Ferrocarril atmosférico

Un ferrocarril atmosférico utiliza la presión diferencial del aire para proporcionar energía para la propulsión de un vehículo ferroviario . Una fuente de energía estática puede transmitir la fuerza motriz al vehículo de esta manera, evitando la necesidad de transportar un equipo generador de energía móvil. La presión del aire, o el vacío parcial (es decir, la presión relativa negativa) se puede transmitir al vehículo en un tubo continuo, donde el vehículo lleva un pistón que se desplaza por el tubo. Se requiere algún tipo de ranura resellable para permitir que el pistón se acople al vehículo. Alternativamente, el vehículo completo puede actuar como pistón en un tubo grande o acoplarse electromagnéticamente al pistón.

A principios del siglo XIX se propusieron varias variantes de este principio y se implementaron varias formas prácticas, pero todas enfrentaron desventajas imprevistas y se descontinuaron al cabo de unos pocos años.

Se ha desarrollado un sistema propio moderno que se utiliza para aplicaciones de corta distancia. La conexión del aeropuerto del metro de Porto Alegre en Porto Alegre , Brasil, es una de ellas.

En los primeros tiempos de los ferrocarriles, los vehículos individuales o en grupo eran propulsados ​​por hombres o caballos. A medida que se fue comprendiendo la potencia mecánica, se desarrollaron las locomotoras, el caballo de hierro . Estas tenían serias limitaciones; en particular, al ser mucho más pesadas que los vagones en uso, con frecuencia rompían los rieles. Además, la falta de adherencia (es decir, deslizamiento) en la interfaz rueda-riel de hierro con hierro era una limitación, por ejemplo, en las pruebas en el ferrocarril de Kilmarnock y Troon .

Muchos ingenieros se centraron en transmitir energía desde una fuente de energía estática, un motor estacionario , a un tren en movimiento. Un motor de este tipo podría ser más robusto y disponer de más espacio, y potencialmente más potente. La solución para transmitir la energía, antes de la época de la electricidad práctica, era el uso de un sistema de cables o de presión de aire.

En 1799, George Medhurst de Londres discutió la idea de mover mercancías neumáticamente a través de tuberías de hierro fundido, y en 1812, propuso mover vagones de pasajeros a través de un túnel. ^[1]

Medhurst propuso dos sistemas alternativos: o bien el propio vehículo era el pistón, o bien el tubo era relativamente pequeño con un pistón separado. Nunca patentó sus ideas y no las llevó más lejos. ^[2]

En 1824, un hombre llamado Vallance sacó una patente y construyó una pequeña línea de demostración; su sistema consistía en un tubo de hierro fundido de 6 pies (1,8 m) de diámetro con rieles fundidos en la parte inferior; el vehículo tenía el tamaño completo del tubo y se utilizó piel de oso para sellar el espacio anular. El frenado se lograba abriendo puertas en cada extremo del vehículo. El sistema de Vallance funcionó, pero no se adoptó comercialmente. ^[2]

En 1835, Henry Pinkus patentó un sistema con un tubo de sección cuadrada de 9 pies cuadrados (0,84 m ² ) con un bajo grado de vacío, lo que limitaba las pérdidas por fugas. ^[3] Más tarde cambió a un tubo de vacío de pequeño diámetro. Propuso sellar la ranura que permitía que el pistón se conectara con el vehículo con una cuerda continua; los rodillos en el vehículo levantaban la cuerda frente a la conexión del pistón y la devolvían después.

Construyó una línea de demostración a lo largo del Canal de Kensington y publicó un prospecto para su Asociación Nacional de Ferrocarriles Neumáticos . No logró interesar a los inversores y su sistema falló cuando la cuerda se estiró. Sin embargo, su concepto, una tubería de pequeño diámetro con una ranura resellable, fue el prototipo de muchos sistemas posteriores. ^[2]

Jacob y Joseph Samuda eran constructores navales e ingenieros y eran propietarios de la siderúrgica Southwark Ironworks; ambos eran miembros de la Institución de Ingenieros Civiles. Samuel Clegg era ingeniero de gas y trabajaron en colaboración en su sistema atmosférico. Alrededor de 1835, leyeron los escritos de Medhurst y desarrollaron un sistema de tuberías de vacío de pequeño diámetro. Clegg trabajó en una válvula de aleta longitudinal para sellar la ranura de la tubería.

En 1838, sacaron una patente "para una nueva mejora en las válvulas" y construyeron un modelo a escala real en Southwark. En 1840, Jacob Samuda y Clegg alquilaron media milla de vía férrea en el West London Railway en Wormholt Scrubs (más tarde rebautizado como Wormwood Scrubs ), donde el ferrocarril aún no se había abierto al público. Ese año, Clegg se fue a Portugal, donde estaba desarrollando su carrera en la industria del gas.

El sistema de Samuda consistía en un tubo de hierro fundido continuo (articulado) colocado entre los raíles de una vía férrea; el tubo tenía una ranura en la parte superior. El vehículo líder de un tren era un vagón de pistón , que llevaba un pistón insertado en el tubo. Estaba sujeto por un sistema de soporte que pasaba por la ranura, y el pistón real estaba en un poste delante del punto en el que el soporte salía de la ranura. La ranura estaba sellada de la atmósfera por una solapa de cuero continua que se abría inmediatamente delante del soporte del pistón y se cerraba de nuevo inmediatamente detrás de él. Una estación de bombeo delante del tren bombeaba aire desde el tubo, y la presión atmosférica detrás del pistón lo empujaba hacia adelante.

La demostración de Wormwood Scrubs duró dos años. La tubería de tracción tenía un diámetro de 9 pulgadas y se utilizó un motor estacionario de 16 hp para la energía. La pendiente en la línea era constante de 1 en 115. En su tratado, descrito a continuación, Samuda da a entender que la tubería se utilizaría en una sola dirección, y el hecho de que solo se erigiera una estación de bombeo sugiere que los trenes fueron llevados gravitatoriamente de regreso al extremo inferior del recorrido después del ascenso atmosférico, como se hizo más tarde en la línea Dalkey (abajo). Muchos de los recorridos eran públicos. Samuda cita las cargas y el grado de vacío y la velocidad de algunos de los recorridos; parece haber poca correlación; por ejemplo:

• 11 de junio de 1840: 11 toneladas 10 cwt; velocidad máxima 22,5 mph; 15 pulgadas de vacío
• 10 de agosto de 1840: 5 toneladas 0 cwt; velocidad máxima 30 mph; 20 pulgadas de vacío. ^[4]

Hubo un enorme interés público en las ideas en torno a los ferrocarriles atmosféricos y, al mismo tiempo que Samuda desarrollaba su plan, otros propusieron otras ideas.

• Nickels y Keane impulsaban trenes bombeando aire a través de un tubo continuo de lona. Los trenes tenían un par de rodillos de presión que apretaban el exterior del tubo y la presión del aire obligaba a los vehículos a avanzar. El efecto era el inverso de apretar un tubo de pasta de dientes. Afirmaron haber realizado una demostración exitosa en un aserradero de Waterloo Road.
• James Pilbrow propuso un pistón suelto provisto de una cremallera dentada. Las ruedas dentadas girarían gracias a él y pasarían por un eje a través de casquillos hacia el exterior del tubo. El vagón delantero del tren tendría una cremallera correspondiente y sería impulsado hacia delante por la rotación de las ruedas dentadas. De este modo, el vehículo seguiría exactamente el ritmo del pistón, sin ninguna conexión directa con él.
• Henry Lacey concibió un tubo de madera, fabricado por toneleros , como un barril largo y continuo con una ranura de apertura y una solapa de madera sujeta por una bisagra de caucho.
• Clarke y Varley propusieron tubos de chapa de hierro con una ranura longitudinal continua. Si los tubos se fabricaban con estándares de precisión, el vacío mantendría la ranura cerrada, pero el soporte del pistón en el tren abriría la ranura lo suficiente para que pasara. La elasticidad del tubo la cerraría nuevamente detrás del carro del pistón.
• Joseph Shuttleworth propuso un tubo hidráulico en el que la presión del agua, en lugar de un vacío atmosférico parcial, impulsaría el tren. En las zonas montañosas donde había abundante agua disponible, no sería necesaria una estación de bombeo: el agua se utilizaría directamente. En lugar de la solapa para sellar la ranura del tubo, dentro del tubo habría una cuerda de sellado continua y moldeada, hecha de tela impregnada con caucho de la India. Las guías del pistón lo levantarían hasta su posición y la presión del agua lo mantendría en su lugar detrás del tren. El uso de una presión positiva permitió una mayor diferencia de presión que un sistema de vacío. Sin embargo, el agua del tubo tendría que ser drenada manualmente por el personal a lo largo del tubo después de cada tren.

En 1841, Joseph Samuda publicó Un tratado sobre la adaptación de la presión atmosférica a los fines de la locomoción en los ferrocarriles . ^[4]

Tenía 50 páginas y Samuda describió su sistema; primero, la tubería de tracción:

La fuerza motriz se comunica al tren por medio de una tubería continua o principal, colocada entre los rieles, que se vacía por medio de bombas de aire accionadas por máquinas de vapor estacionarias, fijadas al costado de la vía, y cuya distancia entre ellas varía de una a tres millas, según la naturaleza y el tráfico de la vía. Un pistón, que se introduce en esta tubería, se fija al vagón delantero de cada tren, a través de una abertura lateral, y se hace avanzar por medio del vagón de escape creado frente a él. La tubería continua se fija entre los rieles y se atornilla a las traviesas que las sostienen; el interior del tubo no está perforado, sino revestido o cubierto con sebo de 1/10 de pulgada de espesor, para igualar la superficie y evitar cualquier fricción innecesaria por el paso del pistón móvil a través de él.

El funcionamiento de la válvula de cierre debía ser crítico:

A lo largo de la superficie superior del tubo hay una ranura o hendidura continua de unas dos pulgadas de ancho. Esta ranura está cubierta por una válvula, que se extiende a lo largo de toda la vía, formada por una tira de cuero remachada entre placas de hierro, siendo las placas superiores más anchas que la ranura y sirviendo para evitar que el aire externo fuerce el cuero hacia el interior del tubo cuando se forma el vacío en su interior; y las placas inferiores encajan en la ranura cuando la válvula está cerrada, forman el círculo del tubo e impiden que el aire pase por el pistón; un borde de esta válvula está firmemente sujeto por barras de hierro, sujetas por pernos roscados a una nervadura longitudinal fundida en el tubo, y permite que el cuero entre las placas y la barra actúe como una bisagra, similar a una válvula de bomba común; el otro borde de la válvula cae en una ranura que contiene una composición de cera de abejas y sebo : esta composición es sólida a la temperatura de la atmósfera y se vuelve fluida cuando se calienta unos pocos grados por encima de ella. Sobre esta válvula hay una cubierta protectora, que sirve para preservarla de la nieve o la lluvia, formada por delgadas placas de hierro de unos cinco pies de largo unidas con bisagras de cuero, y el extremo de cada placa se superpone a la siguiente en la dirección del movimiento del pistón, ^{[nota 1]} asegurando así el levantamiento de cada una en sucesión.

El carro del pistón abriría y luego cerraría la válvula:

En la parte inferior del primer vagón de cada tren se fija el pistón y sus accesorios; una varilla que pasa horizontalmente desde el pistón está unida a un brazo de conexión, a unos seis pies detrás del pistón. Este brazo de conexión pasa a través de la ranura continua en el tubo y, al estar fijado al vagón, imparte movimiento al tren a medida que el tubo se agota; al vástago del pistón también se fijan cuatro ruedas de acero (dos por delante y dos por detrás del brazo de conexión) que sirven para levantar la válvula y formar un espacio para el paso del brazo de conexión, y también para la admisión de aire a la parte posterior del pistón; otra rueda de acero está fijada al vagón, regulada por un resorte, que sirve para asegurar el cierre perfecto de la válvula, al pasar sobre las placas superiores inmediatamente después de que el brazo haya pasado. Un tubo o calentador de cobre, de unos diez pies de largo, que se mantiene constantemente caliente mediante una pequeña estufa, también fijada a la parte inferior del vagón, pasa por encima y funde la superficie de la composición (que se ha roto al levantar la válvula), que al enfriarse se vuelve sólida y sella herméticamente la válvula. De esta manera, cada tren que pasa sale de la tubería en condiciones de recibir al siguiente tren.

Se describió la entrada y salida de la tubería:

La tubería continua se divide en secciones adecuadas (según la distancia respectiva de las máquinas de vapor fijas) mediante válvulas separadoras, que se abren cuando el tren avanza; estas válvulas están construidas de tal manera que no es necesario detenerse ni disminuir la velocidad al pasar de una sección a otra. La válvula separadora de salida, o la que está en el extremo de la sección más cercana a su máquina de vapor, se abre por la compresión del aire delante del pistón, que necesariamente tiene lugar después de que ha pasado la rama que comunica con la bomba de aire; la válvula separadora de entrada (la que está cerca del comienzo de la siguiente sección de tubería) es una válvula de equilibrio y se abre inmediatamente después de que el pistón ha entrado en la tubería. La tubería principal se ensambla con juntas de encaje profundo, en cada una de las cuales se deja un espacio anular aproximadamente en la mitad de la empaquetadura y se llena con un semifluido: de esta manera se evita cualquier posible fuga de aire en la tubería. ^[5]

En aquella época, los ferrocarriles se desarrollaban con rapidez y se buscaban con ahínco soluciones a las limitaciones técnicas de la época, que no siempre se evaluaban de forma racional. El tratado de Samuda exponía las ventajas de su sistema:

• transmisión de energía a los trenes desde centrales eléctricas estáticas (atmosféricas); la maquinaria estática podría ser más eficiente en términos de consumo de combustible;
• El tren se vería liberado de la necesidad de llevar consigo la fuente de energía y el combustible;
• la potencia disponible para el tren sería mayor, de modo que se podrían salvar pendientes más pronunciadas; en la construcción de nuevas líneas esto reduciría enormemente los costos de construcción al permitir reducir los movimientos de tierra y los túneles;
• la eliminación de una locomotora pesada del tren permitiría utilizar materiales de vía más ligeros y más baratos;
• Los pasajeros y los residentes en las vías se ahorrarían la molestia del humo emitido por los trenes que pasan; esto sería especialmente útil en los túneles;
• las colisiones entre trenes serían imposibles, porque solo se podría manejar un tren a la vez en cualquier sección entre dos estaciones de bombeo; las colisiones estaban en la vanguardia de la mente del público en general en aquellos días antes de los sistemas de señalización modernos, cuando se permitía que un tren siguiera a un tren precedente después de un intervalo de tiempo definido, sin medios para detectar si ese tren se había detenido en algún lugar más adelante en la línea;
• El pistón que se desplaza por el tubo mantendría el carro del pistón hacia abajo y, según Samuda, evitaría descarrilamientos, permitiendo tomar curvas con seguridad a alta velocidad;
• Las personas en el ferrocarril no estarían expuestas al riesgo de explosión de las calderas de las máquinas de vapor (una posibilidad muy real en aquel entonces ^[2] ).

Samuda también refutó las críticas a su sistema que se habían generalizado:

• que si una estación de bombeo fallara, toda la línea se cerraría porque ningún tren podría pasar por ese punto; Samuda explicó que una disposición de tuberías permitiría que la siguiente estación de bombeo abasteciera esa sección; si esta tuviera una presión reducida, el tren podría pasar de todas formas, aunque con una pequeña pérdida de tiempo;
• que una fuga de aire en las aletas o en las uniones de las tuberías debilitaría gravemente el efecto de vacío; Samuda señaló la experiencia y los resultados de las pruebas en su línea de demostración, donde evidentemente esto no era un problema;
• El costo de capital de las casas de máquinas era una carga enorme; Samuda observó que se eliminaba el costo de capital de las locomotoras de vapor y se podía esperar que los costos de funcionamiento del combustible y el mantenimiento fueran menores. ^[4]

En abril de 1844, Jacob y Joseph Samuda solicitaron una patente para su sistema. Poco después, Joseph Samuda murió y su hermano Jacob continuó con el trabajo. La patente constaba de tres partes: la primera describía el sistema de tuberías atmosféricas y pistones; la segunda, describía cómo, en zonas con abundante suministro de agua, se podía crear el vacío utilizando tanques de agua a diferentes niveles; y la tercera sección trataba de los pasos a nivel de un ferrocarril atmosférico. ^[2]

El ferrocarril de Dublín y Kingstown se inauguró en 1834 y conectaba el puerto de Dún Laoghaire (entonces llamado Kingstown) con Dublín; era una línea de ancho de vía estándar. En 1840, se quiso extender la línea hasta Dalkey, una distancia de aproximadamente dos millas. Se adquirió y reconvirtió un tranvía tirado por caballos en la ruta: se había utilizado para traer piedra de una cantera para la construcción del puerto. Tenía una pendiente pronunciada (1 en 115 con un tramo de 440 yardas de 1 en 57) y muchas curvas, la más pronunciada con un radio de 570 yardas. Esto presentaba dificultades significativas para las locomotoras que se usaban entonces. El tesorero de la compañía, James Pim , estaba de visita en Londres y, al enterarse del proyecto de Samuda, lo examinó. Consideró que era perfecto para las necesidades de su compañía y, después de solicitar al gobierno un préstamo de £ 26,000, ^[6] se acordó instalarlo en la línea de Dalkey. Así nació el Ferrocarril Atmosférico de Dalkey .

Se utilizó una tubería de tracción de 15 pulgadas, con una única estación de bombeo en Dalkey, en el extremo superior del recorrido de 2.400 yardas. El motor generaba 110 caballos de fuerza y ​​tenía un volante de inercia de 36 pies de diámetro. Cinco minutos antes de la salida programada de un tren desde Kingstown, el motor de bombeo comenzó a funcionar, creando un vacío de 15 pulgadas en dos minutos. El tren se empujaba manualmente hasta la posición en la que el pistón entraba en la tubería y se mantenía el tren en los frenos hasta que estaba listo para arrancar. Cuando llegaba ese momento, se soltaban los frenos y el tren se ponía en marcha. (Más tarde se instaló el telégrafo eléctrico, lo que evitaba la dependencia del horario para el funcionamiento del motor).

El 17 de agosto de 1843, el tubo se agotó por primera vez y al día siguiente se realizó un recorrido de prueba. El sábado 19 de agosto, la línea se abrió al público. ^{[nota 2]} En servicio, se alcanzó una velocidad típica de 30 mph; el regreso a Kingstown se hacía por gravedad a favor del gradiente y a menor velocidad. En marzo de 1844, operaban 35 movimientos de trenes diariamente y 4.500 pasajeros a la semana viajaban en la línea, en su mayoría simplemente por la novedad.

Se tiene constancia de que en una ocasión un joven llamado Frank Elrington se encontraba en el vagón de pistón, que no estaba unido al tren. Al soltar el freno, el vehículo ligero salió disparado a gran velocidad, recorriendo la distancia en 75 segundos, con una media de 105 km/h (65 mph).

Como este fue el primer ferrocarril atmosférico en funcionamiento comercial, atrajo la atención de muchos ingenieros eminentes de la época, incluidos Isambard Kingdom Brunel , Robert Stephenson y Sir William Cubitt . ^{[2] [7]}

La línea continuó funcionando con éxito durante diez años, sobreviviendo al sistema atmosférico de las líneas británicas, aunque la línea París-Saint Germain continuó hasta 1860. ^[8]

Cuando se abolió el sistema en 1855, se utilizó una locomotora de vapor 2-2-2 llamada Princess , que por cierto fue la primera máquina de vapor que se fabricó en Irlanda. Aunque era una máquina pequeña, funcionó con éxito en la línea de pendiente pronunciada durante algunos años. ^[2]

En 1835, los hermanos Pereire obtuvieron una concesión de la Compagnie du Chemin de fer de Paris à Saint-Germain . Inauguraron su línea de 19 km en 1837, pero sólo hasta Le Pecq , un muelle fluvial en la orilla izquierda del Sena, ya que habría sido necesaria una pendiente desalentadora para llegar a Saint-Germain-en-Laye , y las locomotoras de la época se consideraban incapaces de superar la pendiente necesaria, considerándose la adherencia el factor limitante.

Al enterarse del éxito del ferrocarril de Dalkey, el ministro de obras públicas francés (M. Teste) y el subsecretario de Estado (M. Le Grande) enviaron a M. Mallet, ^{[nota 3]} inspector general honorario de puentes y calzadas, a Dalkey, quien redactó una evaluación técnica exhaustiva del sistema instalado allí y de su potencial, que incluía los resultados de las mediciones realizadas con Joseph Samuda. ^{[3] [6] [9]}

Fue por su interés que los hermanos Pereire adoptaron el sistema para una ampliación de Saint Germain y la construcción comenzó en 1845, con un puente de madera que cruza el Sena, seguido de un viaducto de mampostería de veinte arcos y dos túneles bajo el castillo. La ampliación se inauguró el 15 de abril de 1847; tenía una longitud de 1,5 km con una pendiente de 1 en 28 (35 mm/m).

El tubo de tracción se colocó entre los raíles, tenía un diámetro de 63 cm (25 pulgadas) y una ranura en la parte superior. La ranura estaba cerrada por dos compuertas de cuero. Las bombas eran accionadas por dos máquinas de vapor con una capacidad de 200 caballos, ubicadas entre los dos túneles de Saint-Germain. La velocidad del tren en ascenso era de 35 km/h (22 mph). En el descenso, el tren corría por gravedad hasta Pecq, donde la locomotora de vapor tomó el relevo para el trayecto a París.

El sistema resultó técnicamente exitoso, pero el desarrollo de locomotoras de vapor más potentes provocó su abandono a partir del 3 de julio de 1860, cuando las locomotoras de vapor pasaron a circular desde París hasta Saint Germain, con la ayuda de una locomotora de empuje que subía la pendiente. Este sistema se mantuvo durante más de sesenta años hasta la electrificación de la línea. ^[10]

Un corresponsal del Ohio State Journal describió algunos detalles; parece haber habido dos secciones de tubos:

En el centro de la vía se coloca un tubo de hierro, que se hunde en el lecho de la carretera hasta una tercera parte de su diámetro. En una distancia de 5.500 yardas, el tubo tiene un diámetro de sólo 1¾ pies [es decir, 21 pulgadas], ya que la subida es tan leve que no requiere la misma cantidad de fuerza que la que se requiere en la pendiente pronunciada hacia Saint Germain, donde el tubo, en una distancia de 3.800 yardas, tiene 2 pies y 1 pulgada [es decir, 25 pulgadas] de diámetro.

Las máquinas de vapor tenían acumuladores:

Cada motor está equipado con dos grandes cilindros que expulsan catorce pies cúbicos de aire por segundo. La presión en el caldero de aire (claudières) conectado a las máquinas de extracción es igual a seis atmósferas absolutas.

Describió la válvula:

A lo largo de todo el largo del tubo se hace una sección en la parte superior, dejando un espacio abierto de aproximadamente cinco pulgadas. En cada borde cortado de la sección hay un rebaje para atrapar los bordes de una válvula que se ajusta sobre él. La válvula está hecha de un trozo de cuero de suela de media pulgada de espesor, que tiene placas de hierro unidas a ella tanto en el lado superior como en el inferior correspondiente para darle resistencia... que tienen quizás un cuarto de pulgada de espesor... Las placas tienen aproximadamente nueve pulgadas de largo, y sus extremos, arriba y abajo, están colocados a tres cuartos de pulgada de distancia, formando juntas, de modo de dar a la válvula de cuero flexibilidad y al mismo tiempo firmeza. ^[11]

Clayton registra el nombre del ingeniero Mallet, que había sido inspector general de Obras Públicas, y da una versión ligeramente diferente: Clayton dice que Mallet utilizó una cuerda trenzada para sellar la ranura. También dice que el vacío se creó condensando vapor en una cámara de vacío entre las pruebas, pero eso puede haber sido un malentendido sobre los acumuladores de presión. ^[2]

En 1835, el London and Croydon Railway (L&CR) obtuvo la autorización del Parlamento para construir su línea desde un cruce con el London and Greenwich Railway (L&GR) hasta Croydon. En ese momento, la línea L&GR estaba en construcción y el Parlamento se opuso a la construcción de dos terminales ferroviarias en el mismo barrio de Londres, por lo que el L&CR tendría que compartir la estación London Bridge del L&GR. La línea se construyó para el funcionamiento normal de las locomotoras. Se promovió una tercera compañía, el London and Brighton Railway (L&BR), que también tuvo que compartir la ruta hacia Londres, pasando por encima del L&CR.

Cuando se inauguraron las líneas en 1839, se descubrió que la congestión se debía a las frecuentes paradas de los servicios en la línea local de Croydon; esto era particularmente un problema en la subida de 1 en 100 de New Cross a Dartmouth Arms. ^[3] El ingeniero de L&CR, William Cubitt, propuso una solución al problema: se colocaría una tercera vía en el lado este de la línea principal de doble vía existente, y todos los trenes locales en ambas direcciones la utilizarían. Los trenes más rápidos de Brighton se verían libres de la demora que sigue a la parada de un tren. Cubitt había quedado impresionado durante su visita a la línea de Dalkey, y la nueva tercera vía de L&CR utilizaría energía atmosférica. La línea local también se extendería a Epsom, también como una línea atmosférica de vía única. Estos acuerdos se adoptaron y se obtuvieron poderes parlamentarios el 4 de julio de 1843, autorizando también una línea a una terminal en Bricklayers Arms. También se hicieron arreglos con L&GR para que añadieran una vía adicional en la sección común de su ruta. El 1 de mayo de 1844 se inauguró la terminal de Bricklayers Arms y desde allí comenzó a funcionar un servicio frecuente, además de los trenes de London Bridge. ^{[2] [3] [12]}

La línea L&CR se bifurcaba hacia el suroeste en Norwood Junction (entonces llamada Jolly Sailor , en honor a una posada) y necesitaba cruzar la línea L&BR. La tubería atmosférica lo hacía imposible en el llano, y se construyó un paso elevado para permitir el cruce: este fue el primer ejemplo en el mundo ferroviario. ^[13] Esto tenía la forma de un viaducto de madera con pendientes de aproximación de 1 en 50. Se iba a construir un paso elevado similar en Corbetts Lane Junction, donde la línea adicional L&CR iba a estar en el lado noreste de la línea existente, pero esto nunca se hizo.

Se instaló una tubería de tracción de 15 pulgadas de diámetro entre Forest Hill (entonces llamada Dartmouth Arms , también en honor a una posada local) y West Croydon. Aunque Samuda supervisó la instalación del aparato atmosférico, se omitió una compuerta de intemperie, una placa de hierro con bisagras que cubría la válvula de ranura de cuero en la instalación de Dalkey. El L&CR tenía un ingeniero atmosférico, James Pearson. Maudslay, Son and Field suministró las tres máquinas de vapor de 100 hp y las bombas en Dartmouth Arms, Jolly Sailor y Croydon (más tarde West Croydon), y se habían erigido elaboradas salas de máquinas para ellas. Fueron diseñadas en estilo gótico por WH Brakespear, y tenían chimeneas altas que también expulsaban el aire evacuado a un nivel alto. ^{[nota 4]}

Se instaló un sistema de telégrafo eléctrico de dos agujas en la línea, que permitía al personal de la estación indicar a la estación de máquinas remota que un tren estaba listo para partir.

Esta sección, desde Dartmouth Arms hasta Croydon, comenzó a funcionar en el sistema atmosférico en enero de 1846.

La ranura de la tubería de tracción y el soporte del pistón estaban unidos entre sí; es decir, la trampilla de cierre de la ranura tenía bisagras continuas en un lado y el soporte del pistón estaba acodado para minimizar la apertura necesaria de la trampilla. Esto significaba que el vagón de pistón no podía simplemente girarse sobre una plataforma giratoria al final de un viaje. En cambio, tenía dos extremos, pero el pistón se transfería manualmente al nuevo extremo delantero. El propio vagón de pistón tenía que moverse manualmente (o con caballos) al extremo delantero del tren. En Dartmouth Arms, el andén de la estación era una isla entre las dos líneas operadas a vapor. Cubitt diseñó un sistema especial de agujas que permitía que el vagón de pistón atmosférico entrara en la vía ordinaria. ^{[nota 5]}

El inspector de la Junta de Comercio, el general Pasley, visitó la línea el 1 de noviembre de 1845 para aprobar la apertura de toda la línea. El periódico The Times informó sobre el evento; un tren especial partió del Puente de Londres tirado por una locomotora de vapor; en Forest Hill, la locomotora se desprendió y:

El vagón de pistón fue sustituido y el tren pasó a ser impulsado por la presión atmosférica. El tren constaba de diez vagones (incluido aquel en el que está unido el pistón) y su peso superaba las cincuenta toneladas. A las dos y siete minutos y medio el tren abandonó el punto de parada en Dartmouth Arms, y a las ocho y tres cuartos el pistón entró en la válvula, ^{[nota 6]} cuando inmediatamente se nos ocurrió que una ventaja sorprendente del sistema era el movimiento suave, casi imperceptible, al arrancar. Al salir de la estación en las líneas de locomotoras hemos experimentado con frecuencia un "tirón" que a veces equivalía a un "shock" absoluto y era suficiente para alarmar al pasajero nervioso y tímido. Sin embargo, aquí no se experimentó nada de eso. En un minuto y cuarto después de que el pistón entrara en la tubería, la velocidad alcanzada contra un fuerte viento en contra era de doce millas por hora; en el minuto siguiente, es decir, a las dos y once minutos, veinticinco millas por hora; a las dos y trece minutos, treinta y cuatro millas por hora; las dos y catorce, cuarenta millas por hora; y las dos y quince, cincuenta y dos millas por hora, que se mantuvo hasta las dos y dieciséis, cuando la velocidad empezó a disminuir, y a las dos y diecisiete, medio, el tren llegó a la terminal de Croydon, realizando así el trayecto desde Dartmouth Arms, cinco millas, en ocho minutos y tres cuartos. El barómetro en el vagón de pistones indicaba un vacío de 25 pulgadas y el de la sala de máquinas, un vacío de 28 pulgadas. ^{[nota 7] [14]}

El éxito de la operación pública oficial fue ampliamente difundido e inmediatamente se empezaron a promover nuevos proyectos de ferrocarriles de larga distancia en el sistema atmosférico; las acciones de South Devon Railway se apreciaron de la noche a la mañana.

El informe de Pasley del 8 de noviembre fue favorable y la línea quedó libre para su apertura. Los directores dudaron, pues deseaban adquirir un poco más de experiencia de antemano. El 19 de diciembre de 1845, el cigüeñal del motor estacionario de Forest Hill se rompió y el motor quedó inutilizable. Sin embargo, la pieza se reemplazó rápidamente y el 16 de enero de 1846 se inauguró la línea.

A las 11:00 de esa mañana se rompió el cigüeñal de una de las locomotoras de Croydon. Se habían proporcionado dos locomotoras, por lo que el tráfico pudo continuar utilizando la otra, ^{[nota 8]} hasta que a las 7:20 p.m. esa locomotora corrió la misma suerte. Nuevamente se hicieron reparaciones hasta el 10 de febrero de 1846, cuando ambas locomotoras de Croydon fallaron.

Este fue un duro golpe para los partidarios del sistema atmosférico; las deficiencias en la fabricación de los motores estacionarios adquiridos de un fabricante de motores de buena reputación no decían nada sobre la practicidad del sistema atmosférico en sí, pero como Samuda le dijo a la Junta:

"El público no puede discriminar (porque no puede saber) la causa de las interrupciones, y toda irregularidad se atribuye al sistema atmosférico". ^[15]

Dos meses después, se rompió la viga de una de las máquinas de Forest Hill. En ese momento, los directores estaban haciendo planes para la ampliación de Epsom; revisaron rápidamente su intención de comprar máquinas a Maudslay e invitaron a presentar ofertas; Boulton y Watt de Birmingham obtuvieron el contrato, ya que su precio había sido considerablemente menor que el de sus competidores.

El 6 de julio de 1846, la London and Brighton Railway se fusionó con la L&CR y formó la London, Brighton and South Coast Railway (LB&SCR). Por el momento, los directores de la empresa más grande continuaron con las intenciones de la L&CR de utilizar el sistema atmosférico.

El verano de 1846 fue excepcionalmente caluroso y seco, y comenzaron a aparecer graves problemas con la válvula de la trampilla del tubo de tracción. Era esencial hacer un buen sellado cuando la trampilla de cuero estaba cerrada, y las condiciones climáticas hicieron que el cuero se endureciera. En cuanto al compuesto de sebo y cera de abejas que se suponía que sellaba la junta después de cada tren, Samuda había dicho originalmente "esta composición es sólida a la temperatura de la atmósfera y se vuelve fluida cuando se calienta unos pocos grados por encima de ella" ^[4] y el clima cálido tuvo ese efecto. La descripción original de Samuda de su sistema había incluido una válvula de metal que se cerraba sobre la trampilla, pero esto se había omitido en la L&CR, exponiendo la válvula a la intemperie y también fomentando la ingestión de desechos, incluido, según informó un observador, un pañuelo que una señora dejó caer a la vía. Cualquier residuo alojado en el asiento de la trampilla solo podría haber reducido su efectividad.

Además, el sebo (es decir, la grasa animal derretida) resultaba atractivo para la población de ratas. Una fuente de 1859 informa de que las ratas entraban en el tubo de hierro durante la noche para comer el sebo y que "cientos" de ellas morían cada mañana cuando se activaba la bomba para el primer tren. ^[16] Los retrasos se hicieron frecuentes debido a la incapacidad de crear suficiente vacío para mover los trenes, y las paradas en las empinadas pendientes de aproximación al paso elevado eran habituales y se informaba ampliamente de ellas en la prensa.

Los directores empezaron a sentirse incómodos con el sistema atmosférico y, en particular, con la ampliación de Epsom, que iba a tener tres motores. En diciembre de 1846, pidieron a Boulton y Watt la posibilidad de cancelar el proyecto, y les respondieron que suspender el contrato de suministro durante un año costaría 2.300 libras. Los directores aceptaron.

El invierno de 1846/7 trajo consigo nuevas dificultades meteorológicas: un clima inusualmente frío hizo que la faldilla de cuero se endureciera y la nieve se metiera en el tubo ^{[nota 9],} lo que provocó más cancelaciones del servicio atmosférico. Un trabajador de las vías murió en febrero de 1847 mientras se estaba realizando la sustitución por vapor. Esto fue trágicamente desafortunado, pero tuvo el efecto de que se informara ampliamente que la atmosférica, una vez más, no estaba operativa. ^[17]

Durante este largo período, los directores deben haber estado cada vez menos comprometidos con seguir adelante con el sistema atmosférico, incluso mientras se gastaba dinero en extenderlo hacia el Puente de Londres. (Se inauguró desde Dartmouth Arms hasta New Cross en enero de 1847, utilizando la gravedad en dirección norte y la estación de bombeo de Dartmouth Arms en dirección sur). En una situación en la que la confianza del público era importante, los directores no podían expresar sus dudas públicamente, al menos hasta que se hubiera tomado una decisión final. El 4 de mayo de 1847, ^[18] los directores anunciaron "que las tuberías atmosféricas de Croydon habían sido retiradas y el plan abandonado".

Parece que el motivo no se hizo público de inmediato, pero el detonante parece haber sido la insistencia del inspector de la Junta de Comercio en que se construyera un segundo cruce en la bifurcación de las líneas de Brighton y Epsom. No está claro a qué se refiere esto, y puede que simplemente haya sido una racionalización del momento de tomar una decisión dolorosa. Cualquiera que sea el motivo, no se iba a realizar más trabajos atmosféricos en el LB&SCR. ^[2]

El Great Western Railway (GWR) y el Bristol and Exeter Railway, trabajando en colaboración, habían llegado a Exeter el 1 de mayo de 1844, con un ferrocarril de vía ancha que conectaba la ciudad con Londres. Las partes interesadas en Devonshire consideraron importante ampliar la conexión hasta Plymouth, pero el terreno planteaba dificultades considerables: había un terreno elevado sin una ruta fácil para atravesarlo.

Después de una considerable controversia, la South Devon Railway Company (SDR) obtuvo la Ley del Parlamento que autorizaba la construcción de una línea, el 4 de julio de 1844.

El ingeniero de la empresa era el innovador ingeniero Isambard Kingdom Brunel . Había visitado la línea de Dalkey y había quedado impresionado con las capacidades del sistema atmosférico en esa línea. Samuda siempre había destacado las ventajas de su sistema, que (según él) incluían una capacidad de subida de pendientes mucho mejor y un peso más ligero en la vía. Esto permitiría planificar una línea en terreno montañoso con pendientes más pronunciadas de lo habitual, lo que supondría un importante ahorro en costes de construcción.

Si Brunel hubiera decidido utilizar definitivamente el sistema atmosférico en la fase de planificación, le habría permitido trazar una ruta que habría sido imposible con la tecnología de locomotoras de la época. La ruta del South Devon Railway, que todavía se utiliza hoy en día, tiene pendientes pronunciadas y, en general, se considera "difícil". Los comentaristas a menudo achacan esto al hecho de que se diseñó para tracción atmosférica; por ejemplo:

Sekon, al describir la topografía de la línea, dice que más allá de Newton Abbot,

La conformación del terreno es muy inadecuada para la construcción de un ferrocarril con buenas pendientes. Este inconveniente no preocupó en su momento al Sr. Brunel, ingeniero de la Compañía de Ferrocarriles del Sur de Devon, ya que propuso hacer funcionar la línea según el principio atmosférico y una de las ventajas que se atribuían al sistema era que las pendientes pronunciadas eran tan fáciles de trabajar como las de nivel. ^[19]

• La línea "quedó con el legado de una línea construida para trabajar en condiciones atmosféricas con las consiguientes pendientes pronunciadas y curvas cerradas". ^[20]
• Brunel "dudaba seriamente de la capacidad de cualquier motor para afrontar el tipo de pendientes que serían necesarias en el sur de Devon". ^[21]

De hecho, la decisión de estudiar la adopción del sistema atmosférico se produjo después de la autorización parlamentaria, y el trazado debía haberse ultimado antes de su presentación al Parlamento.

Ocho semanas después de la aprobación de la ley, los accionistas se enteraron de que "desde la aprobación de la ley, se ha recibido una propuesta... de los señores Samuda Brothers... para aplicar su sistema de tracción a la línea South Devon". Se había pedido a Brunel y a una delegación de directores que visitaran la línea Dalkey. El informe continuaba diciendo que, como resultado,

En vista de que en muchos puntos de la línea tanto los gradientes como las curvas harán que la aplicación de este principio sea particularmente ventajosa, sus directores han resuelto que el sistema atmosférico, incluido un telégrafo eléctrico, se adopte en toda la línea del Ferrocarril del Sur de Devon. ^[22]

La construcción comenzó inmediatamente en el tramo de Exeter a Newton Abbot (al principio llamado Newton ); esta primera parte es en general llana: era la sección a partir de Newton la que era montañosa. Los contratos para el suministro de los motores de bombeo y la maquinaria de 45 caballos de fuerza (34 kW) se firmaron el 18 de enero de 1845, para ser entregados el 1 de julio del mismo año. La fabricación de las tuberías de tracción tropezó con dificultades: debían fundirse con la ranura formada, ^{[nota 10]} y la deformación fue un problema grave al principio.

La entrega de la maquinaria y la colocación de las tuberías se retrasaron mucho, pero el 11 de agosto de 1846, cuando todavía se estaba trabajando en ellas, se firmó un contrato para la construcción de los motores necesarios para la sección montañosa más allá de Newton. Estos debían ser más potentes, de 64 caballos de fuerza (48 kW) y 82 caballos de fuerza (61 kW) en un caso, y la tubería de tracción debía tener un diámetro mayor.

El servicio ferroviario entre Exeter y Teignmouth comenzó el 30 de mayo de 1846, pero se operaba con locomotoras de vapor alquiladas a la GWR. Finalmente, el 13 de septiembre de 1847 ^{[nota 11]} empezaron a funcionar los primeros trenes de pasajeros en el sistema atmosférico. ^{[23] [24]} Es posible que los trenes de mercancías atmosféricos hayan funcionado unos días antes.

Además del servicio de vapor anunciado, circulaban diariamente cuatro trenes atmosféricos, pero después de un tiempo sustituyeron a los trenes de vapor. Al principio, el sistema atmosférico se utilizó únicamente hasta Teignmouth, desde donde una máquina de vapor arrastraba el tren, incluido el vagón de pistones, hasta Newton, donde se retiraba el vagón de pistones y el tren continuaba su viaje. A partir del 9 de noviembre se realizaron algunos trabajos atmosféricos hasta Newton y, a partir del 2 de marzo de 1848, todos los trenes de la sección eran atmosféricos.

Durante el invierno de 1847-8 se mantuvo un servicio regular hasta Teignmouth. La velocidad máxima registrada fue de un promedio de 64 mph (103 km/h) a lo largo de 4 millas (6,4 km) transportando 28 toneladas largas (28 t), y de 35 mph (56 km/h) transportando 100 toneladas largas (100 t). ^{[ cita requerida ]}

En este período se superaron dos limitaciones importantes del sistema atmosférico. La primera fue la instalación de un tubo de tracción auxiliar en las estaciones; se colocaba fuera de la vía, por lo que no obstruía las agujas. El vagón de pistones se conectaba a él mediante una cuerda (el tubo debía tener su propio pistón) y el tren podía ser arrastrado hasta una estación y hasta el inicio del tubo principal que lo conducía. El segundo avance fue un sistema de paso a nivel para el tubo: una placa de cubierta con bisagras se extendía a través del tubo para su uso en la carretera, pero cuando el tubo de tracción se agotaba, un tubo secundario accionaba un pequeño pistón que elevaba la cubierta, lo que permitía que el vagón de pistones pasara con seguridad y actuaba como advertencia para los usuarios de la carretera. Los dibujos técnicos contemporáneos muestran el tubo de tracción considerablemente más bajo de lo normal, con su parte superior aproximadamente al nivel de las cabezas de los raíles y con su centro al nivel del centro de los travesaños. No se muestra ninguna indicación sobre cómo se mantenía el ancho de vía.

Aunque los trenes funcionaban aparentemente de manera satisfactoria, se habían producido errores de cálculo técnicos. Parece ^[25] que Brunel especificó originalmente tuberías de 12 pulgadas (300 mm) para la sección llana hasta Newton y de 15 pulgadas (380 mm) para la parte montañosa de la ruta, y al especificar la potencia del motor estacionario y las bombas de vacío, las redujo considerablemente. Parece que las tuberías de 12 pulgadas (300 mm) se desecharon y se instalaron tuberías de 15 pulgadas (380 mm) en su lugar, y comenzaron a instalarse tuberías de 22 pulgadas (560 mm) en las secciones montañosas. Se realizaron cambios en los reguladores de control del motor para mejorarlos para que funcionaran un 50% más rápido de lo diseñado. Se informó de que el consumo de carbón era mucho mayor de lo previsto, a 3s 1½d por milla de tren en lugar de 1s 0d (y en lugar de 2s 6d, que era el precio de alquiler de las locomotoras de vapor GWR alquiladas). Esto puede haberse debido en parte a que el telégrafo eléctrico aún no se había instalado, lo que requería bombear según el horario, incluso aunque un tren pudiera llegar con retraso. Cuando el telégrafo estuvo listo, el 2 de agosto, el consumo de carbón en las semanas siguientes cayó un 25%. ^[26]

Durante el invierno de 1847-1848, la válvula de cuero que sellaba la ranura del tubo de tracción comenzó a dar problemas. Durante los días fríos del invierno, el cuero se congelaba con fuerza por la escarcha después de saturarse con la lluvia. Esto provocó que no se asentara correctamente después del paso de un tren, lo que permitía que entrara aire en el tubo y reducía la eficacia del bombeo. En la primavera y el verano siguientes, hubo un clima cálido y seco y la válvula de cuero se secó, con prácticamente el mismo resultado. Brunel hizo tratar el cuero con aceite de ballena en un intento de mantener la flexibilidad. Se decía que había una reacción química entre el tanino del cuero y el óxido de hierro del tubo. También hubo problemas con el sello de copa de cuero en los pistones.

Los comentaristas observan que el sistema de South Devon omitió la compuerta de hierro que se utilizó en la línea Dalkey para cubrir la válvula de compuerta. En esa línea, las placas de hierro se giraban inmediatamente por delante del soporte del pistón. No se sabe por qué se omitió esto en South Devon, pero a esa velocidad, ese sistema debe haber implicado una fuerza mecánica considerable y generado ruido ambiental.

En mayo y junio, se produjeron problemas aún más graves cuando se desprendieron secciones del alerón de su fijación y hubo que sustituirlas rápidamente. Samuda tenía un contrato con la empresa para el mantenimiento del sistema y recomendó la instalación de una cubierta protectora contra la intemperie, pero no se adoptó esta medida, ya que no habría solucionado el problema inmediato y fue necesario sustituir por completo el alerón de cuero; se estimó que el coste de esta operación ascendería a 32.000 libras esterlinas (una suma muy elevada en aquel entonces) y Samuda se negó a hacerlo.

En un impasse contractual durante las luchas por mantener en funcionamiento un sistema defectuoso, era inevitable que el fin estuviera cerca. En una junta de accionistas celebrada el 29 de agosto de 1848, los directores se vieron obligados a informar de todas las dificultades y de que Brunel había recomendado abandonar el sistema atmosférico; se estaban haciendo arreglos con la Great Western Railway para proporcionar locomotoras de vapor y el sistema atmosférico se abandonaría a partir del 9 de septiembre de 1848.

El informe de Brunel a los directores, que se presentó a la reunión, fue exhaustivo y también tuvo en cuenta su delicada situación y las obligaciones contractuales de Samuda. Describió los motores estacionarios, obtenidos de tres proveedores: "Estos motores no han demostrado ser, en general, exitosos; ninguno de ellos ha funcionado de manera muy económica hasta ahora y algunos son muy extravagantes en el uso del combustible". En cuanto a las dificultades con la válvula de cuero en condiciones climáticas extremas, calor, heladas y lluvias intensas,

Los mismos remedios se aplican a los tres, manteniendo el cuero de la válvula aceitado y barnizado, y haciéndolo impermeable al agua, que de otro modo lo empaparía en tiempo húmedo, o que lo congelaría en tiempo frío, volviéndolo demasiado rígido para cerrarlo; y la misma precaución evita que el cuero se seque y se arrugue por el calor; porque este, y no el derretimiento de la composición, es el principal inconveniente resultante del calor. También se ha descubierto que un poco de agua esparcida sobre la válvula desde un tanque en el carro del pistón es útil en tiempo muy seco, lo que demuestra que la sequedad, y no el calor, era la causa de la fuga.

Pero había un problema mucho más grave: "Una parte considerable de la válvula longitudinal se rompió debido a que el cuero se desgarró en las uniones entre las placas. El cuero se agrietó primero parcialmente en esos puntos, lo que provocó una fuga considerable, sobre todo en tiempo seco. Después de un tiempo, se rompió por completo".

El mantenimiento de la tubería de tracción y de la válvula era responsabilidad contractual de Samuda, pero Brunel indicó que culpaba a la empresa por un almacenamiento descuidado y por el hecho de que la válvula había estado instalada durante algún tiempo antes de ser utilizada por los trenes; Brunel se negó a entrar en la cuestión de la responsabilidad, aludiendo a posibles medidas paliativas, pero concluyó:

El coste de la construcción ha superado con creces nuestras expectativas, y la dificultad de trabajar con un sistema tan totalmente diferente de aquel al que todos, tanto viajeros como trabajadores, están acostumbrados, ha resultado demasiado grande; y por lo tanto, aunque, sin duda, después de algunas pruebas adicionales, se pueden hacer grandes reducciones en el coste de trabajar la parte ahora colocada, no puedo anticipar la posibilidad de ningún incentivo para continuar el sistema más allá de Newton. ^[27]

Se generó una enorme hostilidad entre algunos accionistas, y Samuda y Brunel en particular fueron duramente criticados, pero el sistema atmosférico de la línea fue terminado.

Thomas Gill había sido presidente de la junta directiva de South Devon y deseaba continuar con el sistema atmosférico. Para presionar a favor de esta medida, renunció a su cargo y, en noviembre de 1848, publicó un panfleto en el que instaba a que se mantuviera el sistema. Obtuvo suficiente apoyo para ello y el 6 de enero de 1849 se celebró una Asamblea General Extraordinaria de la Compañía. Se produjo una larga discusión técnica en la que Gill afirmó que Clark y Varley estaban dispuestos a firmar un contrato para completar el sistema atmosférico y mantenerlo en una sección de la línea. Gill dijo que había otros veinticinco inventores ansiosos por que sus creaciones se probaran en la línea. La reunión duró ocho horas, pero finalmente se realizó una votación: la mayoría de los accionistas presentes estaban a favor de continuar con el sistema, 645 a 567 acciones. Sin embargo, un gran bloque de accionistas que no deseaban asistir a la reunión tenían poderes y con sus votos se confirmó el abandono por 5.324 a 1.230.

Ese fue el final del sistema atmosférico en el ferrocarril del sur de Devon.

Entre los grupos de entusiastas se afirma a menudo que uno de los factores que contribuyeron al fracaso de la trampilla de cuero fueron las ratas, atraídas por el sebo, que la roían. Aunque se dice que en los primeros tiempos las ratas eran atraídas hacia el conducto de tracción, no se hizo ninguna referencia a ello en la reunión de crisis descrita anteriormente. El historiador Colin Divall cree que no hay "ninguna prueba documental" de que las ratas causaran tales problemas en el ferrocarril. ^[28]

El carro de pistones de la línea de demostración era una pista abierta de cuatro ruedas. No se muestran controles de ningún tipo en un dibujo. La viga que soportaba el pistón se llamaba "percha" y estaba unida directamente a los ejes y giraba en su punto central; tenía un contrapeso en la parte trasera del soporte de sujeción (llamado "culter").

El tren habitual constaba de dos vagones, el de pistones, que incluía un compartimento para el guarda y alojamiento de tercera clase, y un vagón de segunda clase, con ventanas de observación en los extremos de la parte trasera. No había vagón de primera clase. El guarda tenía un freno de tornillo, pero no otro control. El regreso (descenso) se hacía por gravedad, y el guarda tenía una palanca que le permitía girar el conjunto de pistones hacia un lado, de modo que el descenso se hacía con el pistón fuera del tubo.

El tramo que se puso en servicio, de Le Pecq a Saint Germain, tenía casi exactamente la misma longitud que la línea de Dalkey y funcionaba de forma similar, salvo que el descenso por gravedad se hacía con el pistón en el tubo, de modo que la presión del aire ayudaba a reducir la velocidad. La terminal superior tenía vías de maniobra, con maniobras controladas por cuerdas. ^[29]

Los vagones de pistón eran furgones de seis ruedas, con una plataforma de conductor en cada extremo, ya que tenían doble extremo. La posición del conductor estaba dentro del vagón, no al aire libre. El eje central no tenía suspensión y el conjunto del pistón estaba conectado directamente a él. El conductor tenía un vacuómetro (un manómetro de mercurio ), conectado por un tubo de metal a la cabeza del pistón. Algunos vehículos estaban equipados con velocímetros, una invención de Moses Ricardo. Además de un freno, el conductor tenía una válvula de derivación que admitía aire al tubo de tracción parcialmente agotado por delante del pistón, lo que reducía la fuerza de tracción ejercida. Esto parece haber sido utilizado en el descenso 1 en 50 desde el paso elevado. La disposición de la palanca y la válvula se muestra en un diagrama en el Tratado de Samuda .

Parte de la patente de Samuda incluía el pistón de diámetro variable, lo que permitía que el mismo carro de pistón pudiera recorrer tramos de ruta con tubos de tracción de distintos tamaños. Clayton lo describe así: el cambio podía ser controlado por el conductor mientras estaba en movimiento; una palanca accionaba un dispositivo parecido a un paraguas en la parte trasera de la cabeza del pistón; tenía nervaduras de acero articuladas. Para acomodar el soporte del pistón, la ranura del tubo de tracción, y por lo tanto la parte superior del tubo, tenían que estar al mismo nivel independientemente del diámetro del tubo, de modo que todo el espacio adicional que se debía sellar estuviera hacia abajo y hacia los lados; la disposición del "paraguas" era asimétrica. De hecho, esto nunca se utilizó en el ferrocarril South Devon, ya que los tubos de 22 pulgadas nunca se abrieron; y el cambio en Forest Hill solo duró cuatro meses antes del final del sistema atmosférico allí. ^[30] También se pretendía utilizar un pistón de diámetro variable en el ferrocarril de Saint-Germain, donde se utilizaría una tubería de 15 pulgadas desde Nanterre hasta Le Pecq, y luego una tubería de 25 pulgadas en la pendiente del tres y medio por ciento hasta Saint-Germain. Solo se completó la sección de 25 pulgadas, por lo que se utilizó un pistón simple. ^[29]

• Exeter; extremo sur de la estación St Davids, lado superior de la línea
• Countess Wear; al sur del puente Turnpike, a 197 m 22 c, lado descendente ^{[nota 12]}
• Césped; al sur del paso a nivel de Turf, lado descendente
• Starcross; al sur de la estación, lado superior
• Dawlish; al este de la estación, lado superior
• Teignmouth; adyacente a la estación, lado superior
• Casa de verano; a 212m 38c, lado descendente
• Newton; al este de la estación, lado abajo
• Dainton; al oeste del túnel, lado inferior
• Totnes; adyacente a la estación, lado superior
• Rattery; 50.43156,-3.78313; edificio nunca terminado
• Torquay; 1 milla al norte de la estación Torre (la terminal original, llamada Torquay), lado superior

En la sala de máquinas de Dainton se iba a instalar un receptor de vacío en la tubería de entrada a las bombas. Al parecer, se trataba de un interceptor de residuos que pudieran ser ingeridos en la tubería de tracción; tenía una puerta que se podía abrir para que el personal pudiera limpiar los residuos de vez en cuando. ^[31]

• Didcot Railway Centre , Didcot, Oxfordshire: tres tramos completos de tubería de 22 pulgadas de South Devon sin usar, encontrados bajo la arena en 1993 en Goodrington Sands, cerca de Paignton, exhibidos desde 2000 con rieles GWR recuperados de otra fuente. ^[32]
• Exposición "Being Brunel", inaugurada en 2018 en el SS Great Britain de Brunel , en Bristol: una tubería completa de 22 pulgadas de South Devon sin usar.
• VAPOR – Museo del Gran Ferrocarril Occidental , Swindon: un trozo muy corto de tubería de 22 pulgadas de South Devon sin usar, probablemente la porción descrita en 1912 como en exhibición en un museo de la compañía Great Western Railway en Paddington. ^[32]
• Museo de la ciudad de Newton Abbot y GWR , Newton Abbot, Devon: otra porción muy corta de tubería de 22 pulgadas del sur de Devon sin uso.
• Museo de Croydon , Croydon: una tubería completa de 15 pulgadas de Londres y Croydon, encontrada en el suelo en 1933 en la estación de West Croydon. ^[33]

Se construyeron dos ferrocarriles de demostración con el vagón completo dentro del tubo en lugar de sólo un pistón. En ambos casos, los vagones eran impulsados ​​por la presión atmosférica en una dirección y por una mayor presión en la otra, y en ambos casos el objetivo era hacer circular vagones bajo tierra sin el humo y los gases de las locomotoras de vapor.

• El ferrocarril atmosférico Crystal Palace de Rammell de 1864 tenía como objetivo despertar el interés por su proyecto de ferrocarril Waterloo y Whitehall , que habría discurrido bajo el Támesis desde la estación de Waterloo hasta Great Scotland Yard . La construcción de este último comenzó en 1865 y 1866, pero no continuó.
• El sistema de transporte neumático Beach Pneumatic Transit de Alfred E. Beach , que funcionó a lo largo de una cuadra bajo Broadway en la ciudad de Nueva York entre 1870 y 1873, demostró tanto el funcionamiento neumático como un método de excavación de túneles que no alteraba la superficie de la calle. La presión del aire se controlaba mediante un gran impulsor, el ventilador Roots, en lugar de los ventiladores de disco utilizados en todas las instalaciones anteriores. Nunca se construyó nada más.

Los intentos del siglo XIX de crear un sistema atmosférico práctico (descrito anteriormente) fracasaron debido a deficiencias tecnológicas. En la actualidad, los materiales modernos han permitido implementar un sistema práctico.

A finales del siglo XX, la Corporación Aeromovel de Brasil desarrolló un sistema automatizado de transporte de personas que funciona con energía atmosférica. Los trenes ligeros se desplazan sobre raíles montados sobre una viga elevada de hormigón hueco que forma el conducto de aire. Cada vagón está unido a una placa cuadrada (el pistón) dentro del conducto, conectada por un mástil que atraviesa una ranura longitudinal sellada con aletas de goma. A lo largo de la línea hay bombas de aire eléctricas estacionarias que insuflan aire en el conducto para crear una presión positiva o expulsan el aire del conducto para crear un vacío parcial. La diferencia de presión que actúa sobre la placa del pistón hace que el vehículo se mueva.

La energía eléctrica para la iluminación y el frenado se suministra al tren mediante una corriente de bajo voltaje (50 V) a través de la vía por la que circulan los vehículos; esta se utiliza para cargar las baterías de a bordo. Los trenes tienen frenos convencionales para detenerse con precisión en las estaciones; estos frenos se aplican automáticamente si no hay una diferencia de presión que actúe sobre la placa. Los vehículos completamente cargados tienen una relación de carga útil a peso muerto de aproximadamente 1:1, que es hasta tres veces mejor que las alternativas convencionales. ^[34] Los vehículos no tienen conductor y el movimiento está determinado por controles al costado de la vía. ^[35] Aeromovel fue diseñado a fines de la década de 1970 por el brasileño Oskar HW Coester  [pt] . ^[36]

El sistema se implementó por primera vez en 1989 en Taman Mini Indonesia Indah , Yakarta , Indonesia . Fue construido para servir a un parque temático; es un circuito de 2 millas (3,22 km) con seis estaciones y tres trenes. ^[37] A fines de la década de 2010, el sistema se cerró. Posteriormente se convirtió a operación diésel con un solo tren y se reabrió en 2019. ^[38]

En agosto de 2013 se inauguró una segunda línea, la Conexión Metro-Aeropuerto. La línea conecta la Estación Aeroporto (Estación del Aeropuerto) del Metro de Porto Alegre y la Terminal 1 del Aeropuerto Internacional Salgado Filho . ^[39] La línea única tiene 1 km de longitud y un tiempo de viaje de 90 segundos. El primer vehículo con capacidad para 150 pasajeros se entregó en abril de 2013 y más tarde se entregó un segundo vehículo con capacidad para 300 pasajeros.

En diciembre de 2018 se inauguró en China un centro de investigación y desarrollo de ferrocarriles neumáticos, desarrollado en colaboración entre Aeromovel y el Grupo de Ingeniería Ferroviaria de China (CREG). ^[40] Las empresas habían estado trabajando juntas en proyectos desde principios de 2017, ^[41] incluido un sistema iniciado pero estancado propuesto para Canoas . ^[42]

El proyecto Accra Skytrain , una red ferroviaria elevada de cinco líneas y 194 kilómetros (121 millas) en la capital de Ghana, también utilizará esta tecnología. En 2019, el gobierno de Ghana firmó un acuerdo de concesión de construcción, operación y transferencia con un consorcio sudafricano para desarrollar el proyecto, con un costo estimado de 2.600 millones de dólares. A junio de 2021, ^[actualizar]el proyecto no ha superado la etapa de estudio de viabilidad.

En diciembre de 2020 se anunció que Aerom, propietaria de la tecnología Aeromovel, había sido seleccionada para instalar el GRU Airport People Mover en el Aeropuerto Internacional de São Paulo/Guarulhos . La línea tendrá 2,6 kilómetros (1,6 millas) de longitud y 4 estaciones. ^{[43] [44]}

La empresa Flight Rail Corporation, de Estados Unidos, ha desarrollado el concepto de un tren atmosférico de alta velocidad que utiliza vacío y presión de aire para mover módulos de pasajeros a lo largo de una vía elevada. Los sistemas de energía estacionarios crean vacío (delante del pistón) y presión (detrás del pistón) dentro de un tubo neumático continuo ubicado en el centro debajo de los rieles dentro de un conjunto de armazón. El pistón libre está acoplado magnéticamente a los módulos de pasajeros que se encuentran encima; esta disposición permite cerrar el tubo de energía, evitando fugas. La unidad de transporte opera sobre el tubo de energía en un par de rieles de acero paralelos.

La empresa cuenta actualmente con un modelo piloto a escala 1/6 que opera en una vía de prueba al aire libre. La vía tiene 639 m (2095 pies) de largo e incorpora pendientes del 2 %, 6 % y 10 %. El modelo piloto opera a velocidades de hasta 40 km/h (25 mph). La corporación afirma que una implementación a gran escala podría alcanzar velocidades superiores a 320 km/h (200 mph). ^{[45] [46]}

• El teleférico : una forma más exitosa, aunque lenta, de superar pendientes pronunciadas
• Funicular : un sistema para superar pendientes pronunciadas utilizando la fuerza de la gravedad de los vagones que bajan para elevar los vagones que suben.
• Hiperbucle
• Tubo neumático
• Catapulta de vapor : se utiliza para lanzar aviones desde barcos: la disposición del sello y del viajero es similar, aunque se utiliza presión positiva.
• Vactrain : un concepto futurista en el que los vehículos viajan en un tubo de vacío para minimizar la resistencia del aire; el sistema de propulsión sugerido no es atmosférico.

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Wikisource tiene el texto del artículo Atmospheric Railway de la Encyclopædia Britannica (9ª ed.) .

• Adrian Vaughan, Railway Blunders , Ian Allan Publishing, Hersham, 2008, ISBN 978-0-7110-3169-2 ; la página 21 muestra una fotografía de los tubos de tracción L&CR desenterrados en 1933. 
• Arthur R Nicholls, The London & Portsmouth Direct Atmospheric Railway , Fonthill Media, 2013, ISBN 978 1 78155244 5 ; Historia de un intento fallido de construir una ruta principal 
• Winchester, Clarence, ed. (1936), ""El ferrocarril atmosférico"Maravillas ferroviarias del mundo, págs. 586-588