Kolej w tubie – pomysł stary jak świat

Już w połowie XIX w. w Anglii pojawił się pomysł na stworzenie alternatywnego modelu metra ze składami ściśle dopasowanymi do ścian jego tunelu. Ich poruszanie się było możliwe dzięki tłoczeniu do tunelu powietrza pod dużym ciśnieniem.

Kolej pneumatyczna

Pierwsza kolej pneumatyczna powstała w 1864 r. w londyńskim Crystal Palace. Jej twórcą był Thomas Webster Rammell (1814-1879). Tunel pomiędzy Sydenham i Penge miał długość 550 m i był owalny w przekroju – liczył 3 na 2,7 m. Wagon wykorzystywany do przewozu pasażerów wyposażony był w uszczelniający „kołnierz”, wykonany ze szczeciny. Powietrze było tłoczone do tunelu przy pomocy dużego wentylatora o średnicy 6,7 m, napędzanego przez unieruchomioną lokomotywę parową. Tory o szerokim rozstawie szyn (prawdopodobnie 2140 mm), po których poruszał się wagon, ułożone były na wzdłużnych podkładach (równoległych do biegu szyn). Obudowany cegłami tunel znajdował się zaledwie 1,2 metra pod ziemią.

Rozpoczynając kurs, wagon znajdował się na powierzchni. Następnie wjeżdżał po lekko pochylonym fragmencie toru, poruszając się jedynie dzięki swojej masie i grawitacji, do wnętrza tunelu. Potem zamykano za nim parę żelaznych drzwi. Następnie powietrze o ciśnieniu „2,5 uncji na cal kwadratowy” popychało skład w kierunku finalnego przystanka. W pewnym momencie tor unosił się nieco, dzięki czemu wagon wyhamowywał łagodnie, do momentu gdy osiągał zakratowany otwór w suficie tunelu, dzięki czemu dochodziło do wyrównania ciśnienia. Prowadzący pojazd musiał jedynie w odpowiednim momencie nacisnąć hamulec. Aby rozpocząć drogę powrotną, śmigło wentylatora zaczynało obracać się w drugą stronę niż poprzednio, dzięki czemu powstawało podciśnienie wyciągające wagon. Cała podróż trwała ok. 50 sekund, a bilet na nią kosztował 6 pensów.

Kolej pneumatyczna z Crystal Palace działała bardzo krótko – od 27 sierpnia do października 1864 r. Być może był to jedynie odcinek testowy, a doświadczenia z jego eksploatacji miały być wykorzystane do budowy pełnowymiarowego połączenia, które planowane było pomiędzy Waterloo a Whitehall. Infrastruktura kolejki Rammella nie zachowała się do naszych czasów. W 1975 r. przeprowadzono wykopaliska, które miały ją odnaleźć. Udało się jednak odkopać jedynie fragment muru oporowego. Co ciekawe, wśród londyńczyków krążyły pogłoski, że okolice, w których przebiegała trasa kolei pneumatycznej są… nawiedzone. W 1978 r. pojawiła się nawet kobieta, która twierdziła, iż odnalazła tunel, w którym miała ujrzeć wagon ze szkieletami w wiktoriańskich ubraniach. Motyw ten pojawił się także w opowiadaniu „Strange Air” autorstwa Toma Browna, wydanej w 2013 r.

Rozwiązanie podobne do kolei pneumatycznej z Crystal Palace zastosowano w 1870 r. w Nowym Jorku. Stworzono tam demonstracyjny podziemny tunel o długości jedynie 95 m i średnicy 2,4 m, który biegł pod Broadwayem. Jego głównym konstruktorem był Alfred Ely Beach (1826-1896), który projekt ten sfinansował z własnych środków (przeznaczył na to ok. 350 tys. dolarów). Kursował tylko jeden wagonik, a fundusze uzyskane ze sprzedaży biletów na przejażdżki przeznaczane były na cele charytatywne. Ciśnienie i podciśnienie uzyskiwano dzięki 44-tonowej sprężarce z wirującymi tłokami. Wagon zabierał na pokład 22 pasażerów. Trasa była wyłącznie demonstracyjna – pojazd wjeżdżał w tunel, a następnie nim wracał, bez finalnego przystanku. Całość przygotowano z klasą i rozmachem. Chętni na przejażdżkę oczekiwali na peronie w podziemiach jednego z budynków. Mogli oni korzystać z wygodnych foteli i podziwiać freski na ścianach podziemi, a także złote rybki pływające w specjalnie utworzonym zbiorniku wodnym. Przez pierwsze dwa tygodnie eksploatacji, kolejka wykonała 11 tys. kursów, a w ostatnim roku jej funkcjonowania – aż 400 tys. Projekt miał być rozwijany, jednak ze względu na kłopoty z jego finansowaniem zrezygnowano z dalszych planów rozbudowy podziemnej kolejki pneumatycznej w Nowym Jorku. Ostatnie jej kursy miały miejsce w 1873 r. Doświadczenia z eksploatacyjne posłużyły do budowy nowojorskiej sieci poczty pneumatycznej, która była używana aż do 1953 r. Kolej pneumatyczna Beacha również wywarła swój wpływ na popkulturę – odniesienia do niej odnaleźć można w kultowych filmach: „Ghostbusters II” (1989) i „Teenage Mutant Ninja Turtles” (1990).

Kolej atmosferyczna

W epoce wiktoriańskiej pojawił się także pomysł na tzw. „kolej atmosferyczną”. Opierał się on na wykorzystaniu wysokiego ciśnienia powietrza w tubie znajdującej się pomiędzy szynami. Wewnątrz niej montowano tłok, przymocowany od spodu do pociągu. Na obu końcach tuby umieszczono stacje specjalnych pomp – na początku trasy wdmuchujących powietrze pod bardzo dużym ciśnieniem, a na jej końcu – wypompowujących je i tworzących stan zbliżony do próżni.

Transport przy wykorzystaniu ciśnienia powietrza został po raz pierwszy zaproponowany przez George’a Medhursta w 1799 r. Ponad 40 lat później pierwszy testowy tor kolei atmosferycznej zbudowano w Zachodnim Londynie (ówczesne Wormwood Scrubs). W latach 1844-1854 funkcjonowała kolej atmosferyczna (Dalkey Atmospheric Railway) w Dublinie. Jej trasa mierzyła 2,82 km, a w jej stworzenie zaangażował się Charles Vignoles (twórca m.in. szyny o przekroju używanym do dziś). W 1846 r. uruchomiono kolej tego typu na trasie pomiędzy londyńskimi Croydon i Forest Hill. Natrafiono jednak na wiele problemów technicznych związanych z jej obsługą i utrzymaniem. Zaledwie rok później stało się to powodem rezygnacji z eksploatacji kolei atmosferycznej w Londynie. Doświadczenia te zostały jednak wykorzystane podczas budowy trasy łączącej Exeter z Newton w 1847 r. Skonstruowano wówczas kolej atmosferyczną o torze o długości 32 km, ze stacjami pomp powietrza znajdującymi się co 4,8 km. Pociągi mogły rozwijać na niej prędkość nawet 112 km/h, zazwyczaj jednak jeździły z szybkością ok. 65 km/h. Tutaj również pojawiły się problemy – kolej atmosferyczna okazała się o wiele droższa od parowej, a utrzymywanie tuby w stanie zapewniającym jej szczelność (musiała być regularnie smarowana łojem) było bardzo pracochłonne. Jej eksploatację zakończono w 1848 r. Do dziś zachował się niewielki fragment torów wraz z samą tubą, a także stacje pomp. Podobne eksperymenty przeprowadzono również we Francji (8,5-kilometrowa linia w Paryżu, 1847-1860), w USA (Nowy Jork, 1870-1873) oraz w Brazylii i stolicy Indonezji – Dżakarcie.