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ケーブル鉄道とは、ケーブル、ロープ、または鎖を使って列車を牽引する鉄道のことです。ケーブル輸送の一種です。
ケーブル鉄道の最も一般的な用途は、従来の機関車では急勾配すぎる急勾配の線路で車両を移動することです。これはしばしば傾斜線または傾斜面、あるいはニュージーランドではジグライン[ 2 ]またはジグライン[ 3 ]と呼ばれます。傾斜線の一般的な形態はケーブルカーです。これは車両がケーブルに永久的に取り付けられている孤立した旅客鉄道です[ 4 ] 。他の形態では、車両はケーブル鉄道の両端でケーブルに取り付けたり取り外したりします。ケーブル鉄道の中には急勾配ではないものもあり、これらは採石場で多数の貨車を採石場から加工工場まで移動させるためによく使用されます。
現存する最古のケーブル鉄道はおそらくオーストリアのザルツブルクにあるホーエンザルツブルク城塞への物資輸送を目的とした私設路線であるライスツークである。この路線は1515年にザルツブルク大司教となったマテウス・ラング枢機卿によって初めて記録された。当初、この路線は木製のレールと麻の牽引ロープを使用し、人力または動物の力で運行されていた。今日では鋼鉄製のレール、鋼鉄製のケーブル、電気モーターが採用されているが、路線は城塞内の同じルートをたどっている。この路線は一般的に最古のケーブルカーとして知られている。[ 5 ] [ 6 ]
産業革命初期には、特に急勾配では、いくつかの鉄道が機関車よりもケーブル牽引を好んで使用しました。ゲーツヘッド郊外のボウズ鉄道は1826年に開通しました。今日では、世界で唯一保存されている稼働中の4フィート8 + 1/2インチ（1,435 mm ）標準軌ケーブル鉄道システムです。クロムフォード・アンド・ハイピーク鉄道は1831年に開通し、最大勾配は1/8でした。傾斜面は9つあり、8つはエンジン駆動、1つは馬の巻き上げ機で操作されていました。ミドルトン・インクラインの頂上にあるミドルトン・トップ巻き上げ機関室は保存されており、内部にある、かつて貨車を引き上げるのに使用されていた古い蒸気機関は、しばしば実演されています。リバプール・アンド・マンチェスター鉄道は1830年に開通し、1/48の勾配を下ってリバプールのドックサイドまでケーブル牽引を行いました。当初は、レインヒルにおける100分の1の勾配をケーブルで上下させるために設計されたもので、機関車による牽引は非現実的だと考えられていた。しかし、レインヒルでの試験の結果、機関車でも100分の1の勾配に対応できることが証明された。
1832年、レスターからバートン・アポン・トレント線に1/17のバグワース傾斜線が開通した。この傾斜線は1848年に迂回された。[ 7 ] 1837年7月20日、ロンドン・バーミンガム鉄道のユーストンとプリムローズ・ヒルの間にカムデン傾斜線が開通した。[ 8 ]
Aピットの魚腹式重力鉄道は、オーストラリア農業会社の炭鉱への輸送手段として1831年から1846年まで運行された。Bピットは1837年に、Cピットは1842年半ばに開坑した。いずれも同じ会社による私営事業であった。
傾斜路の大部分は、主に採石場や鉱山などの工業環境で使用されていたか、アレゲニー・ポーテージ鉄道やアシュリー・プレーンズ支線鉄道がペンシルベニア運河/サスケハナ盆地からマウンテン・トップを経由してデラウェア川盆地のリーハイ運河まで石炭を輸送したように、障壁となる尾根を越えて大量の貨物を輸送するために使用されていました。ウェールズのスレート産業では、重力式および水力式の傾斜路を広く使用して、採石場の坑道や地下室をスレートが加工される工場と接続していました。[ 9 ]大規模な傾斜路の例としては、フェスティニオグ鉄道[ 10 ]、タリリン鉄道、コリス鉄道などに供給する採石場が挙げられます。
アシュリー飛行機は、100年以上にわたり、リーハイ川とサスケハナ川の分水嶺を越えて重い貨物を積み替えるために使用されていましたが、平均的な機関車の牽引エンジンが十分に重く強力になり、迂回ルートで走行距離が増えるとしても、そのような障害物をより速く通過して長い編成を高速で牽引できるようになったときに初めて、非経済的になりました。
勾配の上下には水平な線路が設けられており、貨車を単独で、あるいは2両以上の短い編成で傾斜路に移動させることができるようになっている。
傾斜路自体では、必要な土地の幅を狭めるために線路を交差させる場合があります。これには、2本のレールからなる単線、または列車が共通のレールを共有する3本のレールからなる複線軌道、すなわちガントレット軌道を使用する必要があります。傾斜路の中央には、上り列車と下り列車がすれ違うための待避線が設けられます。
鉄道作業員はケーブルを上部の貨車に取り付け、傾斜路の反対側に到着したらケーブルを取り外します。一般的に、通常の貨車用連結器ではなく、専用の安全連結器が使用されます。ケーブルは、貨車の車輪によって損傷を受けることなくレール上に落下しないよう、傾斜路のレール間に一連のローラーによって誘導される場合があります。
時折、傾斜路を使って機関車をレベル間で移動させることもあったが、傾斜路の両側にそれぞれ別の機関車を用意するか、あるいは平坦な区間を馬で運行する方が通常は安価だったため、こうした例は比較的まれだった。
初期の鉄道では、一部の旅客路線でケーブルを利用した傾斜路も使用されていた。
貨車の速度は通常、傾斜路の頂上にある巻き上げドラムに作用するブレーキによって制御されていた。傾斜ケーブルはドラムに数回巻き付けられており、ケーブルが滑ることなくブレーキがドラムの回転、ひいては貨車の回転を減速させるのに十分な摩擦が得られるようになっていた。[ 9 ]
傾斜路の頂上では、貨車がケーブルに接続される前に下り始めないように、さまざまな装置が使用されました。これらは、貨車の車輪の後ろに挟まれた単純な岩の塊から、ドラムブレーキシステムと機械的に同期した恒久的に設置された車止めまで多岐にわたります。マエノフェレン採石場では、暴走を防ぐために傾斜路の頂上のレールの短い区間を持ち上げるシステムが設置されました。[ 9 ]
傾斜鉄道の運行は通常、巻き上げ所に配置された制動手によって制御されていた。傾斜鉄道の下部にいる作業員（彼らの仕事は貨車を傾斜ケーブルに取り付けたり切り離したりすることだった）との通信にはさまざまなシステムが使用されていた。最も一般的な通信方法の1つは、単純な電気ベルシステムだった。[ 9 ]
ケーブル鉄道は、採石場内で作業レベルを接続するためによく使用されました。1本のケーブル鉄道が複数のレベルにまたがり、最も遠いレベル間を一度に貨車を移動させることができました。中間レベルに対応するために、貨車がケーブル鉄道の途中から分岐したり合流したりできるように分岐器が使用されました。これを実現するためにさまざまな方法が使用されました。[ 1 ] [ 11 ]
ディノルウィック採石場で使用されていた方式の一つに「バラスト」方式と呼ばれるものがあった。これは、2本の線路からなる傾斜路で、1本は満載の貨車専用、もう1本は部分的に積載された貨車用であった。部分的に積載された貨車が使用する線路は「バラスト」線路と呼ばれ、途中に停止装置が設置されていた。傾斜路の頂上から停止装置までの距離は、満載の貨車が走行する必要のある距離と同じであった。空の貨車は傾斜路を上って牽引され、下降するバラスト貨車によってバランスが取られた。これらの空の貨車は、下降準備のできた満載の貨車と交換された。下降する満載の貨車は、バラスト貨車を傾斜路の頂上まで戻した。ディノルウィックの主要な傾斜路の一つには4本の平行線路があり、2本はバラスト方式、残りの2本は従来の重力バランス方式で運用されていた。[ 1 ]
傾斜路は、ケーブルを巻き取るために使用される動力源によって分類される。
固定式エンジンが巻き上げドラムを駆動し、貨車を傾斜面の頂上まで引き上げ、下降する貨車には制動装置を提供する。この方式では、単線軌道とケーブルのみが必要となる。固定式エンジンは、蒸気機関、内燃機関、または水車である。
重力バランスシステムでは、2本の平行な線路が使用され、一方の線路を上り列車が、隣接する線路を下降列車が走行します。1本のケーブルが両方の列車に取り付けられ、傾斜路の上部にある巻き取りドラムに巻き付けられて制動を行います。積載された下降車両の重量を利用して、上昇中の空の車両を持ち上げます。[ 1 ]
このタイプのケーブル鉄道は、荷物を下方向に移動させるためにのみ使用でき[ 1 ]、固定式のエンジン駆動式傾斜路よりも広いスペースを必要としますが、外部動力を必要としないため、運用コストが低いという利点があります。
重力バランス傾斜路の変形として、北ウェールズのスレート採石場、特にディノルウィック採石場やブラエナウ・フェスティニオグのいくつかの採石場で見られるtrwnc傾斜路[ 12 ]がある。これらは重力によって作業されたが、ワゴンが独自の車輪で走る代わりに、スレートワゴンが乗る水平プラットフォームを備えた恒久的に取り付けられた傾斜ワゴンが使用された。[ 1 ]
これは重力バランス式傾斜路の一種で、荷物を上り坂に移動させるために使用できます。下降する列車に水タンクが取り付けられます。タンクには、満水になったタンクと列車の合計重量が、上り坂に牽引される荷物を積んだ列車の重量よりも大きくなるまで水が満たされます。水は、下降する列車に取り付けられた追加の給水車で運ばれるか、空の列車が乗っているトラックカーの下に運ばれます。このタイプの傾斜路は、特にコリス鉄道にスレートを供給していたアベルレフェニ・スレート採石場と関連付けられています。 [ 13 ]
このタイプのケーブル式鉄道は、重力平衡システムの利点に加え、荷物を上り坂まで運搬できるという利点も備えています。ただし、ケーブル式鉄道の設置場所の上部に十分な水源がある場合にのみ実用的です。このタイプのケーブル式鉄道の一例として、旅客輸送を行うリントン・アンド・リンマス・クリフ鉄道が挙げられます。
珍しいタイプのケーブル鉄道では、巻き上げドラムを備えた機関車を使ってケーブルを巻き上げます。ケーブルまたはチェーンを牽引する貨車に取り付けますが、ドラムへの駆動は切り離し、機関車は自力で斜面を登ります。ケーブルがほぼ最大まで伸びたとき、または頂上に達したときに、機関車はレールに固定され、ケーブルが巻き取られます。[ 14 ]
よりシンプルな形では、ケーブルは通常、傾斜路の上端にある機関車に取り付けられます。機関車は傾斜路の先端から走り出し、貨車を傾斜面を上まで牽引します。機関車自体は急勾配の区間を走行しません。例として、アンバーリー白亜採石場博物館があります。これは、巻き上げドラムと固定エンジンのインフラを設置するのが適切でない一時的な傾斜路で最も一般的に使用されます。同様に、脱線した車両を恒久的な線路まで引き戻す必要がある復旧作業にも使用されます。[ 15 ]
ケーブル鉄道の大部分は急勾配の斜面を列車で走行するものであったが、勾配の緩やかな路線でもケーブル牽引が用いられた例もある。グラスゴー地下鉄は、1896年の開業から1935年に電化されるまでケーブル牽引方式で運行されていた。
従来の鉄道で急勾配の機関車を補助するためにケーブルが使用された例はいくつか存在する。カウレアーズ傾斜線はその一例で、この区間では1842年から1908年まで連続ロープが使用されていた。ドイツのエルクラート・ホッホダール鉄道（1841～1926年）の中間区間には傾斜面があり、列車は固定機関車、後には2番目の線路を走る補助機関車からのロープによって補助されていた。標高差は 2.5 キロメートルの長さで82メートルであった[ 16 ]（1845～1926年）。
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