Кіріспе
болашақтың теориялық гравитациялық темір жолдары. Гравитациялық темір жол (американдық ағылшын тілінде) немесе гравитациялық бағыт (британдық ағылшын тілінде) – көлбеу беткейде орналасқан темір жол, ол минералдарды немесе жолаушыларды тасымалдайтын вагондарға гравитация күшінің арқасында ғана төмен қарай қозғалуға мүмкіндік береді. Вагонның жылдамдығы пойыздың бір немесе бірнеше вагонындағы тежегіш механизм арқылы бақыланады. Содан кейін вагондар жануарлардың күшімен, локомотивпен немесе стационарлық двигательмен және кабельмен, тізбекпен немесе бір немесе бірнеше кең, жалпақ темір жолақтармен кері тартылады. Калифорниядағы кейінгі мысал бу двигательдерін гравитациялық вагондарды Тамалпай тауының басына кері тарту үшін пайдаланды. Әдеттегі ойын-сауық паркіндегі аттракциондар гравитациялық темір жол технологиясының негізінде жасалған, ол АҚШ-тың екінші темір жолы – Mauch Chunk & Summit Hill Railroad-та қолданылған, ол көмір тасымалдаудан алынғаннан кейін ондаған жылдар бойы туристік бағыт ретінде жұмыс істеді.
A gravity railroad (American English) or gravity railway (British English) is a railroad on a slope that allows cars carrying minerals or passengers to coast down the slope by the force of gravity alone. The speed of the cars is controlled by a braking mechanism on one or more cars on the train. The cars are then hauled back up the slope using animal power, a locomotive or a stationary engine and a cable, a chain or one or more wide, flat iron bands. A much later example in California used steam engines to pull gravity cars back to the summit of Mt. Tamalpais. The typical amusement park roller coaster is designed from gravity railroad technology based on the looping track incorporated into the second railroad of the United States, the Mauch Chunk & Summit Hill Railroad, which remained in operation for decades as a tourist ride after it was withdrawn from freight service hauling coal.
Гравитациялық теміржол түрлері
Кейбір гравитациялық теміржолдар төмен түсетін жүк вагондарының салмағы арқасында бос вагондарды жоғары көтеруге мүмкіндік беретіндей етіп жасалған, желінің бір бөлігінде жоғарыдағы шкивтің айналасында оралған кабельді пайдаланған. Джон Б. Джервис ұсынған кейінгі жаңартуда екі жеке жол қолданылды: жүк немесе ауыр жол, ол көмірмен толтырылған вагондарды мақсатына дейін тасымалдады, ал жеңіл жол бос вагондарды шахтаға қайтару үшін пайдаланылды. Бұл әдіс вагондарға өтпелі учаскелерді қажет етпестен, тұйықталған жолмен жүруге мүмкіндік берді. Бос вагондарды көтеру үшін тұрақты бу машинасы және оралған кабель, тізбек немесе темір жолақтар қолданылды. Содан кейін вагондар келесі көтерілуге дейін аз көлбеумен сырғып түсті. Егер вагондар желінің соңында бұрылыс немесе өткізу орнында бағыттарын өзгертсе, онда бұл теміржол кері гравитациялық теміржол деп аталды.
Артқа ауыстыратын ауырлық темір жолы
"Свитчбек гравитациялық темір жолы" термині кейде, төмен қарай қозғалғанда вагондардың бағытын автоматты түрде өзгертуге арналған, ерекше өздігінен жұмыс істейтін (импульспен басқарылатын) Y пішіндес ауыстырғыштарды қолданған гравитациялық темір жолдарына қатысты қолданылады; бұл, әдетте, еңісті беткей бойында ерекше "зигзаг" пішінде бүктеуге мүмкіндік береді. (Сызбаны қараңыз: вагон А нүктесінен басталып, В нүктесіндегі ауыстырғыш арқылы өтеді және С нүктесінде тоқтайды. Содан кейін вагон ауыстырғыш арқылы қайтадан өтіп, D нүктесіндегі ауыстырғышқа жетеді, онда процесс қайталанады.) Бос вагондарды жоғары көтеру үшін әдетте жеке жол қолданылды. Осы жүйенің алғашқы нұсқасы 1827 жылдан 1933 жылға дейін көмір мен жолаушыларды тасымалдаған Мауч Чанк Свитчбек темір жолына жатқызылады. Бұл туристердің арасында өте танымал болды және аттракциондардың дамуына ықпал етті.
Өздігінен әрекет ететін еңіс
Ұлыбританияда және басқа елдерде өздігінен жұмыс істейтін еңіс – жүк тиелген вагондар төмен қарай қозғалғанда, арқан мен барабан арқылы бос вагондарды жоғары қарай тартады. Мұнда екі жеке жол немесе бір жолмен өткізу тізбегі болуы мүмкін. Бұл жүйе Уэльстегі тақтатас теміржолдарында кеңінен қолданылған. Бұл жүйенің бір түрі – жолаушыларға арналған тік теміржол, мысалы, Линтон мен Линмут тік теміржолы. Екі жолаушылар вагоны да су резервуарларымен жабдықталған, бастапқыда екі резервуар да толы болады. Содан кейін төменгі вагонның резервуарынан су төгіледі, екі вагон арасындағы салмақ айырмасы оларды қозғалысқа келтіретінше.
Ұлыбритания
Гвинендтегі Ффестиниог темір жолы 1832 жылы таулардағы карьерлерден Портмадог теңізіне шайыр тасу үшін салынған. Жол арбалардың гравитация күшімен төмен түсуі үшін жасалған, ал бастапқыда бос арбаларды жоғары көтеру үшін жылқылар қолданылды. Жылқылар төмен сапар кезінде поезддің соңындағы "Данди" вагонында саяхаттады. Кейіннен бу көмегімен тасымалдау қабылданды. Бұл тар жол темір жолы әлі де жұмыс істеп тұр, бірақ барлық жолаушылар пойыздары енді локомотивпен тасымалданады. 50-ге дейін түпнұсқа арбаларды қолдана отырып, гравитациялық демонстрациялық пойыздар кейде іске қосылады.
Америка Құрама Штаттары
АҚШ-та Делавэр және Гудзон каналы компаниясы 1828 жылдан 1898 жылға дейін кең ауқымды гравитациялық теміржол жүйесін пайдаланды. 22 жеке көтергіш құрылысы бар, 89 шақырымдық (55 миль) жол 1886 жылы жаңадан салынған Шохола Глен жазғы курорты (1882) сатып алып, 1907 жылға дейін қолданды. Гравитациялық теміржолдардың табысы мен дамуына байланысты 1850 жылы Хоули мен Питтстонда екінші гравитациялық желі құрылды. Порт Гриффиттен (Питстон) Паупак Эддиге (Хоулиге) дейінгі 76 шақырымдық (47 миль) маршрут Пенсильвания көмір компаниясына Вайоминг аңғарындағы Солтүстік көмір кенінен антрацитті тікелей Делавэр және Гудзон каналына, содан кейін Нью-Йорк нарығына жеткізуге мүмкіндік берді. Онтарио және Сан-Антонио Хайтс теміржол компаниясы – Калифорния штатының Онтарио қаласындағы ерекше гравитациялық мул вагонымен жұмыс істеген теміржол. Мулдардың көмегімен жоғары қарай жылдамдық алса, ал тартылатын тіркеме мулдардың өздігінен төмен сырғуын қамтамасыз етті. Мул машиналары 1887 жылдан 1895 жылға дейін жұмыс істеді, содан кейін желі электрлендірілді. 1896 жылдан 1929 жылға дейін бу пойыздары жолаушыларды Калифорния штатының Марин округіндегі Тамалпайс тауына жеткізді. 1902 жылы гравитациялық вагондар таудың шыңынан 13 шақырымдық (8 миль) қияңталған, бір жолды теміржолмен Милл Вэлли қаласына жолаушы тасымалдауды бастады, ал 1907 жылдан бастап Муир Вудсқа алғашқы туристерді әкелді. Гравитациялық қызмет бумен жүретін пойыз қызметін толықтырды. Тамалпайс және Мьюр Вудс теміржолының қуатты Шей және Хейслер тісті бу локомотивтері гравитациялық вагондарды келесі рейске дейін тау шыңына сүйреп әкелді. "Гравитация" вагондарының жылдамдығы қатаң шектеуге бағынды. 2009 жылдың 3 мамырында Тамалпайс тауының шығыс бөлігінде "Гравитация" вагондары мұражайы ашылды. Мұражайда 26 метрлік рельсте қайта құрастырылған гравитациялық вагон көрсетілуде.
On May 3, 2009, the Gravity Car Barn museum opened at the east peak of Mount Tamalpais to display this novel form of transportation. There, a recreated gravity car rolls on 84 feet (26 m) of track.
Италия
Модена-Сассуоло темір жолы 1883 жылдың 1 сәуірінде іске қосылды және "trenèin dal còcc" деп те аталатын. Модена диалектісінде "còcc" дегені – Сассуолодан кететін пойызға берілген бастапқы итера, Моденаға қарайғы еңістің жеңіл және тұрақты болуынан пайдаланылды. Пойыз гравитация күшінің әсерімен 20-30 км/сағ жылдамдықпен төмен қарай қозғалып, бу локомотивтерінің көмегімен қайта жоғары көтерілетін.
Басқа көлбеу теміржолдар
Фуникулер – ауырлық күшімен қозғалатын теміржол емес, себебі вагондар ешқашан өздігінен сырғанамайды және әрқашан кабельге жалғастырылған. Тісті дөңгелек және тісті рельстік теміржол немесе тісті рельстік теміржол да осы себепті нағыз ауырлық күшімен жұмыс ілейтін теміржол болып табылмайды.