Но нигде замена парового локомотива на электровоз не приносила пассажирам поездов большего комфорта — не говоря уже о повышении столь неуловимого фактора безопасности, — чем в длинных туннелях. Балтимор и Огайо, которая была пионером среди паровых железных дорог в использовании электровозов, начала применять их в 1896 году в своем грандиозном туннеле, пронзающем самые основания города Балтимора. Эта система, будучи однажды принятой, стала постоянной. То, что когда-то было пугающим летним испытанием между станцией Кэмден и станцией Маунт-Роял в этом городе, превратилось в просто приятную новинку во время поездки.
То, что удалось сделать в Балтиморе, было проделано под рекой Детройт, причем дважды. «Гранд Транк» проложила путь под этим потоком в 1890 году с помощью однопутного туннеля длиной 6000 футов, в котором в течение семнадцати лет как грузовые, так и пассажирские поезда водились специальными локомотивами, приспособленными для сжигания антрацита. Хотя эти паровозы обеспечивали вполне удовлетворительную работу, было признано желательным заменить их электровозами, чтобы устранить ограничения пропускной способности в туннеле; ведь общеизвестно, что электрические поезда могут курсировать гораздо быстрее, а также ближе друг к другу, чем паровые. Это изменение позволило избежать опасности и неудобств, связанных с газами от паровозов в туннеле. Электровозы впервые поступили в эксплуатацию в феврале 1908 года. Теперь туннель чист, хорошо освещен и безопасен для работы; в нем можно водить поезда гораздо большей длины, чем раньше, что позволяет разгрузить сортировочные парки на обоих берегах реки.
Аналогичным образом электровозы стали тяговой силой в новом грандиозном туннеле, который «Мичиган Сентрал» только что завершила прокладывать под рекой Детройт у Детройта, а также в Каскадном туннеле, где железная дорога «Грейт Нортерн» пронзает один из великих хребтов Западного водораздела. Каскадный туннель интересен тем, что на всем своем протяжении, составляющем более трех миль, он полностью построен с крутым уклоном в 1,7 процента. Паровые локомотивы выводятся из эксплуатации, в то время как на крутом подъеме туннелей электровоз с огромной тяговой силой проводит сквозь горную выработку даже самые тяжелые грузовые составы со средней скоростью пятнадцать миль в час. Эти локомотивы Каскадного туннеля — единственные в стране, принимающие переменный ток с тройной фазой и колоссальным напряжением 6600 вольт непосредственно от подвесного контактного провода. И это подведет нас через минуту к другому аспекту вопроса выработки и передачи энергии.
Самая недавняя из туннельных установок только что завершена в величайшей из всех американских горных выработок — Хусакском туннеле. Эта знаменитая труба длиной четыре с три четверти мили легко поддалась мастерству инженеров-электриков, в результате чего система «Бостон и Мейн», ее нынешний владелец, обнаружила, что главное препятствие для эксплуатации своей магистральной линии от Бостона на запад полностью устранено.
Более ранние установки работали на так называемом постоянном токе; то есть энергия подается непосредственно от динамо-машин на электростанциях и с помощью контактного рельса или подвесного контактного провода поступает к моторам локомотивов или вагонов. Но несколько лет назад крупные чисто электрические железные дороги обнаружили, что при высоких потребностях в токе на большой территории распределения эта система оказывается дорогой и непрактичной; главным образом потому, что для передачи тока на большие расстояния требовались медные кабели столь большого сечения, что это обходилось чрезвычайно дорого. Поэтому некоторые из них при поддержке производителей электрооборудования провели эксперименты и разработали переменный ток высокого напряжения и низкой силы тока, который способен передаваться на удаленные трансформаторные или подстанции и там понижаться до низкого напряжения и высокой силы тока. Эта система переменного тока благодаря своей высокой эксплуатационной экономичности стремительно становится стандартом как для городских железнодорожных систем мегаполисов, так и для крупных межгородских электрических дорог магистрального типа, которые начинают покрывать страну сеткой. Дорога «Нью-Хейвен», когда она впервые приступила к электрификации своего обширного пригородного сообщения в Нью-Йорк, первой применила ее для стандартной паровой дороги и благодаря удачной адаптации своих локомотивов смогла подать однофазный переменный ток непосредственно на них при колоссально высоком напряжении в 11 000 вольт без использования трансформаторных подстанций или передачи постоянного тока. После нескольких ужасно разочаровывающих экспериментов в самом начале система «Нью-Хейвен» наконец доказала ценность своего переменного тока, и теперь дорога занята возведением подвесной линии электропередачи на всем протяжении от Стэмфорда (нынешнего терминала электрического сообщения) до Нью-Хейвена, находящегося в 72 милях от Нью-Йорка. В течение десяти лет ее интенсивное движение между Нью-Йорком и Бостоном, вероятно, будет полностью переведено на электрическую тягу, а путь длиной 232 мили будет преодолеваться без труда за четыре часа или даже меньше.
В настоящее время паровозы этих и других поездов, обслуживающих почти всю Новую Англию, отцепляются от прибывающих поездов в Стэмфорде, а оставшиеся 33 мили пути до Центрального вокзала преодолеваются позади мощного электровоза. Этот процесс, разумеется, меняется на противоположный для отправляющихся поездов. На протяжении 12 миль от Вудлона до Центрального вокзала движение осуществляется по путям Гарлемского направления Нью-Йорк Сентрал, которая использует постоянный ток напряжением 650 вольт и контактный рельс вместо подвесной системы передачи. Удивительная универсальность переменного тока проявляется не только в том, что необходимо переходить с подвесного контактного провода на контактный рельс, поскольку это всего лишь небольшая механическая проблема, а в том, что локомотив, ведущий тяжелый поезд, может без сильного снижения скорости переключиться с приема переменного тока напряжением 11 000 вольт на постоянный ток напряжением 650 вольт. На отправлении процесс меняется на обратный.
Необходимость очистить заполненный дымом подход к Центральному вокзалу со стороны Парк-авеню заставила как «Нью-Йорк Сентрал», ее владельца, так и «Нью-Хейвен», ее арендатора, перейти на электрическую тягу для терминального и пригородного сообщения в Нью-Йорке. Система Нью-Йорк Сентрал, как уже говорилось, работает на постоянном токе и питается от двух крупных электростанций в пригородной зоне. Сквозные поезда вводятся на станцию и выводятся из нее электровозами, в то время как пригородные поезда, выполняющие свои поездки туда и обратно целиком в пределах 25- или 30-мильной электрической зоны, курсируют без локомотивов: в тележки стальных пригородных вагонов встроены тяговые электродвигатели по обычным для электрических вагонов всей страны образцам. Однако переход с паровой тяги на электрическую на Центральном вокзале сделал нечто большее, чем просто очистил длинный подходный туннель от дыма и вредных газов, так что нынче можно проехать на смотровой площадке по всей его длине. Движение на этой удивительно загруженной станции в течение многих лет имело жесткие ограничения из-за четырех путей в этом туннеле, причем по двум путям движение поездов осуществлялось в каждом направлении. Ограниченная вместимость станционного парка на терминале вынуждала отставлять множество поездов в отстойники Мотт-Хейвен; а маневрирование этих пустых поездов на станцию и обратно в сочетании с и без того интенсивным движением регулярных и специальных поездов лишь усиливало и без того сильную загруженность. Минимальный трехминутный интервал между поездами на паровой тяге, проходившими через туннель и его четырехпутный виадук на подходах, определял максимальную пропускную способность в 40 поездов в час в каждом направлении. Пропускная способность терминала при таком ограничении обслуживания использовалась на пределе, и некоторое ослабление ситуации для постоянно растущего трафика было насущной необходимостью. Теперь, благодаря улучшенным условиям работы на электрической тяге, поезда могут следовать с двухминутным интервалом или даже меньше — таким образом, одна эта мера увеличивает пропускную способность станции по меньшей мере на 50 процентов.
Дорога «Нью-Хейвен» также переняла практику пуска некоторых своих пригородных поездов без локомотивов, с использованием электродвигателей под каждым вагоном — так называемой моторвагонной системы, как ее называют инженеры-электрики. Именно по этой системе, с некоторыми незначительными изменениями, работают линии надземки и метрополитенов Нью-Йорка, Бруклина, Бостона, Филадельфии и Чикаго; и она быстро применима, как мы только что видели, к некоторым аспектам работы терминалов для стандартных паровых железных дорог. Но паровоз удержит свои позиции на долгие годы во многих, очень многих аспектах работы железных дорог; электрическая тяга практична и экономична только тогда, когда существуют довольно сложные условия движения. Стандартные вагоны для нее, которые она должна везти на многие мили по стране, на электрифицированных терминалах должны обслуживаться электровозами того или иного типа. Эти локомотивы обычно оснащаются угольными нагревателями для поддержания пара в отопительных трубах сквозного состава; и в наши дни, когда электрическое освещение сквозных поездов стало практически всеобщим, они могут обеспечивать током и эти цели.
Электровозы добились полного успеха там, где они применялись — как сами по себе, так и в составе моторвагонных пригородных поездов, — на Центральном вокзале и Пенсильванском вокзале в Нью-Йорке в качестве первых полноценных внедрений. Но то, что было столь успешно сделано в Нью-Йорке, вскоре повторится и в других крупных городах страны; Бостон уже настаивает на электрификации сети пригородных линий, раскинувшейся по его окрестностям; Филадельфия готовится к электрификации веерообразной сети линий Пенсильванской дороги до станции Брод-стрит; Балтимор требует повторить то, что было сделано в одном большом туннеле под ее холмистыми основаниями, еще в двух. В Чикаго в ближайшие несколько лет появятся крупные установки этого вида сообщения.
Использование электричества на стандартной паровой железной дороге вовсе не должно резко прекратиться на этих изменениях и улучшениях на терминалах; множество увядающих ответвлений еще предстоит вдохнуть к новой жизни, новой силе и новой активности благодаря искусному преобразованию их тяговых средств. То, что было сделано в туннелях под рекой Детройт и в Каскадных горах, будет повторено и в других уголках страны — в дюжинах мест, где железные дороги пробивают горы и проходят под реками по туннелям. Электрифицированные туннели еще должны появиться у Пенсильванской дороги на пологом уклоне у Галлицина и у Саутерн Пасифик через высокий гребень Сьерра-Невады. Электрическая тяга для крупных паровых дорог все еще находится в зачаточном состоянии. Лишь 1000 миль из общих 220 000 миль паровых железных дорог страны в настоящее время работают на электричестве. На днях крупный специалист по перевозкам сидел в своем чикагском офисе и произнес:
«Первая железная дорога, которая электрифицирует тысячу с небольшим миль между этим городом и Нью-Йорком, получит весь прибыльный пассажирский бизнес. Не большую его часть, заметьте, а каждый единый благословенный его кусочек!»
Поразмыслим напоследок мимоходом о монорельсе, о гироскопе. Если вы практичный железнодорожник, то можете рассмеяться и сказать: «Игрушка». Возможно, сегодня это и игрушка. Но вспомните историю, и вы припомните, что игрушка сегодняшнего дня становится инструментом завтрашнего, а затем уделите монорельсу минутку трезвых размышлений. Чуть менее 2000 футов такой конструкции составили весьма интересный экспонат на Джеймстаунской выставке 1907 года. Железнодорожник, прокатившийся по этому экспериментальному пути, сказал:
«Если бы вы построили более 300 футов пути, вы могли бы продемонстрировать свою систему лучше». На это изобретатель с улыбкой ответил:
“You have gone over 1,800 feet.”
Исследователь ехал со скоростью выше 45 миль в час и не ощущал этой скорости. В монорельсовом вагоне этого не чувствуешь никогда. Он идет мягче по самому неровному участку пути, чем самый лучший поезд «Лимитед» движется по тяжелым рельсам и каменному балласту — по лучшей дороге, которую способны поддерживать люди.
Реальная железная дорога монорельсового типа была построена и развивается в пригороде Нью-Йорка. Она вытесняет дорогу старейшего типа — конку — от Бартоу до Сити-Айленда в Бронксе. Равновесие ее вагонов поддерживается с помощью легкой подвесной металлической конструкции, едва ли более заметной, чем подвесная контактная сеть, используемая на городских улицах. Эта подвесная конструкция, подобно контактному проводу, подает электрическую энергию на вагоны; лишь в экстренных случаях она вступает в действие, чтобы удерживать одноногий вагон в вертикальном положении. На этом участке пути будут проводиться испытания скорости и балансировки в период спада пассажиропотока. По результатам этих испытаний будут составлены планы строительства четырехпутной дороги скоростного транспорта от Нью-Йорка до Ньюарка протяженностью в десять миль. Этот последний проект уже профинансирован нью-йоркскими деятелями, для которых транспорт на протяжении многих лет был главной задачей. Он может быть реализован на путях двухпутной железной дороги, более чем удвоив ее пропускную способность без увеличения ширины полосы отвода.
Все эти монорельсовые дороги станут применимы для гироскопа, когда эта чудесная взрослая игрушка превратится во взрослый инструмент. И гироскоп не требует никакой подвесной конструкции вообще. Он просто просит один-единственный рельс, на котором можно найти путь, и не имеет никаких возражений ни против крутейших уклонов, ни против резчайших кривых. Первая модель гироскопического вагона показала свою способность с легкостью преодолевать всю длину изогнутой газовой трубы, проложенной в грубом подобии пути.
Ибо гироскопический вагон уже существует — на самом деле их даже несколько. 8 мая 1907 года Луис Бреннан, блестящий ирландский изобретатель, живущий в Англии, продемонстрировал первую модель гироскопического вагона, и эта новость подробнейшим образом разлетелась по всему миру. Маленькая машинка, которую он тогда показал, оказалась достаточной, чтобы заинтересовать самых проницательных ученых. Она пересекала любую монорельсовую трассу, какую только можно было придумать, с разной скоростью, останавливалась по команде изобретателя и сохраняла идеальное равновесие. Когда к ней прижимали руку человека, словно пытаясь выбить вагон из его кажущегося хрупким равновесия, он сопротивлялся, стойко удерживая баланс, и Бреннан со смехом говорил, что это сравнимо со скоростью ветра. Когда он нарушал ровную посадку своего судна (оно действительно походило на лодку, когда мчалось вокруг лужайки по своей узкой направляющей нити) и размещал грузы на одной стороне вагона, эта сторона приподнималась, чтобы принять их. Вагон по-прежнему идеально держал равновесие, и Бреннан заявлял, что его действие эквивалентно внезапному перемещению сорока или пятидесяти человек по всему пространству полноценного пассажирского вагона. Наконец, он посадил в вагон свою маленькую дочку и пустил его через глубокий овраг, где в качестве подвесного моста служил единственный прочный стальной канат. Помощник изобретателя раскачал этот мост, как гамак, но вагон посмеялся над старомодными властными законами гравитации, а девочка помахала папе рукой.
Ей действительно стоило помахать ему рукой. Его достижение было настоящим триумфом. Из волчка, вращающегося в раме под любым углом, он создал гироскопический вагон — то самое средство, которое требовалось для успешного развития монорельса. На основе этого вагона он неуклонно конструировал новые, лучшие образцы. Десятого ноября 1909 года он построил полноразмерный вагон, в котором с восторгом прокатились двадцать мужчин и мальчиков. В тот же самый день, по странному совпадению, немецкий изобретатель Август Шерль продемонстрировал в большом зале в Дрездене монорельсовый вагон, удерживаемый в идеальном равновесии гироскопом, который он тихо и незаметно построил и усовершенствовал. Вагон имел длину 18 футов и ширину 4 фута и устанавливался на две тележки. Собственный вес составлял 2,5 тонны, в то время как сам гироскоп, вращаясь в вакууме с бешеной скоростью 8000 оборотов в минуту, весил всего 5,5 процента от общего веса вагона. Он перевозил восемь человек, и когда его впервые показали в Берлине, он произвел невероятную сенсацию: за пять дней испытания наблюдали 60 000 человек. Даже члены королевских семей по очереди прокатились в этом диковинном транспортном средстве.
Первый вопрос, который задает обычный человек, когда видит гироскоп:
«Ну, эта штука, может, и хороша в движении, но как, чтóрт побери, она собирается держаться, когда стоит на месте?»
Но она держится сама. Маховики гироскопа продолжают вращаться со скоростью около 8000 оборотов в минуту и удерживают вагон так, что колебания перевозимого им веса из-за посадки или высадки пассажиров не влияют на него даже в малейшей степени. Обычный человек остается неубежденным.
«Предположим, электрическая энергия, раскручивающая гироскоп, откажет?» — требует он ответа. Изобретатель объясняет ему, что это проще простого. Гироскоп, вращаясь в вакууме, будет продолжать вращение с достаточной для балансировки вагона скоростью в течение почти часа. Задолго до истечения этого времени можно опустить боковые опоры, которые делают вагон трехточечной конструкцией, когда он выведен из эксплуатации.
Когда Завтра наконец наступит и гироскопический вагон займет свое законное место, на всех сквозных монорельсовых маршрутах будут предусмотрены меры как раз на случай подобных чрезвычайных ситуаций. В различных точках будут сооружены тупики с низкими стенками, как раз достаточными для приема вагонов, когда их гироскопическое равновесие прекратится. Они станут такой же частью оборудования монорельсовой магистрали, какой причалы являются частью пароходного сообщения. Это будет элемент, которому будут уделять все меньше внимания по мере того, как люди начнут понимать, насколько мало гироскопический вагон зависит от старых законов гравитации.