зеленую улицу для поездов. Вся ранняя сигнализация была построена на временных промежутках. Через какое-то время – скажем, через 20 минут – после отхода поезда сигнал «стоп» менялся на «чисто». Предполагалось, что следующий поезд не догонит предыдущий, если их будет разделять двадцатиминутный интервал. Однако все, что угодно, начиная от механической поломки и кончая выходом на рельсы стада коров, могло задержать поезд. Тогда происходила катастрофа.