Введение

Гравитационная железная дорога (англ. gravity railroad) или гравитационная железная дорога (брит. англ. gravity railway) – это железная дорога на склоне, позволяющая вагонам, перевозящим минералы или пассажиров, спускаться по склону исключительно под действием силы тяжести. Скорость вагонов контролируется тормозным механизмом на одном или нескольких вагонах состава. Затем вагоны поднимаются обратно наверх по склону с помощью тягловой силы животных, локомотива или стационарного двигателя, используя кабель, цепь или одну или несколько широких, плоских железных полос. Более поздний пример в Калифорнии использовал паровые двигатели для подъема гравитационных вагонов обратно на вершину горы Тамалпайс. Типичные американские горки в парках развлечений созданы на основе технологии гравитационных железных дорог, вдохновленные петлеобразной трассой, впервые реализованной на второй железной дороге в США – Mauch Chunk & Summit Hill Railroad, которая десятилетиями эксплуатировалась как туристическая аттракция после прекращения грузовых перевозок угля.

Типы гравитационных железных дорог

Некоторые гравитационные железные дороги были спроектированы так, чтобы вес спускающихся загруженных вагонов поднимал пустые вагоны обратно наверх, используя трос, перекинутый через шкив в верхней части участка пути. Более поздняя конструкция, разработанная Джоном Б. Джервисом, использовала два отдельных пути: грузовой (или тяжелый) путь, по которому вагоны, загруженные углем, доставлялись к месту назначения, и порожний путь, использовавшийся для возвращения пустых вагонов к шахтам. Этот метод позволял вагонам двигаться по замкнутому контуру, без необходимости в обгонных путях. Для подъема пустых вагонов на наклонные участки использовался стационарный паровой двигатель и замкнутый трос, цепь или железные полосы. Затем вагоны скатывались по небольшому уклону к следующему наклонному участку. Если вагоны меняли направление на концах линии с помощью стрелочного перевода вместо петли, такая железная дорога называлась гравитационной железной дорогой с реверсивным движением.

Сдвигающаяся гравитационная железная дорога

Термин "гравитационная железная дорога со свичевыми переключателями" иногда применяется к гравитационным железным дорогам, которые использовали специальные самодействующие (приводные импульсом) Y-образные переключатели, известные как свичи, для автоматического изменения направления вагона в определенных точках во время спуска; это, по сути, складывает уклон по склону в характерную зигзагообразную форму. (Смотрите диаграмму: вагон начинает движение из точки А, проезжает через свич в точке В и останавливается в точке С. Затем вагон снова проезжает через свич и следует к свичу в точке D, где процесс повторяется.) Отдельный путь обычно использовался для подъема пустых вагонов обратно наверх. Первоначальная реализация этой системы приписывается железной дороге Mauch Chunk Switchback, которая перевозила уголь и пассажиров с 1827 по 1933 год. Она пользовалась большой популярностью у туристов и привела к развитию американских горок.

Самодействующий наклон

В Великобритании и других странах самодействующий наклон – это система, в которой спускающиеся с грузом вагоны тянут вверх пустые вагоны посредством троса и барабана. Может использоваться два отдельных пути или один путь с обгонным циклом. Эта система широко применялась на сланцевых железных дорогах в Уэльсе. Разновидностью этой системы является фуникулёр для пассажиров, например, Линтонский и Линмутский фуникулёр. Оба пассажирских вагона оборудованы водоемами, и в начале работы оба водоема заполнены. Затем вода выпускается из водоема нижнего вагона до тех пор, пока разница в весе между вагонами не приведет к их движению.

Великобритания

Железная дорога Ффестиниога в Гвинеде, на северо-западе Уэльса, была построена в 1832 году для перевозки сланца из карьеров в горах к морю в Портмадоге. Линия была спроектирована таким образом, чтобы вагоны спускались под действием силы тяжести, а лошади первоначально использовались для подъема пустых вагонов наверх. Во время спуска лошади перевозились в вагоне типа "Данди" в конце состава. Позже был принят паровозный привод. Эта узкоколейная железная дорога до сих пор функционирует, но все пассажирские поезда теперь тянутся локомотивами. Время от времени проводятся демонстрационные составы, использующие силу тяжести и оригинальные вагоны, до 50 вагонов за раз.

Соединенные Штаты

В Соединенных Штатах компания «Делавэр и Гудзонский канал» эксплуатировала обширную систему гравитационных железных дорог с 1828 по 1898 год. Система включала 22 отдельных подъемных участка, протяженностью 55 миль (89 км), которые были приобретены в 1886 году недавно построенным летним курортом Шохола Глен (1882) и использовались до 1907 года. Благодаря успеху и развитию гравитационных железных дорог, в 1850 году была создана вторая гравитационная линия в Хоули и Питтстоне. Этот маршрут протяженностью 47 миль (76 км) от Порт-Гриффит (Питстон) до Паупак-Эдди (Хоули) позволил Пенсильванской угольной компании напрямую доставлять антрацит из своих шахт Северного угольного бассейна в долине Вайоминг по каналу «Делавэр и Гудзон» и, в конечном итоге, на рынки Нью-Йорка. Железная дорога «Онтарио и Сан-Антонио Хайтс» была железной дорогой в Онтарио, Калифорния, которая использовала уникальные вагоны с мулами (Gravity Mule Car). Мулы обеспечивали движение вагонов в гору, а специальный прицеп позволял мулам ехать вниз по склону, используя силу тяжести. Вагоны с мулами работали с 1887 по 1895 год, когда линия была электрифицирована. С 1896 по 1929 год паровые поезда перевозили пассажиров на гору Тамалпаис в округе Марин, штат Калифорния. В 1902 году гравитационные вагоны начали перевозить пассажиров с вершины горы по 8 милям (13 км) извилистой одноколейной железной дороги в город Милл-Вэлли, а с 1907 года – первых туристов в Муир-Вудс. Гравитационный сервис дополнял паровозное сообщение. Мощные паровые двигатели Шей и Хейслер железной дороги «Маунт-Тамалпаис и Мьюр-Вудс» затем буксировали гравитационные вагоны обратно на вершину для следующего рейса. "Гравитационные вагоны" соблюдали строгий скоростной режим. 3 мая 2009 года на восточном пике горы Тамалпаис открылся музей «Гравитационный вагон», где представлена эта необычная форма транспорта. Там воссозданный гравитационный вагон движется по 26-метровому участку пути.

Италия

Железная дорога Модена — Сассуоло, открытая 1 апреля 1883 года, также была известна как "trenèin dal còcc": в моденском диалекте "còcc" обозначал первоначальный толчок, который давался поезду при отправлении из Сассуоло, используя небольшой и равномерный уклон в сторону Модены. Поезд мог двигаться под действием силы тяжести вниз по склону со скоростью 20–30 км/ч, а обратно наверх — с паровозом.

Другие наклонные железнодорожные пути

Фуникулер не является настоящей гравитационной железной дорогой, так как вагоны никогда не движутся по инерции и всегда соединены тросом. Железная дорога с зубчатой передачей также не является настоящей гравитационной железной дорогой по той же причине.