Bruggen en spoorwegen

Voorgeschiedenis: waggonways

De Romeinen hadden al een primitief railsysteem in ertsmijnen. In de late Middeleeuwen waren in Duitse mijnbouwgebieden ook al primitieve railsystemen. De oudste Engelse waggonway dateert uit 1603 en was in de buurt van Nottingham. In 1550 werd er in Engeland al 210.000 ton steenkool gedolven. Het vervoer was per ossenwagen of pakpaard. Twee jaar later werd de eerste waggonway in Noordoost Engeland aangelegd. Geleidelijk kwamen er daar meer.
In de eerste helft van de 17de eeuw was er in Engeland veel politieke en maatschappelijke onrust. Na de burgeroorlog kwam er economische groei in Engeland. In 1680 was de steenkoolproductie in Noordoost Engeland al 1.225.000 ton per jaar. Het was duidelijk dat de bottleneck in de vergroting van de productie het transportsysteem was. Een ossenkar getrokken door vier ossen kon één ton steenkool vervoeren. Een coal waggon getrokken door een paard op een primitief railsysteem kon twee ton steenkool vervoeren.

Behalve dat dit transport veel goedkoper was, was het ook betrouwbaarder dan de ossenkar op de modderige paden. De aanlegkosten waren natuurlijk hoger. Er waren steenblokken als dwarsligger en de rails was meestal een plank. Rond 1800 werd er in Noordoost Engeland 3 miljoen ton steenkool gedolven en was er 150 mijl aan waggonways. De waggonways verbonden de kolenmijnen met kolenlaadplaatsen aan de rivieren Tyne en Wear. In de rest van Engeland verbonden de waggonways de kolenmijnen met het kanalensysteem.
Op deze houtgravure wordt het systeem van de dalende volle kolenwagens die de lege omhoogtrekken goed getoond. Dit is de Zuid Hetton spoorweg die naar Seaham Harbour ging. Deze prent verscheen in 1840 in het blad “Het Nederlandse Magazijn”. Maar was oorspronkelijk verschenen in een Engels geïllustreerd blad.
In 1725 werd het eerste viaduct voor een waggonway gebouwd; de Causey Arch. Dit viaduct werd in 1962 buiten gebruikt gesteld en in de jaren zeventig gerestaureerd en staat er nu nog als een monument van de techniek. Geleidelijk ging men de houten rails versterken met ijzeren beslag en opstaande ijzeren randen. In andere delen van Engeland waar het ijzer goedkoper was had men hier al eerder mee geëxperimenteerd. De ijzeren rails was betrouwbaarder dan de houten railsystemen. Maar de aanlegkosten werden nog hoger. Men ging geleidelijk in de rest van Engeland over op rails van ijzeren “L” profielen.

In het Noordoosten koos men voor ijzeren staven en flenzen op de wielen. Deze railinfrastructuur bleek een uitstekende basis voor de ontwikkeling van de stoomlocomotief. Naast paardentractie maakte men gebruik van hellende vlakken waar volle afdalende kolenwagentjes de lege wagentjes omhoogtrokken.
Dit systeem was niet geschikt om geladen kolenwagentjes omhoog te trekken. Daarvoor ging men stoomlieren gebruiken. De eerste was in gebruik in 1809. De Tanfield railway en Bowes railway zijn bewaard gebleven lierspoorwegen. Meer over waggonways: Wooden Waggonways

De eerste stoomlocomotieven

In 1805 bouwde Richard Trevithik samen met zijn medewerker John Steele in Gateshead een locomotief. Het was zijn derde. Eerdere versies vonden geen praktische toepassing. Het probleem dat deze keer leidde tot falen van dit tractievoertuig bleek te zitten in de houten rails. De machine heeft overigens 60 jaar gewerkt als blaasmachine in een ijzergieterij. In 1809 kreeg Trevithik de uitnodiging om een locomotief te bouwen voor ijzeren rails maar toen had hij andere projecten onder handen.
De locomotief met tandrandaandrijving van Blenkinsop.
In 1811 kreeg de mijnbouwmonteur John Blenkinsop een patent voor een tandradlocomotief. De machine zelf werd gebouwd door John Murray, van de machinefabriek Fenton, Murray en Woods in Leeds. Dit was een van de eerste machinefabrieken in Engeland en de voornaamste concurrent van Boulton & Watt in Birmingham. Murray gaf de machine twee cilinders waardoor de trekkracht verbeterde en de loop rustiger werd. Dit werd de eerste werkende locomotief.

Er werden op verschillende plaatsen locomotieven van dit type in gebruik genomen en ze trokken veel bekijks; o.a. van de Czaar van Rusland. Het was ook het eerste type locomotieven dat werd geëxporteerd. In dit geval naar Pruissen. In 1813 was er Noordoost Engeland een waggonway met tandradbaan van 2 mijl. De tandradlocomotief kon 16 wagentjes met steenkool trekken. Een zo'n locomotief zou 40 paarden overbodig maken.

De volgende uitvinding was van Willim Chapman. De locomotief werd langer zodat de ketel groter kon worden. Dit vereiste een draaibaar onderstel. In 1814 werd dit gerealiseerd. Er waren natuurlijk verschillende doodlopende wegen in de ontwikkeling van de locomotief. Zo bouwde William Brunton een locomotief die werd voortgeduwd door een soort gemechaniseerde skistokken. Een soort Nordic walking voor locomotieven. Dat men dergelijke oplossingen bedacht is minder vreemd dan het lijkt. Men kon zich niet goed voorstellen dat ijzeren wielen op ijzeren spoorstaven voldoende grip konden houden.

Vanaf 1812 werden bij de Wylam kolenmijn testen gedaan om de samenhang tussen wrijving van de wielen, gewichtsverdeling van de locomotief, kwaliteit van rails en de helling van de rails te ontdekken. Deze testen werden uitgevoerd Christopher Blackett, William Hedley en Thimothy Hackworth. Op grond van deze testen werden drie locomotieven gebouwd. Twee ervan zouden 50 jaar in gebruik blijven en ten slotte in een museum eindigen. Dit waren Puffing Billy en de Wylam Dilly, met elk 8 wielen, twee stoomcilinders, geleidemechanieken voor de zuigerstangen, en een beweegbaar onderstel. De een staat in een museum Schotland en de ander in Londen.

George Stephenson

De monteur George Stphenson wordt altijd gezien als de vader van de stoomlocomotief. Hij werd in 1871 vlakbij de Wylam kolenmijn geboren waar veel van de vroege ontwikkeling van waggonways en stoomtractie plaats vonden. Het huis is nu eigendom van de National Trust en te bezichtigen. Zijn vader bediende de stoompomp van de kolenmijn. Hij kwam in de leer bij zijn vader. In 1804 kreeg hij een baan bij de Killingworth kolenmijn in de buurt. Vanwege de dood van zijn echtgenote en zijn eerste dochtertje trok hij naar Schotland om daar in en fabriek te gaan werken. Hij kwam al snel terug naar Killingworth en kon in 1813 daar monteur worden.

Zijn eerste locomotief Lord in 1814 was een combinatie van de ideeën van Blenkinson en Murray maar zonder tandradaandrijving. Er was nog wel een overbrenging met kamwielen. In een volgende versie werd dit vervangen door een directe aandrijving van de wielen door de zuigerstangen van de stoomcilinders.
Hij ontwierp ook een veiligheidslamp voor mijnwerkers.
Bij een kolenmijn in Leeds en in Lancaster waren ook wel locomotieven in gebruik maar het zwaartepunt lag in Noordoost Engeland waar in 1815 bij 7 kolenmijnen stoomlocomotieven in gebruik waren. Er moesten nog veel technische problemen worden opgelost.

De White Elephant een stoomlocomotief uit 1820. Rechts een kolenpier (Staith) in de Tyne.
In 1815 werd Napoleon definitief verslagen en er was een ernstige bankcrash geweest. Dit leidde tot ernstige economische problemen in de kolenhandel. Er was voorlopig weinig geld voor verdere experimenten met stoomlocomotieven. Stephenson en Wood experimenteerden verder. Maar recent heeft men tekeningen ontdekt van Buddle en Chapman die in 1820 de Steam Elephant bouwden. Een replica is nu te zien in het Beamish open lucht museum. George Stephenson werd geleidelijk aan beschouwd als de expert op het terrein van de aanleg van waggonways.

In 1819 werd door Michael Longridge en John Birkinshaw over gegaan op smeedijzeren rails. Stephenson zag meteen het voordeel hiervan want het probleem van de breekbare gietijzeren rails opgelost door over te gaan om smeedijzeren rails. Deze smeedijzeren rails konden worden gemaakt in walserijen. George Stephenson richtte met zijn zoon Robert, Edward Pease, Thomas Richardson en Michael Longridege de locomotievenfabriek Robert Stephenson & Co. op in Newcastle. Dit was de eerste locomotievenfabriek ter wereld.
Hij was adviseur bij de aanleg van vele waggonways en werd een vermogend man die zelf kon investeren in kolenmijnen. George Stephenson overtuigde de eigenaars van de aan te leggen openbare Stocton & Darlington waggonway er van dat zij volledig gebruik moesten maken van gietijzeren rails en locomotieven van zijn ontwerp. In de fabriek werd in 1825 de Locomotion gebouwd voor deze spoorweg.
Locomotion gebouwd door Stephenson voor de Stockton & Darlington spoorweg.
De Stockton & Darlington railway maakte het mogelijk nieuwe kolenvelden in het zuidwesten van Durham te exploiteren door een verbinding van dit mijngebied naar de rivier de Tees te maken. Deze spoorweg was ook in gebruik voor passagiersvervoer. Maar naast locomotieven bleef men tot 1833 ook nog gebruik maken van paardentractie, want naast de mijnen maakten ook anderen gebruik van deze spoorweg. De breedte van het mijnspoor rond Newcastle werd de standaard spoorbreedte van 4 voet 8 inch. De Locomotion staat in het spoorwegmuseum in Darlington.

De Rainhill test in 1829 met verschillende types stoomlocomotieven voor de aanleg van de spoorweg van Liverpool naar Manchester voor vracht- en passagiersvervoer in 1831 bewees de superioriteit van de locomotieven van Stephenson. Zijn Rocket kwam er als beste uit. Samen met zijn zoon Robert zou George Stephenson vervolgens betrokken worden bij de aanleg van de belangrijkste spoorwegen in Engeland. Hij stief in 1848 en door het werk van Samuel Smiles “Lifes of the Engineers” zou hij een soort helden en heilige status krijgen als vader van de spoorwegen.
Hij had het geluk dat zijn bazen bij de Killinghope mijn hem in staat stelden om elders advies te geven. Dit in tegenstelling tot andere bouwers van stoomlocomotieven die alleen bezig waren met de specifieke problemen van één waggonway. Hij woonde en werkte midden in het gebied waar de ontwikkelingen met stoomtractie plaats vonden. Hij had een zeer grote praktische technische kennis opgebouwd en zag de stoomlocomotief niet als een doel maar als een middel. Later zouden zijn bankiers er alles aandoen om hem te promoten. Zijn naam in de prospectus maakte aandelen in hun aan te leggen spoorwegen meer waard. Ook zij propageerden het beeld van George Stephenson als de ruwe bolster in blanke pit. Zij gaven hem zelfs kledingadvies en verwijderen zijn drinkebroers-vrienden uit zijn omgeving. Zijn symboolfunctie werd belangrijker dan zijn technische kennis.

Zijn zoon Robert was belangrijker voor de technische ontwikkeling van de locomotief. Hij was de juiste man op de juiste tijd en plaats en wat hij maakte werkte nog veel beter.