鉄道は天才的なシステム

編集者注: 鉄道の発展の歴史は、新しい技術が社会に与えるプラスとマイナスの影響、また遭遇する可能性のある抵抗について議論する際の比較としてよく用いられます。 「Germany on Rails」では、ドイツにおける鉄道の発展の歴史を振り返り、過去 200 年間の鉄道技術と社会経済および政治との関係を分析します。著者は序文でこう述べている。「私は若い頃、『勇敢で先見の明のある鉄道の開拓者たち』の話を聞いて、『古き良き時代』とはまったく関係のない産業革命時代の幕開けの歴史ドラマに衝撃を受けた。」その時代から、私はレールや車輪とともに、権力や金、軍事的無謀さ、政治犯罪などを持ち込もうとしてきた。」

近年の人工知能の台頭が新たな技術革命の引き金となるかもしれない時代に、この本は読者にとって特別な啓蒙的な意義を持つかもしれない。この記事は本のいくつかの章から抜粋したものです。

ドイツ・オン・レール、中国科学技術出版社

[ドイツ語] アンドレアス・クニッピング

翻訳：徐静

著者：アンドレアス・ニッピング

翻訳 |徐静

1804 年 2 月 13 日は、近代世界史において記念すべき日です。その日、イギリス人リチャード・トレビシックが製造したこの名前を冠した最初の機関車が、ウェールズのペニダレン製鉄所で鋼鉄を積んだ数台の車両を牽引した。しかし、その成功はすぐには訪れませんでした。この新しい技術は多くの人々から懐疑的な目で見られ、失敗はそれらの懐疑的な見方を確証するだけだと感じた。トレビシックはこの苦痛を経験しなければなりませんでした。実験用機関車「キャッチ・ミー」が失敗したため、彼は蒸気機関車の開発を断念した。

しかし、機関車の発展はそこで止まりませんでした。ウィリアム・ヘドリーやジョン・ブレンキンソップなどの他のデザイナーも作業を続けました。しかし、蒸気機関車の真の父は、約10年間機関車の製造に注力したジョージ・スティーブンソン（1781-1848）でした。 1804 年のペニダレンと同様に、彼の機関車は国内使用のみを目的として設計され、イギリスの鉱山で貨物を運びました。

1825年9月27日、世界初の公共鉄道であるストックトン・ダーリントン鉄道が開通し、状況は一変しました。この機関車が貨物輸送に加えて旅客輸送にも使用されたのはこれが初めてであった。すぐに馬車によく似た荷馬車が現れました。この 50 km に及ぶ路線の運営者は、蒸気機関車だけに頼っていたわけではなく、部分的には馬や固定式蒸気エンジンも使用し、ロープで車両を引っ張っていました。

鉄道線路の「標準化」の広範な意義

英国の技術開発の初期の閉ループには、米国やヨーロッパ大陸への輸出、特に英国外の鉄道業界での使用が開始される頃には、「鉄道システム」がすでにある程度の発展と標準化を達成しており、その影響は今日でも感じられるという利点がありました。

軌道ゲージ規格の始まり。現在までに、主に地方で使用される一部の狭軌を除き、ピレネー山脈からロシアの西国境までのヨーロッパ、さらには北米や中国でも、軌間は 1435 mm に統一されています。この測定単位は、フィートとインチから来たものでも、長さのメートル法から来たものでもなく、古代ローマ人が証明しているように、郵便馬車から来たものである。英国モデルに従った軌間の標準化は、技術的に複雑でない国際交通の基礎となった。

レールガイドシステムは、フランジ付きのローラー状の車輪が横方向に滑り出すのを防ぐことだけに限定されません。ごく初期の頃は、車輪は円錐形に設計され、軌道はわずかに内側に傾いていました。線路の状態が良好な場合、列車はわずかに横に振れるだけで、車輪フランジの強い衝撃によってほとんど拘束されることはなく、トレッドと車輪フランジの間の円運動によって前方に誘導されました (これは今日では非常に正確に計算されます)。鉄道のカーブでは、遠心力によって車両がさらに外側に押し出され、外側の車輪の直径がわずかに大きくなり、カーブ内で輪軸全体を制御します。この軌道走行システムは、車輪とレールの接触面が非常に小さいという原理に基づいて動作し、それによって積載車両の摩擦抵抗を最小限に抑えます。 1 人の力で、それほど重くない車をトラック上で引っ張るのに十分な力があります。走行中の車両群を1人で引っ張って前進し続けることができます。同じ重量のゴム車輪付きトラックトレーラーを牽引してみるのもよいでしょう。水中でのボートの抵抗だけが比較的小さいです。

動く鋼鉄と固定された鋼鉄の間の狭い接触面積は、機関車が軌道上で動き出すときに十分な抵抗があるかどうか、また回転する車輪がこの場所で滑って故障しないかどうかという疑問を当初生じさせました。そのため、人々は当初、傾斜地での移動式蒸気機関車駆動の代わりに固定式蒸気エンジンを使用してロープ牽引駆動を行う必要があると考え、ギア駆動とラック駆動の実験を行いました。英国は、他の場所でこの問題が提起されるずっと前にこの問題を解決していました（大陸では、独特の山岳鉄道があることから、議論は 1850 年まで続きました）。一方では、機関車の駆動輪の摩擦は原理的には十分であり、複数の従動輪ペアを使用すると摩擦を増加できることが分かりました。一方、人々は人工的に線路を延長することで山岳鉄道の勾配を制限する技術を発明しました。英国の鉄道システムが輸出の機会を得たとき、すでに平地と丘陵地帯の両方で同じ牽引技術を使用できるという利点があり、坂を登る前に牽引技術を変える必要はありませんでした。

側面にガードレールや中央のガイドバーを備えた狭い線路では、水平の補助輪で支えられた車両が走行でき（これはもともとよく考えられたアイデアでした）、分岐器や踏切の建設が容易になり、線路網を中間駅の準備線路まで、そしてそこから工場、渓谷、港湾ターミナルまで無限に分岐させることができました。

鉄道模型を持っている人なら誰でも、たとえば 4 台の機関車と 29 両の客車があれば、何百万通りもの列車構成が可能になることを知っています。連結器と緩衝装置の標準化されたシステムにより、さまざまな要件に応じてさまざまな列車を組み立てたり、再組み立てしたりすることができます。貨物列車の家畜車 5 両の後に、アスファルトまたは石油の「タンク車」 2 両を配置し、切断された耐腐食性の電柱を備えた 3 両の車両を続けて、最後にビール冷蔵車を配置します。次の停車駅では、2台の牛車を降ろし、レンガを積んだ4台の車を積み込むことができました。数十年、数世紀にわたって、蜂蜜、ヘルメット、漬け肉、リノリウムなどの商品は時代遅れとなり、車、バナナ、高層住宅用の石油ボイラー、鉄パイプに取って代わられました。旅客輸送においては、木製の 3 軸エンジンに代わって鋼鉄製の 4 軸エンジンが使用され、蒸気エンジンは徐々に後継機である電気エンジンやディーゼルエンジンに置き換えられていきました。過去も現在も、これらすべての変化はシステムを変えることなく段階的に起こってきました。

永続的な蒸気機関車のもう一つの真に独創的な原理を紹介するには、その技術を探求する必要があります。加速または通常速度運転の要件に応じて、機関車の運転手は調速機を使用します。調速機は、コントローラーのメカニズムを介してピストンの両側で交互に動作し、平地、上り坂、または下り坂でボイラーからシリンダーに流れる蒸気の量を増減させます。作業が完了すると、蒸気は排気口から煙室に入り、上部の煙突から排出されます。煙室の蒸気は気流を通じて負圧を作り出し、ボイラー後端の灰室通気口からより多くの燃焼空気が火室に吸い込まれることを可能にします。これにより炎が煽られ、より多くの熱気がボイラーの多数の水循環パイプを通って流れるようになります。したがって、蒸気の消費量が増加すると、吸引力が高まり、自動的により多くの蒸気が生成されます。スティーブンソンの蒸気機関車はすでにこの技術を採用しており、その基本的な動作モードはこれまで一度も変更されていませんが、今では何度も拡大され、驚くほど細部まで改良されています。

当初、人々は鉄道は道路や運河と同じように、あらゆる利用者に無料で提供されるものだと考えていましたが、イギリス人は安全上の理由から、鉄道の建設、鉄道の運行管理と監視、機関車と車両の運行、輸送市場へのアクセスをしっかりと管理する必要があることに非常に早い段階で気づきました。線路保守作業員や巡回員、信号手や転轍手、機関車の運転手、機関助手やブレーキ手、さらには切符の販売や運送状の処理を担当する職員は、すべて統一された階層構造と規律に従わなければなりません。この原則（および蒸気機関車の歴史的影響の興味深いパターン）は、ここ数十年で大きく逸脱しています。

出発の瞬間

中世には、鉱山内では木製の線路の上を鉄道車両が引っ張られたり押し出されたりしていました。 1814年、バイエルン鉱山最高局のヨーゼフ・フォン・バーダー（1765-1841）は、ニュルンベルクからフュルトまでの馬車による路面電車の路線建設を提案した。彼がその後に詳細に設計した「人工鉄道上の連続機械システム」は、道路と鉄道の両方に適しており、牽引に馬力を使い続ける車両という、実用的ではなかった。しかし少なくとも彼は、1825年にミュンヘン郊外のニンフェンブルク王立公園でバイエルン国王ルートヴィヒ1世に「テストライン」を見せた。

当時、ドイツ初の「蒸気自動車」は再びほとんど忘れ去られていました。 1816年、ベルリン鉄鋳物工場の検査官であったクリーガーは、高さわずか2.5メートル、長さ1.5メートルの小型機関車を製作しました。これは、4 つの車輪が取り付けられ、ラックに沿って走行する古い英国モデルをベースにしたものです。この機関車はベルリンでのデモ走行後にセンセーションを巻き起こした。それは市役所で解体され、シチリア北部へ運ばれました。再組み立て後、その軌間がその場所の線路に適していないことが判明した。こうして、ドイツ初の機関車の生涯は再び終焉を迎えた。 1817 年に製造された同様の機械は、ザール川沿いの鉱山で少なくともあと数年間は稼働し続けるだろう。

1835 年 12 月 7 日はまた特別な日でした。シュトゥットガルト・モーニング・ニュースはその日、次のように報じた。

午前9時にニュルンベルク-フュルト・ルートヴィヒスハーフェン鉄道が開通した。ニュルンベルクの人々は、現場に時間通りに到着するために、午前 7 時に徒歩、馬車、または馬車で出発しました。人々は、この頑丈な鉄道と、合計 9 両のやや優雅な客車を長い間眺めていました。しかし、最も興味深く、最も関心を引いたのは蒸気機関車でした。蒸気機関車には多くの珍しい謎がありましたが、外観だけでは専門家でさえその特殊な構造を説明できませんでした。

それは他の車と同じように、実際に機械によって駆動される 2 つの大きな車輪の間に、前輪と後輪の車軸に取り付けられていました。運転方法は？推測することはできますが、見ることはできません。前輪の間には、閉じた煙突からのように、高さ約 15 フィート (約 4.5 メートル) のパイプが伸びており、そこから蒸気が排出されます。巨大なシリンダーが前輪と中輪の間から後輪まで伸びており、そこに蒸気ボイラーが配置され、2台目の4輪懸架車両によって蒸気が供給されます。燃料を貯蔵する後部車両にも水タンクがあり、そこからホースを通じて蒸気機関車の水タンクに水が導入されます。さらに、パイプ、蛇口、ネジ、バルブ、バネがたくさんあることに気づいた人々は、それらを理解するにはさらに時間がかかるだろうと気づきました。

私たちは、静かで用心深く、信頼できるイギリス人の機関士にも同様に魅了されました。石炭をシャベルで入れるたびに、量が適切か、時間が適切か、炉の配分が適切かを考慮します。運転手は一瞬たりとも怠けることができず、すべてに注意を払い、毎分計算しなければなりません。なぜなら、運転手は列車を走らせる人であり、巨大な力を統合する機械の頭脳のような存在だからです...機関車の運転手は蒸気の力をゆっくりと働かせます。煙突からは巨大な蒸気の雲が出てきました。車両はしっかりと連結され、ゆっくりと動き始めました。しかし、すぐに煙突から煙がどんどん速く噴き出し始め、列車は前進し、一瞬のうちに見物人の視界から消えていきました...

ニュルンベルク市長ヨハネス・シャラー、鉄道の主要投資家ゲオルク・ザハリアス・プラトナー、鉄道建設を委託された地元の技術者ポール・デニス、そして忘れてはならないドイツ初の機関車運転手ウィリアム・ウィルソンは、間違いなく共に歴史を刻んだ。

ルートヴィヒ鉄道は、ドイツ初の公共交通機関としての蒸気鉄道としての歴史的地位を除けば、その開拓時代に鉄道の基準に革新的なものを何ももたらさなかった。ルートヴィヒ鉄道は、国営鉄道網の最初の区間ではありませんでした。この路線は民間所有のままで、後のバイエルン州鉄道とは関係がなく、1922年に閉鎖され、路面電車の路線として使われました。

テクノロジーが人事異動を推進？

後のドイツ人がニュルンベルク・フュルト鉄道を高く（過大評価さえも）評価した理由は、それに関する写真や文書に​​よる記録が、ビーダーマイヤー時代の牧歌的な雰囲気に対する人々の憧れを十分に満たしていたからである。シュピッツヴェークが描いた中世の帝国都市では、慎重な議員と慎重な起業家が、徒歩圏内の近隣都市につながる新しい道路を建設しました。彼らは蒸気自動車を購入するほど革新的でしたが、牽引馬を 11 頭持つほど保守的でした。彼らには、ルートヴィヒ1世が特権を与えた路線に匹敵するプロジェクトを建設するのに十分なブルジョア的勇気があった。しかし、彼らは国王に対して忠誠心があり、謙虚に国王陛下に会社に名前を付けるようお願いしました。

こうして鉄道は、近代の喧騒にまだ乱されていなかった初期のブルジョア的パノラマを成功裏に完結させたように思われた。アドラー列車は町民を怒らせることはないだろう。イースターのパレード中の彼らの願いはゲーテの『ファウスト』に記録されている。「すべてが混沌と化し、家だけがそのまま残りますように」

実際、鉄道は多くの点で古い社会構造、金儲けの機会、独占を破壊しました。バイエルン高等医学学校の覚書には、彼らの見解ではこれが必然的に重度の精神疾患につながるため、鉄道を非常に高い壁で囲む必要があると記されていた。しかし、この記事は今日と同じように、1835年にも風刺とみなされていました。

道路と並行して鉄道が開通すると、御者や道端の店主たちは笑顔をみせなくなった。農民は困窮し、彼らが栽培する小麦やジャガイモは、競争相手がハンガリーやガリツィアから鉄道で運んできたものほど安くはなかった。すべての地主と古い貴族は新しい時代の力を感じ、経済的損失を嫌っていたにもかかわらず、州が鉄道に有利な収用法をすぐに可決したため、森林と畑に対する相続権の一部を放棄せざるを得ませんでした。

ハケットはすでに、これらの「革命」が鉄道問題における全国的な躍進につながると発表していたが、ニュルンベルクとフュルトの都市の新興勢力はまだこれを予見していなかった。しかし、彼らはドイツの鉄道計画者全員に2つの朗報をもたらした。第一に、目に見えない蒸気で動く機械が狭いレールの上を走り、小さな町の住民の半数が座れる移動式住宅を運ぶという奇跡が実際に起こり、破滅的な脱線や爆発は起こらなかった。第二に、その努力はすべて価値があり、ルートヴィヒ鉄道は 1841 年に株主に 16% の配当を支払いました。

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