Skąd się wziął pomysł na kolej

Edyp na drodze. Początków stosowania toru można się dopatrzeć już w odległej starożytności, m.in. u Greków i Rzymian, o czym świadczą zachowane do dziś ślady kamiennych torowisk. Kamieniarze wyciosywali w kamiennej drodze koleiny, w które wstawiano koła pojazdów. Takie rozwiązania sprawdzały się szczególnie w górach i na krętych szlakach. Pojazdy nie zbaczały z trasy, nie przechylały się na boki, nie zsuwały się ze stromych dróg i można je było bezpiecznie prowadzić przez zakręty. Odległość między koleinami była dopasowana do przyjętego w danej okolicy rozstawu kół pojazdu i – zależnie od regionu – wahała się od 1350 do 1500 mm. Prawdopodobnie od rozstawu jednych z takich kolein pochodzi zastosowany już w 1630 r. i najbardziej rozpowszechniony na świecie rozstaw normalnotorowy 1435 mm. Z uwagi na to, że zdecydowana większość dróg miała tylko jedno pasmo ruchu, urządzano na nich w pewnych odstępach tzw. mijanki dla pojazdów zdążających w przeciwnych kierunkach. Jeżeli spotkanie takie następowało pomiędzy mijankami, mniej dostojny albo po prostu słabszy z podróżnych musiał wycofać swój pojazd do najbliższej mijanki lub usunąć go na chwilę na pobocze. Często dochodziło na tym tle do zatargów, a nawet do walki – nie każdy bowiem chętnie ustępował pierwszeństwa. Według mitu o greckim królu Edypie doszło właśnie do takiej walki, podczas której Edyp zabił nieznajomego starca, będącego – jak się później okazało – jego ojcem. Przytoczony epizod poświadcza istnienie w starożytnej Grecji dróg koleinowych. Z czasem zaczęto wykładać nawierzchnię dróg płytami kamiennymi na całej szerokości i drogi koleinowe stopniowo zanikały. Taki sposób przemieszczania się odżył dopiero po upływie wielu stuleci. Tory w ciemnościach. Tor – jaki znamy – wywodzi się zapewne z desek układanych na piaszczystym lub błotnistym gruncie po to, aby nie grzęzły w nim koła naładowanych taczek czy wózków. Przypuszczalnie układali je już średniowieczni budowniczowie zamków i katedr. Takie prowizoryczne tory z desek można zobaczyć również w naszych czasach, np. na placach budowy. Prawdziwy tor narodził się jednak nie na placu budowy, lecz w podziemiach kopalni. Tory prymitywnej konstrukcji były budowane w średniowiecznych kopalniach węgla i rud żelaza dla kolejek konnych i wózków transportowych napędzanych siłą mięśni człowieka. Rolę szyn spełniały wówczas utwardzane drewnem naturalne koleiny. Najczęściej jednak budowano z desek rynienki, w których biegło dodatkowe piąte koło (piąte koło u wozu również może być przydatne). Później używano do tego celu drewnianych belek. Zrobione z nich szyny były przybite do ułożonych w poprzek – również drewnianych belek – podkładów. Po tych szynach w małych wagonikach transportowano ze sztolni węgiel kamienny i rudy. Było to znaczne ułatwienie dla górników, którzy wcześniej cały urobek musieli mozolnie wynosić na powierzchnię na własnych plecach. Chodziło nie tylko o to, żeby w wąskich chodnikach nie zapadały się koła ciężkich górniczych wózków, lecz również o wytyczenie ich drogi ze względów bezpieczeństwa. W ciemnościach panujących w kopalni łatwo było najechać na ludzi lub inne wózki. Pierwsze informacje na ten temat pochodzą z kopalni niemieckich z XVI w. Za wolne i nieposłuszne. Już w XVIII w. w Anglii rozpowszechnione były kolejki przemysłowe oraz tramwaje z trakcją konną. Rozpędzona rewolucja przemysłowa stwarzała klimat sprzyjający wszelkim innowacjom, także o charakterze rewolucyjnym. Byli tacy, co marzyli o zastosowaniu maszyny parowej do napędzania pojazdów i statków. Już od schyłku XVIII w. podejmowano tego rodzaju próby w Wielkiej Brytanii, we Francji i w Stanach Zjednoczonych, niestety, na ogół niezbyt udane i bez żadnych skutków praktycznych. Przedsięwzięcie nabrało rumieńców w następstwie udoskonaleń wprowadzonych do silnika parowego przez szkockiego wynalazcę Jamesa Watta; tyle że maszyny parowe Watta zdecydowanie nie nadawały się do samodzielnego przemieszczania. Były to typowe urządzenia stacjonarne, zbyt ciężkie w stosunku do swej mocy i wydajności, czego przykładem może być wykorzystujący taką maszynę parową pojazd z 1769 r. (bezpośredni poprzednik lokomotywy parowej), skonstruowany przez francuskiego wynalazcę Nicolasa-Josepha Cugnota – podgrzanie kotła wprawiało maszynę w ruch na ok. 10 minut, po czym trzeba było jeszcze raz podgrzać wodę do dalszej jazdy. Zachęcony jednak tym osiągnięciem Cugnot po prostu umieścił pod kotłem palenisko, dzięki czemu maszyna jeździła dłużej z prędkością 4 km/h. Również niełatwo było nią sterować, co stało się przyczyną incydentu z udziałem wojsk Ludwika XV. Podczas pokazu zorganizowanego dla wyższej rangi oficerów armii francuskiej pojazd wymknął się spod kontroli, ruszył w stronę obserwatorów, wywołując panikę i przerażenie, a następnie uderzył w mur, ulegając zniszczeniu. Uznano go więc za zbyt niebezpieczny i zrezygnowano z kontynuacji prac – wokół pojazdów parowych zapanowała na dłuższy okres cisza. Ona za ciężka, on za słaby. Odpowiednim rozwiązaniem mógł być jedynie silnik mający o wiele większą moc w stosunku do własnego ciężaru. Taką szansę stwarzał silnik wysokoprężny. Watt wystrzegał się konstruowania tego rodzaju silników, nie chcąc, by eksplozje kotłów zniechęcały ludzi do napędu parowego. Zaryzykował natomiast utalentowany walijski mechanik pracujący w kopalni Richard Trevithick. Od 1799 r. instalował takie silniki własnej konstrukcji do napędu różnego rodzaju wyciągów w kopalniach walijskich, a w latach 1801–08 zbudował kilka napędzanych nimi pojazdów, tzw. lokomotyw drogowych. Spisywały się one całkiem nieźle, ale – mimo pewnych zabiegów promocyjnych – nie zyskały szerszej społecznej akceptacji. Jedną z nich puścił w 1804 r. (z zamiarem zastąpienia dotychczasowej trakcji konnej) po torze łączącym zakłady metalowe w Penydarren w południowej Walii z odległym o 15 km Abercynon. Była to pierwsza w dziejach realizacja koncepcji połączenia parowozu z szyną, a więc w sensie technicznym narodziny kolei. Podczas inauguracyjnego przejazdu zabrano 5 wagonów, 10 ton żelaza i 70 osób. Trasę o długości ponad 9 mil pokonano w 4 godziny i 5 minut. Na tej linii parowóz Trevithicka odbył wiele kursów, ciągnąc nawet 25-tonowe ładunki. Był to pierwszy nadający się do eksploatacji parowóz z kołem zamachowym. Ciśnienie w kotle wynosiło już 4 atmosfery. Małżeństwo lokomotywy z torem okazało się jednak nieudane: pod ciężarem pięciotonowego parowozu i ładunków niszczył się tor zbudowany z lekkich szyn. A po zmniejszeniu ciężaru pojazd stracił przyczepność i nie nadawał się do jazdy. Stwierdziwszy, że wymaga to dużych nakładów finansowych, Samuel Homfray, właściciel zakładów metalowych, wycofał parowóz i przywrócił trakcję konną. Ząbki, łapy, Puffing Billy. Owe udane technicznie, ale niemające dalszego ciągu, próby Trevithicka nie zostały jednak zapomniane. Rozwinięciem pomysłu były dwie lokomotywy angielskiego inżyniera Johna Blenkinsopa z 1812 r., wyposażone w dodatkowe koło zębate, zahaczające o występy na jednej z szyn (we wczesnym okresie obawiano się, że przyczepność gładkich kół do gładkiej szyny okaże się niedostateczna). Kursowały na linii długości 6 km, łączącej Leeds z kopalnią w Middleton. Jeszcze śmielszy pomysł zakładał zainstalowanie specjalnych mechanicznych łap – naśladujących zwierzęcy chód, które miały nadawać lokomotywie odpowiedni ruch. Lokomotywa ta została skonstruowana przez Williama Bruntona w 1813 r. Po tych nieudanych pomysłach powrócono do porzuconej koncepcji wykorzystania naturalnej przyczepności między kołem a szyną. Do jej rozwinięcia przyczynił się głównie angielski inżynier William Hedley, wykazując doświadczalnie, że warunkiem poruszania się pojazdów po gładkich szynach jest odpowiedni nacisk kół napędowych lokomotywy na wytrzymałą szynę. I tak powstał w 1813 r. skonstruowany przez Hedleya pierwszy użyteczny parowóz adhezyjny, czyli taki, który miał dobrą przyczepność, nazwany Puffing Billy, używany aż do 1862 r. Koniunktura gospodarcza stopniowo zaczęła sprzyjać takim inwestycjom. Rozwój przemysłu i handlu zwiększał zapotrzebowanie na transport, a w wyniku wojen napoleońskich wzrosły ceny paszy dla koni. 27 września 1825 r., dostojnicy w Eksperymencie. Ostatecznie sukces odniósł George Stephenson, maszynomistrz kopalń węgla w Killingworth, który był świadkiem pionierskich prób Trevithicka. W 1814 r. zbudował dla kopalni udany parowóz Blücher, który ciągnął po torach ładunek 30 ton z prędkością ponad 6 km/h, a trzeci jego parowóz – mający sprzężone koła napędowe – mógł już w 1816 r. ciągnąć 70 ton z prędkością 10 km/h. Stephenson w 1823 r. zorganizował w Newcastle pierwszą wytwórnię lokomotyw. Dostarczyła ona trzy parowozy pierwszej publicznej linii kolejowej Stockton-Darlington, w której wytyczaniu Stephenson uczestniczył. Uroczyste otwarcie linii ze Stockton do Darlington odbyło się 27 września 1825 r., w obecności licznie zgromadzonej publiczności. Dzień ten został powszechnie uznany za datę narodzin kolei. Prowadzony przez Stephensona parowóz Locomotion No 1 ciągnął 80 ton ładunku węgla i mąki na dystansie 16 km, osiągając na jednym z odcinków prędkość ok. 40 km/h. Do parowozu doczepiono również specjalnie zbudowany dla pasażerów wagon osobowy nazwany Experiment, którym przewożono dostojników. Był to pierwszy w historii przewóz pasażerów koleją o trakcji parowej. Jeden z robotników, który był zatrudniony w tym dniu do ustawienia na szynach parowozu Stephensona, tak opisał to zdarzenie w liście: „Numer 1 przyciągnięto końmi z fabryki do przejazdu, gdzieśmy go mieli na szyny postawić. Jakeśmy go na szyny postawili, tośmy do niego naleli wody. Posłaliśmy Janka krawca do wioski po latarnię i świecę. Pomyślałem sobie, że zanim wróci, dobrze by było fajkę zapalić. Był bardzo ciepły dzień, choć to już się miało ku jesieni. Wziąłem moje szkło i pakuły i spróbowałem je zatlić. Zatliły się dobrze i prędko dały ognia. Już nie trzeba było latarki ani świecy. Tak to na szlaku rozpaliliśmy Nº 1 od ognia słonecznego”. (Jego relację przytoczył miesięcznik „Inżynier Kolejowy” we wrześniowym numerze z 1926 r.). Krowy stracą mleko. Kiedy budowano kolej ze Stockton do Darlington, Stephenson zauważył, że nawet niewielkie wzniesienia znacznie zmniejszają prędkość parowozu. Również nawet małe spadki powodowały, że prymitywne hamulce stawały się bezużyteczne. Doszedł do wniosku, że tory kolejowe powinny być możliwie poziome. Wykorzystał tę wiedzę, kiedy pracował nad koleją Liverpool–Manchester, wykonując serię trudnych wykopów, nasypów i wiaduktów kamiennych, by wyrównać trasę, którą biegła kolej – zbudował też na niej pierwszy tunel kolejowy (1826 r.). Stephenson przeciwdziałał również kampanii prasowej rozpętanej przeciw kolei przez zagrożoną konkurencję – właścicieli konnych i rzecznych przedsiębiorstw transportowych. Dowodził publicznie wyższości technicznej nowego środka transportu. Sprawa stała się tematem wielu burzliwych dyskusji w parlamencie angielskim. Rozpowszechniano rozmaite plotki, w tym i takie, że sapiący i dymiący wehikuł wystraszy zwierzęta domowe (krowy stracą mleko, kury nie będą znosić jaj), w lasach wyginie zwierzyna, wzrośnie liczba poronień u kobiet, dym z lokomotywy tak przesłoni niebo, że nawet w dzień będzie ciemno, domom i lasom zagrozi pożar, a w przypadku wykolejenia się parowozu nastąpi potężny wybuch kotła, który uśmierci tysiące ludzi i zmiecie z powierzchni ziemi okoliczne zabudowania. Gdy w 1826 r. w parlamencie angielskim z wielkim trudem forsowano projekt budowy linii kolejowej Manchester–Liverpool, mieszkańcy terenów, przez które pociąg miał przejeżdżać, wpadli w panikę. Odnotowano nawet groźne rozruchy – zdarzało się, iż robotnicy przysłani do pracy musieli ratować się ucieczką przed atakującymi ich mieszkańcami. Rakieta bije konkurencję. Wobec licznych wątpliwości zdecydowano się na rozpisanie konkursu na zbudowanie najlepszych parowozów, które miałyby obsługiwać nową linię. Zawody zorganizowano niedaleko Liverpoolu, w Rainhill, gdzie przygotowano specjalny tor o długości 2,8 km. Każda z lokomotyw miała przejechać dwudziestokrotnie przed widzami zgromadzonymi na trybunach. Oceny technicznej i kontroli czasu przejazdu dokonywała komisja, w skład której wchodzili: John Kennedy, John Rastrick i Nicholas Wood – znakomici znawcy w początkach kolejnictwa. Miała ona zadecydować, komu przypadnie nagroda w wysokości 500 funtów szterlingów. Jednak nie nagroda była najważniejsza dla uczestników. Przede wszystkim chodziło o to, kto dostarczy parowóz dla nowo budowanej linii kolejowej. W konkursie w Rainhill mogły wziąć udział maszyny, które spełniały szereg wymagań, m.in.: same wytwarzały parę, ważyły nie więcej niż 6,1 tony, miały nie więcej niż sześć kół, wysokość komina nie przekraczała 4,5 m, ciśnienie w kotle nie przekraczało 3,5 atmosfery, ciągnęły na wyznaczonym odcinku 20-tonowy pociąg z prędkością co najmniej 16 km/h, a koszt ich budowy nie mógł być wyższy niż 550 funtów szterlingów. Ostatecznie 1 października 1829 r. na starcie stanęło pięć lokomotyw: Cyklop (The Cyclop) anonimowego konstruktora, Niezrównana (The Sans Pareil) Timothy’ego Hackwortha, Nowina (The Novelty) Johna Braithwaita, Rakieta (The Rocket) George’a Stephensona i Wytrwałość (The Perseverance) Timothy’ego Burstalla. Jury zdyskwalifikowało dwa parowozy już podczas oględzin. Okazało się bowiem, że wewnątrz trzytonowego Cyklopa umieszczono żywego konia! Natomiast Wytrwałość zużywała