Zubačka – vlaky so zubami

Prečo zubačka?

O vlakoch preháňajúcich sa po hladkých, železných koľajniciach už čo to vieme. Ale práve hladké, železné koľajnice a hladké železné kolesá boli problémom ktorý vo veľkej miere obmedzoval nasadenie železnice na miestach kde sa nedalo jazdiť iba po rovine, ale bolo potrebné prekonávať terénne nerovnosti v stúpaní a spoliehať sa len na trenie kolies po koľajniciach t.j. na adhéziu nebolo možné. Adhézne lokomotívy pokiaľ boli ťažké, lámali sa pod nimi koľajnice. Pri ľahkých lokomotívach, tieto strácali pri jazde do kopca adhéziu a neutiahli ťažšie vlaky. Riešením bola zubačka.

Prvý návrh “zubačky” ktorý vznikol spočíval v tom, že na vonkajšiu časť hnacej nápravy boli pridané akési železné bodce, ktoré sa pri jazde zapichávali do železničných podvalov, čím mali zvyšovať ťažnú silu lokomotívy. Tento systém sa však absolútne neujal.

Vynález ozubnice

Prvú zubačku – ozubnicu a ozubnicovú lokomotívu si dal v roku 1811 patentovať správca uhoľných baní v Middletone John Blenkinsop. Na strednú hnaciu nápravu nasadil ozubené koleso, ktoré prečnievalo z boku cez koľajnicu, jeho zuby zapadali pri jazde medzi vodorovné zuby na vonkajšej strane jednej z koľajníc. Na tomto základe skonštruoval inžinier Murray ozubnicovú lokomotívu a použil ju na značnom stúpaní banskej dráhy z Middletonu do Leedsu / 5,6 km / Pri skúšobnej jazde v roku 1812 päť tonová lokomotíva ťahala vozíky s 15 tonami pri stúpaní až 66%o rýchlosťou 16 km/h. Trať slúžila 26 rokov ale potom bola zrušená a ozubnicové trate sa po dlhšiu dobu nestavali.

Ozubnica, ozubené kolesá

Zubačka má určité základné technické prvky. Ozubnica, ozubené kolesá a brzdy sú hlavné prvky technickej abecedy zubačiek. Zubačky na jednotlivých dráhach sa líšili nielen základnou konštrukciou, ale aj v podrobnostiach, takže dve rovnaké dráhy neexistovali. Vyplývalo to z rôzne tvarovaného terénu, z výškových pomerov trasy, z rozchodu koľajníc ale aj zo snahy konštruktérov zlepšovať staré a vynachádzať nové dokonalejšie prvky. Konštrukcia parných lokomotív pre zmiešanú prevádzke, teda po ozubnici ale aj po adhéznej trati, bola zložitejšia. Lokomotívy mali dva oddelené pohony, adhézny a ozubnicový. Pre dráhy s častým striedaním trakčného systému sa stavali ťažké parné lokomotívy so spoločným pohonom ozubnicovej aj hnacej nápravy, aby prechod medzi oboma systémami bol plynulý. Rôzne rýchlosti – v úsekoch adhéznych až 60 km/h a v úsekoch ozubnicových najviac 15 km/h viedli ku konštrukcií lokomotív s oddelený pohonom ozubnicovej nápravy. Zavádzanie elektrickej trakcie problém zjednodušilo. Elektrické lokomotívy alebo motorové vozne vybavili dvoma motormi a každá z hnacích náprav mala samostatný pohon.

Brzdy

Zubačka musí mať kvôli bezpečnosti dobré zabezpečenie. Predovšetkým systém bŕzd je oveľa dôležitejší ako v bežnej železničnej prevádzke hlavne kvôli veľkým sklonom na ozubnicových tratiach. Pre normálne horské dráhy bol najvyšší dovolený sklon 25 %o ale na ozubnici sa používalo až 480 %o. Každá ozubnica mala svoj systém bŕzd. Až skúmanie nehôd a skúseností z prevádzky preukázali ich prednosti ale aj nevýhody.

Bezpečnostné požiadavky sa sprísňovali, avšak až v roku 1904 vo Švajčiarsku vydali nariadenie, ktoré predpisovalo tri druhy bŕzd. Brzdu prevádzkovú, dve na seba nezávislé zádržné brzdy a automatickú brzdu. Pri jazde do údolia sa počítalo s tým, že potrebná brzdná sila sa nemôže získať len trecími brzdami. Preto sa muselo pridať zariadenie pre brzdenie spiatočnou parou alebo stlačeným vzduchom. Mechanické na sebe nezávislé brzdy mali zastaviť vlak aj na najvyššom spáde. Rýchlostná brzda, ktorá začne samočinne účinkovať pri prekročení najvyššej dovolenej rýchlosti. Až zmena trakcie na elektrickú umožnila na lokomotívach a motorových vozoch jednoduchšie brzdy odporové.

Najstrmšia zubačka

U ozubnicových železníc sa kládla tretia zvislá koľajnica s ozubením bežne doprostred kolaje a do nej zapadali zuby zvislého ozubeného kolesa lokomotívy. Výnimku mala stavba horskej ozubnicovej dráhy na vrchol pohoria Pilátus nad Vierwaldstättským jazerom s konštrukciou ozubnice odlišnej od bežnej Rigenbachovej alebo Abtovej ozubnice.

Divoké pohorie Pilatus na západnom brehu Vierwaldstättským jazerom je opradené povesťami zo starých čias.. Hovorilo sa mu Frakmont / zlomený vrch/ a tiež Mons Pileatus / Hora s klobúkom/ podľa hmiel často ovínajúcich vrchol. Z Luzernu chodili ľudia húfne v lete loďou alebo železnicou do prístavného mesta Alpnastadt a vystupovali do vyše 2.000 m vysokého pohoria. Na Pilatus sa sústredila aj pozornosť staviteľov horských dráh, ale príkre skalné steny ich dlho odrádzali – do momentu kým do hry nevstúpil Eduard Locher.

Locherová zubačka

Locher pochádzal z Zurichu a bol vyučený mechanik. Neskôr na Polytechnike získal dosť vedomostí, aby založil stavebnú firmu a prevzal práce na tuneloch vtedy budovanej Gotthardstkej trati. Keď sa dozvedel o problémoch s projektom ozubnicovej železnice na Pilatus, rozhodol sa že ju vyrieši. Prieskum v teréne ukázal, že pohorie možno prekonať len traťou s neobvykle príkrym stúpaním. A doterajšie systémy so zvislým záberom ozubených kolies sa preto nedali použiť. Locher hľadal konštrukciu, ktorá by vylúčila nebezpečenstvo, že by zuby v ozubnici vyskočili zo záberu. Hľadal a našiel. Navrhol a skonštruoval systém pohonu s párom ozubených kolies so zvislým hriadeľom, zaberajúcim do zubov po oboch stranách ozubnice uloženej naležato uprostred koľajnice.

Pilatus zubačka detail Locherovej ozubnice
Pilatus detail Locherovej ozubnice

Výstavba Locherovej zubačky

Iní konštruktéri poukazovali na nevýhody Locherovho zložitého systému, predovšetkým na prevádzkové problémy, keď sneh zafúka koľajnice. Húževnatý Locher však svojimi vodorovnými ozubenými kolesami prerazil, keď poukázal na výhody na strmom stúpaní aj pri snehu a námrazách. Jeho projekt bol prijatý a v roku 1883 sa zahájila stavba železnice na Pilatus pod Locherovým vedením. Z Alpnachstadu / 440 m n.m./ postupovala horskými lúkami k stanici Wolfort. Po prekročení rokliny troma tunelmi došla do výhybne Amsigen a odtiaľ k najväčšej prekážke – skalnej stene Esel / osol /. Odtiaľ až do vrcholovej stanice Pilatus – Kulm / 2.068 m n.m./ vedie trať strmo štyrmi tunelmi v stene hory stúpaním až 480%o s výškovým rozdielom 1.628 m. To bol svetový rekord.

Dráha v dĺžke 4,3 kilometrov bola postavená za 400 pracovných dní a prevádzka bola zahájená v roku 1889. Namiesto lokomotív tu jazdili najskôr parné motorové vozne so štyrmi stupňovito usporiadanými oddielmi. Vozne mali dve ozubené kolesá a bezpečnosť zaisťovali aj dve brzdné ozubené kolesá. Zdokonalované motorové vozne slúžili až do roku 1937, kedy bola dráha elektrifikovaná. Neskôr spestrila turistom návštevu Pilátusu kabínová lanovka z vrcholu hory Fräkmunteggu na druhej strane pohoria / 1309 m n.m. /. Tu na ňu nadväzuje gondolová lanovka do Kriensu. Vo svojej dobe bola dráha na Pilatus pokladaná za majstrovské technické dielo medzi nebom a zemou a rozhľad z Eselu neďaleko vrcholovej stanice za jeden najkrajších vo Švajčiarsku.

A mimochodom v priestoroch vrcholovej stanice zubačky Pilatus – Kulm okrem reštaurácie, obchodu so športovými odevami je jediná predajňa. Samozrejme predajňa luxusných Švajčiarskych hodiniek.