Podobno jednym z nawiększych osiągnięć cywilizacyjnych było wynalezienie koła. Wcześniej korzystano z mechanizmu krokowego, który pozwalał na przemieszczanie się człowieka. Najpierw o własnych siłach, potem jazdą wierzchem korystając z siły udomowionych zwierząt, które miały dość energii, by również przeciągnąć ciężar wleczony za zwierzęciem.
Zwiększenie masy ciągnionej udało się dzięki zastosowaniu specjalnych płóz.
Ewenementem była możliwość transportu towarowego na łodziach płaskodennych ciągnionych z użyciem rąk „żeglarza” lub odpychania się specjalnym drągiem od dna koryta.
Zastanawiający jest transport ogromnych głazów przy budowie piramid, gdzie materiał na piramidę pochodził ze znacznie oddalonego miejsca wydobycia i obróbki bloku skalnego.
Pewne rozwiązania transportu towarów podsuwa nam organizacja irlandzkich wyrobisk górniczych, gdzie korzystano w transportcie urobku ze specjalnych wózków przemieszczanych po wcześniej przygotowanej do tego transportu trasie – znanych już z przełomu XV-XVI wieku.
Te doświadczenia pozwoliły na wykształcenie się pierwszego urządzenia przeznaczonego głównie do transportu osób – początkowo był to wagon ciągnięty przez konia lub muła a poruszający się na gładkiej nawierzchni główek dwóch równoległych szyn. Okazało się, że wagon toczony w ten sposób był szybszy, aniżeli dobrze wszystkim znany powóz podskakujący na bruku ówczesnych ulic.
Wynalazek skutecznej maszyny parowej znany nam z około 1800 roku zaowocował rozwiązaniami modernizacji szyn w taki sposób, aby już maszyna była w stanie przemieścić wagon z pasażerami lub też z ładunkiem. Jedną z propozycji była szyna z ząbkami, dzięki którym zęby koła napędowego mogły pozwolić na przemieszczenie wagoniku.
Praktyka wykazała, że taka konstrukcja szyn zużywa się w miarę szybko a napęd skierowany bezpośrednio na koło jezdne (gładka obręcz na gładkiej nawierzchni) w pełni zaspokaja oczekiwania w zakresie transportu. Od tego czasu rozpoczął się wyścig na coraz większą zdolność przewozową nowego środka transportu.
Praktycznie lokomotywa – bo tak nazwano maszynę parową – wygrała ten wyścig z innymi rowiązaniami, chociaż definitywnie napęd parowy ustąpił silnikowi elektrycznemu oraz wysokoprężnemu silnikowi Diesla.
O ile trasa nie przekraczała spadku 2,5%, nie było problemów z wykorzystaniem lokomotywy jako siły ciągnącej. Chociaż znane są przypadki – gdy spadki sięgały nawet i do 4% - ta technologia sprawdzała się.
Tu – jako wątek innego rozwiążania – zasygnalizuję wykorzystanie siły wytwarzającej się przy przemieszczaniu się powietrza w próżni, również wykorzystanej jako źródło napędu w celu przewozu osób. Tak zwana „kolej pneumatyczna” ustąpiła jednak definitywnie kolei parowej z tego względu, że znaleziono rozwiązania na dorównanie parametrom osiąganym przez kolej peumatyczną jednocześnie przy znacznie mniejszych kosztach budowy szlaku w przypadku wykorzystania trakcji parowej.
Chociaż wzrastała moc kolei parowej, silnik parowy zastąpiono silnikiem elektrycznym, a poprzez „zygzakowanie” trasy zmniejszano maksymalne spadki do wielkości dostępnej tradycyjnej trakcji kolejowej, chociaż na odcinkach przekraczających 10% zastosowano specjalne rozwiązania konstrukcyjne.
Tak duże spadki wymagały dostosowania wagoników do nachylenia terenu, wykorzystywano również napęd grawitacyjny (zmienna masa jednego z wagoników przeciwważąca ciężar drugiego wagonika zaczepionego na linie) – ten był ograniczony długością liny. Nieograniczonym zasięgiem charakteryzowała się kolej zębata, czyli specjalna konstrukcja torowiska z trzecią szyną.
Koleje zębate wykonywano w dwóch wersjach. Pierwsza polegała na wykonaniu lokomotywy przystosowanej do napędu składu pociągu na bazie zębatki napędzanej silnikiem, której zęby opierały się na zębach szyny środkowej na całej długości szlaku. Druga wersja posiadała lokomotywę skonstruowaną w taki sposób, że podawała napęd tradycyjnie na koła umieszczone na szynach, lecz na odcinkach o większym spadku można było wykorzystać trzecią szynę, na której opierały się zęby dodatkowego koła napędzającego. Konstrukcja takiego torowiska pozwalała na zazębienie się kołą zębatego napędzającego z zębami szyny środkowej bez ingerencji obsługi lokomotywy. Ta technika była łatwiejsza również w przypadku budowy rozjazdów – wystarczyło wykonać je na odpowiednio mniejszym spadku i zrezygnować z szyny środkowej na odcinku rozjazdu, po czym ponownie wprowadzić trzecią szynę do pokonania kolejnego stromego odcinka.
Z reguły kolej zębata była stosowana do maksymalnego spadku rzędu 50%, przy większych nachyleniach w zasadzie ograniczano się do budowy kolei linowo-terenowej – gdzie dwa wagoniki poruszały się przeciwbieżnie dzięki napędzanej tym razem linie, lub też były to wagoniki zawieszone na linie i poruszające się zdecydowanie ponad terenem (kolej linowa).
Dzisiaj wraca temat transportu osobowego już nie w tak trudnych warunkach terenowych, ale w zatłoczonych centrach dużych aglomeracji. Tu mają znaczenie już zupełnie inne warunki – już nie duże odległości, ale ogromna ilość pasażerów w szczytach przesilenia ruchu osobowego.
W celu rozwiązana problemu często znowu wraca zastosowanie „trzeciej szyny” – ale jej znaczenie jest już zupełnie inne. Z uwagi na transport głęboko pod miastem, typowa trakcja elektryczna zostaje zastąpiona szyną dostarczającą energię elektryczną. TO zastosowanie możliwe jest do stosowania jedynie tam, gdzie ruch pasażerski w żaden sposób nie przecina się ze szlakiem kolejowym, tak, jak to odbywa się w „metrze” – gdzie dostęp pasażerów jest możliwy jedynie do wejścia do wagonu, nie dalej.
Kolej zębata, jak wspomniałem, sprawdza się jedynie przy znacznych spadkach. W Polsce w obecnych granicach była taka linia łącząca Dzierżoniów z kopalniami węgla w Słupcu i w Nowej Rudzie, gdzie na odcinku Srebrna - Góra Wolibórz na odcinku o nachyleniu 6% zastosowano szynę zębatą a skład był przeciągany specjalną lokomotywą o napędzie zarówno na koła jezdne jak i na zębatkę.
Waruki ekonomiczne doprowadziły do rozebrania tego odcinka w latach 30. XX wieku.
Niemało linii kolei zębatej jest w Czechach oraz w Słowacji. Jednak królową kolei zębatej jest Szwajcaria. O ile konstrukcja linii kolei zębatej pozwala na pokonywanie znacznych spadków w odróżnieniu od kolei tradycyjnej, to walory krajobrazowe towarzyszące kolei na znacznych spadkach warte są szczególnego polecenia.
Załączam też kilka wybranych linków do samodzielnego przejrzenia tego zagadnienia. Nie podaję źródeł literatury pisanej, ponieważ wiele publikacji na ten temat jest postawą opisów na stronach Wikipedii a tym samym ujętych w bibliografii źródłowej. Z uwagi na łatwość dostępu do tychże informacji poprzez internet ograniczam się do wyboru linków ze świadomością, że jest to bardzo ograniczona propozycja.
http://bcpw.bg.pw.edu.pl/Content/351/pt14_nr_8_1914_02_18.pdf
http://de.wikipedia.org/wiki/Pilatusbahn
http://de.wikipedia.org/wiki/Zahnradbahn_Stuttgart
http://pl.wikipedia.org/wiki/Kolej_sowiog%C3%B3rska
http://pl.wikipedia.org/wiki/Kolej_z%C4%99bata
http://pl.wikipedia.org/wiki/Tramwaj#Etymologia
http://pl.wikipedia.org/wiki/Tramwaj#Powstanie_sieci_tramwajowych
http://pt.wikipedia.org/wiki/Elevador_do_Bom_Jesus
http://www.harrachov.com/pl/harrachov/ciekawe-miejsca-w-harrachovie/kolej-zbata-harrachov-382.html
http://www.kolej.one.pl/~halski/linie/sowiogorska/eulen.htm
http://www.nasze-wycieczki.info/wiadukt-w-srebrnej-gorze,40,.html
http://www.transportszynowy.pl/torykolszyny.php
http://www.wykop.pl/ramka/405462/kolej-zebata-czyli-jak-wjechac-pociagiem-pod-gore/
361 680, 15.01.2012, 20.05
