Les beceroles de la cremallera

L'any 1804, Richard Trevithick va posar en marxa la seva primera locomotora al ferrocarril de Merthyr a Tydville. Com que hi havia certes rampes -poc importants, si es vol-, segons era costum aleshores va caldre que el constructor de màquines cerqués algun dispositiu especial. Dos mitjans eren els emprats: antigament les rodes no eren llises, sinó que estaven acanalades i, a més, els carrils de fosa es disposaven sobre un sòcol de fusta i les rodes portaven unes ungles de ferro que, al girar aquelles, s'incarnaven en la fusta i així impedien que patinessin. Aquests mètodes eren massa expeditius i en resultava una resistència important i un desgast ràpid.

El ferrocarril de Middleton (Blenkinsop)
Via del sistema del ferrocarril de Middleton.	John Blenkinsop, propietari de les carboneres de Middleton, prop de Leeds, arribà a la conclusió que aquell problema es podia solucionar si la màquina es dotava d'una roda dentada motriu que pogués engranar en la corresponent cremallera. El 10 d'abril de 1811 demanà la patent anglesa per aquesta seva nova idea i va demanar també a l'enginyer Mathew Murray, de Leeds, que li construís aquesta màquina, la qual es va posar en funcionament per l'agost de l'any següent: era la primera locomotora de cremallera pròpiament tal.

La via, com era usual aleshores, estava feta amb carrils de fosa disposats sobre travesses de fusta. A la cara exterior d'un dels carrils hi havia, de la mateixa fosa, unes dents en forma de berruga o mugró en les que s'engranava la roda dentada motriu. L'accionament s'obtenia amb dos cilindres verticals de doble efecte situats sobre la caldera i el moviment es transmetia, mitjançant sengles bieles, a dos punts decalats 90° entre sí d'un cigonyal, a l'eix del qual s'hi enxavetava el mecanisme de la roda dentada, que anava muntada sobre el mateix eix de la roda portant. La locomotora pesava escassament cinc tones i remolcava en horitzontal 30 vagons de carbó de 94 tones en total a una velocitat de 5 km/h; en la rampa més pronunciada (66‰) i amb la mateixa velocitat, podia encara remolcar 15 tones. L'esforç de tracció era d'uns 1500 kg (sic). El motiu de què aquest extraordinari progrés en la construcció i explotació dels ferrocarrils ja no trobés cap més aplicació, fou degut al descobriment quasi contemporani que va fer W. Blackett en unes proves realitzades al ferrocarril de Wylam. En aquestes proves es va demostrar bàsicament que el fregament entre el carril llis i la roda llisa era tan important que, per sí mateix, tot sol i sense el concurs de dents ni altres artificis, era ja suficient per a transmetre un esforç notable, especialment en el cas que el moviment fos transmès per diverses rodes de la locomotora, de manera que el seu pes fos gairebé tot adherent. Blackett, o més exactament el seu inspector de mines W. Hendley, arribà a aquesta conclusió l'any 1814 i amb això es va interrompre novament el desenvolupament del ferrocarril de cremallera. No obstant, la realització de Murray que abans s'ha esmentat, va ser tan excel·lent que, segons escrits fidedignes, el ferrocarril de cremallera de Middleton encara estava en servei l'any 1838 i, després de diversos perfeccionaments, hi circularen trens de fins a 140 tones per via horitzontal.

El ferrocarril de Rimberton
Via del ferrocarril de la pedrera de Laufen (Abt).	El següent progrés en el desenvolupament del sistema amb cremallera el trobem uns anys més tard a Nordamèrica. El 1831 es va concedir a Enner Rimber, de Rimberton, una patent nord-americana per a la combinació d'un dispositiu de tracció per adherència amb un de tracció amb cremallera. La seva via, on es feia ús de la cremallera, era triple. Una via central o cremallera, situada al centre d'una via interior sobre la que circulaven unes rodes boges de la locomotora i que estava disposada a una alçada tal que aleshores les rodes d'adherència, que circulaven per una via més exterior, quedaven suspeses a l'aire i rodaven en buit.

Per aquesta via exterior hi circulaven també les rodes portants de la locomotora i les rodes dels vagons. Rimber no arribà a portar-ho a la pràctica. No obstant, Roman Abt, l'any 1877 i de forma independent de les idees anteriors, va arribar a aquesta mateixa solució i va tenir l'oportunitat de realitzar-la en el petit ferrocarril d'una pedrera de Laufen (Berna).

El ferrocarril de Madison a Indianapolis (Cathcart)

Des d'aleshores, els enginyers americans solament van contribuir positivament al camp dels ferrocarrils de cremallera en dues ocasions. L'any 1837 va construir-se el ferrocarril de Madison a Indianapolis i les condicions del terreny van exigir que, poc més enllà de l'estació de Madison, hi hagués una forta rampa del 59‰, d'una longitud de dos quilòmetres. El primer any hom en va fer l'explotació amb ajut de cavalls, però aviat la seva força no va ser suficient. L'any 1845, el constructor W. Baldwin, de Filadèlfia, va lliurar una locomotora convencional de vapor, amb un pes en servei de 26 tones, però aquesta màquina permetia remolcar solament tres vagons de 33 tones. Després de múltiples projectes, en els que va intervenir especialment William Hoyt, de Dupont, l'any 1847 es van construir dues locomotores de cremallera segons plànols d'A. Cathcart (que pertanyia a la firma Baldwin), que foren remarcables per la seva concepció i potència.

Locomotora de cremallera del ferrocarril Madison-Indianapolis. Secció de la via de cremallera del ferrocarril Madison-Indianapolis.

Aquestes màquines constaven de quatre eixos motors acoblats i accionats per un parell de cilindres. En la via poc inclinada del traçat, la màquina treballava com una màquina normal d'adherència, però en el tram més costerut hom desconnectava el vapor corresponent a la tracció per adherència i, amb ajut d'un cilindre de vapor, s'acoblava la roda dentada al seu eix motor. Aquest era aleshores propulsat per altres dos cilindres verticals disposats sobre la caldera. La cremallera era de fosa i estava fixada sobre l'eix de la via, damunt un sòcol de fusta. La locomotora i el tènder junts pesaven 54 tones. Com a prova,es van fer circular trens de fins a 170 tones, que van recórrer la rampa de 2145 m de longitud en 25 minuts, a una velocitat de 5 km/h. Aquestes màquines van estar en servei fins al juliol de 1868, i aleshores van ser substituïdes per locomotores d'adherència amb un pes adherent de 50 tones i cinc eixos acoblats que, ultra el tènder de 16 tones, remolcaven un tren de 90 tones a una velocitat de 10 km/h.

El sistema Marsh

Finalment, el juny de 1858, Silvester Marsh (de Chicago) presentà a les autoritats de New Hampshire el ben pensat model d'una locomotora de cremallera, de caldera vertical, i el model de cremallera, que anava situada a l'eix de la via, per a l'ascensió al Mount Washington. Es va concedir el permís sol·licitat i per la primavera de 1866 ja s'havien reunit els mitjans necessaris per a la construcció.

Secció de la via de cremallera sistema Marsh. Locomotora de cremallera sistema Marsh.

Circumstàncies locals i particulars, especialment un terreny molt rocós i també els escassos mitjans econòmics disponibles per al projecte, van exigir de mantenir el cost al nivell mínim possible. Per aquest motiu, tota la línia es va construir sobre un entarimat de fusta ben subjecte a les roques, sobre el que hom hi va disposar tres sòcols de fusta. Els més exteriors feien de base als carrils de rodadura, que eren de ferro i d'una secció de 12x50 mm. El sòcol central de fusta suportava la cremallera que, bàsicament, tenia forma d'escala. Estava formada per dos angles de ferro, d'una secció de 76x76x10 mm, disposats a una distància de 118 mm. Entre ambdós angles hi havia les dents, de ferro rodó de 38 mm de diàmetre i reblonades pels dos extrems. El pas era de 100 mm; l'amplada de la cremallera era, a la seva base, de 270 mm, mentre que l'amplada del seu sòcol era de solament 204 mm. Per tant, els angles de ferro sobressortien 33 mm a cada banda del sòcol i servien de guia a dos petits corrons que portava la màquina per impedir l'elevació de la roda dentada en tot moment. La longitud d'una peça de cremallera era de 3600 mm. El mateix afany de simplicitat va guiar el projecte de la locomotora, construïda per Campbell & Whitner, de Boston, i que començà a prestar servei el mateix any 1866. La seva caldera vertical estava suspesa per dos bolons giratoris i la màquina anava sobre dos eixos, essent el posterior l'eix motor de la roda dentada. El moviment era produït per dos cilindres de vapor laterals, disposats fora del bastidor. L'accionament de l'eix de la roda dentada es produïa amb ajut de tres trens d'engranatges, que proporcio- naven una reducció de la meitat.

Aquesta màquina pesava (nua) 4 tones i circulava per una línia de 1,5 km de longitud, construïda en un any. La rampa màxima era del 33‰ i remolcava una càrrega de 5 tones a 4,5 km/h. Aquesta màquina va resultar ser en tot de construcció massa simple. Per això, ja el 1867,hom va pensar en una de construcció més sòlida, el pes de la qual va assolir les 6,5 tones. Hom hi va conservar la mateixa disposició general, amb caldera vertical, però la transmissió de força es feu amb un sol tren d'engranatges. En la baixada, els cilindres de vapor funcionaven com a frens d'aire, tal i com es va incorporar a totes les locomotores de cremallera posteriors. També els carrils de passamà van resultar massa febles i hom els va substituir per carrils de patí de 15 kg/m. El 14 d'agost de 1868, Marsh convidà a veure el seu ferrocarril a seixanta dels millors tècnics del ferrocarril de Nord-amèrica, dels quals n'obtingué tota mena de lloances. El mateix any quedà enllestida la línia gairebé fins al cim i, després de recuperar el temps d'un petit descans (primavera de 1869), tota la línia restà ja enllestida per al servei regular. Tenia una longitud de 4536 m, una rampa màxima del 377‰ i una amplada de via nominal de 1411 mm, essent la pendent mitjana del 241‰ i el radi mínim de les corbes de 150 m. Els trens estaven formats per una locomotora i un cotxe de passatgers de 3 tones de tara, amb 50 seients orientats cap a la vall.

El ferrocarril de cremallera de Mount-Washington.

L'any 1871 es va posar en servei una tercera locomotora en la que es van millorar alguns detalls i, a diferència de les anteriors, tots dos eixos portaven una roda dentada motriu, essent accionat cada eix pel seu propi parell de cilindres de vapor. Finalment, l'any 1875, la caldera vertical va passar a ser horitzontal. El pes en servei d'aquestes locomotores era de 12 tones i havien estat construïdes per Walter Aiken.

© Eugeni Pont, 1998