Jednostopé dopravní prostředky jsou dnes běžnou součástí silničního provozu. Jen málokdo si ale umí představit, že by něco podobného mohlo fungovat i na železniční koleji. Na počátku dvacátého století se irsko-australský vynálezce Louis Brennan o něco takového pokusil. A nebyl sám!
Přinejmenším dva různí konstruktéři pracující nezávisle na sobě v různých částech světa předložili na začátku dvacátého století koncept nové železnice. Jednalo se o stroj balancující na jediné kolejnici pomocí gyroskopických sil. Nezůstalo u návrhů – oba postavili funkční prototypy v plné velikosti. Ani jeden se do provozu nedostal...
Vlak na jedné koleji
Jednokolejnicový vlak byl svým způsobem zvláštní. Nejenže dokázal udržovat rovnováhu během pohybu, ale (na rozdíl od jízdního kola) dokázal zůstat ve vertikální poloze i při zastavení. Když na stojící vůz působila boční síla, místo převrácení reagoval tlakem opačným směrem. V zatáčkách se vozy nakláněly podobně jako cyklisté.
<mimo téma>
Problém 21. století. Generativní AI mají problém vytvořit monorail naklánějící se do zatáčky, protože se při svém učení s ničím podobným nesetkaly. Vygenerovat dráhu s jedinou kolejnicí uprostřed pražců, byl naprosto neeřešitelný problém. Nakonec byl nejblíž Dall-e a druhou kolejnici jsme odstranili Photoshopem.
</mimo téma>
Zdrojem záhadné stability gyroskopické jednokolejky byly dva protiběžně rotující setrvačníky umístěné na podvozku vozu v blízkosti středové osy. Tyto dva (elektromotory roztáčené) setrvačníky zajišťovaly stabilitu vozu tím, že čelily jakýmkoli vlivům, které se snažily vůz převrátit.
Díky získané stabilitě mohl vůz projíždět ostrými zatáčkami ryhleji, než srovnatelné konvenční dvoukolejné stroje. Jednou z největších výhod bylo, že systém vyžadoval pouze jednu kolejnici, což znamenalo nižší náklady na stavbu a následnou údržbu. Protože se vozidla v zatáčkách automaticky nakláněla (podobně jako letadlo), nedocházelo ve vlaku k bočnímu odstředivému zrychlení.
Pokračování 2 / 4
Louis Philip Brennan – Velká Británie
Historicky první patent na jednokolejnicovou gyroskopickou dráhu podal irsko-australský inženýr Louis Philip Brennan v roce 1903. Nejprve předvedl britské armádě malý funkční model s rozměry 76 × 30 centimetrů a udělal na ni takový dojem, že armádní rada schválila dotaci ve výši 10 000 liber na vývoj vozidla v plné velikosti. Finanční oddělení tento nápad vetovalo, nicméně Brennanovi se s pomocí armády podařilo z různých zdrojů získat alespoň 2 000 liber.
Vlak balancující na jedné koleji
S tímto rozpočtem vyrobil větší model o rozměrech 183 × 46 centimetrů, který udržovaly v rovnováze dva rotory gyroskopu o průměru 13 centimetrů. Tento model je mimochodem dodnes uložen v Londýnském muzeu vědy. Zkušební dráhou se stalo obyčejné plynové potrubí položené na dřevěných pražcích na dvoře Brennanova domu v Gillinghamu. Aby Brennan ukázal, jak účinně si jeho vynález poradí se zatáčkami a svahy, nechal dráhu záměrně křivou a trasa zahrnovala ostré oblouky a kopce.
„Jak se přibližuje, slyšíme tiché hučení skrytých gyroskopů (ve větším modelu budou zcela bezhlučné) a zaujme nás pozoruhodná šířka vozu v poměru k jeho délce. Připomíná malý trajekt a je naprosto nepodobný jakémukoli známému železničnímu vozu. Nyní se trať prudce stáčí doprava; vůz oblouk zvládá s největší lehkostí a mírně se naklání směrem k vnitřku zatáčky.“ popsal v roce 1907 novinář Cleveland Moffett v časopise Munsey's Magazine.
Vývoj prototypu jednokolejnicového vlaku
Část trati tvořil sedmdesátimetrový most z ocelových lan, přes který Brennan poslal své malé vozítko obsazené jeho vlastní dcerou. Brennan přiměl vůz zastavit uprostřed lanového mostu, přičemž dle historických pramenů jeho jediný pasažér seděl klidně a vyrovnaně a neuvěřitelně balancoval necelé dva metry nad zemí.
Ukázka v roce 1907 byla úspěšná. Armáda se sice stále zdráhala, ale indický úřad poskytl zálohu přibližně 6 000 liber a dalších 5 000 liber věnoval na vývoj jednokolejnicové dráhy kašmírský Durbar. S dalšími 2 000 librami od India Office postavil Brennan dvanáctimetrové vozidlo poháněné benzínovým motorem o výkonu 20 koní. V říjnu 1909 se vůz poprvé rozjel a přepravil v objektu továrny 32 lidí.
Benzínový motor poháněl generátor a na obou podvozcích byly umístěny elektromotory. Generátor rovněž napájel motory gyroskopů a vzduchový kompresor. Vyvažovací systém používal pneumatické servo namísto třecích kol používaných u dřívějšího modelu. Gyroskopy byly umístěny v kabině, ačkoli Brennan původně plánoval, že je před veřejným představením přemístí pod podlahu vozu.
Brennan byl nesporně ambiciózní. „V rychlosti překonáme všechno, co svět zná, protože se snížením tření na minimum a praktickým odstraněním bočních odporů není důvod, proč by naše jednokolejnicové vlaky nemohly jet sto dvacet, sto padesát nebo dokonce dvě stě mil za hodinu s naprostou stabilitou a mnohem větší bezpečností, než je možné u stávajících vlaků,“ řekl novináři Clevelandu Moffettovi.
Nadějné plány ztroskotaly
„Musíte si uvědomit, že se tyto vozy budou lišit od všech dosud známých vozů,“ pokračoval Brennan. „Nebudou to obyčejné vagony, ale velké, krásné salony, kde budeme cestovat téměř bez vědomí, že cestujeme; kde najdeme pohodlí a luxus prvotřídního hotelu, skvělé restaurace podobné salonům na nejlepších zaoceánských lodích, prostorné knihovny a kuřárny, zábavní místnosti pro hudbu nebo tanec a samozřejmě velké a dobře větrané ložnice místo ubohých lůžek za zaprášenými závěsy.“
Brennan předvedl jednokolejnicovou dráhu
Brennan znovu předvedl jednokolejnicovou dráhu na japonsko-britské výstavě ve White City v Londýně v roce 1910. Tentokrát vůz přepravoval 50 cestujících po kruhové dráze rychlostí 32 kilometrů za hodinu. Mezi pasažéry byl i tehdejší ministr vnitra Winston Churchill, který projevil značné nadšení. Jeho přítomnost pomohla Brennanovi získat pro projekt velkou podporu.
Přes počáteční nadšení se ale jednokolejce nepodařilo přilákat další investory a Brennan byl nakonec nucen svůj sen opustit. Ze dvou vyrobených vozidel bylo jedno prodáno jako šrot a druhé sloužilo až do roku 1930 jako přístřešek v parku.
Pokračování 3 / 4
August Scherl – Německo
Zatímco Brennan byl zaneprázdněn testy svého vozidla, německý vydavatel a filantrop August Scherl oznámil veřejnou ukázku další gyroskopické jednokolejky, kterou vyvinul v Německu. Představení se mělo konat ve středu 10. listopadu 1909 v berlínské zoo.
Scherlův stroj byl rovněž plnohodnotným vozidlem, ale menším než Brennanův – na délku měřil pouhých pět metrů. Na dvojici příčných lavicových sedadel dokázal pojmout čtyři cestující. Gyroskopy byly umístěny pod sedadly a měly vertikální osy (Brennan používal dvojici gyroskopů s horizontální osou).
Skutečnými vynálezci stroje byli Paul Fröhlich, který zkonstruoval mechanismus, a Emil Falcke, který navrhl vozy. Scherl projekt pouze financoval. Ačkoli byl vůz dobře přijat a při veřejných předváděcích akcích fungoval bezvadně, nepodařilo se mu získat významnou finanční podporu a Scherl svou investici do něj odepsal.
Pjotr Šilovskij – Rusko
Poté, co se Brennanovi a Scherlovi nepodařilo získat potřebné investice, pokračoval ve vývoji po roce 1910 ruský šlechtic žijící v Londýně Pjotr Šilovskij. Jeho vyvažovací systém byl založen na odlišných principech a umožňoval použití menšího, pomaleji se otáčejícího gyroskopu.
Poté, co v roce 1911 vyvinul model jednokolejnicové gyroskopické dráhy, navrhl gyroautomobil, který byl postaven společností Wolseley Motors Limited a v roce 1913 proběhlo jeho testování v ulicích Londýna. Protože používal jediný gyroskop (nikoliv dvojici protiběžných jako Brennan a Scherl), vykazoval asymetrické chování a při ostrých levotočivých zatáčkách byl nestabilní. Vzbudil sice zájem, ale nezískal významné finanční prostředky.
V roce 1922 zahájila sovětská vláda výstavbu Šilovského jednokolejnicové dráhy mezi Leningradem a městem Carskoje Selo (dnes Puškin), ale krátce po zahájení projektu došly peníze. Tím pokusy o realizaci monorailů skončily.
Pokračování 4 / 4
Proč vlaky na jedné koleji neuspěly?
Hlavní nevýhodou jednokolejky je závislost na trvale napájených gyroskopech, které ji udržovaly ve vzpřímené poloze. I přes mnohé výhody oproti běžným dvoukolejnicovým systémům se investoři obávali, že náhlá ztráta napájení gyroskopů způsobí převrácení vlaku.
Brennan ujišťoval, že pokud by gyroskop ztratil napájení, trvalo by několik hodin, než by se setrvačník zastavil. To by řidiči jednokolejky poskytlo dostatek času na nasazení stabilizačních nohou. Investoři však již byli rozhodnuti projekt nepodporovat.
Po neúspěchu s gyroskopickou jednokolejkou si Brennan našel práci v armádním oddělení zbrojních vynálezů, kde začal pracovat na experimentálním vrtulníku. Získal velkou podporu od britského ministerstva letectví, ale poté, co demonstrační let skončil havárií, se ministerstvo vzdalo financování projektu. Brennan zemřel o šest let později v roce 1932 při dopravní nehodě.
Gyroskopy se dnes používají v mnoha moderních aplikacích, kde je požadována stabilita – například v letadlech, ponorkách či vesmírných teleskopech. Nikdy ale nebyly použity v běžném provozu na jedné kolejnici.