水槽

給水桶（イギリスの用語）、またはトラックパン（アメリカの用語）は、蒸気機関車が走行中に水を補給できるようにするための装置です。レールの間にある、水で満たされた長い桶で構成されています。蒸気機関車が桶を通過すると、水スコップが下げられ、前進速度によって水がスコップに押し込まれ、スコップパイプを上ってタンクまたは機関車の炭水車に流れ込みます。

蒸気機関車は相当量の水を消費するため、炭水車や側面のタンクは定期的に補給する必要がある。従来、機関車の水は駅停車中に補給されていたが、長距離を停車せずに走行したい場合、水を補給する必要があることは大きな制約であった。鉄道雑誌は、ジョン・ラムズボトムによる開発について報告した。

1860年にロンドン・アンド・ノース・ウェスタン社がアイルランド郵便（急行列車）の運行を加速することを決定し、当時主任機械技師であったラムズボトム氏はチェスターとホーリーヘッド間の運行を依頼された。+3⁄4マイル [136.4 km]を2 時間 5 分で走りました... 給水のためにいつものように途中で止まらなければ、重要なポイントが得られることは明らかでした。しかし、エンジンが止まることなく走行するために必要な量の水を蓄えるのに十分な容量の炭水車はありませんでした。通常、1,800 から 1,900 ガロン [8,200 から 8,600 L] が消費されましたが、北ウェールズの風雨にさらされた海岸沿いで頻繁に発生する荒れた嵐の天候では、消費量が 2,400 ガロン [11,000 L] にまで上昇することも珍しくありませんでした。一方、最大の炭水車でも 2,000 ガロン [9,100 L] しか収容できませんでした。 ^[1]

ラムズボトムはいくつかの実験を行い、水槽内のスコップの前進運動により、水が接続されたパイプを通ってタンクに押し上げられることを示しました。彼は前進運動によって生じる準静的水頭を計算しました。

…時速15マイル（24 km/h）の速度で水は持ち上げられます7+1 ⁄ 2 フィート[2.3メートル]、これはまさに実際に装置によって達成された結果でした。この速度で水は配管の上部まで上昇しました（ 7+パイプは最大で1 ⁄ 2 フィート (2.3 メートル) の高さまで持ち上げることができ、スコップが作動している間、炭水車に水がこぼれることなくそこに維持されました。また、理論上パイプが汲み上げることができる最大の水量は 1,148 ガロン (5,220 リットル)、つまり 5 トンで、エンジンが時速約 80 マイル (130 キロメートル) で動いているときにこれに達しました。異なる速度で行った実験の結果、時速 22 マイル (35 キロメートル) では 1,060 ガロン (4,800 リットル)、33 では 1,080 ガロン、41 では 1,150 ガロン、50 では 1,070 ガロン (53 では 4,900 ガロン、66 では 5,200 ガロン、80 では 4,900 ガロン) の汲み上げが可能でした。これは、時速22マイル（35 km/h）以上の速度では、スクープが水中を通過する時間が短くなるため、放出される量はほとんど変化しないことを示しています。 ^[1]

トラックは溝の両端で短い距離だけ少しだけ持ち上げられ、エンジンと、すでに下ろされているスクープが溝に降りてきます。

多くの人は、エンジンが溝を通過する間にスコップを水中に下ろし、反対側の準備ができたらすぐに引き上げなければならないと考えています。しかし、この方法はうまくいきません。時間が短すぎるからです。スコップは溝に到達する前のどの距離でも下げることができ、非常に単純で巧妙な仕組みにより、必要な深さ 2 インチ [5 cm] まで自動的に水中に浸るまで、何も避けて進みます。溝の両側のレールは水面よりわずかに低いレベルに敷かれており、エンジンがこのレベルまで下がると、下端がレールと同じ高さになるように調整されたスコップもエンジンとともに下がり、水中に浸かります。ラインを全距離下ろす手間を省くために、溝の始まりから 16 ヤード [15 m] の地点で約 6 インチ [15 cm] の高さまで上がる短い傾斜が作られています。その後、ラインは溝のさらに端に達するまでそのレベルを維持し、そこで再びわずかに上昇してスコップを水から出し、溝の端から離れます。^[1]

最初の設備は1860年6月23日にロンドン・アンド・ノース・ウェスタン鉄道（LNWR）の北ウェールズ海岸線、チェスターとホーリーヘッドの中間にあるコンウィのモックドレで使用が開始された。^{[2] [3] [4]}

給水管の設置には、十分に長い直線で平坦な線路が必要である（ただし、非常に大きな半径の曲線にも対応できる）。たとえば、ロンドン・ニュージャージー州鉄道は、スタンデッジ・トンネル内に給水管を設置した。これは、ハダーズフィールドとマンチェスター間の線路で唯一十分に直線で平坦な部分だったためである。近くには十分な水源がなければならない。硬水地域では、軟水化プラントが必要と考えられていた可能性がある。^[2]

機関車の炭水車（タンク機関車の場合は機関車自体）の下部にスコップが取り付けられており、手動のネジまたは動力機構によって上げ下げできるようになっています。スコップは垂直のパイプに水を送り、そこから水タンクに排出されます。スコップは意図的に軽量構造に作られており、障害物にぶつかっても引きちぎられ、機関車や後続車両に重大な損傷を与えません。

炭水車は通常、前進方向にのみ牽引する。^[2] タンク機関車には通常、給水器は装備されていないが、ランカシャー・ヨークシャー鉄道などの一部の大型タンク機関車には装備されており、これらの場合にはどちらの方向にも牽引できるように装備されていた。^[5]

スコップは、水タンクが始まる直前の正しい位置で高速で降ろし、タンクが満杯になるか、または水タンクの終わりに達したときに再び上げる必要があった。タンクが満杯になったときに速やかにスコップを上げないと、通気口から大量の水が噴出し、炭水車と足台が濡れることになる。したがって、機関助手は水位計（タンク内のフロートで、外部の指針に接続されている）を注意深く観察し、必要に応じてスコップを引っ込める態勢を整えておかなければならなかった。機関士が位置を特定するのを助けるために線路脇の表示器が備え付けられており、英国では、黒い水平のジグザグのマークが付いた大きな白い長方形の板であった。アメリカの鉄道では、夜間に使用するために、線路パンの開始点と終了点への接近を示すために、照明付きの線路脇信号機が採用されていた。

1934年の報告書によると、LMSは最近テストを実施し、スコップの前方1フィート4インチ（41cm）にデフレクターを導入して水を溝の中央に集め、1回の使用で溝からの水の流出を約400ガロン（1,800リットル）（約20％）削減したとのことです。^[6]

タンクから排出された空気を高速度で放出できるように、テンダーの通気口は自由に開ける必要がありました。

LNWR は他の場所にすぐに給水桶を設置しましたが、他の会社は新しい装置の導入に時間がかかりました。グレート・ウェスタン鉄道(GWR) は 1895 年から導入し、その後、テムズ川以南の路線を除くイギリスの主要鉄道すべてがこの装置を導入しました。

高速で水を汲み上げると、スコップの後ろにかなりの水しぶきが上がる。これにより先頭車両の乗客がびしょ濡れになる危険があり、英国では車掌や他の列車乗務員が先頭車両の乗客に窓を閉めておくように警告するのが慣例だった。英国のLMS鉄道で起きたある事故では、コロネーション級の機関車を搭載した流線型の列車2両が、片方の列車が水を汲んでいるときに偶然水槽ですれ違った。もう一方の列車は、水しぶきで飛び散った石炭の塊で窓が割れ、びしょ濡れになった乗客からの苦情を受けて、経営陣は二度とこのようなことが起こらないように列車の時刻表を変更した。ヴォーンは、王族を輸送するロイヤル・トレインは、水槽のある区間で他の列車を追い越すことは許可されていなかったと述べている。^[2]

ヴォーンは、GWR が列車速度の変化の有効性を調査し、45 mph (72 km/h) が最適速度であるとわかったが、15 mph (24 km/h) という低速でも水を汲み上げることができたと述べている。その速度では、440 ヤード (400 m) で 944 英ガロン (4,290 L) を汲み上げることができるが、ヴォーンは、これは理論上の低い数値であり、より大きな汲み上げ速度を可能にする船首波効果を見落としていると示唆している。このプロセス中、機関車の前進運動には大きな抵抗があり、装備されていない貨物列車で問題を回避するために運転手が特別な注意を払う必要があった。^[2]

大量の水しぶきにより線路の保守が困難になり、物理的な溝の設備により枕木を詰める作業が制限され、問題がさらに悪化しました。非常に寒い天候では、暖房装置を設置しない限り、水が凍結して水を汲み上げることができません。

トラックパンは、使用後、満杯になるまでに通常しばらく時間がかかるため、後続の列車がすぐに使用することはできませんでした。また、メンテナンス費用も高く、通常はポンプ場、大量の配管、および 1 人か 2 人の従業員が必要でした。そのため、トラックパンは、輸送量の多い鉄道でのみ正当化されました。米国では、主にニューヨーク・セントラル鉄道とペンシルバニア鉄道など、東部の大手鉄道会社がトラックパンを使用していました。

これらはサザン鉄道を除くイギリスの主要路線すべてで見られました。^{[7] [8] [2] [9] [10] [11]}蒸気機関車の使用が減少するにつれて撤去されました。アバー・トラフが1967年に撤去されたとき、残っていたトラフはイングランド北西部とスコットランドのみでした。^[12]

ディーゼル機関車は1950年代にイギリス国鉄によってイギリスに導入され、1968年まで蒸気機関車と並行して稼働していた。当時、客車は機関車ボイラーからの蒸気で暖房されており、初期のディーゼル機関車には蒸気を供給するための補助ボイラーが備えられていた。長距離ノンストップ走行を目的とした機関車（クラス40やクラス55など）には、蒸気発生器の水を水槽から補給できるように水スクープが取り付けられていた。^[13]蒸気牽引の廃止と、蒸気ではなく電気で暖房する車両の導入により、後期のタイプではそのような装置は不要となり、スクープを装備した機関車からはスクープが取り外された。

1923年初頭の設立時に、ロンドン・アンド・ノース・イースタン鉄道（LNER）は構成員から10セットの水槽を継承し、さらにグレート・ウェスタン鉄道と共同で1セットの水槽を所有することになった。^[14]

1930年代のGWRトラフの位置を示す地図が、「グレート・ウェスタン鉄道」という本に掲載されています。^[15]トラフの間隔は通常40～50マイル（64～80 km）ですが、かなり幅があります。トラフが主要な停車地点のすぐ近くにある例がいくつかあります。たとえば、ブリストル・テンプル・ミーズから2マイル離れたセント・アンズ・パーク近くのフォックス・ウッドです。ただし、これはサウス・ウェールズ行きの列車がバース・アンド・フィルトン経由でこれらのトラフを使用していたときに設置されたものです。バドミントン経由のサウス・ウェールズ直通ルートが開通した後、多数の旅客列車と貨物列車が引き続きこのルートを使用し、トラフが必要になりました。長さも示されており、524～620ヤード（480～570メートル）と異なります。

場所は次のとおりです (1936 年)。

^[16]

1934年の同様の地図^[17]では、ロンドンからスコットランドに至る東海岸、ミッドランド、西海岸の主要ルートに谷が描かれている。

その他のイギリスのトラフについては、イプスウィッチ駅とティヴェッツホール駅(ノーフォーク)の記事で言及されています。

上で引用した「鉄道雑誌」の記者は、列車で大量の水を輸送することを避けるために、ほぼ連続した水槽を検討していた。

線路沿いに水を連続的に供給し、炭水車の必要性をなくすことが可能かどうかという問題が議論されてきた。数年前、「エンジニア」誌の記者は次のように述べた。「1 トンの石炭で、大型貨物列車は 40 マイル (64 km)、急行列車はほぼ 100 マイル (160 km) を走ることができるが、同じ距離を走るには 6 トンから 8 トン、または 9 トンの水が必要である。炭水車がなくなると、石炭と、水を受け取り、ボイラーに供給するための 40 ガロンまたは 50 ガロン (180 または 230 L) の容量の小さなタンクを機関車に積まなければならない。これらを考慮すると、列車に 15 トンまたは 20 トンの積載量が追加される可能性があり、これは時間の節約という主な目的に加えて利点となる。」^[1]

鉄道会社は、この設備の設置と維持にかかるコストを十分に認識しており、場合によっては、大容量の水を備えた炭水車を用意するという代替手段を採用していました。イギリスのロンドン・アンド・サウス・ウェスタン鉄道は、「ウォーターカート」という愛称の付いた大型の 8 輪炭水車を使用していました。

• 水上クレーン

• [1] 1950年代のイギリスの蒸気機関車の水桶/トラックパンのビンテージ映画