При моей первой рекогносцировке этой части страны мне пришло в голову, что ее специфические топографические особенности были упущены из виду при принятии этого плана подъема, который, казалось, преследовал единственную цель — получить линию с определенным уклоном, без учета масштаба препятствий, которые необходимо преодолеть ради его достижения; в то время как при следовании от теснин почти по прямой линии к проходу Шугар-Рун-Гэп (который, как мы покажем далее, является лучшей точкой для пересечения горы) линия прошла бы по прекрасной долине по сравнительно благоприятной местности, постепенно набирая высоту на всем своем протяжении без превышения максимального крутого подъема, требуемого на нижележащей линии, вплоть до достижения вершины долины у Робинсона на протяжении пятнадцати миль. В этой точке мы достигаем высоты 1174 футов над уровнем прилива, оставляя преодолеть всего 980 футов до достижения высоты, сочтенной наиболее подходящей для преодоления горы, которая достигается непрерывным уклоном в 80 футов на милю без столкновения с какими-либо весьма грозными трудностями.
Прибегание к уклону в 80 или более футов на милю отнюдь не является необычным приемом на ведущих железных дорогах.
На Западной железной дороге в Массачусетсе максимальный уклон составляет 83½ фута на милю. На Балтиморской и Огайдской железной дороге между водами Патапско и Потомак по обе стороны хребта Парр в настоящее время имеются уклоны в 82 фута на милю, и, судя по большей высоте Аллеганских гор в месте их пересечения, следует полагать, что уклоны в этой точке будут еще больше увеличены.
Можно привести множество других примеров, некоторые из которых доходят до 120 футов на милю, однако расширять этот список представляется излишним. Теоретически мощность, необходимая для преодоления заданной высоты, одинакова при любых уклонах плоскости подъема, но на практике она в некоторой степени зависит от вида применяемой тяги.
В рассматриваемом случае в качестве средства будет использоваться паровоз, где тяговое усилие перемещается вместе с поездом и составляет часть перемещаемого груза, вследствие чего затраты энергии на плоскости с подъемом в 80 футов на милю выше, чем на более пологом уклоне той же высоты, на величину разницы между силой тяжести локомотивов, необходимых для перевозки одного и того же груза на обеих плоскостях.
В качестве общего принципа это справедливо, когда протяженности дорог для преодоления одинаковой высоты равны и необходимо транспортировать локомотивы, требующиеся для крутого уклона, на то же расстояние, которое они должны пройти при пологом уклоне.
Но в одном из этих случаев максимальный уклон, обусловленный линией ниже теснин Логан-Нарроуз, доведен до отметки в 12¼ мили от вершины горы, требуя дополнительной тяги только на этом расстоянии, а в другом он заканчивается в 32 милях от нее.
Для более полного объяснения относительной ценности максимальных уклонов, используемых на различных участках нашей Дороги, я подготовил следующую таблицу:
Названия табличных столбцов: Столбец A: Участок дороги. Столбец B: Максимальный уклон при подъеме на запад, на милю. Столбец C: Максимальный уклон при подъеме на восток, на милю. Столбец D: Общая масса груза 20-тонного товарного паровоза без учета локомотива и тендера массой 10 тонн. Трение 8½ фунт/т. Сцепление ½. Столбец E: Масса перевозимых товаров для 20-тонного товарного паровоза, причем вагоны оцениваются в 4/10 от их массы и груза. Столбец F: Относительная нагрузка локомотива на каждом уклоне, за единицу принят горизонт. Столбец G: Количество локомотивов равной мощности, необходимых для перевозки одинакового груза на каждом уклоне.
ABCDEFG
From Harrisburg to Lewistown, 60-7/10 miles{16346.6207.90.5341.87 8454.3272.60.6971.42
From Lewistown to foot of Allegheny Mts., 72 miles{21300.7180.40.4642.15 10½414.6248.80.6401.56
From foot to summit of Allegheny Mountains, 12-3/10 miles{80105.663.40.1636.13 Level648.0388.81.0001.00
From summit to Pittsburg,
106 miles{47172.4103.40.2663.76 5050163.798.20.2523.95 52.852.8156.293.70.2414.14
Из приведенной выше таблицы видно, что три локомотива полностью достаточны для транспортировки того же груза вверх по уклону в 80 футов, который два локомотива перевезут на уклоне западного участка и один — на восточном; следовательно, практическая эксплуатация дороги при двух методах подъема будет заключаться в том, чтобы использовать два локомотива с грузом, доставленным снизу от теснин Логан-Нарроуз до вершины, то есть на протяжении 31¾ мили, на уклоне в 50 футов; в то время как в другом случае тот же паровоз, который привез груз из Гаррисберга, будет продолжать движение с ним до Робинсона (15 миль), где он присоединится к двум другим, следующим на Питтсбург, до самой вершины горы и обратно.
В первом случае паровозы суммарно пройдут 63½ мили, а во втором три паровоза пройдут 51¾ мили, что дает разницу в расстоянии, преодолеваемом движущей силой для каждого полного состава с востока, составляющую 11¾ мили в пользу уклона в 80 футов.
Таким образом, на практике будет видно — главным образом за счет экономии реального расстояния, — что транспортировка в данном случае может обеспечиваться дешевле на уклоне в 80 футов, чем на 50-футовом, даже без включения в расчеты процентов на сумму 841 000 долларов, которые стоило бы получение последней по сравнению с первой. В этих условиях, когда выбор маршрута был сведен к решению между этими двумя способами преодоления горы, мы без колебаний приняли решение в пользу линии через Робинсон, которая имеет дополнительное преимущество: она выводит нас в пределах 6 1/3 миль от Холлидейсберга, где через ответвление можно осуществить соединение с Аллеганским перевальным участком, проходящее по благоприятной местности.
Расстояние от Гаррисберга до вершины Робинсон составляет 132-2/3 мили; на всем протяжении этой линии единственными чрезвычайными препятствиями для удобного профилирования дорожного полотна являются мост через Саскэханну, глубокая и длинная выемка вблизи Ньютон-Гамильтона и тоннель длиной 1200 футов через мыс горы Тасси, причем на этом расстоянии максимальный подъем на пути к Льюистауну составляет 16 футов на милю, а спуск — 8 футов. Затем до вершины Робинсон они увеличиваются до 21 фута на подъеме и 10-1/8 фута на спуске.
Уклоны на спуске в целом настолько коротки, что на практике они не приведут к снижению нагрузки при движении на восток намного ниже величины, соответствующей нормальной рабочей нагрузке локомотива на горизонтальном участке.
Максимальный подъем выше Льюистауна определяется глубокой выемкой вблизи Ньютон-Гамильтона. Однако подъем на Мал-Джуниату, по-видимому, требует — для получения экономичной линии — использования этого уклона практически без перерывов от кузнецы Дорси до вершины Робинсон. Ниже Льюистауна уклоны фиксируются с расчетом на обеспечение возросшего объема перевозок, который ляжет на линию между этим пунктом и Гаррисбергом, без увеличения количества поездов.
Эти пологие уклоны обеспечивают нам важные преимущества в виде использования единственной пары ведущих колес для пассажирских паровозов на восточном участке, и при таких значениях уклонов мы имеем возможность согласовывать трассу с естественными особенностями местности (выше уровня паводковых вод), не уменьшая радиус кривизны ниже 955 футов, за исключением восточного конца моста через Саскэханну, где был допущен радиус 880 футов.
Все наши попытки сэкономить расстояние путем временного отклонения от непосредственной долины реки предполагали либо использование крутых уклонов, не оправданных сэкономленным расстоянием, либо увеличение стоимости, которое было столь же неоправданным. Прекрасная долина Кишакоквилас представляла наибольший соблазн покинуть речной маршрут; но здесь нам пришлось бы столкнуться с уклонами в обоих направлениях по 26-4/10 фута на милю, мостом через ручей Милл-Крик длиной 1200 футов и высотой 111 футов, другим через небольшой приток Джуниаты длиной 850 футов и высотой 150 футов, а также с несколькими другими искусственными сооружениями или насыпями огромной высоты через овраги на северном склоне речных холмов. Эти трудности в сочетании с необходимостью преодолеть дополнительные 342 фута высоты на Аллентаунском перевале столь значительно перевешивали небольшое увеличение кривизны и расстояния (7/10 мили) по речному маршруту, что его невозможно было принять. Было также установлено, что при использовании максимальных уклонов, требуемых на долинном маршруте, кратчайшую линию можно было получить по реке и с наименьшими затратами. Сам по себе этот факт является решающим в отношении выбора правильного маршрута.
Я счел излишним проводить дальнейшие инструментальные изыскания маршрута через Стоун-Маунтин, будучи уверен, что даже если в этом направлении удастся получить линию, которая будет приближаться к равенству с выбранным маршрутом с инженерной точки зрения (что, судя по рекогносцировке части линии и изучению планов изысканий мистера Шлаттера, я считаю весьма маловероятным), ее дополнительная стоимость настолько ущемит средства Компании, что полностью исключит ее из рассмотрения.
Была протрассирована линия от Хантингдона к франкстаунской ветке Джуниаты ниже Уильямсберга через гору Тасси, с помощью которой можно было добиться экономии расстояния, почти равной маршруту через Стоун-Маунтин, однако ее крутые уклоны, стоимость и продолжительность времени, необходимого для строительства дороги по ней, сделали ее столь же неприемлемой. Долина франкстаунской ветки также была обследована; маршрут по ней соединялся с линией Мал-Джуниаты у хребта Робинсон, но он оказался как более длинным, так и более дорогим по сравнению с последней. Тщательные изыскания всего региона, предоставляющего хоть какую-то возможность для более удобного маршрута к северу или к югу от Джуниаты, не оставляют у меня сомнений в том, что для восточного участка была добыта лучшая линия. Ее сравнительно легкая кривизна и пологие уклоны, уклон которых соответствует направлению наибольшего грузопотока и которые простираются от восточного конечного пункта нашей Дороги до подножия великого барьера, отделяющего нас от запада, предоставляют ей преимущества, с которыми не может сравниться никакой другой предложенный маршрут между востоком и западом, и они не могут быть переоценены Компанией.
Прежде чем определить точку пересечения горы, было проведено полное обследование ее гребня от вершины Сидар-Самп-Саммит на юге до прохода Три-Спрингс-Гэп в истоках ручья Мошеннон на севере, охватывающее расстояние в 44 мили. Следующая таблица покажет высоту над уровнем прилива каждой вершины в пределах этого расстояния, а также высоту в проходе Эмийс-Гэп на северном маршруте и в истоках реки Кастлман на южном:
Табличная ведомость понижений Аллеганских гор.
Name. Waters Divided. Authority. Feet above Sugar Run Gap. Feet below Sugar Run Gap. Feet above Tide. Summit of Chesa. & Ohio Canal Castleman's and Potomac U. S. Engineers 476
2739 Albright's Summit do. do.
141
2424 Sand Patch do. do. do. J. Knight 129
2412 Chambersburg and Pittsburg Survey
H. Hage 264
2547 Cedar Swamp Gap Raystown Branch of Juniata and S. Fork of Conemaugh S. H. Long 160
2443 Bob's Creek do. Raystown B. and Conemaugh do. 213
2496 Big Spring do. Juniata and Conemaugh do. 314
2597 Laurel do. do. do. do. 222
2505 Adams do. do. do. do. 175
2458 Portage and Summit Juniata and Clearfield C. L. Schlatter 41
2324 Sugar Run Gap
S. H. Long 0
2283 Burgoon's do. do. do. C. L. Schlatter 80
2363 Kittanning do. do. do. do. 75
2358 Dry do. do. do. do. 67
2350 Hamer's do. Little Juniata and Clearfield do. 177
2460 Schultz do. do. do. E. Miller
17 2266 Cock Run do. do. do. do.
55 2228 Maple do. do. do. do.
61 2222 Bell's do. do. do. do.
12 2271 Three Springs Gap Little Juniata and Moshannon do.
53 2230 Emigh's do. do. do. C. L. Schlatter
240 2043
Будет замечено, что самой низкой точкой в горе, за исключением Эмийс-Гэп, является Мейпл-Гэп, из которого вытекают Беллс-Ран (приток Мал-Джуниаты) на востоке и Сэнди-Ран-оф-Клирфилд на западе. Эта точка лежит на 61 фут ниже прохода Шугар-Рун-Гэп и может быть дополнительно снижена на 150 футов с помощью тоннеля длиной 700 ярдов. Если бы местность за вершиной была благоприятной, этот маршрут, вероятно, предоставил бы наибольшие преимущества для пересечения горы; однако он выходит на западе в глубокую долину Клирфилд, спуск в которую потребовал бы необходимости прибегнуть к столь же крутому уклону на западной стороне горы, какой требуется на восточной; и утраченную таким образом высоту пришлось бы восстанавливать путем подъема по долине до вершин Лорел-Самп или Манстер на хребте, отделяющем Клирфилд от Конемо, который здесь является истинным водоразделом страны.
Любая попытка проложить линию вдоль западного склона горы во избежание спуска к Клирфилду оказалась бы неосуществимой из-за пересеченного характера местности без огромного увеличения ее стоимости, протяженности и кривизны. Никакая другая точка не предоставляет равных преимуществ для пересечения горы, пока мы не дойдем до Шугар-Рун-Гэп, который находится на 41 фут ниже вершины Портеджской железной дороги и может быть понижен еще на 120 футов с помощью тоннеля длиной 2000 футов. Проход Эмийс-Гэп, который даже ниже Мейпл-Гэп, не мог быть снижен из-за своего полого склона тоннелем умеренной стоимости, а также он расположен слишком далеко на севере для прямого маршрута на Питтсбург. К югу от Портеджа Аллеганские горы становятся общесоюзным водоразделом, отделяющим потоки, текущие в залив, от тех, которые впадают в Атлантику. Здесь они приобретают более возвышенный характер, чем когда они разделяют лишь притоки Саскэханны, не предоставляя никакой возможности пересечь их линией, приспособленной для локомотивной тяги (если только не с помощью тоннеля огромной протяженности), вплоть до достижения прохода Бобс-Крик-Гэп. Прилагаемый профиль, на котором отображена линия гребня горы (на протяжении 44 миль), даст более точное представление об относительной высоте этих вершин.
Гора по обе стороны от прохода Бобс-Крик-Гэп поднимается на значительную высоту, из-за чего стороннему наблюдателю она кажется очень глубоким понижением; и в силу этого обстоятельства местные жители прилегающей местности обычно считали ее самым низким проходом в Аллеганских горах, и, поскольку с обеих сторон он быстро понижается, также предполагалось, что его можно еще больше понизить с помощью тоннеля умеренной протяженности. Однако различные изыскания горы доказывают, что она на 212 футов выше Шугар-Рун-Гэп, и для снижения ее до уровня поверхности земли в последней точке, которая находится на 120 футов выше уровня путей принятой трассы, потребовался бы тоннель длиной 1¼ мили, сооружаемый в весьма неблагоприятных местных условиях.
Проход Сидар-Самп-Гэп, расположенный еще дальше на юг, на 53 фута ниже Бобс-Крик-Гэп, но с каждой стороны он спускается настолько плавно, что его невозможно было бы целесообразно снизить более чем на 40 футов.
Ни одна из этих точек, являющихся единственными заслуживающими внимания проходами к югу от Портеджской железной дороги, которые лежат в пределах региона, неизбежно пересекаемого прямой линией на Питтсбург, не дает понижений, которые выгодно отличались бы от тех, что находятся дальше на север; равно как и местность, ведущая к ним к востоку или к западу от гор, не предоставляет равных удобств для получения линии с равномерным подъемом к вершине. Расстояние от Конемо слишком мало, чтобы преодолеть высоту с уклоном, используемым на западном участке, а со стороны Джуниаты большая высота, которую предстоит преодолеть, столь надолго задерживала бы линию на горных кручах, что было бы чрезвычайно дорого получить дорожное полотно с уклоном даже выше 80 футов на милю.
Из вышеприведенного описания наиболее благоприятных горных проходов видно, что Шугар-Рун-Гэп предоставляет наибольшие удобства для пересечения Аллеганских гор.
Теперь возникает необходимость рассмотреть, в каком направлении дорога может быть проведена оттуда на Питтсбург. При осмотре карты штата можно заметить, что прямая линия, проведенная от этого прохода на Питтсбург, попадает на Манстер, Белу, идет по долине Блэк-Лик почти на всем ее протяжении и пересекает Конемо вблизи Блэрсвилла; оттуда она пересекает местность, лежащую внутри излучины, образованной реками Кискиминетас и Аллегейни, проходит через воды Лойалханны и Крабтри и следует в целом по высокому и пересеченному хребту, разделяющему реки Аллегейни и Мононгахила. Эта линия, которая наиболее близко приближалась бы к данному направлению, при прочих равных условиях была бы наиболее предпочтительной для Дороги.
Работы различных отрядов на этом участке ограничивались изысканиями, необходимыми для определения точки пересечения горы, а также регионами между Конемо и Питтсбургом к западу от хребта Честнат. Наши изыскания пока еще не были достаточно масштабными, чтобы позволить мне дать полное описание этой части страны между горой и Блэрсвиллом, и поэтому я оставляю ее для будущего отчета с простым замечанием, что, судя по имеющимся у меня сведениям, я убежден в возможности проложения практичной линии по долинам либо Блэк-Лик, либо Конемо в рамках максимального уклона, применяемого на западном участке.
Район местности, по которому необходимо провести дорогу от Конемо до Питтсбурга, отличается исключительной сложностью. Он целиком лежит в пределах каменноугольных пластов и в какой-то период, судя по всему, представлял собой почти ровную равнину огромных размеров, покрытую океаном. Сток вод с этого обширного пространства, по-видимому, был внезапным, образовав многочисленные извилистые русла в самых разных направлениях, глубоко прорезав мягкие горизонтальные пласты этого региона в своем спуске к притокам Огайо, в результате чего разделяющие их хребты приобрели столь неровную поверхность, что прокладка железной дороги вдоль них полностью исключается. Линия, следующая за Конемо (которая от Блэрсвилла поворачивает на северо-запад) к Аллегейни, позволила бы избежать этой сложной местности, но протяженность маршрута увеличилась бы почти на 50 процентов, и поэтому она неприемлема.
Топография местности, по-видимому, требует прокладки на этом участке маршрута с более крутыми уклонами, чем те, что приняты на Джуниате.