原題は『Handbook of Railroad Construction; For the use of American engineers』、著者は George L. Vose です。
　例によって、プロジェクト・グーテンベルグさまに御礼をもうしあげます。
　図版は省略しました。
　索引が無い場合、それは私が省いたか、最初から無いかのどちらかです。
　以下、本篇です。（ノー・チェックです）

* プロジェクト グーテンベルク電子書籍「鉄道建設ハンドブック」の開始。アメリカのエンジニア向け。*

鉄道建設ハンドブック

。アメリカの技術者

向け

。アメリカ合衆国で建設された鉄道の位置、建設、設備、管理に関する必要な規則、表、公式を

掲載。158枚の図版付き。

による
ジョージ・L・ヴォーズ
土木技師
「規則自体が、我々が規則から逸脱していないかどうかを知るために、我々に反省を義務付ける。」—ナポレオン
ボストンとケンブリッジ：
ジェームズ・マンロー・アンド・カンパニー。
1857年。
1857年に議会の法律に基づいて登録された
ジェームズ・マンロー・アンド・カンパニー
マサチューセッツ州地方裁判所書記官事務所にて。
ケンブリッジ：
アレン・アンド・ファーナム、印刷会社。
iii
序文。
この作業の目的は、鉄道の位置、建設、設備、管理に必要なすべての指示、規則、表を可能な限りわかりやすく提供することです。

一般的に、アメリカのエンジニアは仕事のために教育を受けていません。純粋科学の知識を持っていたとしても、それをどのように応用すればよいのか途方に暮れています。

読者は算術、幾何学、代数、力学の基礎をすでに理解していることが前提となります。これらの知識があれば、以下の内容を熟読することで、木、石、鉄でできた橋、橋脚、擁壁、上部構造、機関車のエンジンの正しい設計が可能になり、鉄道で行われるあらゆる作業の計画、配置、実行、見積りができるようになります。

目的は独創性よりも有用性にあったため、最高の工学著者や実験者に相談しました。その中には、ゴーテイ、ナビエ、ヴィエトなどがいます。 ivトレッドゴールド、バーロウ、トッテン、フェアベアン、ホジキンソン、クラーク、そしてラードナー。さらに、アメリカの土木技術者による鉄道に関する多数の報告書も収録されている。

仮に仮定が実証に取って代わるとしても、それは確かな根拠に基づくものである。本書は「ハンドブック」であり、「論文」ではないことを読者の皆様は心に留めておいていただきたい。学生向けの教科書というよりは、むしろ事務用として意図されている。橋の弦材の寸法、壁の厚さ、機関車のボイラーの寸法など、あらゆるケースにおいて、必要な実際の数値結果を示す。

これに関連して、トラウトワインおよびヘンクの『野外作業』、スミス中尉の『地形学』、デイヴィスの『測量』、ガーリーの『器具の使用』などの著作を使用すると便利でしょう。

橋梁建設の原理に関する完全な論文を希望する人は、ヘルマン・ハウプトの優れた著作を参照してください。

この機会に、この作業が価値あるものとなるよう、さまざまな面で協力してくれたエンジニアたちに心から感謝したいと思います。

GLV
v
全体的な目次。
ページ

導入 1

第1章 偵察 12

II.— 調査 24

III.— 位置 41

IV.— 予備操作 55

V.— 作業のレイアウト 89

VI.— 土工 97

VII.— 岩石 115

八 章 木製の橋 122

IX.— 鉄橋 192

X.— 石の橋渡し 233

XI.— 石工 248

12.— 基礎 261

13.— 上部構造 272

14.— 装置 302

15.— 駅 403

16.— 管理 413

付録 459
七
分析指標。
導入。

ページ

鉄道の台頭と発展 1
鉄道の影響 3
鉄道旅行の安全 5
予備操作 5
移動の機械的原理 6
道路の特性の決定 7
ゲージ 8
ルートの一般的な確立 10

第1章

偵察。
一般的な地形 12
気圧水準器 18

第2章

調査。

地形スケッチ 24
グレードの一般的な設定 32
成績の等化 34
測量線の比較 39

8第3章

位置。

アライメント 41
成績の最終調整 46
位置線の比較 47

第4章

予備操作。

仕様 55
契約 81
勧誘する 84
入札 85
入札の比較 87

第5章

作業のレイアウト。

斜面 89
暗渠 90
石工 91
トンネル 95

第6章

土塁。

鉄道区間の形態 97
掘削と盛土 104
材料の輸送 106
平均運搬量 106
排水 109
建設工事の実施方法 111

9第7章

岩石工事。

岩石掘削 115
発破と採石 115～117
トンネル工事 118

第8章

木製の橋。

橋梁に働く力について 122
拡大 123
圧縮 123
交差株 124
押し出し 126
材料強度 126
練習のルール 131
トラスの 139
アーチの 169
道路の 174
横方向のブレース 175
杭橋 178
トレストリング 180
跳ね橋 181
センター 182

第9章

鉄橋。

鉄の性質と強さ 192
鉄橋の分類 194
鉄製トラスフレーム 195
吊り橋 203
ボイラープレートブリッジ 223

×第10章

石の橋渡し。

水路の 233
アーチの形状 236
石の厚さ 238
橋脚の形状と厚さ 239
橋脚の形状と寸法 245

第11章

石積み。

石 248
セメント、モルタル、コンクリート 249
アーチ、翼、胸壁の建設 253
暗渠と排水路 255
擁壁 256

第12章

基礎。

杭打ち共通システム 262
ミッチェルのスクリューパイル 266
ポッツの大気システム 266
仮締切りダム 267
ケーソン 269

第13章

上部構造。

木工作業 273
レールセクション 276
11椅子と関節 282
カエル 290
スイッチ 294
側線と横断歩道 298
外部レールの標高 298

第14章

装置。

第1部 機関車

導入 302
機関車の誕生と成長 302
1850年のイギリスの機関車 304
1855年のアメリカの機関車 305
概要 306
機械的および物理的原理 312
列車の動きに対する抵抗 312
牽引力と接着力 316
燃料 317
蒸気の発生 330
蒸気の応用 336
ボイラーの比率と寸法 340
練習のためのルールと表 354
機関車を列車の動きに適応させる 360
エンジンの分類 371

パート2。

車。

車輪と車軸 396
車の分類 400
列車の遅延 401

12第15章

ステーション。

建物の分類 403
建物の位置 403
ターミナル旅客ホール 403
ターミナル貨物駅 405
エンジンハウスと付属設備 405
旅客・貨物駅 407
木小屋とタンク 407

第16章

管理。

従業員の組織 413
従業員の義務 415
使用する列車の数 418
エンジンのサービス量 418
経費、収入、利益 420
急行列車 428
大型列車と小型列車の運行コストの比較 434
支線道路 436
道路とストックの再生 437
契約による鉄道運営 439
貨物の分類 439
時刻表 443
機関車登録簿 444
電信 454
ニューヨーク・アンド・エリー鉄道 456

13付録。

A.—10進数演算 459
B.—代数式 461
C.—度量衡 464
D.—バーミンガムゲージの価値 465
E.—機関車ボイラー 466
F.—等級が労働コストに与える影響 468
G.—機関車仕様書 471
H.—鉄道と駅による輸送の相対コスト 476
I.—機関車実験旅行の用紙 478
K.—機関車の適正重量 479
15
追加、変更、および修正。
読者の皆様には、本書を熟読される前に、以下の正誤表をご確認いただきますようお願いいたします。これらの誤植は、一部は印刷上の誤り、一部は原稿の誤りです。著者が正誤表の数について唯一言い訳できるのは、出版社がボストンにいた間、ミズーリ州で仕事に就いていたため、校正刷りを1枚も見ることができず、訂正が間に合わなかったということです。

5ページ、7行目の「499.999」を「499,999」に修正します。

— 5、9行目の「49.999」は「49,999」と読み替えてください。

— 10、1行目の「あり得る」は「決してあり得ない」と読み替えてください。

— 12から23 の見出しの「偵察」を「偵察」に読み替えてください。

— 18、24行目の「36.9」は「36.8」に読み替えてください。

— 19、6行目の「表B」を「表D」に読み替えてください。

— 24、1行目の「何か」は「あらゆるもの」と読み替えてください。

— 25、17行目の「水平線 mmm」は「線 1、2、3」などと読み替える。

— 26、2行目の「land」は「level」と読み替えてください。

— 27、1行目の「その場所で」は「正しい場所で」と読み替えてください。

— 28、29行目の「reconnoitre」は「reconnoissance」と読み替えてください。

— 30 ​​、3行目の「A cd B」は「ACD B」と読み替えてください。

— 32、l. 2、カットの点mは C より 1 目盛り上にあります。これは 3/4 目盛りだけであるはずです。

— 38、下から10行目の「276」は「268」と読み替えてください。

— 39、下から10行目の「142.13」は「143.13」に読み替え、最後の行の「58.46」は「48.46」に読み替えてください。

— 40、7行目の「10310,667」は「10,277,333」と読み替えてください。

— 42、9行目の「Thus」は「These」と読み替えてください。

— 42、下から8行目、「2°.81 または 2° 48′.6」を「2°.86 または 2°.51.6」と読み替えてください。

— 43、l. 27、「ヘンケ」は「ヘンク」と読みます。

— 47、48、49の「McCullum」は「McCallum」と読み替えてください。

16— 47、18行目の「距離」を「抵抗」と読み替えてください。

— 48、6行目の「infringing」を「impinging」に読み替え、9行目の「slacking」を「shackling」に読み替え、下から8行目の「increased」を「increases」に読み替える。

— 50、17行目の「110 + 15.60」は「110 + 15.62」と読み替えてください。

— 52、15行目の「45.59」は「45.49」に読み替えてください。また、17行目の「1132」は「11.32」に読み替えてください。

— 58、10行目の「of size」は「and size」に読み替えてください。

— 58、下から5行目の「1セント」は「
100「1セントです。」

— 61、3行目の「必要である」は「必要ではない」に読み替えてください。

— 63、28行目の「stretches」は「stretchers」と読み替えてください。

— 65、15行、「spanded」は「spandrel」と読み替えてください。

— 71、下から6行目の「left」は「let」と読みます。

— 73、19行目の「chains」は「chairs」と読み替えてください。

— 74、5行目の「across ties」は「on cross-ties」に読み替えてください。

— 74、12行目の「28インチ」は「27インチ」に読み替えてください。

— 75、18行目の「land」は「haul」と読み替えてください。

— 76、8行目の「上」は「下」に読み替え、「いつ焦げたか」は「どこで焦げたか」に読み替えてください。

— 76、11行、「twopenny」を「tenpenny」と読み替えてください。

— 78、1行目と2行目の「base」は「basis」と読み替えてください。

— 84、13行目の「as」は「or」に読み替えてください。

— 89、6行目の「Whenever」は「Wherever」に読み替え、「Letting」は「Setting」に読み替える。

— 90、4行目の「cost」は「cut」に読み替えてください。

— 93、6行目の「37と38」は「36と37」に読み替えてください。

— 95、1行目の「beach」は「bench」に読み替え、3 行目の「to so」は「so to」に読み替え、13 行目の「b が 2 の 10 フィート後ろにあるということは、… 100.00」は「b が 2 の 10 フィート後ろにあるということは、2 より 0.1 フィート高い、つまり… 100.10」に読み替える。

— 102、1行目、中央欄の見出しにある「Slopes 1¼」を「Slopes 1½」と読み替えてください。

— 103、下から4行目の「そして10フィート」は「そして一方の端に10フィート」と読み替えてください。

— 104、9行目の「any」は「very」に読み替えてください。

— 108、9行目の「Elwood」は「Ellwood」と読み替えてください。

— 115、5行目の「a loam」は「a berm」に読み替え、「16行目の「a rent」は「a vent」に読み替える。

— 117、7行目の「volcanic」は「voltaic」と読み替えてください。

— 117、9行目の「Round Drum」は「Round Down」に読み替えてください。

— 117、18行目の「Col. Puseling」を「Col. Pasley」に読み替えてください。

— 118、l. 2、「マイユフォー」は「マイユフェール」と読みます。

— 118、16行目の「挿入」は「反転」と読み替えてください。

— 118、25行目の「quointed」は「grouted」と読み替えてください。

— 119、30行目の「furnished」は「finished」に読み替えてください。

— 120、表、「Nochistingo」は​​「Nochistongo」と読み、「Supperton」は「Sapperton」と読み、「Black Rock, WS」は「Black Rock, US」と読み替える

— 121、19行目の「Belchingly」は「Blechingly」と読み替えてください。

— 125、下部の表の「90
69、” 読む “90
66」、そして「140、20
140、20
160または0.13」は「111」と読み上げられる。20
111、20
131、または0.15です。

— 126、1行目の「extensive」は「extensile」と読み替えてください。

— 127、10行目の「67,200」を「65,251」に読み替えてください。

17— 127、26行目の「Hodgekinson」は「Hodgkinson」と読み替えてください。

— 128、4行目の「12000」は「11000」と読み替えてください。

— 128、15行目と22行目の「Hodgekinson」は「Hodgkinson」と読み替えてください。

— 129、5行目の「12000」は「11000」と読み替えてください。

— 129、下から2行目の「Sun Wood」は「Ironwood」と読み替えてください。

— 130、7行目の「WL 2 = 4 Sbd 2」は「WL = 4 Sbd 2」と読み替えてください。

— 131、9行目の「wood 143」は「wood 133」と読み替えてください。

— 134、第164条の「700」を「952」に読み替えてください。

— 136、例えば、次のものを置きます:—

スパン 30フィート、 どこから—
長さ 34フィート、 長さ 34フィート、
負荷 中央部で10トン。 スパン 30フィート、
深さ 25.5インチ、
下フランジ 32.58平方インチ、
上部フランジ 5.34平方インチ、
ア=6 × 10 × 12 × 30
26 ×34 × 12
16= 32.58
そして32.58
6.1= 5.34。

— 141 、最後の行、図63Aは省略されました。これは、 200ページの図102を反転したものと同じです。

— 142、最後の行の「span」は「spans」と読みます。

— 146、7列目の見出しの「Top Washer」は「Thickness of Washer」と読み替えてください。

— 150、9行目の後に図67Dと67E（153ページ）を挿入する必要があります。

— 151、3行目の「W = 2249」などは「W = 2240」などに読み替えてください。

— 151、18行目の「31,416の反対側にあるのは、直径1⅝です」は「41,415の反対側にあるのは、直径1⅞です」と読み替えてください。

— 151、19行目の「1⅝」は「1⅞」と読み替えてください。

— 154、最後の行の「tubular」を「tabular」と読みます。

— 156、下から4行目の「ワッシャーバンド」は「ワッシャー使用」と読み替えてください。

— 164、10行目から14行目まで。最初の比率の数は15ではなく20であるべきである。

— 166、11行目の「69 B」を「69 A」に読み替えてください。

— 171、表の5列目の見出し、「Rod of Arch」は「Rad. of Arch」と読み替えてください。

— 173、25行目の「能力」は「安定性」に読み替えてください。

— 173、32行目の「Whence」は「Where」に読み替えてください。

— 175、8行目の「三角形」を「対角線」と読み替えてください。

— 178、3行目の「article」は「outside」と読み替えてください。

— 184、下から4行目の「barriers」は「voussoirs」と読み替えてください。

— 187、図 96 は逆さまです。また、図 97 (ページ188 )と図 98 (ページ189 )も逆さまです。

— 193、表の4行目3列目の「.00000675」を「.00000685」に読み替え、また、16行目5列目の「straining」を「shearing」に読み替え、下から7行目の「15,000」を「18,000」に読み替え、下から6行目の「75,000」を「105,000」に読み替える。

— 199、下から7行目の「20,132」は「20,312」と読み替えてください。

— 200、4行目の「AC」は「AG」と読み替え、6行目の「AR上にあるもの」は「AK上にあるもの」と読み替える。

— 202、7行目の「193ページ」は「 138ページ」に読み替えてください。

— 204、下から5行目の「varied line」は「versed sine」と読み替えてください。

18— 207、5行目と6行目の「EF、ECの代わりにFG、GE」を「FL、F Cの代わりにGL、GE」に読み替える。

— 210、「f′ =π F
4 ph,” D = √¾ [ V 2 – d 2 ] – √¾ [ l 2 – d 2 ]と入力します。

ここでDはうつ病、
l = 伸長前の曲線の半分の長さ、
V = 伸長後の曲線の半分の長さ、
「d = 吊り下げ点間の距離の半分」段落の残りの部分は省略します。
— 211、6 行目と 7 行目を削除し、そこに示されている式の代わりに、210ページの式を使用します(訂正後) 。V は張力ではなく熱によって伸びた半曲線の長さです。熱と張力の両方による伸びは、193ページの表で確認できます。

— 212、2行目、「510.69」を「510.80」と読み替えると、もちろんこの結果は例全体に当てはまります。

— 213と214。「石積みのアンカー」に関する記述は明らかに全体を通して誤りである。第一に、張力の半分は各吊り下げ点に作用するため、全体の張力は4ではなく 2で割るべきである。第二に、引張力の方向によって減少させるべきではない。張力の半分は3,321,250ポンドであり、これに抵抗する石積みの柱は 3,321,250
160= 20,758 立方フィート、または 20 × 20 × 52 フィート、または質量 15 × 15 × 91 フィート。

— 214、6行目の「561,527」を「562,542」に読み替えてください。

— 215、下から14行目の「STIFFENING TOWERS」は「STIFFENING TRUSSES」に読み替えてください。

— 225、14行目の「194」を「193」に読み替えてください。

— 226、3行目の「128ページを参照」は「193ページを参照」に読み替えてください。

— 227、4行目の「detensional」は「detrusional」と読み替えてください。

— 228、16行目の式の代わりに「R × a = R′ × (2 d × t )」と書く。

そこからd =R × a
2 R′ × t;
ここで、a = リベットの面積、
d = 距離、
t = 板の厚さ。
— 229、第242条では、「錬鉄」の強度が「ボイラープレート」の強度とみなされています。つまり、7,500ではなく11,000、12,740ではなく15,000となっていますが、これは誤りです。

— 231、21行目の「chopped」は「dropped」と読み替えてください。

— 234、4行目の「joint」を「just」に読み替えてください。

— 235、l. 14、「0.016フィート」を「0.047フィート」に読み替えてください。

— 236、9行目の「care」は「ease」と読み替えてください。

— 237、下から3行目の「表す」を「分離する」に読み替えてください。

— 241、2行目の「localities」は「locality」と読み替えてください。

— 242、7行目の「そしてc e、欄干」を削除。

— 243、9行目の「embankment」は「abutment」と読み替えてください。

— 244、9行目の「is thus」は「is found thus」と読み替えてください。

— 245、17行目の「latter」は「batter」と読み替えてください。

19— 249、23行目の「common hydraulic」は「common mortar, hydraulic」と読み替えてください。

— 249、27行目の「argyle magnesia」は「argil, magnesia」と読み替えてください。

— 251、16行目の「7½ to 2」は「1½ to 2」に読み替えてください。

— 254、最後のl.の「corners」は「courses」と読み替えてください。

— 256、13行目の「formed」を「found」に読み替えてください。

— 258、第276条は、「20
2× 15 × 1 × 100 ×20
3」と入力すると、「20 × 15 × 1 × 100 × 2 × 20
3ここで、2はC a 6と6–2の比を表す。したがって、20 × 15 × 1 × 100 ×6.6
12×20
3転倒力は100,000の代わりに111,111とします。このように転倒力が大きいのは、摩擦を考慮せず、土の最大重量が全力で壁を押し付けると仮定したためです。実際には、4
10この高さは、普通の土を保持する壁としては十分な厚さであることがわかっています。

— 262、最後から2番目のl.の「superstratum」を「substratum」と読み替えてください。

— 264、例5行目の「26,667」は「48,000」と読み替えてください。

— 266、25行目の「Godwin」は「Goodwin」と読み替えてください。

— 266、26行目の「There, sands」は「These sands」と読み替えてください。

— 267、22行目の「底部」は「適切な高さ」と読み替えてください。

— 281、下から4行目の「curve」を「cone」と読み替えてください。

— 282、20行目の「ダニエル」は「デイビッド」と読み替えてください。

— 282、下から4行目の「cup」は「cap」と読みます。

— 284、10行目および285、8行目の「圧縮レール」を「複合レール」に読み替えてください。

— 285、5行目の「extension」は「extensile」と読み替えてください。

— 289表の1列目を反転して、次のように読み替える。

100°でレールを接触させます。
90°で、距離は 0.00136 フィート (0.016 インチ) です。
80°で 0.00272 フィート、または 0.032 インチの距離など。
— 289、最後のl.、「levelled」は「bevelled」と読みます。

— 291、最後のl.、「ac、4.8」は「ac、L8」と読み替えてください。

— 292、9行目、「ehとdk」は「e Lとdk」と読み替える。同じ下から6番目のpl、「a、9は3など」は「abは3など」と読み替える。

— 293、6行目と7行目の「ig、eh、bb、8、9、A s 79」は「ig、eh、ac、bc」と読み替えてください。

— 296、l. 14、「R 2 – R – 8 2」を「R 2 – R – g 2」と読み替えてください。

— 30​​3、第299条の「M. Leguire」を「M. Seguin」に読み替えてください。

— 30 ​​6、2行目の「RR & G.」は「RK and G.」と読み替えてください。

— 314、2行目の「DR Clark」は「DK Clark」と読み替えてください。

— 320、l. 1の「鉄道、3ポンド（ペンシルバニア州）」は「鉄道（ペンシルバニア州）、3ポンド」と読み替えてください。

— 320、7行目の「coal」は「coke」と読み替えてください。

— 331、下の方、「したがって、その地域は、

サイド、長さの2倍など 読む 「辺、長さの2倍×高さなど、
背中、高さの2倍など、 背面、高さ×幅など
正面、高さ2倍など 正面、高さ、幅など
トップ、2倍の長さなど トップ、長さ、幅など。
xx— 334、15行目の「44.7ポンド」を「14.7ポンド」に読み替える。

— 335、7行目の「Railway Mechanics」は「Railway Machinery」に読み替えてください。

— 335、10行目の「2つの速度」を「低速」に読み替えてください。

— 336、最後の l. の「entering part」は「entering port」と読み替えてください。

— 341、l. 11の「特性」を「比率」に読み替えてください。

— 341、最後の l.、「ノーラン」については、「ノーラウ」と読みます。

— 346、17行目の「part」は「port」に読み替え、「construction」は「contraction」に読み替えてください。

— 355、7行目の「6300」を「5170」に読み替え、9行目の「16,905」を「15,775」に読み替える。

— 363、17行目の「44 × 2 = 80」は「44 × 2 = 88」と読み替えてください。

— 363、18行目の「54½ × 3 = 103½」は「54½ × 3 = 163½」と読み替えてください。

— 367、16行目、「15.0
10、” 読む “15.0
16」、

— 368、l. 15、「u = 135」を「n = 135」と読み替えるなど。

— 370、7行目の「フィート」は「パーセント」に読み替えてください。

— 376、「19090」は「19050」と読み替えてください。

— 384、例の最後の部分、「5280
4½ × 3.1416× 4 = 37300」は「25 ×5280
4 × 3.1416× 4 = 37348です。」

— 421、一番下の行の「決定」を「部門」と読み替えてください。

—表の423と424の「count」を「cost」に読み替えてください。

— 427、32行目の「which」を「we」に読み替えてください。

— 428、4行目、「Dr. Lardner、(1850、)」を3行目の末尾に置き換えます。

— 443、28行目の「valuation」を「solution」に読み替えてください。

— 446、11行目の「attained」は「obtained」に読み替えてください。

— 459、20行目の「Hectametre」は「Hectometre」と読み替えてください。

— 459、21行、「Ridometre」を「Kilometre」と読み替えてください。

— 461、7行目の「 a未満、またはo 」は「 a未満、または 0 」と読み替えてください。

— 468、30行目の「分数」を「関数」に読み替えてください。

— 474、18行目の「Balbett」は「Babbitt」と読み替えてください。

— 479、10行目の「六分の一、それよりずっと少ない」は「六分の一、砂と一緒なら、それよりずっと少ない」と読み替えてください。

ハンドブック
の
鉄道建設。
1
導入。
「彼らは昔のように土と石で道を作るだけではなく、鉄の道も作ります。そして、肉の馬に満足せず、気絶したり息切れしたりしない鉄の馬を作っています。」—ブッシュネル博士

鉄道の台頭と進歩。

1. 1825年に、ストックトン・アンド・ダーリントン鉄道（イギリス）が開通しました。

1827 年、クインシー (マサチューセッツ州) とモーク・チャンク (ペンシルベニア州) が完成しました。

1829年、リバプールとマンチェスター（イギリス）を結ぶ道路が完成しました。

1833 年、チャールストン (サウスカロライナ州) からオーガスタ (ジョージア州) まで道路が開通しました。

1840年、ベルギーは190マイルの鉄道を開通しました。

1843年、パリからルーアン（フランス）までの鉄道が完成しました。

21844年、ベルギーは347マイルのシステムを完成させました。

1846年、ロシアはヴォルガ川からドン川まで鉄道を開通した。

1847年、ドイツは2,828マイルを運用していました。

1852年にモスクワとサンクトペテルブルクを結ぶ道路が完成しました。

2. 1856年、アメリカ合衆国は23,000マイルの路線を運行し、17,000マイルの運行を進めていた。6,000台の機関車、10,000台の客車、70,000台の貨車が使用され、総額約7億5,000万ドルの費用がかかり、年間1億1,400万マイルを運行し、1億2,350万人の乗客と3,000万トンの貨物を輸送し、旅客走行距離は47億5,000万マイル、貨物走行距離は30億マイルであった。
3. 走行距離とは、走行距離、トン数、または輸送した乗客数の積を指します。例えば、500人が100マイル輸送し、750人が75マイル輸送した場合、乗客走行距離は

500 × 100 + 750 × 75 = 106,250。

4. アメリカ合衆国における進歩の速度は次のとおりである。

1828年、 3マイルありました。
1830年、 41マイル。
1840年、 2,167マイル。
1850年、 7,355マイル。
1856年、 23,242マイル。
1857年1月1日現在、完成している道路の総距離は概算で25,000マイル（約4万4千キロメートル）、地球を一周できるほどの長さです。完成道路数と人口比率、そして実際に運行されている鉄道の総延長に関しては、アメリカ合衆国は他のどの国よりも優れています。

3
鉄道の影響。

5. 賢明な鉄道システムが地域社会にもたらす効果は、消費を増大させ、農産物の生産を刺激し、人口をより広く分配し、需要と供給のバランスを保ち、移動量と安全性の両方を向上させることです。ニューヨーク・アンド・エリー鉄道の開通から2年後には、鉄道が建設される前に属州全体で生産されていた農産物の総量を上回る量の農産物を輸送していたと言われています。
6. シカゴの新聞から切り取った次の表は、鉄道輸送がその市場における穀物の価格に与える影響を示しています。

小麦。 トウモロコシ。
RRによる ワゴンで。 RRによる ワゴンで。
市場では、 49.50ドル 49.50ドル 25.60ドル 25.60ドル
10マイル、 49.25 48.00 24.25 23.26
50マイル、 48.75 42.00 24.00 17.25
100マイル、 48.00 34.50 23.25 9.75
150マイル、 47.25 27.00 22.50 2.25
200マイル、 46.50 19.50 21.75 0.00
250マイル、 45.75 12時 21時 0.00
300マイル、 45.00 4.50 20.25 0.00
330マイル、 44.55 0.00 19.80 0.00
したがって、1トンのトウモロコシを200マイル輸送する場合、荷馬車1台あたりの輸送コストは、市場での持ち込み価格よりも高くなります。鉄道輸送の場合、1トンあたり21.75ドルの価値があります。また、小麦は330マイルの荷馬車輸送には耐えられません。同じ距離を鉄道輸送する場合、1トンあたり44.55ドルの価値があります。

7. 鉄道によって、大都市には新鮮な肉や野菜、バター、卵、牛乳などが供給されている。不健康な 4ビジネスマンが都市から5マイル、10マイル、あるいは15マイル離れた場所に住みながら、都市内でビジネスを行えるようにすることで、人口密度の上昇を防ぐことができる。この拡散量は輸送速度の2乗に比例する。人が時速4マイルで歩き、自宅から職場までの移動に1時間かかるとすると、職場から4マイル以上離れた場所に住むことはできない。したがって、居住可能な面積は、半径4、直径8、面積50.25平方マイルの円となる。馬で時速8マイルで移動できる場合、直径は16マイル、面積は201平方マイルとなる。鉄道で時速30マイルで移動する場合、直径は60マイル、面積は2,827平方マイルとなる。ボストン（マサチューセッツ州）周辺では、こうした人口拡散の影響が顕著に見られます。1830年にはボストン市内に居住していた人々が、現在ではドーチェスター、ミルトン、デダム、ロクスベリー、ブルックライン、ブライトン、ケンブリッジ、チャールズタウン、サマービル、チェルシー、リン、セーラムといった、2マイルから13マイル離れた地域にまで広がっています。
8. 鉄道においても、他の労働力節約（および労働力生産）機械と同様に、その革新は激しく非難されてきた。しかし、鉄道は確かに一部の労働力を不要にし、一部の人を失業させる一方で、既存の労働力よりもはるかに多くの新しい労働力を創出し、失うものよりもはるかに多くのものを与えている。20年間の経験から、鉄道輸送コストの削減は必ず商業取引量を増加させ、その割合はコスト削減よりもはるかに大きいことが分かっている。ラードナー博士の推計によると、1848年にイギリスで行われた旅客輸送だけでも、毎日段階的に働く30万頭の馬が必要だったという。また、信頼できる収益から、鉄道で運ばれた旅客の全数は、1848年に輸送されたであろうと結論付けられる。 5段階的に見ると、この方法によるコストは鉄道によるコストを 4000 万ドル上回っていたでしょう。

鉄道旅行の安全。

9. ある期間に乗客が移動した総距離が50万マイルであり、その間に死亡事故が1件発生したとすると、人が1マイル移動した場合、死亡する確率は499,999対1、つまり10倍になります。一般的に、事故に遭う確率は移動距離に比例します。1855年、アメリカ合衆国で乗客が移動した総距離は概算で47億5000万マイルでしたが、死亡した人は116人、つまり4100万人に1人という、ほぼその割合でした。 （イギリスではその割合は6500万人に1人です。）仮に、駅馬車による乗客の40万マイル（地球16周分の距離）ごとに乗客1人が死亡し、もし鉄道の全区間を駅馬車で運行できたとしたら、年間11,875人の命が失われることになります。これは鉄道の年間死亡者数の100倍に相当します。つまり、鉄道で旅行する方が駅馬車よりも100倍安全ということになります。蒸気船による旅行の危険性は駅馬車よりもはるかに大きいのです。

予備操作。

10. 鉄道事業の立ち上げに当たってまず最初に行うべきことは、取締役会（仮称）の選定である。取締役会の任務は、通過する国の商業、金融、農業に関するあらゆる情報を把握することである。その能力を可能な限り正確に把握するために、 6道路を建設し、維持し、必要な立法措置をとること。
11. 道路が交通量の増加をどの程度引き起こすと予想されるかを判断するのは難しい問題である。このような調査を進めるための規則はほとんど存在しない。道路のこれまでの成果を見れば、どんなプロジェクトも利益をもたらすと証明するのは非常に容易であるように思える。

最近発表された報告書の要約では、道路の運営費を総収入のわずか13.5%と仮定した場合、純収入が45.5%になることを証明しようとしています。ここでの誤りは、運営費を低く見積もっている点にあります。国内で40%未満の運営費で運営されている道路はほとんどなく、より一般的な比率は総収入の100分の50です。

鉄道の半分も当初の見積り額で建設されていません。会社の証券を交渉する際に生じた犠牲を十分に考慮に入れているケースはほとんどありません。将来利益の算定に関して一般的に言えることは、建設費と運営費の見積り額を高く、想定される輸送量の見積り額を低く抑えることです。ただし、あまりに低くしすぎて、鉄道の建設が甘くなるようなことは避けるべきです。

移動の機械的原理。

12. 現代の鉄道が一般的なマカダム道路やプランク道路、有料道路に対して持つ優位性は、第一に運動抵抗の減少にあり、第二に蒸気機関車の適用にあります。
13. 鉄道における勾配の影響は、一般道路の場合よりも相対的に大きい。なぜなら、ある平面における絶対的な抵抗が減少するにつれて、勾配の相対的な抵抗は増加するからである。したがって、システムの完全な利益を得るためには、勾配をさらに削減する必要がある。 7鉄道では、一般道路よりも勾配や曲率に配慮した設計が求められます。例えば、鉄道の平面上で1トンの荷物を運ぶのにかかる抵抗が10ポンドで、一般道路では40ポンドだとします。前者では23フィートの勾配が許容されますが、後者では1マイルあたり93フィートの勾配を許容できるでしょう。
14. 鉄道列車の運動抵抗は速度とともに急速に増大します。[1]そのため、平均速度が高い旅客道路の勾配は、主に貨物輸送を行う道路の勾配よりも急になる可能性がある。

1 . 第14章を参照してください。

道路の特性の決定。

15. 道路のあるべき姿についての正しい考えは、その成功を大きく左右する。自然表面の削減に要する資本の額は、予想される交通量に依存する。交通量が同じであれば、勾配や曲線の削減に要する資本が大きければ大きいほど、事業費は減少する。そして、建設資本が少なければ少ないほど、維持管理費は増加する。支出の限度は、建設資本と維持管理資本の合計が最小限となるように設定されなければならない。

鉄道の維持管理費と運行費に対する等級制度の悪影響は、多くの人が考えるほど大きくはありません。運行費全体のうち、機関車の動力にかかる費用は約40%に過ぎず、そのうち等級制度による影響は62%以下です。[2]

2 . 付録Fを参照してください。

16. 道路に許容される曲率の度合いは、列車の走行速度によってある程度左右される。曲率半径が大きいほど、 8速度は速くなるかもしれませんが、同時に曲線部における外側のレールの勾配は小さくなるため、貨物列車により適したものとなります。一部の競合路線では高速化が必須とされていますが、そのような場合でも、高速化は必要悪です。車両や機関車、軌道や橋梁の摩耗は速度に比例して急速に増加します。貨物列車の最高速度は時速15マイルを超えてはならないとされています。旅客列車の場合は時速20～25マイルです。[3]

3 . 第16章を参照してください。

17. 国の農業的性格と商業的地位は、旅客輸送か貨物輸送かを問わず、交通の性質と量を決定づける。交通量と性質は曲線の曲線幅を制限し、等級の配置も部分的に決定する。

ゲージ。

18. 広軌と狭軌の問題は多くの議論を呼んでおり、どちらの案も支持者の中には優秀な技術者がいると主張している。狭軌（アメリカとイギリス）は4フィート8.5インチ（レールの内径から内径まで）である。採用されている最大値は（イギリスのグレート・ウェスタン鉄道）7フィートである。アメリカの最大値（ニューヨーク・エリー線、オハイオ・ミシシッピ線）は6フィートである。アメリカには4フィート10インチ、5フィート、5フィート6インチもある。大規模な事業を展開する鉄道にとって、広軌の利点は貨車の積載スペースが広くなり、列車の全長を短縮できることである。これにより、機関車の動力が曲線でより直接的に発揮される。 9快適な客車（もちろん、車両の長さが同じであれば、乗客数も同じです）。広軌の欠点は、切土、盛土、橋梁、石積みの費用が増加すること、機関車、車両、レール、枕木、その他すべての機械の費用が増加すること、内外のレールの長さの差が大きくなるため曲線部での摩耗が激しくなること、そして容積の増加により高速列車の空気抵抗が増加することなどです。
19. グレート・ウェスタン鉄道会社（英国）が設置した委員会（ニコラス・ウッド、J・K・ブルネル、ジョン・ホークショー各氏から成る）が出した一般的な結論は、4フィート8.5インチはやや狭いが、特定の種類の道路には十分であること、2インチや3インチでは実質的な違いはないこと、7フィートではどの道路にも広すぎること、広軌の機関車の重量は、わずかな出力増加と比べると重大な弊害であること、狭軌では時速30マイルから60マイルの速度で機関車を安全に運転できること、広軌ではそれ以上の速度は得られていないこと、車輪の直径が大きいため広軌では転がり摩擦は少ないが、曲線摩擦と空気抵抗が大きいことであった。
20. DK Clark は、「鉄道機械」の 300、301 ページで、4 フィート 8.5 インチと 7 フィートの軌間の両方で行った実験から推定される抵抗は前者の方が後者よりもかなり大きいと述べています。しかし、狭軌の試験は曲線道路でレールの状態が悪く、平均的な天候で行われたのに対し、広軌の試験は良好な天候で良好な直線で行われたため、彼は軌間問題を未解決のまま残し、すべての幅に対して同じ式を使用しています。
21. 出力増加の不足は、狭軌の容量が満たされるまでは、軌間拡大の言い訳になり得る。世界で最も強力な機関車は、4フィート8.5インチ軌間にある。アメリカにおいて、ボルチモア・アンド・オハイオ鉄道の機関車に匹敵する絶対的な強さを持つ機関車は存在しない。高速用に製造された最も強力な旅客用機関車は、クランプトンの機関車「リバプール」（ロンドン・アンド・ノース・ウェスタン鉄道、イギリス）で、軌間は4フィート8.5インチである。

ルートの一般的な確立。

22. 完成した道路にとって、2点を結ぶ直線で水平な線路は当然最適であるが、これはほとんど実現不可能である。ある程度の区間は町に収容する必要があるが、その町が提供する交通量と資本が、延長区間の建設と維持管理の費用を賄うだけでなく、延長区間の通過交通全体を運ぶのに十分でない限り、幹線を延長すべきではない。もし町がそのような負担に耐えられないのであれば、支線を建設し維持管理することは可能である。
23. 大きな川のすぐ岸に作られた道は、通常、多数の深い峡谷によって横切られており、その峡谷は、側方の土地の排水の役割を果たしている。
24. 道路の軸と自然の降下が直角になっている傾斜地に設置された道路は、台地や「底」に設置された場合よりも地滑りが発生しやすくなります。
25. 二つの水路を隔てる尾根を横切る線路は、起伏が激しいため、通行には強力な動力が必要となる。このような道路は、西部の 11マサチューセッツ州のスプリングフィールドのコネチカット渓谷からグリーンブッシュのハドソン川渓谷まで続く道。アレゲニー山脈を横断する道もそうだ。そして、太平洋側の道もそうだ。まずロッキー山脈を越えてグレートベースンへ、そしてシエラネバダ山脈を越えてサクラメント渓谷へ。

12
第1章
偵察

26. 偵察の目的は、道路の場所を大まかに（つまり半マイル以内で）見つけ、その地域の大まかな形状を調べ、予想される交通量を考慮して最適な勾配となる部分を選択し、競合するルートの山頂の標高を決定し、最終的に調査のための道を準備することです。

一般的な地形。

27. 国の大まかな地形は、州地図がある場合はそれを参考に、ない場合はその地域を馬で走ることで把握できる。水路の方向と大きさから、山頂の位置がすぐに分かる。

図1.

28. 図1のような水の流れは、BからEへの下降を示しており、またaa とccからddへの斜面を横断していることを示しています。

13
図2.

29. 図2は、水が両方向に流れる断続的な尾根aaaを示しています。一般的に、水源は高地を指しています。

図3.

30. もしA地点とD地点を鉄道で結ぶ必要がある場合（図3）、FE、F′、E′の河川を通るよりも、A地点からB、Cを一気に通過する方がよいかもしれない。後者のルートでは、道路は A地点からE地点までずっと上り、E′からD地点まで下る。前者のルートでは、A地点からB地点まで急勾配で上り、C地点からD地点まで下る必要があるが、BC区間が高原で、A地点とB地点、A地点とE地点の間の勾配が同じであれば、B地点とC地点で勾配をまとめることで、A地点からB地点まで同じ列車で移動できるように動力を調整できる。 14途切れることなくDまで登れます。線分ABCDによる勾配の一般的な配置は図4の通りです。また、AFE E′ F′ Dは図5の通りです。この場合の節約は長さによるもので、一定の勾配を越えるのに必要な力は同じです。

図4.

図5.

31. 谷は一般的に、源流付近では下流のどの地点よりも急激に隆起し、また、谷底に近づくにつれて幅も広くなります。図6は、源流から河口までの谷の断面を示しています。

図6.

32. 同じ方向に走る平行谷の場合 15方向を向くと、形状は図 7 のようになります。1 2、1 2 などは、基準面、つまり最低点を通る水平面を表します。線abは B における底面の高さを、cd はD における底面の高さを、ef はE における底面の高さを、gh はC における底面の高さを示します。破線i、k、l、m、nは、土地の一般的な形状を示します。ここで、経路mmmm、つまり A から F を通ると、図 8 のプロファイルmmmmが得られ、 nnnnを通るとプロファイル nnnnが得られ、 oooを通るとプロファイルoooが得られます。

図7.

図8.

図9.

33. 図9のように、反対方向に走る平行な谷の場合は、そこに示されているような形になります。そして、それぞれの線に対応するプロファイルは、 16図10. 他の条件が同じであれば、常に上昇と下降が最も少ない線を採用する必要があるため、計画上のどの線に従うべきかは明らかです。

図10.

34. A から B に移る際、図 11 と 12 のそれぞれの線c、d、e、fによって、 c、d、e、fで示されるプロファイルが得られます。これを見ると、川の源流に近づくほど、高低差が小さくなることがわかります。

図11.

17
図12.

図12（a）。

35. 図 12 ( a )に示すように、 A から B へ行きたい場合、もちろんまず直線を取るべきです。しかし、丘 C を避けなければならないので、dに到着したら、 eでその直線に戻ろうとするのではなく、すぐに B へ進むべきです。また、 dを通らなければならないので、 cを経由せず、直接dへ進むべきです。同じ考え方が A とdの間でも繰り返され、最終直線は A b d B です。経路の選択については、ほとんど規則を与えることはできません。技術者が鉄道に最適な場所を見つけるには、実践するしかありません。

18
気圧高度計による水平測定。

36. 気圧計を使えば、山頂の相対高度、渓流の落差、そして絶対標高を数フィート以内で、容易かつ迅速に、そして安価に測定できます。また、気圧計はその後の水準測量の際の優れた検証にも役立ちます。こうして得られる結果は、空気の密度が高度の二乗に比例して減少するという物理的性質に依存します。
37. 気圧計はガラス管で、一部は水銀で満たされ、上部は真空になっています。これにより、任意の地点における空気の正確な密度が測定されます。気圧計には2つの温度計が付属しており、1つは気圧計に取り付けられており、気圧計の温度を表示します。もう1つは気圧計から外れており、 大気の温度を表示します。
38. 任意の 2 点における空気の密度の測定方法と、密度と高度の関係がわかれば、気圧計による水準測定の操作は非常に簡単になります。

手順は次のとおりです（表A、B、C、Dを参照）。

メモをもらいましょう。

バロム。 添付のTherm。 独立したサーム。
アッパーステーション、 29.75 28.5 27.9
下駅、 26.80 36.8 36.3
北緯46度。
テーブルAのバーのポイントに沿って、 29.75、 6108.6
また、テーブルAによって、バーに対して。ポイント、 26.80、 5276.6

違い 832.0
付着熱の差 36.8°- 28.5° = 8.3° （表B） -12.2

     819.8

19取り外した温度計の合計を2倍にして1
1000819.8は
2(27.9 + 36.3) × .8198 = + 105.3

     925.1

北緯46度、高度約925.1度の補正（表C参照） + 3.1

     928.2

表Dによる最終補正。下側の気圧計は26.80で、表の数値は27.56に対して0.22なので、26.80の場合は0.31となり、

1000から0.31は928.2から0.287、つまり0.3です。
合計928.2となり、最終的な高さは

928.5 メートル、または 928.5 × 3.28 = 3045.48 フィート。
上記の表はオルトマン氏のものであり、出版されているものの中で最も便利で信頼できるものと考えられています。

20
表A

英語インチ。 メートル。
14.56 418.5
14.61 440.0
14.65 461.5
14.68 482.9
14.72 504.2
14.76 525.4
14.80 546.6
14.84 567.8
14.88 588.9
14.92 609.9
14.96 630.9
15.00 651.8
15.04 672.7
15.08 693.5
15.12 714.3
15.16 735.0
15.20 755.6
15.24 776.2
15.28 796.8
15.31 817.3
15.35 837.8
15.39 858.2
15.43 878.5
15.47 898.8
15.51 919.0
15.55 939.2
15.59 959.3
15.63 979.4
15.67 999.5
15.71 1019.5
15.75 1039.4
15.79 1059.3
15.83 1079.1
15.87 1098.9
15.91 1118.6
15.95 1138.3
15.98 1157.9
16.02 1177.5
16.06 1197.1
16.10 1216.6
16.14 1236.0
16.18 1255.4
16.22 1274.8
16.26 1294.1
16時30分 1313.3
16.34 1332.5
16.38 1351.7
16.42 1370.8
16.46 1389.9
16.50 1408.9
16.54 1427.9
16.57 1446.8
16.61 1465.7
16.65 1484.7
16.69 1503.4
16.73 1522.2
16.77 1540.8
16.81 1559.5
16.85 1578.2
16.89 1596.8
16.93 1615.3
16.97 1633.8
17.01 1652.2
17.05 1670.6
17.09 1689.0
17.13 1707.3
17.17 1725.6
17.20 1743.8
17.24 1762.1
17.28 1780.3
17.32 1798.4
17.36 1816.5
17.40 1834.5
17.44 1852.5
17.48 1870.4
17.52 1888.3
17.56 1906.2
17.60 1924.0
17.64 1941年8月
17.68 1959.6
17.72 1977年3月
17.76 1994年9月
17.79 2012年6月
17.83 2030.2
17.87 2047.8
17.91 2065.3
17.95 2082.8
17.99 2100.2
18.03 2117.6
18.07 2135.0
18.11 2152.3
18.15 2169.6
18.19 2186.9
18.23 2204.1
18.27 2221.3
18.31 2238.4
18.35 2255.5
18.39 2272.6
18.42 2289.6
18.46 2306.6
18.50 2323.6
18.54 2340.5
18.58 2357.4
18.62 2374.2
18.66 2391.1
18.70 2407.9
18.74 2424.6
18.78 2441.3
18.82 2458.0
18.86 2474.6
18.90 2491.3
18.94 2507.9
18.98 2524.3
19.02 2540.8
19.05 2557.3
19.09 2573.7
19.13 2590.2
19.17 2506.6
19.21 2622.9
19.25 2639.2
19.29 2655.4
19.33 2671.6
19.37 2687.9
19.41 2704.1
19.45 2720.2
19.49 2736.3
19.53 2752.3
19.57 2768.3
19.61 2784.4
19.65 2800.4
19.68 2816.3
19.72 2832.2
19.76 2848.1
19.80 2864.0
19.84 2879.8
19.88 2895.6
19.92 2911.3
19.96 2927.0
20.00 2942.7
20.04 2958.4
20.08 2974.0
20.12 2989.6
20.16 3005.2
20.20 3020.7
20.24 3036.2
20.28 3051.7
20.31 3067.2
20.35 3082.6
20.39 3097.9
20.43 3113.3
20.47 3128.6
20.51 3143.9
20.55 3159.2
20.59 3174.4
20.63 3189.7
20.67 3204.9
20.71 3220.0
20.75 3235.1
20.79 3250.2
20.83 3265.3
20.87 3280.3
20.90 3295.3
20.94 3310.3
20.98 3325.3
21.02 3340.2
21.06 3355.1
21.10 3370.0
21.14 3384.8
21.18 3399.6
21.22 3414.4
21.26 3429.2
21時30分 3443.9
21.34 3458.6
21.38 3473.3
21.42 3487.9
21.46 3502.5
2121.50 3517.2
21.54 3531.8
21.57 3546.3
21.61 3560.8
21.65 3575.3
21.69 3589.8
21.73 3604.2
21.77 3618.6
21.81 3633.0
21.85 3647.4
21.89 3661.7
21.93 3676.0
21.97 3690.3
22.01 3704.6
22.05 3718.8
22.09 3733.0
22.13 3747.2
22.17 3761.3
22.20 3775.4
22.24 3789.5
22.28 3803.6
22.32 3817.7
22.36 3831.7
22.40 3845.7
22.44 3859.7
22.48 3873.7
22.52 3887.6
22.56 3901.5
22.60 3915.4
22.64 3929.3
22.68 3943.1
22.72 3956.9
22.76 3970.7
22.80 3984.5
22.83 3998.2
22.87 4011.9
22.91 4025.6
22.95 4039.3
22.99 4052.9
23.03 4066.6
23.07 4080.2
23.11 4093.8
23.15 4107.3
23.19 4120.8
23.23 4134.3
23.27 4147.8
23.31 4161.3
23.35 4174.7
23.39 4188.1
23.43 4201.5
23.46 4214.9
23.50 4228.2
23.54 4241.6
23.58 4254.9
23.62 4268.2
23.66 4281.4
23.70 4294.7
23.74 4307.9
23.78 4321.1
23.82 4334.3
23.86 4347.4
23.90 4360.5
23.94 4373.7
23.98 4386.7
24.02 4399.8
24.06 4412.8
24.09 4425.9
24.13 4438.9
24.17 4451.9
24.21 4464.8
24.25 4477.7
24.29 4490.7
24.33 4503.6
24.37 4516.4
24.41 4529.3
24.45 4542.1
24.49 4554.9
24.53 4567.7
24.57 4580.5
24.61 4593.2
24.65 4606.0
24.68 4618.7
24.72 4631.4
24.76 4644.0
24.80 4656.7
24.84 4669.3
24.88 4682.0
24.92 4694.5
24.96 4707.1
25.00 4719.7
25.04 4732.2
25.08 4744.7
25.12 4757.2
25.16 4769.7
25.20 4782.1
25.24 4794.6
25.28 4807.0
25.31 4819.4
25.35 4831.7
25.39 4844.1
25.43 4856.4
25.47 4868.7
25.51 4881.0
25.55 4893.3
25.59 4905.6
25.63 4917.8
25.67 4930.0
25.71 4942.2
25.75 4954.4
25.79 4966.6
25.83 4978.7
25.87 4990.9
25.91 5003.0
25.94 5015.1
25.98 5027.2
26.02 5039.3
26.06 5051.2
26.10 5063.2
26.14 5075.3
26.18 5087.2
26.22 5099.2
26.26 5111.2
26.30 5123.1
26.34 5135.0
26.38 5146.9
26.42 5158.8
26.46 5170.6
26.50 5182.5
26.54 5194.3
26.57 5206.1
26.61 5217.9
26.65 5229.7
26.69 5241.4
26.73 5253.2
26.77 5264.9
26.81 5276.6
26.85 5288.3
26.89 5300.0
26.93 5311.6
26.97 5323.2
27.01 5334.8
27.05 5346.4
27.09 5358.0
27.13 5369.6
27.17 5381.1
27.21 5392.7
27.25 5404.2
27.28 5415.6
27.32 5427.2
27.36 5438.7
27.40 5450.1
27.44 5461.5
27.48 5472.9
27.52 5484.3
27.56 5495.7
27.60 5507.1
27.64 5518.4
27.68 5529.8
27.72 5541.1
27.76 5552.4
27.80 5563.7
27.84 5575.0
27.87 5586.2
27.91 5597.5
27.95 5608.7
27.99 5619.6
28.03 5631.1
28.07 5642.2
28.11 5653.4
28.15 5664.6
28.19 5675.7
28.23 5686.8
28.27 5697.9
28.31 5709.0
28.35 5720.1
28.39 5731.1
2228.43 5742.1
28.46 5753.1
28.50 5764.2
28.54 5775.1
28.58 5786.1
28.62 5797.1
28.66 5808.0
28.70 5819.0
28.74 5829.9
28.78 5840.8
28.82 5851.7
28.86 5862.5
28.90 5873.4
28.94 5884.2
28.98 5894.9
29.02 5905.8
29.06 5916.7
29.09 5927.5
29.13 5938.2
29.17 5949.0
29.21 5959.7
29.25 5970.4
29.29 5981.2
29.33 5991.9
29.37 6002.5
29.41 6013.2
29.45 6023.8
29.49 6034.4
29.53 6045.1
29.57 6055.7
29.61 6066.3
29.65 6076.9
29.69 6087.5
29.72 6098.0
29.76 6108.6
29.80 6119.1
29.84 6129.6
29.88 6140.1
29.92 6150.6
29.96 6161.1
30.00 6171.5
30.04 6182.0
30.08 6192.4
30.12 6202.8
30.16 6213.2
30.20 6223.6
30.24 6234.0
30.28 6244.4
30.32 6254.7
30.35 6265.0
30.39 6275.4
30.43 6285.7
30.47 6296.0
30.51 6306.2
30.55 6316.5
30.59 6326.7
30.63 6337.0
30.67 6347.2
30.71 6357.4
30.75 6367.6
30.79 6377.8
30.83 6388.0
30.87 6398.2
30.91 6408.3
30.94 6418.5
30.98 6428.6
31.02 6438.7
31.06 6448.8
表B

度。[4] 会った。
0.2 0.3
0.4 0.6
0.6 0.9
0.8 1.2
1.0 1.5
1.2 1.8
1.4 2.1
1.6 2.3
1.8 2.6
2.0 2.9
2.2 3.2
2.4 3.5
2.6 3.8
2.8 4.1
3.0 4.4
3.2 4.7
3.4 5.0
3.6 5.3
3.8 5.6
4.0 5.9
4.2 6.2
4.4 6.5
4.6 6.8
4.8 7.1
5.0 7.4
5.2 7.6
5.4 7.9
5.6 8.2
5.8 8.5
6.0 8.8
6.2 9.1
6.4 9.4
6.6 9.7
6.8 10.0
7.0 10.3
7.2 10.6
7.4 10.9
7.6 11.2
7.8 11.5
8.0 11.8
8.2 12.1
8.4 12.4
8.6 12.6
8.8 12.9
9.0 13.2
9.2 13.5
9.4 13.8
9.6 14.1
9.8 14.4
10.0 14.7
10.2 15.0
10.4 15.3
10.6 15.6
10.8 15.9
11.0 16.2
11.2 16.5
11.4 16.8
11.6 17.1
11.8 17.4
12.0 17.6
12.2 17.9
12.4 18.2
12.6 18.5
12.8 18.8
13.0 19.1
13.2 19.4
13.4 19.7
13.6 20.0
13.8 20.3
14.0 20.6
14.2 20.9
14.4 21.2
14.6 21.5
14.8 21.8
15.0 22.1
15.2 22.4
15.4 22.7
15.6 22.9
15.8 23.2
16.0 23.5
16.2 23.8
16.4 24.1
16.6 24.4
16.8 24.7
17.0 25.0
17.2 25.3
17.4 25.6
17.6 25.9
17.8 26.2
18.0 26.5
18.2 26.8
18.4 27.1
18.6 27.4
18.8 27.7
19.0 28.0
19.2 28.2
19.4 28.5
19.6 28.8
19.8 29.1
20.0 29.4
4 . 度は摂氏温度計を参照します。

23
表C

おおよその高さ。 0° 15° 40° 55°
200 1.2 1.0 0.6 0.4
400 2.4 2.2 1.4 0.8
600 3.4 3.2 2.0 1.2
800 4.5 4.3 2.8 1.7
1000 5.7 5.3 3.4 2.2
1200 7.0 6.4 4.2 2.6
1400 8.2 7.6 4.8 3.0
1600 9.2 8.8 5.6 3.4
1800 10.4 9.8 6.3 3.8
2000 11.6 11.0 7.0 4.2
2200 12.8 12.1 7.6 4.6
2400 14.0 13.3 8.4 5.1
2600 15.2 14.4 9.2 5.6
2800 16.5 15.6 10.0 6.2
3000 17.7 16.8 10.8 6.6
3200 10.1 18.0 11.5 7.0
3400 20.5 19.3 12.4 7.7
3600 21.8 20.4 13.4 8.2
3800 23.1 21.6 14.3 8.7
4000 24.6 22.9 15.1 9.4
4200 25.9 24.3 15.9 10.1
4400 27.5 25.8 16.9 10.8
4600 28.9 27.1 18.0 11.5
4800 30.4 28.4 19.0 12.1
5000 31.8 29.8 19.9 12.7
5200 33.0 31.0 20.8 13.3
5400 34.3 32.4 21.7 13.9
5600 35.7 33.7 22.6 14.5
5800 37.1 35.0 23.6 15.1
6000 38.5 36.3 24.6 15.7
表D

気圧高度 メートル
15.75 1.71
17.72 1.39
19.68 1.11
21.65 0.86
23.62 0.63
25.59 0.42
27.56 0.22
29.53 0.03
24
第2章
調査
地形スケッチ。

39. 地形図には、あらゆる土地を紙の上に正確に描写するために必要なあらゆるものが含まれます。耕作地の状態、道路、町、郡、州の境界、そして自然界に存在するあらゆるものが含まれます。しかし、鉄道測量に必要なスケッチは、これらすべてを網羅するものではなく、道路に影響を与える範囲内の河川や地形の起伏、例えば線路の両側に500フィート程度の範囲を描くことだけを指します。このようなスケッチの作成は、自然の表面と水平面の交差によって形成される不規則な線を、必要な精度に応じて5フィート、10フィート、15フィート、または20フィートの垂直距離で描くことから始まります。

図13.

40. 水平面上に直角円錐を描きたいとします。図13の底辺m mは円で示されます。 25直径がm、mである円錐台。立面を水平面aa、bb、ccで切断すると、これらの平面と円錐面の交点は、平面図において円a、b、 cで示される。平面図において円間の水平距離が短いほど、平面間の垂直距離も短くなる。

平面図上に存在する 1、2、3、3、2、1 の線の標高を求めるには、点 1、2、3、3、2、1 を通る垂線と標高線aa、bb、 ccの交点を見つければよいのです。これにより、曲線 4、5、6、7、6、5、4 が得られます。

図14.

41. 図14では、円錐が斜めになっているため、平面図上の円は偏心して楕円形になります。前と同じように線分1、2、3を与え、立面図上でも同様に求めます。
42. 規則的で実線で描かれた図形の断面では、水平方向と垂直方向の投影も規則的で実線で描かれていますが、地面のような不規則な面では、線は非常に不規則になります。

我々が計画している丘を平面図で示したいとしよう。 26図15の平面図と、図16、17、18の断面図があります。ADを、図15の平面図上の線ADのプロファイル（レベルで作成した）とします。BEはBEのプロファイル、CFはCFのプロファイルです。

図15.

図16.

図17.

図18.

プロファイルから計画を作成するには、次の手順に従います。

各断面を、水平面 aa、bb、cc、ddで等距離に交差させます。図18の断面ADにおいて、各交点a、b、c、d、d、c、b、 aから基線に垂線を下ろします。平面図上の A 1、1、2、2、3、3、4 などを、断面図上の同じ点と等しくします。次に、平面図上に線分 BE を引きます。 27ADと正しい位置と角度で線分を描き、前と同じように距離B 1、1 2、2 3などを求め、平面図上の線分BEに転写します。線分C Fについても同様に進めます。

点aaa、bbb、ccc は、プロファイル上では明らかに底面から同じ高さにあり、したがって、これらの線と表面の線、または平面図上の 1 1 1、2 2 2、3 3 3 などとの交点も底面から同じ高さにあります。また、点 1 1 1 または 2 2 2 を通る不規則な線は、水平面と自然表面との交点を示します。

Aのように等高線が互いに近い場合、地面が急勾配であると結論付けられます。一方、6、7、8のように等高線の距離が大きい場合、地面が緩やかに傾斜していることがわかります。これは平面図でも側面図でも明確に確認できます。

図15.

図15の地形図があれば、そこから任意の地点の断面図を簡単に描くことができます。もしGEの平面図を不定の線上に描きたいとしたら、 28図19の線GEに、平面図上で等間隔にG 1、1、2、2、3、3、4…と点を描きます。これらの点から、水平線 aa、bb、ccと交差する垂線を引きます。最後に、交点を通る破線（平面線または縦断線） a、b、c、d、d、c、b、aを引きます。このように、正確な地形スケッチによって、地形に関する知識がどれほど完全であるかが分かります。

図19.

43. 鉄道工事の現場スケッチは、通常、目視で作成されます。フィールドブックには、100フィートを表す升目が罫線で引かれています。この方法よりも正確なスケッチが必要な場合は、ロッドまたは水準器を使用して地面を横断することがあります。

非常に詳細な調査地図を作成し、この種のスケッチで埋め込むことによって、位置を紙の上に記入し、その後地面に転送することができます。

これまで、私たちは 1 つの山頂だけを取り上げてきました。しかし、一連の丘や山脈、あるいは実際のところどの土地にも適用する場合も、手順はまったく同じです。

44. 一般的に、水平面と自然表面（等高線）の交点は、窪地では低地に向かって凹状になり、尾根や高台では低地に向かって凸状になります。例えば、図20のBBB bbでは、尾根上では等高線が水流に向かって凸状になり、窪地cccでは等高線が底に向かって凹状になります。
45. 偵察によって道路のおおよその位置を把握した後、コンパスを使って試しに線を引く。この際、最も適した場所を選び、中心線を測量し、その縦断図を作成し、左右の地形をスケッチする。

29
図20.

30
図21.

図22.

そうすることで、図21と図22に示す平面図と縦断図が得られると仮定します。ここで、A aa Bは平面図上のACDBの縦断図です。谷の最低線は、AからCにかけては最初は緩やかな傾斜ですが、徐々に上昇していきます。 31C から山頂までは等高線が速く、傾斜が大きくなるにつれて等高線は互いに近くなります。

線が A から山頂まで均一に上昇するようになったため、等高線間の水平距離は等しくなければなりません。この等距離は、測量線が等高線を1、2、3、4 で 直角に切り、 5、8、10 で斜めに切ることによって実現されます。こうして、プロファイル A 5 5 B が得られます。

図23と24。

46. 図23と図24に平面図と縦断図を示します。ACDBは縦断図における河床を表します。平面図上に等傾斜線A mm Bを引く必要がある場合、次のように進めます。縦断図から 水平距離A mを取り、32A (平面図) を中心にして、円弧 1, 3 を描きます。プロファイル上の点 m は、明らかに川床から 3/4 目盛り上にあります。したがって、平面図上で、 bからbcの 3/4 であるaに達するまで円弧 1, 3 をたどる必要があります。また、m′ は、 mより9.5 目盛り上にあります。プロファイル上で半径mnを持つaから、円弧 4, 5, 6 を描きます。ここで、プロファイル上と同様に、mからm′に 行くときに、 9 本の等高線を横切り、m′で 10 本目の等高線に達するため、平面図上では 9 本の等高線を横切って 10 本目の等高線に達すると同時に、円弧 4, 5, 6 に達する必要があります。

このように進めていくと、平面図上のA、 a、b 、B が、側面図上のA mm′ B に対応することがわかります。

この方法で特定のグレードを確立するには、まずそれをプロファイル上に配置し、次にそれをプランに転送する必要があります。

47. 一般的なこととして覚えておいていただきたいのは、最も急な線は等高線を直角に切る線であるということです。等高線自体は水平であり、これらの限界の間で変化すると傾斜が変わります。

等級の一般的な設定。

48. 最大勾配と交通の方向との間にどのような関係が成り立つべきかについては、多くの文献が残されている。中には、勾配の速度と方向を求める公式を、動力容量に応じて提示する者もいる。しかし、これは行き過ぎのように思われる。なぜなら、地形や交通の性質によって、これらの関係は一般的に事前に決定されるからである。
49. 絶対的に同じ標高にある 2 つの場所の間では、できるだけ高低差が小さくなるようにする。
50. 標高の異なる地点間では、下降中に上昇が起こらないようにし、上昇中に下降が起こらないようにすることが可能な限り必要です。
51. 一部の技術者は、長い水平区間と短く急な上り坂を強く支持しています。ある勾配、あるいはある水平区間で得られた運動量が、列車が次の上り坂を登る際に役立つ場合があります。上り坂で運動量が持続する距離はそれほど長くありません。列車が平面を降下する際には、利用可能な運動量が一定に増加するわけではなく、ある速度に達すると、抵抗の増加と重力の影響によって、運動はほぼ一定になります。この速度までは得られた運動量は有効ですが、それ以上の速度では有効ではありません。

道路を機関車区間に分割する場合、各機関車に割り当てられた区間は、可能な限り一定の動力消費量となるようにする必要があります。つまり、1つの区間、あるいは1台の機関車の走行区間に、長い平地や急勾配が含まれていてはなりません。機関車が60フィート以上の勾配を運ぶことができる場合、平地で同じ荷重を経済的に運ぶには重すぎます。必然的に急勾配となる箇所と、道路の緩やかな区間を全て1か所にまとめるのが最善です。そうすれば、機関車を適切に改造することで、動力コストを最小限に抑えることができます。

長い平地と短い斜面に関しては、一定の上り坂を克服するために必要な力は同じですが、その上り坂を乗り越えるために使用される手段にはかなりの違いが生じる可能性があります。

図25.

52. 図25のAEDとABDの断面があるとする。AからDまでの連続20フィートの勾配による抵抗は、AからBまでとBからDまでの全体の抵抗と同じである。 34AED が望ましい理由は、エンジンが B から D まで所定の荷重を運ぶ場合、セクション AB では不必要に重くなるからです。一方、AE D の各ポイントでは同じ出力を発揮しなければなりません。また、AED による戻りは、ずっと重力の助けを借りて、小さく一定の出力消費で行われます。一方、B による下降では、D から B までに必要なよりも多くの重力の助けがあり、その後は重力の助けはまったくありません。

距離 AB、BC がそれぞれ 6 マイルと 2 マイルではなく、60 マイルと 20 マイルである場合、BD でグループ化された勾配を考慮し、その地点でより重いエンジンを使用できます。80 マイルでは連続した均一な勾配はほとんど見当たらないためです。

成績を同等にする。

53. 異なる等級制度を持つ複数のライン間の相対的な利点を比較する場合、それらすべてを、同等の力の消費を伴うレベルラインにまで縮小するのが通例である。

問題は、水平方向の長さの単位に消費される電力と等しい電力を消費する垂直方向の上昇を求めることです。技術者たちは、この上昇を20フィートから70フィートと推定してきました。単純な比較であれば、どの数値を使用しても、すべてのケースで同じであればそれほど問題にはなりません。しかし、任意の場所における等価水平方向の長さを求めるには、予想される交通量の性質を考慮する必要があります。

問題の要素は、長さ、傾斜または全体的な上昇と下降、そしてレベル上の列車の動きに対する抵抗であり、後者は速度とレールおよび機械の状態に依存します。

第14章では、列車が水平方向に移動する際の抵抗について次のように説明しています。

35
速度（マイル/時）。 抵抗（ポンド/トン）。
10 8.6
15 9.3
20 10.3
25 11.6
30 13.3
40 17.3
50 22.6
60 27.1
100 66.5
道路に消費される電力は、当然のことながら、単位長さあたりの抵抗と単位数の積である。Rを平地における単位長さあたりの抵抗、R′を任意の勾配における単位長さあたりの抵抗とし、長さをLとL′で表すと、どちらの場合も消費される電力は等しいので、

RL = R′L′、
レベルの長さは

L =L′R′
R。
したがって、水平抵抗を1トンあたり20ポンドと仮定すると、50フィートの勾配では

20歳以上50
52802240、つまり20 + 21.2 = 41.2、
傾斜線の長さが10マイルの場合、等価の水平長さは

L =41.2 × 52800
20= 108768 フィート、または 20.6 マイル。
また10マイル×41.2ポンド=412、
20.6 マイル × 20 ポンド = 412。

3654. 上記の式は次のように簡略化できる。Rをある階における抵抗とすると、任意の階における抵抗は次のように表される。

西×1
a、
どこ1
aは等級を表す分数、Wは荷物の重さです。

列車を水平に1マイル移動させるのに十分な電力を消費しなければならない垂直の高さ（フィート）は、

幅× 1
a= R、
または

1
a＝R
W;
等しくする数値を求めるには、RとWの値を式に代入するだけです。例えば、速度が時速20マイルの場合、それに対応する抵抗は1トンあたり10.3ポンドです。Wが1トン、つまり2240ポンドであれば、

1
a＝R
W＝10.3
2240＝1
2185280（1マイルのフィート数）
1
2185280 = 24 フィート。
同じように

速度（マイル/時）。 数を等しくする。
15 22
20 24
30 32
40 41
50 53
60 67
100 155
37したがって、時速 30 マイルとすると、32 フィートの上りごとに、列車を平地で 1 マイル移動させるのに十分な電力を消費します。下りでは、勾配は障害物ではなく、助けになります。実際、傾斜によっては、蒸気動力とは関係なく列車を動かすこともあります。したがって、上り勾配のために等価長さが増加する場合、下りでは長さを短縮する必要があります。ただし、短縮される量は上りの増加の逆ではありません。30 フィートまたは 40 フィートを超えると、1 マイルあたりの追加の降下は利点ではなく、悪影響になります。重力が大きすぎると、ブレーキをかけた状態で坂を下らざるを得なくなるのと同じです。1 マイルあたり 25 フィートあれば列車は十分に下りることができ、それ以上はほとんど役に立ちません。したがって、1 マイルあたり 25 フィートの勾配で下る 1 マイルごとに、等化で 1 マイルを差し引き、1 マイルあたり 12.5 フィートの勾配で下る 1 マイルごとに、比例する量を差し引きます。ただし、 1 マイルあたりの降下量が 25 フィートを超える場合は、考慮する必要はありません。つまり、1 マイルあたり 40 フィートの勾配で下る場合は、25 フィートの降下量に対して等化で 1 マイルを差し引き、残りの 15 フィートを無視します。

55. これは等級を等しくするための一般的な方法であり、長さは消費動力に比例しますが、作業コストには比例しません。なぜなら、異なる条件下では消費動力と作業コストの比率が大きく異なるためです。動力が2倍になるのに必要な運転資本はわずか20%しか増加しません。したがって、上記の規則には修正が必要です。

統一的に表現される力の運用コストは次のように表現される。 100;
2乗の作用は次のように表される。 125;
383乗の作用は次のように表される。 150;
4乗の作用は次のように表される。 175;
5乗の作用は次のように表される。 200。

（付録Fを参照）
さて、時速20マイルの速度で水平に走る場合の抵抗は、式によれば1トンあたり10.3ポンドになります。

1
a＝R
W、
電力消費が 2 倍になる垂直の高さはフィートで 24 ですが、前述のように、電力消費が 2 倍になった場合の全体的な増加は 25 パーセントに過ぎません。24 フィートの上昇に対して 1 マイルを追加するのではなく、1/4 マイル、つまり 96 フィートごとに 1 マイルを追加する必要があります。このように前の表を修正すると、次の表が得られます。

速度（マイル/時）。 数を等しくする。
15 88
20 96
25 110
30 128
40 164
50 212
60 268
100 620
上り坂の等式化についてはここまで。下り坂では、25フィートの下り勾配ごとに1マイルの短縮を認めました。しかし、上り坂で最初に作成した表を修正したように、下り坂でも以下のように修正する必要があります。下り坂中またはその後に蒸気動力を必要としない場合は、木材と水のみを節約します。一般的に、下り坂の間は火を絶やさないようにする必要があり、唯一の利点はわずかな部分です。 39燃料費は、全体として非常に小さいため、全長の全体または大部分が傾斜している道路を除いて、削減は行われない。

測量線の比較。

56. 線のおおよその比較に必要なデータは、測定された長さ、総上昇、総下降です。

線分Aの長さを 100 マイル、
線分Bの長さを 90 マイル、
A全体の上昇 2000 足、
B全体の上昇 5100 足、
Aに落ちる 1200 足、
Bに全体が落ちる 4300 足。
等しくする数を96と仮定すると、

A線。
昇順、100以上2000年
96月＝ 120.83
降順、100以上1200
96＝ 112.50

和 233.33
平均 116.66

B線。
昇順、90以上5100
96＝ 143.13
降順、90以上4300
96＝ 134.80

和 276.93
平均 138.46

Aの平均等長は 116.66
Aの測定された長さは 100.00

違い 16.66

Bの平均等長は 138.46
Bの測定された長さは 90.00

違い 48.46。
40建設コストを実際の長さ、作業コストを等長と仮定すると、最終的なおおよその比較は次のようになります。

建設費を1マイルあたり25,000ドル、維持費を1マイルあたり4,000ドルと仮定すると、

A線からB線へ

100 × 25000 + 116.66 × 4000 ×100
6= 10,277,333は
90 × 25000 + 138.46 × 4000 ×100
6= 11,480,667;
または、線 A は線 B より 10 マイル長いですが、線 A から線 B までの距離はほぼ 10.3 から 11.5 です。

41
第3章
場所
アライメント。

57. 測量によって示された破線は、もちろん鉄道の中心線としては不適切です。直線部分から直線部分への移動を容易にするために、角を丸める必要があります。

図26.

58. 図26のAXBは、 42円曲線で結ぶ必要のある任意の2本の接線。直線AX、BXの偏角がわかれば、角度ACX、XC、Bも得られることは明らかです。これらの曲線を地上に描く方法は、曲線の任意の点、例えばAに角度測定器を置き、部分角EA a 、EAM、EAGなどを描き、対応する距離A a、a M 、MGと組み合わせて曲線上の点を固定します。

これらの小さな弦の長さは、通常 100 フィートと想定されますが、半径が小さい曲線 (500 フィート) の場合はそれより短くなります。

曲線をレイアウトする際に必要な計算は、対応する弦を見つけるために部分的な偏向を知ること、または部分的な角度を得るために弦を知ることだけです。

偏角が1°の曲線の半径は5730フィートなので、他の半径の曲率角は簡単に求められます。したがって、半径2865の曲線は、100フィートあたり1度の曲率角を持ちます。

5730
2865= 2°;
また、

5730
2000= 2°.86 または 2° 51.6。
任意の角度に対応する半径は、この逆の計算で求められます。角度が3°30′、つまり210′の場合、

5730 × 60
210= 半径1637フィート。
次の図は、異なる半径に対応する 100 フィートの長さの弦のたわみ角度を示しています。

43
偏向角度。 半径（フィート単位）。
¼° または15分 22920.0
1/2° または30分 11460.0
¾° または45フィート 7640.0
1° または60フィート 5730.0
1¼° 4585.0
1.5° 3820.0
1¾° 3274.0
2° 2865.0
2.5° 2292.0
3° 1910.0
3.5° 1637.0
4° 1433.0
4.5° 1274.0
5° 1146.0
5.5° 1042.0
6° 955.4
6.5° 822.0
7° 819.0
7.5° 764.5
8° 716.8
10° 573.7
任意の曲線上の点は、 ab、 MD′ 、 GFなどの座標、または E a、 KM などで固定することもできます。

位置の特定、単純曲線と複合曲線の実行、およびそれらの計算の詳細については、Trautwine および Henck の著作を参照してください。

44
図27.

4559. 図27に示すように、測量線 mm、nn があり、そのうちの1本を最終的に地面に合わせて調整するとします。最短の線は直線ですが、これは一般的には実現不可能です。最も水平な線は等高線ですが、これも実現不可能です。これら2本の間には、機器による測量で求められる正しい線があります。 平面図上の線 A nnnn B は、プロファイル A nnnn B を与えます。線 A mmmm B は、プロファイル A mmmm B を与え、最終的に調整された線 A 1 2 3 4 5 6 は、プロファイル A 1 2 3 4 5 6 B を与えます。

図28.

60. 図28において、直線A nnn Bは断面A nnn Bを与えますが、これは急勾配か多大な労力を必要とします。この直線を地面に沿わせることにより、例えば直線A abcd … mno Bのように、断面A a bc … mno Bが得られます。

46
成績の最終調整。

図29.

61. 作業の効率化のために勾配の配置を全体的に変更してはならないが、長い勾配を分割することで、道路の形態に実質的な影響を与えずに掘削と盛土の大部分を節約できる。図29に示すように、一部の路線では勾配が必然的に波打つことになる。作業量の違いは明白である。このようにして適用される最も急な勾配は、1台のエンジンが走行する際の規定勾配よりも大きくてはならない。
62. 長く浅い切土・盛土の場合、最善の計画は、勾配線をかなり高く設定し、切土をあまり行わず、側溝で盛土を作ることです。盛土は、まず雪がレールに過度に積もるのを防ぎ、次に排水を確保するため、地表から少なくとも2～3フィート（約60～90cm）の高さに設置する必要があります。
63. アメリカ合衆国北部では、防雪柵が広く用いられています。これは格子状のもので、粗雑に作られていますが、しっかりと補強されています。高さは8～12フィート（約2.4～3.6メートル）で、道路から60～100フィート（約18～30メートル）の高さに設置されます。この柵の目的は、雪の流れを遮断することです。 47風が吹いて雪が降る原因となります。閉じたフェンスは開いたフェンスと比べて効果がなく、倒れやすく、費用も高くなります。
64. 複線化を予定している道路の選定にあたっては、斜面工事においてこの点に留意する必要がある。可能であれば、最初の線路は複線化の際に移動を必要としないような位置に敷設するべきである。

配置された線の比較。

65. この比較には、測量線のおおよその比較には含まれない要素、すなわち曲率があります。この原因から生じる抵抗は、これまで正確に測定されたことがありません。マッカラム氏は、抵抗を曲率1度につき100フィートあたり0.5ポンドと推定しています。つまり、4度の曲線における曲率による抵抗は1トンあたり2ポンドとなります（1855年9月30日の報告書参照）。クラーク氏は、半径1マイル以下の曲線による抵抗を1トンあたり6.3ポンド、つまり全体の抵抗の20%と推定しています。したがって、クラーク氏が遭遇する平均半径は、マッカラム氏の推定によれば、

6.3
0.5= 約 12°、または 477.5 フィート。
これほど小さな半径は、イギリスの道路では決して許容されません。そのため、クラーク氏とマッカラム氏の推定値には大きな違いがあります。ダイナモメーターを用いて様々なカーブで実験を行うことは容易であり、カーブによって生じる抵抗をほぼ正確に把握できるでしょう。

道路の曲率は、異なる速度で移動する列車に合わせて調整することはできません。

66. 牽引力は常に曲線の接線方向に作用する 48車輪は機関車がある地点で内側のレールに引っ張られる傾向がある。車両の運動によって発生する接線方向の力は、車輪のフランジを外側のレールに押し付けようとする。牽引力と接線方向の力がちょうど釣り合ったときにのみ、車輪はどちらのレールにも接触せずに走行する（車輪が適切に円錐形になっていること）。これらの力が釣り合うためには、車両の重量と速度（列車の重量ではない。なぜなら、シャックルによって車両はほぼ独立して動作し、次の車両が楽に動いている間にも、一部の車両がレールに一瞬強く擦れることがあるため）の間に一定の比率がなければならない。鉄道ではほとんどの場合正しい比率が崩れる（そしておそらく場合によっては必然的に）が、そうなると車輪はどちらかのレールに擦れることになる。したがって、同じカーブ上の速度、または同じ速度での曲率半径が異なる道路では、動力の損失が発生し、レールを引きずったり押したりすることになります。
67. 最速列車のために外側のレールを高くする義務（第13章参照）があり、そのため、そのような路線を走る低速列車は常に内側のレールに接触することになります。そのため、実際には、旅客路線では外側のレールの内側が最も摩耗し、貨物輸送が主となる路線では内側のレールの内側が最も摩耗しているのが一般的です。
68. 曲率を等しくする場合、円周の長さは曲率の度合いに反比例して増加するため、半径を無視して、曲率 360° ごとに測定された長さに 1/4 マイルを追加するという手法を一部の技術者が採用してきました。
69. さて、勾配を等しくする場合、動力を倍にしても作業費は倍になるわけではありません。しかし、勾配よりも曲線の方が作業費は大きくなります。なぜなら、曲線では動力が倍になるだけでなく、車両やレール、その他あらゆる機械の摩耗が増加するからです。これは勾配では当てはまりません。
70. ニューヨーク州の道路システムに関する費用分析（付録F）では、次のようになっています。

機関車、 40 パーセント。
車、 20 パーセント。
道と行為、 15 パーセント。

あるいは全体として、 75 パーセント。
360°ごとに75
1001/4マイル、または75
4001マイルの; したがって、1マイルの直線距離に等しい費用を生じる角度の数は、1920°になります。

71. マッカラム氏の推定によれば、学位の数は次のようになる。

水平方向の抵抗は1トンあたり10ポンド、曲線による抵抗は1トンあたり0.5ポンド、1度あたり100フィートです。2度の曲線の長さが1マイルに相当するとすると、

10ポンド
1ポンド、
10マイル。また、10マイル、つまり530フィートを2度で割ると1060度になります。

72. また、クラーク氏の20%の抵抗を平均2°の曲線に当てはめると、2°の曲線の長さは

10
2= 5マイル、
または 26500 フィートなので、2° を加えると 530° になります。

73. 最初と最後を平均すると、直線で平坦な1マイルに相当する損失を引き起こすと考えられる度数は1225度となり、これをマッカラム氏の推定抵抗と平均すると、最終的に1142.5度となり、損失を引き起こすと考えられる。 501マイルの直線距離に相当し、概算で1140°となります。
74. ここで、以下の行のどれを選択すればよいかがわかっているとします。

A線。 B線。 説明。
100マイル、 110マイル、 実際の長さ、
5000フィート、 3000フィート、 上昇、
3500フィート、 1500フィート、 秋、
3600° 9000° 曲率の​​度数。
時速20マイルと仮定すると、等級を等しくする数値は96であり、第2章を参照のこと。また、曲率の度数は1140である。

A線 昇順 100 + 52.1 + 3.16 = 155.26 147.46
線Aの下降 100 + 36.5 + 3.16 = 139.66

線B上昇 110 + 31.25 + 7.89 = 149.14 141.31、
下降線B 110 + 15.62 + 7.89 = 133.49
そして、建設費用が実際と同じで、維持と運用の費用が平均等長と同じであれば、最終的な比較として、

AからBは100 + 147.46から110 + 141.31となり、
または

247.46から251.31。
ここで、一方では追加の勾配が曲率にほぼ等しく、他方では追加の長さに等しくなります。

75. 競合路線の比較におけるさらなる例として、ニューヨーク・アンド・エリー鉄道の東部の位置の実際のケースを取り上げてみましょう。

ビンガムトンとデポジット間の 2 つの路線のどちらを採用すべきか、またカリクーン クリークの河口とポート ジャービス間の路線のどちらを採用すべきかが問題となった。

51
図30.

図30のAとcの間には、スケッチに示されている線が位置していた。1本はAからBまでサスケハナ川に沿って進み、そこからサスケハナ川とデラウェア川の分水嶺を越えて鉱床（c）に至る。もう1本はチェナンゴ川を遡上してaに至り、まずM峰を越えてLでサスケハナ川に至り、次にK峰を越えて鉱床（c）に至る。2本の線の各要素は以下のとおりである。

52
ルート、AB c。 Bルート、AMK c。
長さ、 39.29 43.58
Aからcまで上昇し、 540.00 1087.00
cからAまで上昇し、 395.00 936.00
栄枯盛衰、 935.00 2023.00
曲率の​​度数、 2371°.00 3253°.00
推定費用、 746,900ドル 628,600ドル
等級を等しくする数を96とし、等しくする曲率の度数を1140°と仮定すると、両方向の等級と曲率を等しくすると、次の式が得られます。

ルート A。A からcへ。 平均、46.25。
39.29 + 540
96+2371
1140= 39.29 + 5.63 + 2.08 = 47.00

ルート A.cからA へ。
39.29 + 395
96+2371
1140= 39.29 + 4.12 + 2.08 = 45.49

ルート B。A からcへ。 平均、56.96。
43.58 + 1087
96+3253
1140= 43.58 + 11.32 + 2.85 = 57.75

ルート B.cからA へ。
43.58 + 936
96+3253
1140= 43.58 + 9.75 + 2.85 = 56.18
作業と維持にかかる費用を1マイルあたり4,000ドルと仮定すると、

A棟からB棟への建設費用は746,900ドルから628,600ドル
AからBへの運営コストは（46.25×4000）×100
6（56.96 × 4000）×100
6、
または 3,083,334ドル に 3,797,334ドル

そして合計は 3,830,234ドル 4,425,934ドル
53ルートAB c の見積額がBの見積額を118,300ドル上回っているにもかかわらず、ルートAB cに595,700ドルを優先的に配分する。ルートAB cが採用された。

また、DからGに行くのにEFルートを採用するか、IHラインを採用するかについても疑問がありました。2つのラインの要素は次のとおりです。

I H. E F.
測定長さ、 61.14 58.53
DからGに上がり、 1187 454
GからDに上昇、 1049 316
度曲線、 7609° 4588°
推定費用、 1,094,950ドル 1,496,430ドル
平均等長は次のとおりです。

ライン I H. D から G. 平均79.46
61.14 + 1187
96+7609
1140= 61.14 + 12.36 + 6.68 = 80.18

ライン I H. G から D.
61.14 + 1049
96+7609
1140= 61.14 + 10.93 + 6.68 = 78.75

E線 F. DからG線 平均、66.56。
58.53 + 454
96+4588
1140= 58.53 + 4.73 + 4.02 = 67.28

E線、F線、G線からD線。
58.53 + 316
96+4588
1140= 58.53 + 3.29 + 4.02 = 65.84
コストの比較は

IHからEFまでは1,094,950ドルから1,496,430ドル、
そして仕事に関しては、

IHからEFは（79.46×4000）×100
6（66.56 × 4000）×100
6、
54そして合計は

 1,094,950   に   1,496,430
 + 5,297,334     + 4,437,334

または 6,392,284ドル に 5,933,764ドル
EF のコストは IH よりも 401,480 ドル高くなりますが、EF ラインが採用されました。

55
第4章
予備操作
仕様。

76. 本稿の目的は、業務遂行に関する契約条件を正確に定義することである。契約条件中のすべての事項は、誤解の余地がないよう、明瞭に表現されるべきである。

AとBの鉄道。
77.卒業に関する仕様。
ライン。
路盤の中心は、杭打ちされた線路の中心線、または地上に示された線路の中心線、ならびに技師が定義および記述した適切な曲率および勾配に正確に合致するものとする。請負人は、当該技師の要求に応じて、いつでもこれらの線路または勾配から変更することができるものとする。路盤は、提示または記述される横断面、または以下に限定されるその他の指示に従うものとする。また、溝および法面についても同様にするものとする。 56契約された線路部分における目盛りや石積みの適切な実施に関連するすべての作業および操作。

クリアリング。
すべての盛土の土台を形成する土地、およびすべての盛土の斜面の麓から 5 フィートを超える土地からは、できる限り地表近くまで、すべての木材、苗木、ブラシ、丸太、切り株、その他の腐りやすい材料を除去しなければならない。貴重な木材は、技術者の指示に従って、伐採地を越えて脇に置き、残りは安全に実行できる場合は焼却し、そうでない場合は伐採地の境界を越えて移動させるものとする。すべての切土斜面の上端から 10 フィートを超える土地からも、すべての木材および苗木を同様に除去しなければならない。材料を得るために掘削を広げる場合、余剰材料を処分するために盛土を広げる場合、または分岐器や車両基地の敷地を造成する場合、追加の土地が必要な場合は、同様の方法で追加の土地を伐採しなければならない。また、技術者の指示により、外部の溝掘り、道路や水路の変更、その他の目的で追加のスペースが必要な場所でも適用されます。

掘り起こし。
勾配線から10フィート以内にあるすべての切り株および大きな根は、工事の幅全体にわたって根こそぎ除去し、斜面から少なくとも10フィート以上移動させるものとする。すべての伐採および根切りの費用は土工事費に含まれており、この費用には、土取場、土捨場、道路横断、道路および水路の変更に必要なすべての伐採および根切りも含まれるものと理解される。 57溝の形成など。必要な伐採と根切りは、いかなる場合も、進行中の作業の500フィート手前までに完了させておく必要があります。

汚い。
掘削箇所や盛土箇所で、路床から 2 フィート以内の場所に泥、汚泥、または類似の柔らかい物質がある場合は、それを除去して固められた土または砂利に置き換える必要があります。

学年。
プロファイル上の勾配線は真の勾配を示しており、上部構造の鉄製レールの底部から2インチ下の線と一致しています。路床と呼ばれるものは、勾配から18インチ下の線と一致しています。[5]

5 . 路盤と路盤の間の距離は気候によって多少異なりますが、一般的には1フィートから2フィートです。第13章を参照してください。

道路の幅と傾斜。
道路幅は、別段の指示がない限り、土掘削では地表から22フィート、岩掘削では18フィートとする。岩石および土は、道路全幅にわたって地表から18インチ下まで除去しなければならない。底部は、技術者の指示に従って、砂利、砕石、またはスポールで埋め戻し、両側に指示された幅と深さの必要な溝を残すものとする。請負業者は、必要な幅から1から8の勾配線を超えて掘削された岩石、または1から8の勾配線を超えて掘削された土に対しては、支払いを受けない。 58技術者から追加の岩石や土を移動するように指示されない限り、半分は水平、もう半分は垂直になります。

爆破。
すべての発破作業は、第一当事者の責任において行われ、発破作業の結果、住宅、個人、その他に生じた損害については、第一当事者が第二当事者または鉄道会社に対して責任を負うものとする。

溝。
必要に応じて、指示された形状、サイズ、位置に、法面の上部に沿って溝を切るものとする。

余剰材料。
隣接する盛土に必要な土または岩石の量が隣接する掘削量を超える場合、請負者は必要に応じて、技術者の指示に従い、当該掘削幅を複線化に十分な幅まで拡張しなければならない。ただし、この追加幅は、当該借用資材の平均運搬量が800フィートを超えるような幅には拡張してはならない。また、掘削から搬出される土または岩石の量が隣接する盛土の量を超える場合は（別途必要な場合を除き）、同じ運搬量の範囲内で、盛土を複線化できる幅まで拡張するために充当しなければならない。ただし、運搬量が800フィートを超える場合は、請負者は以下の金額を支払われる。
100超過額100フィートにつき1ヤードあたり1セント。

ピットを借りる。
掘削によって隣接する盛土を造成するのに十分な材料が得られない場合、土取場を設けることができる。 59開通。ただし、監督技師の承知と同意なく、土捨場や土取場に土を投入してはならない。監督技師は、これらの作業が道路やその法面を損傷せず、また将来の線路増設のための路盤拡幅を妨げないよう配慮しなければならない。

保存する材料。
掘削中に建築用石材、石灰岩、砂利、鉱物などの有用な目的に使用できる材料が見つかった場合、それらは技術者が指示する場所に保管され、本仕様書および契約の条件に従って、その時点またはその後の道路建設に適用されるものとする。

材料の分類。
土— 固い岩と緩い岩を除くすべてのもの。緩い岩— 体積が1立方フィート以上5立方ヤード未満のすべての玉石および分離した岩塊。 固い岩には、掘削と割断を必要とする岩棚での作業すべてと、体積が5立方ヤードを超えるすべての緩い岩が含まれます。

掘削料金には、溝掘り、底掘り、土取り、道路横断、道路横断および水路の変更、仮設道路の建設で掘削されたすべての土または岩石が含まれますが、各セクションの平均運搬距離は、ここに添付されたスケジュールに記載されているとおりとします。ただし、完了時に、いずれかのセクションの実際の平均運搬距離が記載されている距離よりも長いまたは短いことが判明した場合は、実際の運搬距離が超過または不足している部分に対して、1立方ヤードあたり100フィートあたり1セントずつ加算または減額されます。

60
堤防。
堤防は、別段の指示がない限り、表面の幅15フィートとし、勾配は水平1.5フィート、垂直1フィートとする。堤防が両側に溝を掘って形成される場合、当該溝およびその斜面の頂上は、いかなる場合も、本来の堤防斜面の麓から6フィート以内、または溝の深さの2倍以内に接近してはならず、常に片側に複線を設けるものとする。また、軟泥や汚泥が堤防に入り込んではならない。河川のための水路または新たな水路を形成する必要がある場合、当該水路は、当該水路の深さの1.5フィートプラス25フィート以内に接近してはならない。堤防を形成する際には、腐敗しやすい物質を排除するよう注意しなければならない。

沈下。
盛土材の沈下を許容するために、盛土材は、第二当事者に引き渡され受領された時点で、路床上以下の高さまで全幅に仕上げられるものとする。すなわち、高さ 5 フィート未満の盛土はすべて路床上 3 インチ、深さ 10 フィートでは 5 インチ、20 フィートでは 6 インチ、28 フィートでは 7 インチ、35 フィートでは 8 インチ、40 フィートの深さでは地表上 9 インチで仕上げられるものとする。また、その中間の高さはこれに比例するものとする。技術者は、自らの裁量でこれらの比率を変更する権限を有するものとする。

追加の掘削と盛土。
分岐、給水所、または車両基地の敷地のために道路の幅を広げる必要があると判断された場合、掘削工事または盛土工事のいずれの場合も、そのような工事は 61指示された契約価格で実施されるものとする。簡易掘削における基礎ピットの開設、仮締切り等の設備を必要としない場所、及び仮締切り等の設備が必要な場所における水面上の掘削についても、技術者が適切と判断する契約価格の増額又は減額で実施されるものとする。

橋梁および暗渠の盛土。
土工請負人は、完成した、または工事中の石積み部分から 50 フィート以内の盛土を通常の方法で進めてはならない (法面の底から数えて)。ただし、そのような場合は必ず、土を壁または橋台まで運び、盛土を通常通りに進めることができる場合は、指示された幅、深さ、および方法で慎重に突き固めなければならない。これらの指示を怠ったために生じた石工の損傷または再構築に伴う費用は、最初の当事者の負担とする。盛土が盛土に近づいた時点で石工が完成していない場合は、請負人は土を載せるための仮設構造物を構築し、反対側の盛土を進めるものとする。また、請負人が石工の建設を適正な時間または必要な時間を超えて遅らせた場合、当該構造物の費用は石工請負人によって支払われ、請求されるものとする。しかし、土木工事が堤防工事の期日までに完了しなかった場合、その費用は土工請負人の負担となる。その請負人の卒業費用には、かかる不測の事態すべてが含まれるものと解される。石積みの周囲に土を効率的に運搬し、押し固める上記の作業に対して、請負人には技師の計測に基づき、1立方ヤード当たり——セントが支払われる。

62
道路と水路。
第一当事者は、指示された場所において、適切かつ便利な道路横断を行うものとし、また、必要に応じて、自らが請け負う区間に関連する既存の道路、水路、河川の水路、またはこれらのうちの新設部分の変更を行うものとし、その工事（土木、岩石、石工を問わず）に対して、本契約に適用される価格のみが支払われるものとする。また、かかる道路横断またはその他の変更は、技師が指示する時間、期間、形式および方法で行うものとし、また、第一当事者の作業が、横断または必要な変更を行うことにより、公道または私道の通行を妨害する場合はいつでも、第一当事者は、公衆交通に常に安全かつ自由な通行を提供するように作業を行うものとし、また、第一当事者は、当該通行のための安全かつ適切に保護された通行の維持を怠ったことにより、第二当事者または鉄道会社が法的に責任を負うこととなる損害について、責任を負うものとする。

バラスト。
路盤のバラストに砂利を使用する場合は、技術者が満足する品質のものとし、路盤上に所定の幅と深さで敷き詰めるものとする。砕石を使用する場合は、耐久性のある品質のものとし、直径3インチの輪を通過できるように砕石するものとする。量は路盤完成時に計測し、請負業者は溝を整備し、常にきれいな状態に保つ必要がある。

63
砕石斜面、または瓦礫の斜面。
当事者は、必要に応じて、土盛土の法面を水から保護するため、当該法面上に砕石を散布するものとする。砕石は、熟練した作業員によって配置され、指示された厚さおよび大きさの石材と共に敷設されるものとする。請負人が近隣の切土に利用可能な岩石を有する場合は、それを留保し、この目的に用いるものとする。入手できない場合は、請負人が容易に入手できる場所から良質の岩石を入手するものとする。

測定。
本契約の整地作業の指示に従って、必要に応じて移動させたすべての土または岩石は、掘削量としてのみ計測されるものとする。また、請負人が（技術者の同意を得て）掘削後の土を本来の盛土まで運搬する代わりに廃棄し、廃棄した土を当該盛土のためにより近い地点から借用することが都合が良いと判断した場合、請負人は、両当事者にとって最も経済的な方法で、当初の掘削から得られた土に対して支払われるものとする。借用坑から移動させたすべての土も、掘削量としてのみ計測されるものとする。

78.石積みに関する仕様。
一流の石工。
第一級石工は、高さ25フィートを超える橋台、アーチの環状石、および流水橋の橋脚に適用されます。石材は、1つのヘッダーに対して2つのストレッチャーの割合で敷設し、効率的な接合ができるように配置します。ヘッダーは1つ未満であってはなりません。 64長さは40インチ未満で、幅は18インチ未満であってはならない。厚さは12インチ未満でなく、幅よりも高さが大きい石はなく、すべての石は自然石床上に置かれる。石積み全体に、石床および目地をハンマーで仕上げる。垂直目地は、壁面から少なくとも10インチ後方に延長する。面のモルタル目地の厚さは、1/4インチを超えてはならない。石は、隣接する列の目地を壊さないように敷設する。石は敷設前に完全に仕上げなければならず、モルタルに入れた後は動かしてはならない。面は、石床および目地から1/2インチの部分をハンマーで叩く以外は、工具で削らず、荒削りする。アーチの環状石は、アーチの半径に適合する石床を持ち、端部目地は垂直とし、適切な傾斜で中心に滑らかに設置されるようにする。各石材はアーチの全厚に渡って敷設され、アーチ内側の石材は8インチ（約20cm）以上の厚さでなければならない。スポールやピンナーの使用は認められない。リングストーンは、提出された図面に従って寸法加工され、基礎と接合部は正確に仕上げられるが、面は粗仕上げとする。

第一級の作業はすべて、良質のセメントモルタルで丁寧に敷設しなければならない（セメントに関する条項を参照）。敷設前の各石材は、丁寧に洗浄し、湿らせなければならない。また、高温下で築造された石積みは、敷設後速やかに板で覆い、直射日光から保護しなければならない。笠木は、均一な厚さの石材を使用し、丁寧に仕上げ、敷設しなければならない。

すべての一級石積みはセメント目地でしっかりと目地付けされなければなりません。

二級石工。
高さ25フィート未満の橋台、橋梁および暗渠の環状壁および面壁、および 65流水に面していない橋脚は、石材を床上で切り出し、全体を均一の厚さに積み上げてから敷き詰めるが、打ち付けは行わないものとする。石材は水平な床上に敷き詰め、垂直の目地は壁面から少なくとも 8 インチ後方に直角に続くものとする。作業は規則的な列で行う必要はないが、しっかりと接合し、3 つのストレッチャーごとに 1 つのヘッダーを設けるものとする。また、石材の 3 分の 1 以上は 2 立方フィート未満、または厚さ 9 インチ未満であってはならない。また、その 3 分の 1 の石材は 1.5 立方フィート未満、または厚さ 6 インチ未満であってはならない。石材は、床を均一にするために必要な量を超えて使用せず、全体をセメントモルタルで敷き詰め、先端を尖らせるものとする。

第三級石工。
暗渠およびアーチのスパンドレル裏張りに適用され、強固でしっかりとした砕石積みで構成され、暗渠の場合は乾式、裏張りの場合は湿式で敷設されるものとする。暗渠の形状および寸法は、技師の指示に従うものとする。側壁の基礎層は、厚さ8～10インチの大きな平らな石で構成され、側壁に堅固で規則的な基礎を与えるように敷設されるものとする。側壁は、健全で十分な大きさの石で敷設され、良好な支持面と良好な接着性を有する石材で敷設されるものとする。暗渠の覆い石は、2フィートの暗渠の場合は10インチ以上、3フィートの暗渠の場合は12インチ以上、4フィートの暗渠の場合は15インチ以上の厚さとし、欠陥や不具合がなく、各側壁にしっかりと敷設され、2フィートおよび3フィートの暗渠の場合は12インチ以上、それより大きな暗渠の場合は15インチ以上の厚さで敷設されるものとする。そのような石材が入手できない場合は、代わりに乾燥した石積みのアーチを鋳造し、しっかりと固定して裏打ちすることができる。ただし、アーチの価格は 66センタリングを考慮した、3 級石工の一般価格よりも高くなります。

第四級石工。
牛よけ、暗渠の舗装、法面および防護壁に適用される本条は、1立方フィート以上の内容量の石材を使用し、外観よりも強度を優先して敷設および接着するものとする。敷設は、傾斜面に対して垂直となるように行うものとする。暗渠下の舗装は、舗装予定部分の深さ1フィートを掘削し、その空間に幅1フィートの平らな石材を敷き詰め、端を突き合わせて密集させ、上面が平坦になるようにするものとする。

木材および板材の基礎。
木材および板材の基礎は、基礎が完全に水平にならされ、図面に示されている寸法の木材が敷設され、しっかりと敷設され、上面が平らで均一になるようにする必要があります。木材と木材の間の隙間は、技師の指示に従って材料で埋められ、しっかりと締め固められます。これらの木材の上に板材が敷かれ、必要に応じて釘または釘打ちされます。材料は技師が承認した品質と形状のものを使用し、費用は、全体を徹底的かつ職人技で敷設するための材料費と人件費の全額です。

積み重ね。
杭は基礎の支持杭としても、杭橋の支持杭としても使用される。前者の場合はランニングフットで、後者の場合は25フィートの長さの棒で入札される。どちらの場合も、杭は 67丸太は、技師の承認を得た品質の真直ぐな丸太で、小端の直径が10インチ以上で、樹皮を剥ぎ、打ち込みに適した帯と先細りが施されていなければならない。打ち込みは必要な場所と深さまで行い、必要に応じて、先端は直角に切断するか、キャップを差し込むためのほぞ穴を付ける。支持杭は、その上に敷設される木材基礎が常に完全に水没するように、最低水位より十分に下方に切断する。

セメント。
使用するセメントは、最高品質で、水硬性があり、新しく製造され、適切に保管・包装され、使用時まで保存されているものでなければならない。また、技術者による試験・承認を受けるまでは、工事に使用してはならない。

セメントモルタル。
建設における砂とセメントの配合割合は、セメント1に対して清浄な砂2とする。ただし、技術者が特別な指示をした場合は、適切な調整を行うものとする。混合後は直ちに使用し、夜間に残った砂は再混合してはならない。

石灰モルタル。
石灰モルタル（いずれの場合もセメントを含む）は、特に指示がない限り、最高品質の生石灰 2 部、セメント 1 部、砂 5 部で構成されます。まず石灰と砂の通常のモルタルを適切に作り、使用直前にセメントを投入して完全に混ぜます。

68
コンクリート。
コンクリートを使用する場合は、清浄な砕石、セメント、および鋭くきれいな砂で形成しなければならない。砕石は十分な品質を有するものとし、直径3インチのリングを通過できるように砕かなければならない。セメントと砂は、セメントモルタルについて既に述べた割合で十分に混合しなければならない。このように調製したものは、技師が実験に基づいて決定するところにより、モルタル1に対して砕石2または2.5の割合で砕石と慎重に混合し、直ちに所定の場所に慎重に敷設し、しっかりと突き固めなければならない。コンクリートは側面を板で保護し、敷設後は適切に固まるまで動かさないようにしなければならない。特別な場合には、技師が施工方法を指示しなければならない。このようなコンクリートの適切な準備と敷設には、二級石工に適用される費用が支払われなければならない。請負人は、作業に必要なすべての工具と板材を提供しなければならない。

ポインティング。
セメントまたは石灰で造られたすべての石積みは、追加料金なしでセメントでしっかりと目地仕上げされます。

レンガ積み。
レンガの使用が要求される、または許可される場合、レンガは指示に従ってセメントまたは普通のモルタルで敷かれた、健全で硬く焼かれたレンガでなければならず、軟らかいレンガやサーモン色のレンガは認められず、正規のレンガ職人以外は雇用されてはならない。

69
センタリングとバッキング。
レンガ造りであれ石造りであれ、すべてのアーチの上部は、水の浸入を防ぎ、アーチへの水の流入を防ぐため、セメントを厚く塗り固めて仕上げなければならない。センターリングは、技師があらゆる点で承認するものとし、技師の指示があるまで撤去してはならない。バッキングの費用は入札価格に含まれるものとする。スパンが25フィートを超えるアーチについては、技師の見積もりに基づき、大型アーチに固有のセンターリングの追加価値と費用について補償されるものとする。

一般条項

79. 技師は、上記の石工作業の全部または一部について、その裁量により、セメント、石灰、モルタル、または乾式施工を要求する権利を留保する。第一種および第二種の石工およびレンガ工事は、セメント施工価格で入札され、石灰モルタル施工の場合は1ヤードあたり50セント、乾式施工の場合は1ドルが差し引かれる。第三種および第四種の石工は、乾式施工価格で入札され、石灰モルタル施工の場合は1ヤードあたり50セント、セメント施工の場合は1ドルが加算される。

足場。

80. 木橋の建設、橋台、橋脚、仮締切堤その他の建設に用いられる足場の工事費および木材については、一切の差し押さえは認められない。仮締切堤に用いられた木材が洪水によって流失した場合、その再生は当事者の負担となる。

70
基礎。

81. すべての構造物の基礎は、石工請負人によって、安全かつ確実な基礎を確保できる方法と深さで施工されなければならない。その判断は技術者が行う。適切な深さの自然基礎を確保できない場合、請負人は技術者の指示に従って人工基礎を準備しなければならない。基礎から移動された資材は、適切な品質であれば、隣接する盛土に埋め立てなければならない。ただし、当該盛土の敷地から腐敗しやすい資材がすべて除去されていることが条件となる。盛土に適さない資材、およびすべての根、切り株などは、道路、水路、または溝を塞がないように、整地の境界を越えて埋め立てなければならない。

このような基礎から移動された土、および指示に従って仮締切ダムの建設に使用されたすべての土については、1立方ヤードあたり——セントが支払われるものとする。

基礎工事において水を汲み上げまたは梱包する必要がある場合、請負人はポンプまたはバケツ、ならびにそれらの作業に必要なすべての足場および器具を提供しなければならない。請負人は、水の汲み上げまたは梱包作業に従事したすべての労働の正味費用を受け取ることができ、また、これらの作業がエンジニアの指示の下、効率的な人員、ポンプ、および工具を用いて経済的に実施され、かつエンジニアの満足のいくものである限り、当該労働の対価を毎月エンジニアに報告しなければならない。また、請負人は、ポンプおよび器具の使用料、ならびに監督料として、エンジニアが公正かつ合理的と判断する報酬を受け取ることができる。

71
架台作業。

82. 橋台や橋脚、農場の通路などの代替として一般的に使用されるすべての木造構造物が含まれます。これらは、提供された図面および技師の指示に従って、技師の承認を得た健全で耐久性のある材料を使用して建設されるものとします。入札価格は1000フィートボード単位で行われ、鉄を除くすべての材料と、建設および据付工事の労務費の全額とみなされます。使用する鉄は最高級の米国製で、その仕上がりは承認された品質です。入札価格はポンド単位で行われ、材料費と使用に伴う労務費がすべて含まれます。釘やくぎを使用する場合は、請負業者が原価で用意します。

ブリッジング。

83. 請負者は、入札と併せて、または入札とは別に橋梁工事の図面を提出することができる。ただし、会社の技師は、必要に応じて当該図面を却下し、他の図面に置き換えることができる。請負者が承認された価格での建設を断った場合、当該図面は他の者に貸与される。いずれの場合も、橋梁の建設、架設、調整、仕上げの具体的な方法、および使用する資材の種類と量の決定は、技師が指定する。入札価格は、架設および完成後の橋梁全長の1フィート単位でなければならない 。

72
84.上部構造の仕様。
サブシルズ。
盛土が完了するまで線路を良好な状態に維持するため、特定の盛土に下敷きを設置します。また、技術者の判断で、底質が不完全なため必要と思われる切土にも下敷きを設置します。これらの下敷きは、土またはバラストにしっかりと固定し、技術者が指定した勾配線と一致するように慎重に調整および打ち込みを行います。下敷きの各接合部には、指示に従って敷居の下または横に、長さ 4 フィートの追加の敷居を設置します。敷居は 3 × 9 の厚板で、長さは 12 フィート、15 フィート、18 フィート、21 フィートとし、4 分の 1 は 15 フィート未満、4 分の 1 は 18 フィート未満、4 分の 1 は 21 フィート未満とします。厚板は両端が直角で、丈夫で耐久性のある材質を使用し、片方の端のみに 2 インチを超える傾斜があってはなりません。必要に応じて、1マイルあたり約25,000フィートの板材を敷設し、長さ4フィート、3×9インチのジョイントシルを660個設置する。ジョイントシルを設置するために移動する資材の深さが6インチを超える場合、追加工手当を支給するものとする。その額は、請負業者またはその代理人から追加工の通知を受けた補助者が記録するものとする。

クロスタイ。
枕木は、ホワイトオーク、ブラックオーク、イエローオーク、バーオーク、クリ、レッドエルム、ブラックウォールナット、または技師が適切と判断するその他の健全な木材でなければならない。長さは8フィート、外径は3インチ以内とする。 73枕木は、6インチ間隔で2つの平行な平面上に滑らかな表面に切り出され、その面の幅は、少なくとも半数は7インチ以上、残りの面は6インチ以上である必要があります。枕木は、直線か曲線かを問わず、レールに必要な正確な平面性が得られるように、敷設台、バラスト、または事前に適切に準備された土の上に注意深くしっかりと敷設する必要があります。枕木は、18フィートのレールごとに枕木8本の割合で敷設する必要があります。不完全な枕木は、線路敷設作業員によって排除されます。枕木の表面は、指定された勾配およびレールのウェブに忠実に調整され、レールは道路の線形にきちんと一致するように正確に敷設され、しっかりと打ち込まれなければなりません。道路1マイルあたり約2,500本の枕木が必要になります。

椅子と関節。
椅子を使用する場合は、技師の指示に従い、会社が用意するものとし、適切な方法と位置に正しく設置し、釘で固定するものとする。椅子を使用する場合は、接合部には最も太い結束バンドを選択するものとする。接合部を釣りで作る場合は、接合部の直下に結束バンドを設けないものとする。

レール。
レールの重量は1ヤードあたり約60ポンドです。ねじれや曲がりのあるレールは接線上に敷設してはいけません。最初の当事者は、受領した曲がったレールを修正し、正しい曲線に曲げる義務を負います。また、曲線状に敷設されたすべてのレールは、バーの強度に影響を与えない方法で適切な曲線に曲げる必要があります。レールの打ち抜きおよび切断も請負人が行います。

74
線路敷設。
線路を構成する資材は会社が用意し、以下の条件に従って最適な方法で敷設する。線路は枕木の上に敷設され、枕木は適切な位置に敷石上に敷設される。敷石を使用する場合は、継ぎ目に4フィートのブロック、レール継ぎ目に6フィートのブロックを使用し、全体を杭と技師の指示に従って所定の位置に据え付け、完全な支承となるように打ち込み、少なくとも半インチは打ち込みによって固定する。枕木は均一な間隔（中心から中心まで28インチ）で設置する。鉄筋は、平行レールの継ぎ目が互いに2インチ以内の対向距離になるように切断または選定しなければならない。接線上または曲線上を問わず、継ぎ目枕木がこれより大きく傾いてはならない。敷設中、レール継ぎ目に金属スリップを挿入し、レールの膨張に十分な間隔を保つものとします。金属スリップの厚さは (気温によって異なる) 技師が固定するものとします。レールの縦方向の動きを防止するため、各バーの中央にスパイクの半分に対応する切り込みを入れます。各継ぎ目は 4 本のスパイクで固定します。直線および半径 1,500 フィート未満の曲線上では、枕木の両端に 2 本のスパイク、枕木の外側の端にはレールの外側に 2 本、内側に 1 本、内側の端にはレールの外側に 2 本、内側に 1 本スパイクを付けます。曲線上では、曲率半径に応じて技師が指示する量だけ外側のレールを上げます。

75
ターンアウト。
請負業者は、必要に応じて、必要な分岐器およびスイッチを備えた分岐器および側線を設置するものとします。分岐器およびスイッチは、容易に作業できるよう、所定の位置にしっかりと確実に設置するものとします。

埋め戻しと溝入れ。
敷石と枕木の間に敷設する土砂を移動させる。線路敷設後、溝は適切に清掃する。土砂は枕木の高さを超えないようにする。余剰土砂は切土から取り除くか、盛土の場合は盛土の上に捨て、線路と路盤をきれいに整地する。

材料の配送。
枕木および敷居は、使用場所に可能な限り近い線路上の地点に納入するものとする。ただし、運搬距離が1,000フィートを超えてはならない。また、容易に数え、検査できるよう積み上げるものとする。枕木は個数単位で入札する。提案書には数量と条件を明記する。敷居は板材単位で入札する。線路敷設に関連して供給されるすべての資材は、レール敷設契約に定められた期日に、適切な方法と方法で納入するものとする。

トラックの測定。
敷設された線路の長さには、分岐器のヒールからヒールまでを含むものとする。分岐器や転轍機の設置については、特別な考慮は払われない。

76
85.フェンスの仕様。
柵の入札は、道路の両側を含む1フィート（約1.5メートル）単位で行われます。必要な場合、柱の中心から中心まで8フィートの間隔で、地面に3フィートの深さまで、掘削またはボーリングによって設置されます。打ち込みは不要です。柱はオーク、ニレ、クリ、またはその他の耐久性のある木材を使用し、底部の直径が8インチ以上で、地面に打ち込む部分は樹皮を剥ぎ、焦がす必要があります。板は6×1インチ、長さ16フィートの正方形とし、垂直方向に6インチ間隔で設置し、各支柱に10ペンス釘で固定し、互いに接合します。5本のバーを深さ方向に設置し、最上部のバーの先端は地面から5フィートの高さにします。斜面や滑りやすい地面では、柱を地面にしっかりと設置するよう特に注意する必要があります。牛よけ柵では、柵を適切な距離まで折り曲げ、家畜の通行を妨げないように配置します。

86.一般規定
分類。
掘削された材料の性質に疑問がある場合、その分類は必ず技術者に委ねられ、技術者の判断が下される。また、構造物に使用されたすべての材料は、技術者またはその助手による検査を受ける。

77
数量と品質はおおよそのものです。
スケジュールに記載されている工事数量および品質は概算であり、地図および縦断図に記載されている関連情報は現時点での知見に基づくものです。会社は、工事の進行中、道路の線形、勾配、幅員、またはその一部、ならびに区間の境界をいつでも変更する権利、または構造物の形状、寸法、位置を変更する権利、工事または資材を別のものに置き換える権利、必要と判断された場合は完全に省略する権利、現在計画されていない場所に建設を要求する権利を留保します。請負業者は、契約で計画されているすべての工事の総額が20%完全に変更されない限り、契約価格に影響を与えることなく、必要に応じてそのようなすべての変更を実施するものとします。この場合、会社または請負業者のいずれかに対して、技術者が公正な手当を支払うものとします。ただし、工事の総額が20%を超えて変更される場合は除きます。当初の金額の10%以上が支払われず、請負人が変更後の補償に満足しない場合、請負人は当該契約を破棄することができる。ただし、エンジニアから当該変更の通知を受け取ってから10日以内に、請負人がエンジニアまたは会社に書面で通知することを条件とする。この場合、他の契約破棄の場合と同様に、請負人は速やかに会社またはその代理人に平穏な占有を譲渡し、会社またはその代理人が前払いした工具や機械も彼らの所有物として残さなければならない。会社は請負人と、どちらが被る損害の額についても合意することができる。

78
変更の影響を見積もる根拠。
上記の変更を見積もる基準は、賃貸時に提示されたスケジュールであると理解されます。

酒類禁止、秩序を守ってください。
請負人は、いかなる酒類も販売せず、販売を許可せず、また、自らの工事区域内に持ち込んではならない。また、いかなる方法においても、自らの雇用者による酒類の使用を禁じる。請負人は、自らの行為により、または郡もしくは市の職員に協力することにより、秩序と平和的な発展に寄与し、人身または財産の権利侵害を防止する法律および規則の維持に全力を尽くすものとする。また、請負人は、技師の要求に応じて、秩序を乱す者、危険な者、不服従な者、または無能な者を解雇し、また、同様の理由で他の工事から解雇された者を自らの雇用に受け入れることを拒否するものとする。

月次見積もり。
計測と見積りは技術者によって毎月1回行われ、それによって作業量の概算が分かる。請負人は、請負契約価格よりも低い、技術者または会社の社長が適切と考えるレートでその対価を受け取る権利を有する。請負人は、道路に敷設されていない資材や、その資材に費やされた労働に対して請求権を持たないものと理解される。数量は敷設された時点の寸法から見積もられるが、技術者の助言に基づいて、資材が使用のために納品された時点で前払いが行われる場合がある。 79この場合、その資産は会社の財産となり、請負業者の管理と保管下に入り、請負業者はその損失や損害に対して責任を負うことになります。

追加作業。
追加作業または契約に規定されていない作業に対する請求は、当該作業を実行するよう技術者が書面で指示した場合、または当該作業がその後技術者によって証明され、当該作業の実施後の毎月の見積りの支払いを要求する際に証明書が提示された場合を除き、認められないものとする。

下請け契約。
請負人は自ら工事を遂行する義務を負い、会社社長の書面による同意がない限り、請負人が契約の適切な履行責任を免除されるような下請契約は認められません。また、元請負人からの十分な承認なしに、下請業者に工事代金または資材の対価を支払うことは認められません。

作業を開始する時期。
提案が受諾された場合、主任技術者は提案者の住所に宛てた手紙でその旨を通知するものとする。会社側に支障がない場合は通知日から 20 日以内、支障がある場合はその除去後 20 日以内に、十分な人員をもって工事を開始し、その時点から完了まで精力的に作業を進めるものとする。

80
どのように進歩するか。
各月の作業量が契約で定められた完了期限までに完了すべき総量に見合っていない場合、適切な進捗は達成されていないとみなされるものとする。その場合、技術者は請負業者（請負業者が不在の場合は作業の責任者）にその事実を知らせ、規定される合理的な時間内に、どのような追加の努力が必要か、どのような追加の力が必要かを請負業者に伝えるものとする。

さらに力を入れる。
請負人がそのような追加の努力をせず、そのような力を供給しない場合、会社の主任技術者または社長は、そのような力を現場に派遣することができ、請負人の料金と費用で、その人を受け入れるための必要な建物を建てることができる。請負人は、その人員を雇用して受け取り、それを使用するのに必要であると判断された価格でそれを使用するものとし、その作業の以前の力を減少させることなく、常にそのような追加の人員を自分で雇用したものとみなす。

拘留の理由。
工事の未実施による拘束については、3日前までに書面にて技術者に通知しない限り、請求することはできない。拘束による損害額は技術者が見積もるものとする。通行権は会社が用意するものとするが、会社が特定の場所について通行権を提供しなかった場合、請負人が拘束されてから20日経過するまでは、拘束による損害額は請求できない。 81当該場所での作業開始の希望を技師に書面で通知しなければならない。その後、技師は、請負人が技師への通知後20日間を超えて拘束される期間に応じて、契約期間を日数だけ延長することができる。

エンジニア。
「技師」という語が使用されている場合、それはすべて建設を担当する技師を指します。ただし、下級技師の指示は、通常の作業に関して、またはそれが仕様書に明らかに適合している場合、あるいは上司の指示を伝える場合には、従わなければなりません。その他の場合には、常駐技師、そして最終的には、その時点でその職責を負う権限を有する役員である主任技師に委ねられます。

請負業者。
「請負業者」という語は、共同で契約するすべての人に適用され、それらを含みます。そのうちの 1 人は、その関係者の正式な代理人とみなされ、金銭の支払いを受け取り、注文を受けてそれに応じる権限を持ちます。

契約。

87. これは、請負人と会社との間で締結される、相互に拘束力のある法的合意文書であり、完了時期、支払い方法、および実施される作業内容を規定する。すなわち、

82A&B鉄道会社。
契約。
ACDセクションの卒業、
ACDセクションの石積み、
ACD区間のバラスト、
AXTセクションのブリッジング、
OOOセクションのフェンス、
セクションOOOの敷居と枕木、
セクション OO O に線路を敷設します。
_ }
_ }請負業者。
1857年1月1日、第一当事者である——と第二当事者であるA・B鉄道会社（第二当事者である——州によって正式に設立された会社）の間で締結された契約書により、相互に次のとおり合意された。パーティー
パーティー第一当事者は、第二当事者と合意し、彼
彼ら以下の業務を実質的かつ職人的な方法で遂行します。

[ここで説明する作業。 ]
当該作業は、当該会社の現時点の主任技術者の指示と承認に従って実施および完了され、本契約に添付され本契約の一部を構成する仕様書のすべての一般規定に従うものとし、また、本契約で請負った作業に適用される当該仕様書の特別規定にも従うものとする。

そして、前述のパーティー
パーティーこの協定の最初の部分の彼の
彼らの 83他方の当事者は、以下に記載する期間及び方法により、以下の利率で支払うことに同意するものとする。

[ここに品目とそれに対応する価格を入力してください。 ]
本契約は価格が付帯する項目にのみ適用され、本契約が作業に投入される労働と材料の両方を含む場合、当該価格は必要な方法で投入された時点での完全な対価となることが相互に合意される。材料のみを含む場合、当該価格は材料と会社への納入に必要な労働の完全な対価となり、労働のみを含む場合、当該価格は当該労働、および当該労働の完全かつ適切な履行に付随するすべての費用の完全な対価となる。いずれの場合も、報酬額を確定するための見積りは、実際の作業、支給された資材、または契約に基づく労働が投入された対象に基づいて、技術者が行うものとする。

また、工事の進行中は、以下のように随時部分的な支払いが行われることにも合意する。

[支払時期と支払方法]
そして、契約が当面の会社の主任技術者の満足のいく形で完全に完了し、作業が会社に引き渡され、会社によって承認された後30日以内に、最終的な測定と見積もりが主任技術者の指示の下で行われ、彼によって正式に証明され、会社の社長に返却され、その時点で上記の会社に支払われるべき全額が支払われるものとする。パーティー
パーティー最初の部分は、彼と
彼ら 要求に応じて次のとおり:—

[お支払い方法を入力してください。 ]
そして、ここにさらに合意する。現在の銀行手形は 84この契約に基づくすべての請求に対する支払いは、—— 州で現金で受け付けられるものとします。

そして言ったパーティー
パーティー最初の部分をさらに同意する同意
する20日後に彼
彼ら当該仕様書に定めるところにより、その旨を通知しなければならない。彼
彼らここに契約された作業は、ここに定められた期限内に完了するのに十分なあらゆる種類の人力で開始し、彼
彼ら下記の通り、すべての部品が完成した状態で完成し、会社に納品します。

また、ここに添付された前記仕様は、本契約の構成要素となり、（その中の規定が契約の対象に関連しない、または本契約で特別に修正される場合を除き）本契約の意味、範囲、趣旨を確認する際、および本契約に含まれる特定の事項に関する契約当事者の権利、権限、義務、特権、責任を決定する際に参照されるものとする。

これにより、前述のパーティー
パーティー最初の部分の持って
いるここに定める彼の
彼らの署名と捺印を行い、また、第二当事者は、その社長に署名させ、会社の社印をここに捺印させ、これらを上記最初の年月日に三部作成する。

請負業者名、[印]
社長名、[印]
入札を募集します。

88. 概算見積、計画、概要、その他の準備事項、工事実施に関する提案は、公文書によって募集される。すなわち、

85ニューヨーク、1857年1月1日。
A&B鉄道会社の事務所。
A 線と B 線路の勾配工事、橋梁工事、石積み工事、線路敷設工事、および資材の供給に関する提案は、1857 年 1 月 31 日まで当事務所で受け付けます。

当事務所に申請すれば、工事計画書、概要書、工事数量表を閲覧したり、白紙入札書を入手したりすることができます。

すべての提案は、A 鉄道および B 鉄道会社の主任技術者に提出する必要があります。

1 月 31 日午後 12 時以降は入札は受け付けられません。

注文ごとに、
CD、秘書AおよびB RR Co.
入札フォーム。

89. 提案者が比較しやすい形式で入札できるように、次のような記入欄が用意されています。

86
セクション番号。 第1項。 第2項。 セクション3。 第4項。
長さ（マイル単位）。 1.5 1¼ 1¾ 1.5
卒業。 伐採と根切り、
エーカーあたりの価格、
セクションのコスト、
土壌掘削、
1ヤードあたりの価格、
セクションのコスト、
緩い岩盤の掘削、
1ヤードあたりの価格、
セクションのコスト、
岩盤掘削、
1ヤードあたりの価格、
セクションのコスト、
区間平均運搬量、
バラスト、
1ヤードあたりの価格、
セクションのコスト、
卒業費用全額、
石積み。 一流の石工、
1ヤードあたりの価格、
セクションのコスト、
二級石工、
1ヤードあたりの価格、
セクションのコスト、
3級石工、
1ヤードあたりの価格、
セクションのコスト、
基礎木材、
1メートルあたりのコスト、b’d測定、
セクションのコスト、
基礎掘削、
1ヤードあたりの価格、
セクションのコスト、
リップラップ、
1ヤードあたりの価格、
セクションのコスト、
石工の全費用、
ブリッジング。 上記の通り、
線路敷設中。
フェンシング。
87このフォームに記入すると、セクションのいずれか 1 つまたはすべてに各項目またはすべてのコストが明らかに表示されます。いずれかのセクションのすべての項目のコストはそのセクションの下部に表示され、いずれかの項目の全体のコストはその項目の右端の行に表示されます。

フォームの下部には、「下記署名者は、仕様書を読み、十分な検討を行った上で、AおよびB鉄道会社に対し、上記のスケジュールに従って作業を行うことを提案します。彼
彼ら 持って
いる当該価格と条件で設定された数値を、会社がこの提案を承認した時点で、 縛る
縛る 彼
自身その旨の書面による契約を締結し、必要な担保を提供すること。

名前、
住所、
保証人の氏名、
「保証人の住所」
入札の比較。

90. 受領した入札は次のように比較されます。

入札者の名前。 卒業。 石積み。
第1項。 第2項。 セクション3。 第4項。 合計。 第1項。 第2項。 セクション3。 第4項。 合計。
あ
B
C

88_
入札者の名前。 ブリッジング。 上部構造。
第1項。 第2項。 セクション3。 第4項。 合計。 第1項。 第2項。 セクション3。 第4項。 合計。
あ
B
C
入札者の名前。 フェンシング。 総計。
第1項。 第2項。 セクション3。 第4項。 合計。
あ
B
C
そこから、1 つ以上のセクション、いずれかまたはすべての項目に対して、コストが最も低くなる名前を簡単に選択できます。

89
第5章
作業の計画

91. 線路の敷設は、接線部では100フィートごとに、急曲線部では50フィートごとに杭を立てることから成ります。また、各接線部、複曲線部および逆曲線部にも恒久的な支柱を立てます。これが中心線であり、道路の軸であり、すべての現場作業の基準となります。作業場所がどこであっても、中心ピンは道路の外側にある固定点を基準とする必要があります。
92. 掘削準備の最初の作業は、中心線の両側に路床と溝の幅の半分ずつに側面杭を設置することです。

斜面。

93. 法面設定とは、溝の外縁から始まる法面の延長距離を、溝の中心の両側に地面に定めることを指す。その距離は、法面の角度、路盤と溝の幅、そして切込みの深さに応じて決定される。ここでは、5つの異なるケースが考えられる。

盛土工事において、自然表面が水平の場合。盛土工事において、自然表面が傾斜している場合。掘削工事において、自然表面が水平の場合。掘削工事において、自然表面が傾斜している場合。

90混合工事（斜面）において、路盤の一部が切土で一部が盛土の場合。掘削工事と盛土工事の両方において、自然表面が水平である場合は、切土量（フィートおよび小数点以下）に勾配を乗じた値を、路盤幅と溝幅の半分に加算するだけで済みます。

つまり、カットが 20.55フィート、
  路盤の半分、 10.25フィート、
  溝、 3.00フィート、
  水平1.5度、垂直1度の傾斜、
そして私たちは

(20.55 × 1½) + 10.25 + 3.0 = 44.075 フィート。
地面が道路の軸に対して横方向に傾いている場合、まず地面上のある点を仮定し、（一見正しいように思われるが）その点の高さをレベルから求め、これに傾斜を掛け、溝の外縁間の距離の半分を加えて、中心から仮定点までの測定距離にどれだけ近いかを見る。1 フィート以内であれば、答えは出せる。そうでなければ、2 回目の試行で場所を特定する。

暗渠。

94. 鉄道盛土の下を通過する構造物の長さはL – 2 Rhである。ここで、 Lは斜面杭間の距離、Rは斜面の傾斜、hは構造物の地表からの高さである。したがって、斜面杭間の距離が100フィート、勾配が1.5対1、hが 10フィートとすると、以下の式が得られる。

L = 100 – (10 × 1½ × 2) = 100 – 30 = 70 フィート。
斜めの構造物の長さは、当然ながら道路に対して直角の構造物よりも長くなります。長さは傾斜度によって異なります。

91
石積み。

95. 翼のある橋台などの構造物を設計する際に発生する可能性のある一般的なケースは 8 つあります。
96. 水平接線上の右橋。
97. 水平カーブ上の右橋。
98. 水平接線上の斜め橋。
99. 平面曲線上の斜め橋。
100. 傾斜接線上の直角ブリッジ。
101. 傾斜カーブ上の右橋。
102. 傾斜接線上の斜め橋。
103. 傾斜曲線上の斜め橋。
     そして、これら 8 つのケースは、地表が水平か、横方向に傾斜しているかによっても異なります。
104. 翼壁の概略位置と橋脚を囲む線の概略形状は、図31から図38に示されている。図31はケース1を示している。点A、B、C、Dは、EF、G、Hの中心線から正方形で固定されている。

図31.

92図32はケース2を示しています。翼3 c、4 dは明らかにA1、B2とは異なる傾斜角を持つ必要があります。点A、B、c、d、1、2、3、4は、前述と同様に、曲線の接線から正方形で区切られています。

図32.

図33を見ればその意味は明らかです。

図33.

図34.

図34、ケース5。ここでは翼A1、C4は 93B2、D3も同様ですが、前者の方が埋め立て深さが大きいため長くなります。

図35.

図35、ケース7。ここではそれぞれの翼が独特で、図33と図34を組み合わせたものとなっている。

図36と37。

図36と37、ケース8。これが最も難しいケースです。 94平面図上で、どの翼も長さや傾斜角が同じではありません。自然表面が水平の場合、橋を囲む線はA″、B″、C″、D″です。自然表面がC″からAに下がっている場合、位置はA、B、C、Dとなります。図37は、ABC、Dの位置の立面図です。各点は線n、nから離して配置されています。

図31から図38の線を定める一般的な方法は、図34のA1のように、片方の翼の角度を仮定してACをEFと平行に描き、ACと土手底の交点CからC4を得て、もう一方の翼を描きます。もちろん、局所的な状況によって翼の長さと角度がすぐに決まる場合もよくあります。図32のような単純な曲線では、線A cと線B dは放射状に描かれます。

97. 高架橋を曲線にする場合、橋脚の軸線は曲線の中心に対して放射状に配置され、起伏線の平面はアーチの軸線と平行になります。こうして橋脚はくさび形となり、隣接する2つのアーチの合力に抵抗するために、曲線の外側にスターリング（柱状節理）を設けることで補強する必要があります。
98. 複雑な作業を行う際は、荒地において正確な水平投影を杭打ちしようとしてはいけません。作業を行うための水平面は、掘削される溝のみに与えられます。杭を打ち込む際には、作業中に杭が動揺しないよう、作業対象から十分に離れた位置に杭を配置するよう注意する必要があります。掘削用の杭や溝用の杭は、溝の角に打ち込むことができますが、作業用の杭は、杭から杭へと伸びる線が石積みの輪郭を明確にするように配置する必要があります。作業配置におけるすべての計測は、目盛り付き棒を用いて行い、慎重に確認する必要があります。
99. 橋脚の設置や水上作業全般において、岸に2本の杭を立てるか、固定された貫通部によって水中の線が定義されます。貫通部が2本あれば、点が定義されます。
100. 各構造物には恒久的なベンチマークを注意深く設置し、そこから構造物のレベルを取得できるようにする必要があります。
101. 斜めの橋脚を調整する場合には、床梁が正しい平面にあり、歪んだり曲がったりしないように橋脚座を配置するよう注意する必要があります。

図38.

102. 高さを考慮した工事計画の例として、図38のケースを取り上げます。中心線の勾配を100分の1、傾斜角を45°、橋幅を20フィート、斜径間を100フィートとします。点a、b、c、dの標高が必要です。

（２）の高さを次のように仮定する。 100.00
  （３）は 99.00
  bは2の10フィート後ろにあるので、2より0.1フィート高い、または 100.10
d 0.1フィート未満（2）  または 99.90
  またa = 99.00 + 0.10、または 99.10
  そしてc = 99.00 – 0.10、または 98.90
トンネル。

103. トンネル内で正確な中心線を維持することは、一般的に困難と考えられています。深い坑道では、地上から坑底まで移動できる固定点が2点しかないため、中心線を固定するには細心の注意が必要です。これは、手作業の技能と機器の操作にかかっています。 962本の下げ振りの上端を揃えるのは難しくありません。下端の位置も、その位置によって確実に決まります。以下の方法は、あらゆる目的にかなうと判明しています。

立坑の開口部の直径は 10 フィートとする。開口部を横切る道路に対して直角に 2 本の水平バーを設置し、その上に下げ振りの上端を保持するスライド ブロックを設置する。地上でトランシットを使用してこれらのラインを調整し、固定したら、立坑底部の下げ振りで印を付けた点に鉄のピンを設置する。これらのピンで正確な中心を固定する。ラインを立坑の見出し内に維持するために、両端に鋼鉄の先端が付いた直線ロッドを使用し、これを鉄の中心ピンに設置することでトンネルの中心線を固定する。トンネルが曲線である場合は、立坑における曲線の接線からのオフセットによってラインを配置する。

この方法により、10フィートの距離にあるポイントを1
1001 インチの差があると、100 フィートあたり 1/3 インチ、つまり 1,000 フィートあたり 1 インチの誤差が生じます。

97
第6章
土工
鉄道区間の形式。

104. 読者は、単純な幾何学的図形や物体の面積と立方体の求め方について既にご存知であると想定しています。以下の15の図は、鉄道の切土断面が取り得る形状を示しています。盛土の場合は、切土断面は逆になります。これらの図は、単純な図形に簡単に分離できます。

図39.

図40.

図41.

図42.

98
図43.

図44.

図45.

図46.

図47.

図48.

99
図49.

図50.

図51.

図52.

図53.

図54.

105. 平削りにおける土量表の作成は非常に簡単です。Bを基礎、Rを法面の水平寸法とすると、次の断面の面積は

B + B + 2 R
2× h、または2 B + 2 R
2× h、
あるいは最後に

B + R × h、
100つまり、長方形の底辺と高さの比です。これを100倍して27で割ります。27
100100フィートの長さのプリズムの立方体の大きさは、この式で表すことができます。路盤の幅は19フィート、傾斜は1.5対1です。100フィートの長さのプリズムの大きさを求める式は次のようになります。

（19 + 1.5時間）時間
0.27、
岩盤切土の基部を18フィート、勾配を1/4対1、路床の盛土を18フィートと仮定すると、岩盤、

（72 +時間）時間
1.08、
そして堤防、

（18 + 1.5時間）時間
0.27、
盛土の場合は数字が反転されます。長さ10フィートまたは1000フィートのプリズムの場合は、小数点を移動するだけです。表を作成するには、次の手順に従います。

h B + 1時間半 B + 1½ h × h （B + 1½時間）×時間
0.27
1つの b c d
a′ b′ c′ d′
1つの b n c n d n。
101
図55.

図 55 を見ると、c はc o をh × 2 r だけ超えていること、またc″はc′ をh′ × 2 r′だけ超えていることが分かります。この増加は一定なので、 cの面積を求め、 c + c′ の面積を求めるにはcの 2 倍にして、その増分を足します。このことから次の規則が成り立ちます。

2番目のセクションの増加量（斜面の角度によって変化します）を求めたら、その増加量を1番目のセクションの2倍に加算します。3番目のセクションについては、増加量の2倍を1番目のセクションの3倍に加算します。n番目のセクションについては、増分をn-1倍したものを1番目のセクションのn倍に加算します。代数的にaを1番目のセクション、a′を2番目のセクション 、 a ″を3番目のセクション、a nをn番目のセクションとすると、以下の式が得られます。

最初のエリア 1つの = a ;
2番目のエリア 2 a + i = a′ ;
3番目のエリア 3 a + 2 i = a″ ;
n番目のエリア na + ( n – 1) i = a n。
一部の小数の長さ、つまり実際に循環している小数がなければ、立方体の内容に対してすぐに操作できるでしょう。

106. このようにして作成された表は次の形式となる。

102
フィート単位での切取り（または埋め戻し）。 立方ヤード土。
傾斜は1.5～1。 立方ヤードの岩。
傾斜は¼から1。
1 76 68
2 163 137
3 261 208
4 371 282
5 491 356
6 622 433
7 802 512
8 919 593
9 1083 675
10 1260 759
つまり、切り口が 8 フィートの場合、長さ 100 フィートごとに 919 立方ヤードになります。1000 フィートは 9190 ヤード、長さ 10 フィートは 91.9 立方ヤードになります。

107. 上記の方法は概算のみを目的としています。1人が断面図から切土または盛土の面積を読み取り、2人目が上記の表から対応するヤード数を入力し、3人目が数値を記入します。この際、切土と盛土を区別するよう注意してください。

最終的な測定には、プリズモイドの公式のみを使用する必要があります。プリズモイドの長さは 100 フィートごとに測定され、地面が荒れている場合はより近い距離で測定されます。

108. 上記の式と端部面積を平均化する一般的な方法によって与えられた比較量の例として、傾きが 1.5 対 1 である次の例を取り上げます。

ベース。 距離。 カット。 エンドエリア。 平均面積。 ミドルエリア。
20 0 0 000 000 000
20 50 5 137 069 059
20 50 10 350 244 236
20 50 15 637 493 483
20 50 00 000 318 236
103端の面積を平均すると

50 × 69 = 3,450
50 × 244 = 12,200
50 × 493 = 24,650
50 × 318 = 15,900 合計、56,200。
そして、プリズモイドの公式によれば、

50 × 305
50 × 1,257
50 × 2,669
50 × 1,755 合計 299,300 ÷ 6 = 49,000、

56,200 – 49,000 = 7,200
立方フィート、端部面積法を優先します。

109. プリズモイドの公式は代数的に

a + a′ + 4 a″
6L = c、
L = 長さの場合、
c = 立方内容量、
a = 一方の端の面積、
a′ = もう一方の端の面積、
a″ = 中央領域;
あるいは、言葉で言えば、両端の面積の合計に中央の面積の4倍を加え、その結果に長さの6分の1を掛けます。中央の面積とは、両端の平均の高さに基づいて作られる面積です。例えば、長さが100フィートで、一方の端の高さが10フィート、もう一方の端の高さが20フィート、傾斜が1.5対1の場合、立方量は（底辺が22フィートの場合）

[(22 + 22 + 30
2× 10 ) + (22 + 22 + 60
2× 20 ) + (22 + 22 + 45
2× 15 × 4 )] × 100./6
104
掘削と盛土。

110. 道路の勾配は、切土と盛土が均等になるように調整すべきだと考える論者もいる。この調整によって全体の勾配の高低差はあまり変わらないかもしれないが、勾配の力学的効果は影響を受ける可能性がある。切土と盛土の完全なバランスは望ましくない。土木工事の全体コストは最小限に抑える必要があり、長距離輸送を行い、縦断上の材料の交換のみで勾配線を形成するよりも、無駄遣いして土を借りる方が多くの場合安価である。
111. 横断勾配は、切土が行われる土壌の性質によって異なります。砂利は水平勾配が1.5対垂直勾配で、場合によっては1.4分の1、あるいは1対1の勾配になります。粘土はしばらくの間ほぼ垂直ですが、最終的には非常に緩やかな勾配となり、水平勾配が2、3、さらには4倍になる場合もあります。粘土層がより安定した土壌の下にある場所では、急激な勾配を避けるため、粘土層を壁で支え、土壌のみを傾斜させる方が経済的です。
112. いかなる場合でも、良好な排水を確保し、斜面上部に表面排水溝を設けることで斜面を保護するよう注意を払うべきである。長い切土における排水溝は、水が確実に流れ落ちるよう、わずかに傾斜させるべきである。1マイルあたり10フィートの勾配で十分であり、多くの場合5フィートでも十分である。斜面の切土では、上部斜面の上部に表面排水溝を設けるのが効果的である。多くの高い盛土では、路床から始まり、徐々に基底部に向かって傾斜する集水溝を設けることで、盛土の切土を大幅に防止することができる。
113. 盛土を急ピッチで施工する場合は、その後の沈下を考慮して、実勾配よりやや高い位置で全幅仕上げを行う必要がある。（仕様書参照）
114. アメリカのいくつかの地域では材料の収縮が考慮され、次のような考慮がなされている。

軽い砂質土 0.12
粘土質土 0.10
砂利質の土 0.08
砂利と砂 0.09
ローム 0.12
粘土 0.10
粘土が溜まった 0.25
湿った表土 0.15
逆に、採石される岩石の量は 25 パーセントから 50 パーセントに増加します。

115. 盛土をゆっくりと、一度に90～120cmずつ層状に盛る場合、沈下量は非常に少ないが、一度に盛土すると沈下量は大きくなる。必要な高さを超えても、盛土幅は十分に確保する必要がある。図56は、沈下前と沈下後の盛土の形状を示している。

図56.

不良材料のバンクを形成する最良の方法は、図 57 のように層を突き固めることです。こうすることで、沈降によって固まり、滑って作業が破壊されることはありません。

図57.

106
資材の輸送。

116. 盛土を形成する際に、隣接する切土（複数可）から盛土全体を作ることは必ずしも賢明ではありません。運搬距離が長すぎる場合があります。このような場合、切土の一部を無駄にし、より近い地点から土を盛土のために借りるのが一般的です。運搬を最も経済的に行うためには、土の3乗と平均距離（掘削と盛土の重心間の距離）の積が最小でなければなりません。理論的な最小費用を決定することは、多くの変数が絡むため非常に複雑になり、得られた結果は特定のケースにのみ適用できます。土取場の位置と材料を運搬する経路は、何よりも現地の状況によって決まります。

平均運搬量の。

117. 任意の断面における土砂の移動コストを求めるには、移動する土砂の総量と平均移動距離が必要です。平均移動距離とは、土砂全体を移動させた場合のコストが、各土砂をそれぞれの距離だけ移動させた場合のコストの合計と同じになる距離です。平均移動距離を求める手順は以下のとおりです。まず、移動前と移動後の各質量の重心間の距離を求めます。これは、断面を観察することで、実践的に十分な精度で行うことができます。次に、

118.部分量とそれぞれの曳き量との積の合計を総量で割ると、平均曳き量（フィート）が得られます。あるいは代数的に、部分量をm、m′、m″、m‴、それぞれの曳き量をm で表すと、107d、d′、d″、d‴、合計量をS、平均運搬量をDとすると、

md + m′d′ + m″d″ + m‴d‴
S= D。
例:列1に立方ヤード単位の部分量を表示します。列2に対応する運搬量を表示します。

1,000 × 200 = 20万
2,000 × 300 = 60万
5,000 × 400 = 2,000,000
8,000 × 600 = 4,800,000

16,000 7,600,000
そして7,600,000
16,000=平均運搬距離475 フィート。
証明。1,000ヤードを1フィート移動するコストを10セントとすると、個々の質量のコストは

1,000ヤード200フィートは 20.00ドル
2,000ヤード300フィートは 60.00
5,000ヤード400フィートは 200.00
8,000ヤード600フィートは 480.00

和、 760ドル
また、16,000ヤード475フィートを移動するコストは

16 × 475 × 10 = 760.00ドル。

119. 土砂の移動は、シャベル、手押し車、馬、荷車、あるいは自動車によって行われます。概算で、私たちは土砂を移動させることができます。

シャベルだけで 10から 20フィート、
手押し車だけで 20から 100フィート、
カートで 100から 500フィート、
車で 500から 5,000フィート、
108運搬量が増加し、輸送車両の数が同じであれば、掘削機の数は減少しなければなりません。容易に除去できる土は、硬い土のように、一定の台数の掘削機では、それほど多くの運搬量を許容しません。地盤の性質、荷車の形状、馬の種類、季節、労働単価などは、輸送の問題に関わる要素です。この問題を最もよく説明しているのは、フランクリン研究所ジャーナルに掲載されたエルウッド・モリス氏（CE）の優れた論文です。賃金の価値、地盤の性質、運搬距離を知れば、どの輸送手段が優先されるべきかは容易に分かります。

請負業者の測定。

120. 工事の実施価格は、定められた間隔、通常は毎月1回、請負業者に支払われます。これらの部分的な支払いにおける作業量は、地盤を基準として計測されます。工事完了に向けて、進捗率を把握する最も正確かつ容易な方法は、一次計測によって得られた合計量から既に完了した量を差し引くことです。請負業者には全額が支払われるのではなく、一定の割合が差し引かれます。これにより、工事の誠実な履行が保証されます。工事の性質が不確実であるため、当初から比例配分 価格を設定することは不可能です。土と見えるものが岩である可能性もあります。1つを除くすべての項目について最高見積価格を差し引くことで、その項目のおおよその比例配分価格を決定できます。原価分析によって、請負業者の利益となる最低限の限度が決定され、比例配分価格から一定の割合を差し引いたものが、会社の利益となる最大限の額となります。

109
排水中。

121. 沼地の表層から水を排水する場合、まず最も低い排水口の位置を特定する必要があります。水生植物の生育方向は、水の自然な流れを示しており、常に下流を指しています。最も利用しやすい排水口が決まったら、幹線排水管を敷設し、そこから流れの方向に向けて斜めの枝を切り出します。これらの枝に、すべての小さな切り込みを集め、地域全体に均等に排水できるようにします。落差は最も遠い地点で最大にし、水量が増えるにつれて小さくします。大きく深い川は、1マイルあたり1フィートの落差があれば十分な流れです。小川の場合は、その2倍の落差が必要です。溝や通常の排水溝は、1マイルあたり8フィートの落差が必要です。水面から水を流す際は、溝の側面や底が摩擦で摩耗しないように、非常にゆっくりと流す必要があります。水路を清潔に保ち、進むにつれて流速を増すためには、常に水の流れを維持する必要があります。表面が完全に水平になったら、当然のことながら、排水溝は真っ直ぐにする必要があります。

注意深い観察によって水量を決定した後、面積と速度の両方に関して主排水管に過剰な水が流れ込まないように、主管と枝管の断面を固定する必要があります。

流れをスムーズにするために、側面は約1.25対1の傾斜とし、底幅は水深の3分の2とします。これらの結果は、この問題に多大な注意を払ってきた英国の技術者の実践から得られたものです。

110湿原を切り開いた排水溝は、土壌を形成する植物の繊維が水の作用に抵抗するため、完全に垂直ではないとしても、側面がほぼ垂直になっていることがあります。

土壌下層の排水。
地質学は、地層の層序だけでなく、その質と性質についても理解させてくれるため、この作業に非常に大きく貢献しています。不透水性の土壌は通常最も重く、多孔質の土壌はより軽い性質です。粘土は、水分を吸収しても、自然のまま放置すると蒸発によってのみ水分を放出します。したがって、このような地表を有用な目的に適合させるには、相当の創意工夫と、しばしば多大な費用が必要になります。このような土壌は地下水脈によって不安定になることはなく、下層が多孔質であれば、掘削して水を下層に排出することで効果的に排水することができます。

土地に湧き水が豊富にある場合、あるいは地下水が湧き出る場合、排水は異なる方法で行われます。湧き水は、地面に降り積もった雨水が多孔質の地層を通過した後、不透水性の層に溜まり、傾斜面を滑り落ちて、通常は谷底にまで達し、水路を形成します。

下流の水流は、低地に到達する前に 1 つの水路に集めることで簡単に処理できます。

泥沼を排水する場合、その泥沼が存在する地層を調べる必要があります。よくあることですが、土層と苔むした層の間に粘土層が介在していて、その粘土層が水を保持している場合は、適切な場所でこの粘土層を叩くことで、全体が沈むでしょう。

悪い底に築かれた堤防の好例は 111イギリスのグレート・ウェスタン鉄道のスティーブンソン氏が、チャットモス踏切で行った作業です。この苔は非常に柔らかく、牛が歩くこともできず、鉄棒が自重で沈んでしまいました。まず、縦溝と横溝の排水システムによって苔を徹底的に排水し、可能な限り軽い素材、つまり乾燥した苔そのもので盛土を行いました。この処理がなければ、苔は盛土だけで沈んでいたでしょう。しかし、今ではこの苔が、最も重い列車の通過を支えています。

操作を実行する方法。

122. 鉄道における工兵隊の編成は次の通りで、地域によって多少異なります。

主任技師は、すべての作業、すべての補佐、部隊のメンバーの任命と解雇、すべての構造物の設計、仕様の作成、および道路の徹底的、正確、かつタイムリーな建設に付随するすべての機械的操作の全責任を負います。また、必要な機器の量と特性を一般的に指定できなければなりません。

常駐技師は、工事の性質に応じて 25 マイルから 50 マイルの道路の詳細な建設を担当し、本部からの命令を適切に遂行する責任を主任技師に対して負います。常駐技師は、実行した量と残りの作業量の両方について、自分の作業の正確な状況を毎月主任技師に報告します。

常駐技師の助手はレベラーとトランジットマンです。彼らは常駐技師の監督の下、作業の配置、測量、見積りを担当します。レベラーは1名以上のロッドマン、トランジットマン、2名のチェーンマン、そして1名以上の斧マンを同行させます。

112場合によっては、上記に加えて、石工、橋梁、上部構造の検査員が加わります。これらの検査員は、道路に多数の機械構造物があり、常駐技師が他の業務に十分な時間を割くことができない場合にのみ必要です。毎月、整地、橋梁、石工の正確な施工量は、 常駐技師とその助手によって算出されます。主任技師はこれらの量に工事費を当てはめ、一定の控除率を差し引いた上で、会計担当者に見積書を提出します。

123. 月次見積りから作成された概要には、不必要な数字を使わずに、完了した作業量と残りの作業量を明確に示す必要があります。

利便性のため、鉄道で使用される様々なブランクは、同じ形状とサイズに折りたたむ必要があります。ブランクは、

契約、
仕様、
常駐エンジニアの月次報告書
アシスタントの週次および月次収益、
フォースの帰還、
給与明細、
バウチャー。
契約書と仕様書は第4章に記載されています。居住者が主任技術者に毎月提出する報告書は、おおよそ以下のとおりです。

—— 月末までの A および B 鉄道の第 1部門の作業の月次報告書。——までの作業全体量と、現在の完了見積も示されています。

113
セクション。 請負業者。 卒業。
伐採と根切り。 発掘。
7月です。 現在までの合計。 7月です。 現在までの合計。
エーカー。 価格。 違います。 エーカー。 教授 違います。 ヤード。 教授 違います。 ヤード。 教授 違います。
1 15 100 1500 300 100 30000 44000 10 4400 100000 10 10000
石積み。
ファーストクラス。 二等兵。 三等兵。 掘削中の基礎。 基礎木材。
7月です。 現在までの合計。 7月です。 現在までの合計。 7月です。 現在までの合計。 7月です。 現在までの合計。 7月です。 現在までの合計。
ヤード。 教授 違います。 ヤード。 教授 違います。

橋梁工事と木工工事。
トラス橋。 杭橋。 ストリンガーブリッジ。 トレストリング。
7月です。 現在までの合計。
足。 C. 違います。 足。 C. 違います。

上部構造とフェンス。
上部構造。 フェンシング。
7月です。 現在までの合計。 7月です。 現在までの合計。
マイルズ。 価格。 違います。 マイルズ。 価格。 違います。

114
作業の価値と支払われる金額。
7月の仕事の価値。 7月に支払われた金額。 現在までの合計値。 全額お支払い済み。 残りの支払金額。

労働の価値。
職長とメカニック。 労働者たち。 馬車と馬車。 牛を乗せた荷車。 全体の値。

要約。
7 月に行われた作業の価値。 これまでの作業の価値。 残存価値。

常駐技師の助手は、各セクションに投入された力の量と価値を毎週、また各セクションに行われた作業の正確な量を毎月、それぞれ記入欄を設けて技師に報告する。上記の用紙は、8ページ分の用紙に印刷して折り畳むことも、大きな用紙に連続した見出しとして記入することもできる。

115
第7章
岩盤工事
岩石掘削。

125. 岩盤掘削の際、掘削面は、水平方向が垂直方向に対して4分の1または5分の1程度といった緩やかな傾斜で切削されることもあれば、完全に垂直に切削されることもある。岩盤を覆う土砂が発生した場合は、まず適切な傾斜で除去する。土砂の麓と岩盤の頂上の間には、1～2フィートの土手を残す。
126. 必要なバラストを投入するため、地面から 1 ～ 2 フィート下の岩石と土を取り除きます。

発破と採石。

127. 岩石を除去する最も一般的な方法は発破です。この方法では、鋼製の刃を持つジャンパーを用いて穴を掘り、手作業または蒸気で作業します。岩石に穴を開ける際の最初の目的は、必要な抵抗線（ドリルの長さに対して直角の通気孔への粉末の抵抗が最も少ない線）を確保するために、作業面を掘削することです。これらの線は、可能であれば、地層に対して直角にする必要があります。穴は岩の層と平行に掘削する必要があります。そうすれば粉末が地層から剥離します。垂直面を作業する場合は、まず下部を発破し、張り出した塊を掘削するのが最善です。
128. 異なる装薬量で比例的な結果を得るための火薬の量は、抵抗が最も少ない線の3乗に等しい。例えば、

2 3は4オンス、3 3は13.5オンスです。
または

8対4は27対13.5
そして一般的には、

L 3 : w :: L′ 3 : w′ ;
どこから

w′ =wL′ 3
L 3。

129. 最も抵抗の少ない線に対応する以下の突撃は、ジョン・バーゴイン卿の著作からの引用です。

最も抵抗の少ない線。 粉末の充填。
2フィート、 0ポンド 4オンス。
4フィート、 2ポンド 0オンス
6フィート、 6ポンド 12オンス
8フィート、 16ポンド。 0オンス

130. 石粉を取り除いた後、穴の底に石粉を入れます。その後、芝などの軽い材料を敷き詰めます。次に、レンガの粉、乾燥した粘土、または類似の材料で突き固め、最後に湿った粘土などの固い物質で栓をします。すべての穴に穴を開け、突き固めた石粉をワイヤーに押し付けることで、石粉と繋ぎます。この穴に導火線を挿入し、火薬に点火します。最も完璧な突き固めは、天然の岩石と同等の抵抗力を発揮します。上記の方法を大幅に改良したのがサンドブラストです。石粉を入れ、穴を砂で満たします。砂は軽くかき混ぜて沈殿させますが、押し固める必要はありません。石粉の爆発によって砂がくさびのように広がり、 117爆風の力を横方向にも及ぼす。場合によっては、穴の中に砂と一緒に小さな円錐形の木を（底を下にして）置くことがあり、これは爆風がドリルから逃げるのを防ぐのに非常に役立ちます。
131. 近年、大量の電荷を同時に点火する優れた方法、すなわちボルタ電気が採用されています。
132. この手法の適用例として、イギリスの技術者たちがドーバー（イングランド）から約2マイル離れたラウンドダウン・クリフの一部を破壊した事例が挙げられます。岩に13フィート×5.5フィート×4.5フィートの空洞が2つ、そして10フィート×5.5フィート×4フィートの空洞が1つ掘られました。これらの空洞には50袋の火薬が詰められ、総重量は8.5トンでした。火薬はボルタ電池で点火され、この作業によって380フィート×360フィート×80フィート、40万立方ヤードにも及ぶ岩塊（チョーク）が海に投げ込まれ、推定4万ドル近くの費用が節約されました。
133. パスリー大佐の採鉱に関する覚書に掲載されている次の表は、重量別の各種ドリルの火薬収容能力と、1 ポンドの火薬を収容できる各種直径の穴の深さを示しています。

穴の直径（インチ）。 1 インチの深さに数オンスの粉末。 1フィートの深さの粉末。 1 ポンドを入れる穴の深さ (インチ)。
ポンド。 オンス。
1 0.4 0 5.0 38.2
1.5 0.9 0 11.3 16.9
2 1.7 1 4.1 9.5
2.5 2.6 1 15.4 6.1
3 3.7 2 13.2 4.2
3.5 5.1 3 13.5 3.1
4 6.7 5 0.4 2.4
4½ 8.4 6 5.7 1.9
5 10.5 7 13.6 1.5
5½ 12.7 9 8.0 1.3
6 15.1 11 4.9 1.0

118134. 水中での発破は、ニューヨーク港とセントローレンス川の両方で、マイレフェルト氏とラースロフ氏によってある程度実践され、大きな成功を収めてきました。この方法は、岩石の表面で火薬の塊を爆発させるだけで、水自体が発破に対する十分な反応源となります。

トンネル工事。

135. トンネルは、深い掘削を避けるため、丘陵地帯を掘削します。堅い岩盤の場合は天蓋で支えますが、土中や緩い岩盤の場合は、人工のアーチ状のライニングが必要になります。図58と59は、岩盤と土中の断面図です。インバートBBはコンクリートの層に設置されます。土を掘削する場合は、作業中は仮の天蓋を使用し、作業後にレンガや石でできたアーチに置き換えます。アーチの背面はしっかりと楔で固定し、グラウトを充填し、土をしっかりと押し固めなければなりません。

図58.

図59.

トンネル建設に伴う大きな欠点は、空気、光、空間、そして排水の不足です。後者の要件を満たすために、非常に軽量な 119勾配が導入される可能性がある。勾配は一般に山頂または山頂へのアプローチ部に発生するため、簡単に導入できる。 1
1000または 1 マイルあたり 5 フィートで十分です。

勾配のあるトンネルを掘る場合、一方の端はアプローチを外すと自然に排水されますが、もう一方の端は逆方向に排水されます。この障害に対処するには、常に最も低い場所を維持しながら工事に沿ってポンプを動かすか、または坑道に井戸を掘ってそこから水を地表に上げなければなりません。

トンネルの換気は、新鮮な空気を流入させる必要があるときに、汚れた空気を排出することによって行われます。

136. 岩石を取り出す場合、その費用は、遭遇する岩石の性質と層構造によって大きく異なります。

シャフト。

137. かなり長いトンネルでは、端部から作業するだけでは長い時間がかかります。このような場合、最も都合の良い場所（適切な距離であれば最も浅い場所）に立坑を掘り、その底部から両方向への作業を開始するのが一般的です。この作業には、排水、換気、掘削土砂の除去をすべて立坑を通して行う必要があるため、かなりの費用がかかります。

人工アーチに煙の排出口と採光口を設ける際には、その位置に配慮する必要がある。開口部はアーチの頂部ではなく、アーチの起点部に設けるべきである。そうすることで、石積みの強度への影響が軽減される。

都市部やその他外観が重要となる場所のトンネルのアプローチ部は、切羽コーピングとウィングで仕上げられています。

138. トンネルは、最も迅速に施工された場合、 120完成には長い時間がかかります。以下の表は、アメリカのいくつかの重要なトンネルの進捗率を示しています。

トンネルの名前。 長さはフィート単位です。 時間（日数）。 1日あたりの平均前進量（フィート単位）。
*ペン鉄道、 3,612 697 5.18
*キングウッド B. & ORR 4,100 750 5.47
ボードツリーB.＆ORR 2,250 675 3.32
*ウェリング、B. & ORR 1,240 524 2.37
パシフィック鉄道、 700 210 3.33
ピッツバーグとコネルズビル（推定） 4,500 810 5.56

一般的な平均日進（フィート） 4.205

*印は複線用です。
次の表には、世界各地の他のトンネルの所要時間と費用も示されています。

トンネルの名前と場所。 材料。 長さはフィート単位です。 時間（日数）。 1日の平均気温（フィート単位）。 セクション。 1 フィートあたりのコスト。
$
ネルト、フランス、 硬い石灰岩 15,153
29½ × 26¼
リケラル、フランス、 チョーク 18,623 2,139 8.7 26¼ × 26¼ 39.89
プイィ、フランス、 チョークと粘土 10,928 2,504 4.4 20⅓ × 20⅓ 113.96
フランス、アルシャーヴィル
7,348 1,878 3.9 26¼ × 26¼ 68.38
モーラージュ、フランス、
15,752 2,085 7.5 25½ × 25½ 94.43
ロルボワーズ、フランス、 チョーク 8,670 626 13.9 25 × 25 62.98
ルール、フランス、
5,645 522 10.8 25 × 25 62.98
リオラン、フランス、
4,548 2,087 2.2 21⅓ × 21⅓ 56.98
キルズビー、イギリス、 粘土と砂 7,233 1,252 5.8 27 × 23.5 194.31
ベルチングリー、イギリス、 青い粘土 3,972 626 6.3 24×25 102.86
テムズ＆メドウェイ、イングランド、 チョーク 11,880 939 12.6 30 × 38⅔ 45.59
ボックス、イギリス、 大理石、フリーストーン、マール 9,680 1,252 7.7 35 × 39 148.15
イギリス、ヘアキャッスル 岩と砂 8,778 939 9.3 14×16 57.05
ノチストンゴ、メキシコ、 粘土と泥灰岩 21,659 287 75.4 13¾ × 11½
ブリスワース、イギリス、 岩と粘土 9,240 2,191 4.2 16½ × 18 23.18
サッパートン、イギリス、 ロック 12,900 1,878 6.9 15×15 12.44
ブラックロック、米国 グレイワックスレート 1,932
19 × 17¼ 77.18
ブレジー、フランス、 チョークと粘土 13,455 1,043 12.9 26¼ × 26¼ 136.06
エッジヒル、イングランド、 粘土とフリーストーン 6,600
22 × 16 30.15
リトルバーグ、イギリス、
8,607 590 14.6 27½ × 24 129.61
ウッドヘッド、イギリス、 石臼 15,840 1,800 8.8
121いくつかの場所におけるトンネル掘削の 1 立方ヤードあたりのコストは次のとおりです。

名前。 材料。 1立方ヤードあたりのコスト。
ブラックロック、米国 硬いグレーワックスレート、 6.60ドル
リーハイ、米国 非常に硬い花崗岩、 4.36
スクーカル、米国 スレート、 2.00
ユニオン、米国 スレート、 2.08½
ブルーリッジ、米国 ——、 4.00
バージニア・セントラル鉄道のブルーリッジトンネルは、全長4,280フィート（約1,280メートル）で、単線用に21フィート×15フィート（約6.3メートル×4.5メートル）のトンネルとして建設されました。ライニングの厚さは約4フィート（約1.2メートル×約6.3メートル）です。ライニングが使用されている箇所の掘削幅は26フィート×23フィート（約6.3メートル×約6.3メートル）です。

フーサックトンネル（マサチューセッツ州）は、全長4.5マイル（約14.3キロメートル）、断面幅23フィート（約6.7メートル）、長さ22フィート（約6.8メートル）のトンネルとして計画されています。深さ850フィートと750フィート（約2.8メートル）、直径10フィート（約10メートル）の2本の坑道を設ける予定です。

長さが 450 フィートまたは 500 フィートを超える場合は人工換気が必要になります。

イギリスのブレチングリートンネルの坑道は、深さ 97 フィート、直径 10 フィート半で、青い粘土を切り出してライニングを施したもので、坑道 1 ヤードあたり 68 ドル 44 セントかかりました。

ブレイジートンネルの坑道は、平均して 500 フィートの深さがあり、粘土、白亜、緩い土を掘り、（ライニングされて）1 ヤードあたり 139.11 ドルの費用がかかった。

ブラック ロック トンネルの竪坑は深さ 139 フィートで、硬いスレートでできており、1 立方ヤードあたり 18.72 ドルの費用がかかりました。

122
第8章
木造橋

139. 木製橋は、その安価さと汎用性から、全国各地で採用されてきました。現在もなお、その普及が続いています。我が国の鉄道では、ほぼあらゆる種類の木製橋梁が見られます。石や鉄製の橋梁に比べると耐久性は劣りますが、適切な注意を払えば長持ちさせることができます。

橋梁に働く力について。

140. 木材や金属棒が受ける可能性のある応力は4種類あり、それぞれが木材や金属棒を異なる方法で破壊する傾向があります。これらの応力の大きさと性質は、棒や梁の位置と力の方向によって異なります。

梁は伸ばすことによって引き離されることがあります。—張力。

粉砕、圧縮によって破壊される可能性があります。

横方向に破損する場合もあります。—クロスストレイン。

木目を横切って押しつぶされる可能性があります。—押し潰し。

123
張力。

141. 木材の端から 1,000 ポンドを吊り下げ、その重量の方向が木材の軸と一致するようにした場合、梁にかかる張力は 1,000 ポンドになります。

力の方向が垂直で、梁が傾斜している場合、ひずみは傾斜の対角線が垂直線を超える分だけ増加します。例えば、長さ10フィートの梁の下端から45°の角度で傾斜した10フィートの梁に1000ポンドの重量を吊り下げるとします。対角線が10フィートの場合、垂直線は7.07フィートとなり、ひずみは以下のように増加します。

7.07 ～ 10 は 1,000 ～ 1,414 ポンドです。
水平からの傾斜角度が大きくなるにつれて、与えられた荷重によるひずみは減少し、梁が垂直になると、重量は最小の力で作用します。

圧縮。

142. 垂直の柱に1000ポンドの荷重がかかると、その柱にかかる圧縮応力も1000ポンドになります。柱が傾いている場合、張力の場合と同様に、応力は増加しますが、その量は傾斜に応じて変化します。

柱や支柱として機能する木材や金属片は、圧縮に耐えられるだけでなく、横方向の曲がりや膨らみにも耐えられる必要があります。

143. 長さが直径の7～8倍しかない円筒は、縦方向に力を加えても膨らまず、割れてしまいます。長さがこれを超えると、横方向の力によって生じるのと同様の動きで破壊されます。 124鋳鉄柱の長さが直径の30倍の場合、曲げのみで破壊が発生します。それより短い場合は、曲げと破壊が同時に発生します。柱を中空に鋳造し、中央に向かって大きくすると、強度が大幅に向上します。
144. 柱として働く梁が曲げられる前に支える重量を求める公式は、バーロウによれば、重量が長さに反比例すると考えると次のようになる。

WL 2
80 E= bd 3、
そしてWの値は

bd 3 × 80 E
L 2、
与えられた重量と仮定された断面寸法から、

d = ∛(WL 2
80 Eb)、
そして

b =WL 2
80エド3、
ここでWはポンド単位の重量を表し、
Lはフィート単位の長さを表します。
Eは定数を表す。
dはインチ単位の深さを表します。
b は幅をインチ単位で表します。
クロスストレイン。

145. 両端で支えられた梁に横方向に加えられた重量によって生じるひずみの量は、幅に比例し、長さに反比例し、 125深さの二乗。どのような窪みが生じても、上部は短くな​​り、下部は伸びる傾向がある。そのため、上部の繊維は圧縮され、下部の繊維は伸びる。圧縮量と伸び量は当然等しくなければならないため、ある材料がこれら二つの応力に異なる程度で抵抗する場合、それぞれの応力に抵抗する繊維の数も異なる。

上部は圧縮され、下部は伸長するため、当然のことながら、梁のどこかに圧縮も伸長も受けない線が存在します。この線（中立軸）の位置は、材料の相対的なひずみ抵抗力、形状、そして位置によって決まります。例えば、木材が1平方インチあたり2,000ポンドの伸長と1,000ポンドの圧縮に耐えられるとすると、中立軸は上部から下部までの2倍の距離になります。

いくつかの材料では、棒が動いている間に中立軸の位置が変わります。例えば、錬鉄は、少し圧縮された後、元の状態よりもずっと大きな圧縮に耐えるようになります。また、下側の繊維は、引き伸ばされた後、最初よりも抵抗が少なくなります。この 2 つの動作の結果、中立軸が上に移動します。

146. 次の表は、木材、錬鉄、鋳鉄の相対的な抵抗力と、それに対応する軸の位置を示しており、実用上十分な精度を備えています。

材料。 拡張に対する抵抗。 圧縮に対する耐性。 比率。 上部からの軸の距離（深さの割合）。

錬鉄、 90 66 90
66 90
156 または0.58
鋳鉄、 20 111 20
111 20
131 または0.15
木材、 2 1 2
1 2/3 または0.66
したがって、横方向のひずみを受ける梁や、 126直接的な伸張または圧縮の場合、抵抗は材料の非圧縮性と非伸張性によって影響を受けます。

147. 与えられた重量を横方向に支えるための梁の寸法を決める公式は

S =4ベッドルーム、2
バスルーム、
ここで、S はポンド単位の最大強度を表します。
bはインチ単位の幅を表します。
dはインチ単位の深さを表します。
eはインチ単位の長さを表します。
破壊。

148. 押し出し、つまり固定点を横切る押し潰しは、支柱が弦材に接する箇所、または橋がボルスターや壁板に接する箇所で発生します。また、ボルト、ピン、リベットのせん断も発生します。

材料の一般的な耐性。

149. 伸張、圧縮（単純圧縮の場合）、および押し潰しに対する抵抗は、断面積に比例します。つまり、断面積を2倍にすれば、強度も2倍になります。横方向のひずみに対する抵抗は、幅、 長さの逆数、深さの2乗に比例します。つまり、幅を2倍にすれば強度も2倍になり、長さを2倍にすれば強度は2分の1になり、深さを2倍にすれば強度は4倍になります。

実際の材料の強度。

150. いかなる材料も、長時間よりも短時間の方がはるかに大きな荷重に耐える。材料を損傷して安全を損なうことのない重量は、1から 127最終的な強度の3分の1から4分の1程度に過ぎません。本研究全体を通して、いずれにせよ4分の1が最大限に使用されます。

錬鉄。
151.延長。

平方インチあたりのポンド数。
バーロウによる17回の実験の平均（p. 270） 62,720
ワイスバッハの力学（第2巻、71ページ） 60,500
オーバーマンの力学（p. 408, 409） 61,333
ブラウン、レニー、テルフォード（平均） 65,251

平均 62,451

安全のため4つ減らす 15,613
または、概算で 1 平方インチあたり 15,000 ポンドは、実際に使用される錬鉄の伸長に対する抵抗です。

152.圧縮強度 —材料強度、特に錬鉄の圧縮強度については、著述家の間で大きな意見の相違が見られます。誰もが圧縮強度を伸長強度と同程度と推定していますが、実験の一般的な結果を総括する際に、圧縮強度を伸長強度の50～75%以上と評価する人はいません。ウィリアム・フェアバーンは、桁として使用される鉄筋の伸長強度と圧縮強度の相対的な抵抗を2対1としています。

ワイスバッハによる 56,000
ロンデレによる 7万
ホジキンソン 6万5000

平均 63,667

4つ減らす 15,917

概数 16,000 平方インチあたりのポンド数。
実践的には8,000から12,000 1281インチあたり11,000ポンドが最もよく使用されます。90対66の比率は、最も信頼性の高い構造における作用をほぼ表しているように思われます。したがって、この比率、つまり1平方インチあたり11,000ポンドが採用されます。錬鉄はある程度圧縮されると、圧縮抵抗が大幅に増加します。

鋳鉄。
153.伸張性。この材料は引張力に抵抗するためにはあまり使用されません。ただし、表を完全とするために、以下のものを示します。

ワイスバッハ著 2万 ポンド。
バーロウ著 18,233 ポンド。
オーバーマン著 2万 ポンド。
レニー著 18,000 ポンド。
ホジキンソン著 16,577 ポンド。
英国鉄鋼委員会による 15,711 ポンド。

平均 18,087 ポンド。

4つ減らす 4,522 ポンド。

概数 4,500 ポンド。
154.圧縮。

ワイスバッハ著 109,800 ポンド。
ホジキンソン著 107,520 ポンド。
アイアンコミッション 10万 ポンド。
スターリングは強くなった 13万 ポンド。

共通の平均 105,773 ポンド。

スターリングの平均 13万 ポンド。

安全のために4つ減らす（共通） 26,443 ポンド。

安全のため4つ減らす（スターリング） 32,500 ポンド。

概数（共通） 2万5000 ポンド。

概数（スターリング） 3万 ポンド。

155. 以下は、 129前述の数値は、実際には完全に安全な寸法を示すものとして信頼できます。

錬鉄。 鋳鉄製。
15,000 4,500 抗張力、
11,000 2万5000 圧縮強度。
鉄に関する追加のコメントについては、第 IX 章を参照してください。

156.アメリカの木材の性質と強さ。

木材の名前。 1立方フィートあたりの重量。 拡張に対する抵抗。 圧縮に対する耐性。 Sの値。 弾性。

ホワイトパイン 26 1万2000 6,000 1,229
イエローパイン 31 1万2000 6,000 1,185
ピッチパイン 46 1万2000 6,000 1,727 4,900
レッドパイン 35 1万2000 6,000 1,527 7,359
バージニアパイン 37 1万2000 6,000 1,456
スプルース 48 1万2000 6,000 1,036
カラマツ 33 1万2000 6,000 907 2,465
タマラック 26 1万2000 6,000 907
ホワイトシダー 22 8,000 4,000 766
カナダバルサム 34 1万2000 6,000 1,123
ホワイトオーク 48 15,000 7,500 1,743 8,595
レッドオーク 41 15,000 7,600 1,687
ライブオーク 72 15,000 7,200 1,862
ホワイトブナ 44 18,000 9,100 1,380 5,417
レッドブナ 48 18,000 9,000 1,739
バーチ 44 15,000 7,000 1,928
ブラックバーチ 41 15,000 7,200 2,061
イエローバーチ 36 15,000 7,200 1,335
灰 38 16,000 8,100 1,795 6,581
ブラックアッシュ 35 16,000 8,000 861
スワンプアッシュ 57 16,000 8,000 1,165
ヒッコリー 51 15,000 7,200 2,129
バターナッツ 54 15,000 7,600 1,465
アイアンウッド 54 16,000 8,100 1,800
ロックエルム 45 16,000 8,011 1,970 2,799
130
木材の平均引張強度は 14,080 ポンド。
安全のため4つ減らす 3,520 ポンド。
味付け不足で減らす 2,000 ポンド。
平均圧縮強度の減少 1,000 ポンド。
押し出し抵抗の減少 150 ポンド。
引張強度と圧縮強度の比 2対1。
実用上最もよく使用される木材の式（WL = 4 Sbd 2 ）におけるSの平均値 1,250。

157. バーロウは、モミ材の横方向の接着力が1平方インチあたり600ポンドであることを明らかにした。（横方向の接着力とは、繊維が木目方向に互いに滑り合う際に生じる抵抗力である。例えば、弦材に半分に切断された柱の先端を引き抜くような場合である。）
158. 木材の性質、乾燥、伐採時期などは確かに重要な要素ではあるものの、一般的に商業的配慮が何よりも優先されます。木材の性質に関する最も包括的な論文は「アメル著『森の搾取』」です。これによると、最高級のオーク、ニレ、その他の大木は、湿地よりもむしろ乾燥した良質の土地で育つことが示されています。これらの木は樹皮が細かく透明で、樹液は幹の直径に比例して薄く、層は薄いものの、互いに密着しており、湿地に生える木よりも均一です。後者の木目は非常に細かく密集しているように見えますが、顕微鏡で見ると、細孔にはグルテンが詰まっていることがわかります。

同じ種類の木材でも、同じ気候でも土壌が異なれば密度は 7 対 5 に変化し、乾燥前と乾燥後の強度は 5 対 4 に変化します。

最盛期を過ぎていない木では、幹の密度は木のてっぺんの密度に対して4対3、中心の密度は円周に対して7対5です。成熟後は、どちらの場合も逆のことが起こります。

131オークは乾燥すると重量が 1/4 ～ 1/3 減少しますが、強度は 30 ～ 40 パーセント増加します。

材料の性質に関する一般表。
159.錬鉄の引張強度を1,000と仮定する。

材料。 張力。 圧縮。 クロスストレイン。 和。 立方フィートあたりの重量。 合計を立方フィートあたりの重量で割った値。
鋳鉄 300 1,666 31.68 1,997.68 450 4.4
錬鉄 1,000 733 55.40 1,788.40 480 3.7
木材 133 66 5.60 204.60 30 6.8
鉄が木材に対して持つ利点は、耐久性のみです。上記の数値は、鉄の強度が木材よりも自重によってどれだけ消費されるかを示しています。しかし実際には、接合部などの細部の作り方によっては、鉄が最も軽い素材となることがよくあります。

練習のルール。
張力。

160. あらゆる材料の引張強度は、次の式で表される。

T = Sa、
ここでTは全体の強度を表し、
Sは平方インチあたりの強度を表します。
a は断面の面積をインチ単位で表します。
したがって、引張応力に抵抗するために必要な材料の断面積は、次の規則によって求められます。

132錬鉄

ア=15,000ウォン
、
鋳鉄

ア=4,500ウォン
、
木材

ア=2,000ウォン
。
圧縮。

161. 錬鉄

ア=12,000ウォン
、
鋳鉄

ア=25,000ウォン
、
木材

ア=1,000ウォン
。
クロスストレイン。

162. あらゆる材料の横方向のひずみに対する抵抗力は、次の式で表されます。

W =4シングル2
L、
ここでWはポンド単位の破断重量を表し、
sは木表の定数を表す。
bはインチ単位の幅を表します。
dはインチ単位の深さを表します。
Lはインチ単位の長さを表します。
133負荷を破断重量の4分の1に減らす

W =4シングル2
4 L、
そして最後に、4 s、4 × 1,250（1,250の木材の表）を代入すると、

W =5000 bd 2
4 L。
また、支える重量が分かっており、寸法も必要なので、dとbの値を取り出して、

d = √(幅×長さ4
5000b) = 深さ、
b =幅×長さ4
5000 d 2= 幅。
この式の使用例として、次の例を見てみましょう。

スパン、つまり長さを20フィートとすると、
幅12インチ、奥行き18インチ、
負荷が必要でした。

式

W =5000 bd 2
4 L
なる

W =5000 × 12 × 18 2
4 × 240= 20,250ポンド
再び、支える重量が15,000ポンド、長さ30フィート、幅16インチの場合、深さの計算式は次のようになります。

d = √(15000 × 1440
5000 × 16) = √ 270 = 16インチ、
また、

b =15000 × 1440
5000 × 256＝21600000
1280000= 16インチ。
134
鋳鉄。

163. 鋳鉄梁の強度を表す式は

850 bd 2 = WL、
そこから私たちは

b =LW
850 d 2= 幅、
そしてd = √(長さ×幅
850センチ) = 深さ。
錬鉄。
164.

952 bd 2 = WL、
どこから

b =WL
700 d 2= 幅、
そしてd = √(LW
700 b)深さ。

図60.

165. ホッジキンソン氏は、図60に示すように鋳鉄製の梁に材料を配置することで、断面あたりの抵抗が単純な長方形の梁に比べて40対23の比率で増加することを発見しました。彼はこのような梁の一般的な比率を次のようにしています。

長さ 16
身長 1
上フランジ面積 1.0
下フランジ面積 6.1
135この完璧な材料配置により、上部フランジと下部フランジの面積は、圧縮と伸長に抵抗する鋳鉄の力に反比例するようになっています。

166. フェアベアン氏は、錬鉄製のフランジ付き桁（その下に各種レールが取り付けられている。第13章参照）において、上部ウェブの面積は下部ウェブの面積の2倍にする必要があることを発見した。これは、錬鉄は圧縮よりも伸長に強いため、129ページで採用された結論と一致する。
167. 鋳鉄製の桁には、経済的な理由でも装飾的な理由でも、いかなる種類のウェブや開口部も決して設けるべきではありません。冷却の均一性が著しく損なわれるためです。
168. ホッジキンソン氏は、実験の結果として、上記の鋳鉄製桁の寸法を決定するための次の式を示しています。

W =26広告
L、
ここでWは破断重量（トン）であり、
下フランジの面積、
d桁の深さ（インチ）
L長さをインチで表​​します。
鋳鉄製の梁に破壊荷重の6分の1を超える荷重をかけることは安全ではないと考えられるため、式は次のようになります。

W =26広告
6 L、
安全に運搬できるトン単位の重量と変形

ア=6 WL
26日
下フランジの領域用。

136例:中央で 10 トンの荷重を支えるために、ホッジキンソン氏の形式の 30 フィートのスパンの鋳鉄製梁の寸法が必要でした。

スパン 30フィート、 どこから—
長さ 34フィート、 長さ 34フィート、
負荷 中央部で10トン。 スパン 30フィート、
深さ 25.5インチ、
下フランジ 32.58平方インチ、
上部フランジ 5.34平方インチ、
ア=6 × 10 × 12 × 30
26 ×34 × 12
16= 32.58
そして32.58
6.1= 5.34。

そして上フランジの面積は

36
6= 6,
そこから次の次元が生まれます:—

長さ 30 足、
深さ 23 インチ、
下フランジ 36 平方インチ、
上部フランジ 6 平方インチ、
投稿の。

169. 柱は、あらゆる荷重によって生じる圧縮応力に十分耐えることができますが、横方向に膨らんだり曲がったりすることがあります。

この要件を満たす梁の寸法を決定するための式は、材質と断面形状によって異なります。長方形の木材の柱の場合、以下の式が適用されます。

W =2240ベッド3
L 2、
ここでWは安全に運べる重量（ポンド）を表す。
bはインチ単位の幅を表します。
dはインチ単位の深さを表します。
Lはフィート単位の長さを表します。

170. 鋳鉄柱の強度に関する公式の値は、参照する権威によって大きく左右されるようだ。 137鉄の性質よりも、むしろ鉄の性質に左右される。例えば、柱の長さが20フィート、直径が10インチだとすると、安全に耐えられる荷重は、6つの異なる権威によると以下の通りである。

あ 4,000,000
B 181,100
C 37万
D 94万
E 307,242
F 30万
長さを10フィート、直径を10インチと仮定すると、

あ 8,007,500
B 204,500
C 1,442,500
D 3,640,000
E 1,170,000
F 60万
単位抵抗の大きな違いだけでなく、長さと直径の比率の影響も示しています。

このような矛盾があるため、公式は示されません。その代わりに、実験的証拠に最も反しない規則から計算された次の表を示します。

138
鋳鉄柱が安全に耐えられる荷重（ポンド単位）を示す表。
中空シリンダー。 H セクションと + セクション。
直径（インチ）。 長さまたは高さ（フィート単位）。 金属の厚さ。 長さまたは高さ（フィート単位）。
6 8 10 12 15 18 20 22 24 6 8 10 12 15 18 20 22 24
2 6000 5000 4000 3000 2500 1800 1500 1300 1100 ¼ 4000 3000 2400 1800 1400 1100 1000 900 800
3 16000 14000 13000 11000 9000 7000 6000 5000 5000 ⅜ 12000 11000 10000 9000 8000 7000 5000 4000 3000
4 30000 29000 26000 24000 22000 18000 16000 14000 13000 1/2 25000 23000 21000 18000 16000 13000 12000 9000 6000
5 50000 37000 45000 42000 39000 37000 31000 28000 26000 ⅝ 36000 34000 31000 28000 25000 23000 21000 20000 18000
6 59000 57000 55000 52000 49000 44000 41000 38000 36000 ¾ 40000 38000 37000 36000 35000 34000 32000 30000 28000
7 101000 99000 96000 92000 88000 81000 76000 72000 68000 13
16 60000 59000 58000 57000 56000 54000 53000 51000 49000
8 131000 129000 126000 122000 118000 109000 105000 100000 96000 ⅞ 100000 98000 96000 94000 91000 88000 83000 78000 70000
9 169000 167000 164000 160000 156000 146000 141000 136000 131000 1 140000 130000 126000 120000 114000 110000 106000 100000 90000
10 210000 200000 200000 200000 190000 180000 180000 170000 170000 1⅛ 190000 180000 170000 160000 150000 140000 130000 125000 120000
11 250000 250000 240000 240000 240000 230000 220000 220000 210000 1¼ 230000 220000 210000 200000 190000 180000 170000 160000 150000
12 300000 300000 290000 290000 290000 270000 270000 260000 260000 1.5 280000 260000 250000 240000 230000 220000 200000 190000 180000
14 450000 430000 410000 380000 370000 350000 330000 320000 300000 1¾ 360000 320000 310000 300000 290000 280000 270000 260000 240000
16 520000 500000 480000 460000 440000 420000 400000 370000 350000 2 460000 430000 400000 370000 350000 330000 310000 300000 280000
18 650000 630000 610000 590000 560000 520000 470000 430000 400000 2.5 560000 530000 510000 480000 440000 410000 380000 350000 330000
20 800000 760000 740000 690000 650000 590000 540000 490000 450000 3 600000 580000 550000 520000 500000 460000 430000 400000 380000
直径（インチ）。 6 8 10 12 15 18 20 22 24 金属の厚さ。 6 8 10 12 15 18 20 22 24
長さまたは高さ（フィート単位）。 長さまたは高さ（フィート単位）。
139
トラスの。

171. 建設可能な最も単純な橋は、橋桁を架ける開口部に一枚の木材を横切るだけで構成されます。この形式は、スパンが20フィート未満の場合に有効です。適切な寸法は次の式で求められます。

d = √(4 wL
5000 b) = 深さ。
例： 20フィートのスパンと12インチの幅の梁の深さは、2250ポンドの荷重を支えるのに、

d = √(4 × 20,250 × 20 × 12
5000 × 12) = 18 インチ。
したがって、12 × 18、スパン 20 フィートの梁は、中央にかかる 20,250 ポンドの荷重に安全に耐えることができます。

このようにして、スパン 20 フィート以下の鉄道桁橋の棒の寸法を示す次の表が作成されます。

スパン。 幅。 深さ。
5 12 12
10 12 13
12 12 15
15 12 18
18 12 20
20 12 21 インチ。

最初の寸法は規則の要件を超えていますが、そのような棒がさらされる衝撃に耐えられないほど大きくはありません。

2インチまたは3インチ×6インチまたは8インチの板の横木と、その下の板の支柱（第8章の末尾の図に示されているように）を主材にボルトで固定する。 140ボルトはタイビームと板材を貫通する。縦材はしっかりと切り込みを入れ、壁板にボルトで固定する。壁板は石材に埋め込まれるか、または刻み込まれる。

図61.

172. 20フィートから50フィートのスパンの場合、図61に示す組み合わせを使用できます。部品ABは、AとDの間、またはDとBの間で降伏しないほどの強度が必要です。部品CEは、それぞれにかかる荷重に耐えられるだけの剛性が必要です。荷重は以下のとおりです。最重量クラスの機関車の重量は50トンを超えず、駆動輪の各ペアは10トン、両側で5トンを支えるため、2240 × 5 = 11,200ポンドとなります。衝撃や余分な応力を考慮すると、15,000ポンドとなります。したがって、各ブレースは7,500ポンドを支える必要がありますが、圧縮荷重であれば断面積はわずか7.5平方インチで済みます。しかし、ブレースが傾斜しているため、応力は次のように増加します。

AE から EC は 7,500 から X となります。
そしてAEは10フィート、ADは15フィートなので、ECは18フィートとなり、

10 から 18 は 7,500 から 13,500 ポンド。
圧縮には13.5インチ、つまり4×3.5インチの板材で十分です。しかし、曲げにはこれで十分でしょうか？

124ページでは、長方形の木製の柱が安全に耐えられる荷重が次の式で示されています。

141W =2240ベッド3
L 2。
bとdを4×4の次元に代入すると、

W =2240 × 4 × 4 3
18 2、 または573,440
324, = 1,770,
明らかに小さすぎます。

6 × 7をb × dに当てはめると、

W =2240 × 6 × 7 3
18 2= 14,227;
必要量をわずかに超える。

図62.

173.点Dを点Cに支持するか、図62のように吊り下げるかは、斜面A c B cの脚の動きを阻止する限り、明らかに重要ではない。斜面をABに接線させると、ABに張力が生じ、その張力は以下のように求められる。

作用する荷重をc Dで表し 、 c Bに平行なDEを描きます。また、ABに平行なE fを描きます。E fは張力です。この図式は、練習に十分近い結果をもたらします。厳密には、

A c D、E c fに似ています。
また、

A cから E cへ、AD から E fへ;
そして

E f =E c × AD
A c。
adとcdの傾きが異なる場合は、次のように進めてください。p. 200の図102を反転して参照してください。

図63.

142db は重さ、eh は張力を表す。三角形acdとabe は相似であり、 ebhとdbcも同様である。したがって

である=ab、cd
ac、そして えー=cb、dcになる
=緊張。
実際には、bdの代わりにw、つまり実際の重量を置きます。

この計画では、弦がAとDの間の交差張力に耐えられるなら、張力にも耐えられるはずです。この交差張力は、すでに示した式で求められます。

174. 前述のことから、図61と図62に示すような橋の寸法は次のようになります。図62のfとc、およびEの61の詳細は、図62 A、62 B、および61 Cに示されています。

図62A

図62B

図62C

スパン。 上昇。 A B。 C E. ロッドb。
20 8 12×12 （5 × 8)—2 1¼インチ。
25 10 12×15 （5 × 9)—2 1⅜インチ。
30 12 12×18 （5 × 10）—2 1.5インチ。
35 13 12 × 20 （5 × 10）—2 1⅝インチ。
40 14 14 × 21 （5 × 12)—2 1⅝インチ。
45 15 14 × 22 （6 × 12)—2 1¾インチ。
50 16 14×24 （6 × 12)—2 1¾インチ。
ブレース（列4）は2つ1組でブロック状に連結されている。スパンが25フィートを超える場合、ブレースdfと 143ロッドfg は決して省略してはならない。ロッドgfの大きさは、A、 d、fを小さな橋とみなすことで求められる。

175. 検討中の橋のような軽量橋では、反力による跳ね上がりを防ぐため、すべての部品をボルトで固定する必要があります。慣性、つまり自重がほとんどない橋は、機関車が通過すると跳ね上がる傾向があります。 スパンの長い橋では、固定が重量の代わりとなります。

橋脚の上昇が許容できる範囲に達したら、橋の両側にあるC点を連結し、横方向の揺れを阻止します。高さが十分でない場合は、同じC点をトラスを越えて延長した床梁に連結することもできます。

この計画では 50 フィートのスパンまでの寸法が示されていますが、25 フィートまたは 30 フィートを超えることはほとんどお勧めできません。これは、少数の長い木材で構成されたフレームは、多数の短い木材で構成されたフレームほど堅牢ではなく、振動も発生しないためです。

176. このシステムを100フィート、あるいは200フィート延長すると、A cとB cの部材が非常に長くなり、大きく重くする必要があることがすぐに分かります。橋梁の梁は、不必要に大きくすることなく、あらゆる応力に瞬時に耐えられるような適切な大きさに設計する必要があります。

圧縮に関しては、上記のシステムはほとんど任意の量まで拡張できますが、支柱は曲げによって変形します。

図 64 の交差点に括弧 A c、 A′ c′を描く代わりに、 cとc′で止めてcc′を挿入します。これらの点が近づかないように、点 B と B′ を cとc′から吊り下げ、括弧 BD、 B′ D から再度開始し、必要なだけこれを繰り返します。

点Bと点B′の後退を防ぐために、 144弦AA′かカウンターブレースm、mのいずれかが必要です。

図64.

A c、A′ c′は、長方形 B c、B′ c′内の橋の重量を含むすべての荷重を支えなければなりません。次の支柱は、橋の中心にかかる荷重のみを支えなければなりません。したがって、支柱は中心に近づくにつれて小さくなる必要があります。ロッドc B、c′ B′ は、支柱にかかる圧力に等しい張力に耐えなければなりません。ただし、支柱は垂直であるため、傾斜による支柱の張力増加は必要ありません。

177. 図65と66に示すように、トラスロッドと支柱を用いて梁を補強する別の方法があります。寸法が同じであれば、どちらの場合も力は等しくなります。図66の2番目の方法では、橋の下の通路が確保されます。

図65.

図 66 のロッド A c、 B cの張力により、点 A と点 B が引き寄せられる傾向があり、この力は上弦 A B によって抵抗されます。

このシステムを拡張すると、第176条のように、棒は 145傾斜角が小さいため、非常に長く、または非常に大きくなります。これらの問題は、前と同じように、 図 64 の最初のロッドの根元から図 64 の柱c B を支え、再びcから始めることで解決しました。

図66.

図64の三角形c BGが角Bを中心に回転するのを防ぐには、上弦材cc′またはカウンターロッドc Aのいずれかを導入する必要があります。下弦材を省略する場合、ロッドDBはE Bと同じサイズでなければなりません。このトラスでは、ロッドのサイズに適切な余裕を持たせることで、理論的には上弦材または下弦材のいずれかを省略できます。実際には、どちらも横方向の支柱と路面の支持に必要となるため、どちらも省略することは決して推奨されません。

これまで、すべての橋に当てはまる一般的な考え方について述べてきましたが、次に、最もよく使用されている計画のいくつかを見てみましょう。そして、この主題に慣れるために、各種類の例の寸法を計算してみましょう。

178. ロッド、ナット、ワッシャーはすべての橋梁で使用されるため、次の表は適切である可能性があります。

列 1 にはロッドの直径が示されます。
列 2 の強度は 1 平方インチあたり 15,000 ポンドです。
列 3 直線フィートあたりの重量。
四角ナットの4列目側。
5列目の厚さも同様です。
列6 ワッシャーの寸法。
列7 ワッシャーの厚さ。
列幅8（横幅）の六角ナットです。
列幅9（対角）の六角ナット。
146列10六角ナットの厚さ。
列 11 インチあたりのねじ山の数。
列 12 にはロッドの直径が示されています。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
直径。 ロッドの強さ。 1 フィートあたりの重量。 四角ナット。 厚さ。 ワッシャーの正方形。 ワッシャーの厚さ。 六角ナット。 六角ナット。 六角ナット。 スクリュー。 直径。
1/2 2,940 0.66 1¼ ¾ 2.5 ¼ 1⅜ 1.5 9
16 12 1/2
¾ 6,630 1.49 1.5 ⅞ 3 ¼ 1¾ 2 ⅞ 10 ¾
1 11,775 2.65 2 1 4 ⅜ 1⅞ 2¼ 1⅛ 8 1
1⅛ 14,910 3.36 2 1⅛ 4½ ⅜ 2⅛ 27
16 1¼ 7 1⅛
1¼ 18,405 4.17 2¼ 1¼ 5 1/2 2¼ 211
16 17
12 7 1¼
1⅜ 22,260 5.02 2.5 1⅜ 5½ 1/2 2.5 2⅞ 17
16 6 1⅜
1.5 26,505 5.97 2¾ 1.5 6 1/2 2⅝ 3⅛ 111
16 6 1.5
1⅝ 31,095 7.01 2⅞ 1⅝ 6½ ⅝ 2⅞ 35
16 113
16 5 1⅝
1¾ 36,075 8.13 3 1¾ 7 ⅝ 3 3.5 2 5 1¾
1⅞ 41,415 9.33 3¼ 1⅞ 7.5 ⅝ 3¼ 3¾ 2⅛ 4½ 1⅞
2 47,130 10.62 3.5 1⅞ 8 ⅝ 3.5 4 2¼ 4½ 2
2⅛ 53,190 12時 3¾ 2 8½ ¾ 3⅝ 43
16 2⅜ 4 2⅛
2¼ 59,640 13.40 4 2⅛ 9 ¾ 3¾ 46
16 2.5 4 2¼
2⅜ 66,450 15.00 4⅛ 2¼ 9½ ¾ 4 4⅝ 2⅝ 4 2⅜
2.5 73,620 16.70 4¼ 2.5 10 ¾ 4¼ 4⅞ 2¾ 3.5 2.5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

147179. ここで、次のようなデータを仮定してみましょう。

スパン 200 足、
上昇（弦の中心から中心まで） 25 足、
幅 20 足、
パネルの長さ 15 足、
直線フィートあたりの重量（橋梁および荷重）。 4,000 ポンド。
ハウズブリッジ。
図67.

図67.

下弦材 —下弦材の中央における張力は、橋全体の重量と荷重の積をスパンで割った値を、高さの8倍で割ることによって求められます。

T =西×南
8時間、
上記のデータを用いると、

T =800000 × 200
200= 800,000ポンド
ここでは張力と総重量が等しくなりますが、これは上昇幅がスパンの8分の1の場合にのみ実現できます。水平力と垂直力が等しくなるため、これがこれらの寸法間の最適な比率です。

パネルの比率 （または弦と隣接する2本の柱で囲まれた長方形）については、底辺と高さの比率は、傾斜が 148水平から約 50 度の斜めの角度で、これより少ないと木材が大きくなり重くなり、多すぎると部材の数が不必要に増えます。

長いスパンの端部のブレースは、中央付近のブレースよりも垂直に近い位置に配置できます。これは、ブレースの負荷が大きいためです。端部パネルの高さを長さの2倍にし、中央パネルを正方形にし、中間パネルの高さを端部からの距離に応じて変化させると、優れた建築効果が生まれます。

上記の 800,000 ポンドの張力に耐える下弦材のサイズを決定するには、次の手順に従います。各側トラスは、全体の荷重の半分、つまり 400,000 ポンドを支えます。1 インチあたり 2,000 ポンドで計算すると、200 平方インチの断面が必要になります。8 インチ × 12 インチの棒 4 本で 384 平方インチの面積が得られますが、これは次のように削減する必要があります。接合ブロックによって切り取られる面積 72 平方インチ、部品を接続するボルト 40 インチ、脚ブロックの挿入 28 インチ、ワッシャーの挿入 10 インチを差し引くと、残りは 234 平方インチになります。これは正確な必要面積をわずかに超過します。この超過分 (約 7 分の 1) は、すべての橋梁に生じる偶発的な歪みに対する必要な許容値です。

図67A

橋梁の骨組みに使用される接合部を図67Aと図67Bに示す。まず、ブロックの挿入深さと長さは、接合部にかかる張力に依存する。 149弦。以下の寸法はよく使われており、完全に信頼できるものである。

橋の長さ。 交流 紀元前 CD
足。 足。 インチ。 足。
50 1.00 1.5 1.50
100 1.25 2 2.00
150 1.75 2.5 2.25
200 2.00 3 2.75
図のように、1 つ以上の切り込みを入れる必要はありません。これにより三角形の抵抗が減り、作業量が増えます。

図67B

図67Bでは、ロッドはもちろん切断された片側の張力に耐えることができなければなりません。

上弦材。橋の上弦材は、下弦材の張力と数値的に同じ量の圧縮を受けます。下弦材に支柱が加える張力は、上弦材に同じ量の圧縮として作用します。このケースでは、合計で80万ポンド、つまり各弦材で40万ポンドです。

圧縮抵抗は1インチあたり1,000ポンドであるため、各弦材には400インチの断面が必要です。8×12インチのピースを4つ使用すれば、合計384インチの断面が得られます。弦材全体が圧縮され、適切に組み立てられているため、継ぎ接ぎによって強度が損なわれることはありません。上部の継ぎ接ぎブロックは、棒材を適切な水平距離に保つためだけに挿入された、単なる平板です。

ピース間のスペースは、 150弦材を切断することなくロッドを通せるようにしてください（2インチあれば十分です）。継ぎボルトにかかる負担はそれほど大きくありません。小スパンでは1/2インチから5/8インチ、大スパンでは5/8インチから1インチで十分です。

橋脚用の組梁を組み立てる際の目的は、均一な強度を持つ梁を作ることです。これは、パネルの中央で部材を切断し、1枚のパネルの両弦に2つの接合部がないようにすることで実現されます。ただし、スパンが長い場合は、必ずしもこれが実現できるとは限りません。図67 Dおよび67 E（153ページ）

ブレース。
全体の負荷は 80万ポンド、
各トラスは 40万ポンド、
各ブレースセット 20万ポンド、
各支柱（4つ） 5万ポンド、
傾斜角を次のように増加させる必要がある。対角線の長さは29フィート（高さ25フィート、長さ15フィート）であるので、

25～29は50,000～58,000ポンド。
圧縮には58平方インチ、つまり7×8インチが必要ですが、これは曲げには全く小さすぎます。12×12を式に代入すると

W =2240 × bd 3
L 2、
または

W =2240 × 12 × 1728
841= 55,296ポンド
実際には、12×12より小さいブレースで十分でしょう。なぜなら、セット内の4つのブレースは一緒に固定されるからです。 1518×12インチの柱を4つ作るか、全部で44×12インチの柱を作る。12は深さであり、

W =2240 × 44 × 1728
841= 202,511ポンド;
44インチは、4インチ間隔でブレースをブロックすることで確保されます。2組目のブレースも同様に扱い、支える重量はこれらのブレースで囲まれた長方形部分のみ、つまり橋全体と両端のパネルにかかる荷重を除いたものとなります。

スパンの中央に近づくにつれて、ブレースにかかる圧力は非常に小さくなり、ブレースの寸法は約 6 × 7 インチに減少します。

ロッド。
最初のロッドセットにかかる重量は、両端のブレースセットにかかる重量と同じです。この場合、各サイドトラスに 800000 ÷ 2 = 400000、各エンドに 400000 ÷ 2 = 200000 となります。各セットに 5 本のロッドがある場合、各ロッドの重量は 40,000 ポンドになります。146 ページの表を参照すると、 41,415 ポンドの反対側には直径 1⅞ インチがあります。したがって、最初のセットには直径 1⅞ インチのロッドが 5 本含まれている必要があります。2 番目のセットは、2 つのエンドパネルによって重量が軽減されるため、サイズが小さくなります。ロッド用のナットとワッシャーも同じ表に記載されています。

カウンターブレース。

180. 図64の点C′に荷重がかかると、トラスはその点で沈み込み、それに応じてCが上昇する。この動きによって図形ABCEは長方形から斜角図形へと変化する。対角線EBは短くなり、ACは長くなる。この動きは 152カウンターブレースE Bの導入により簡単にチェックできます。

図64.

この木材が抵抗する必要がある動作は、1 つのパネルにかかる移動荷重または変動荷重によって引き起こされるため、ブレースはそこにかかる荷重（たとえば 15 フィート）に抵抗する必要があり、したがってスパンの中央にあるブレースと同じサイズになります。

カウンターブレースは、交差部でブレースの間に閉じ込められ、横方向または垂直方向に動かないようにすることができますが、ブレースに固定してはなりません。そうしないと、個々の木材の動きが制限されてしまうからです。

図67C

弦材に対してブレースとカウンターブレースを調整する方法は、図67Cに示されている。以前は、弦材の片側でブレースをブロックに当て、反対側でロッドをブロックにねじ込むのが慣例であった。これにより、全体の張力は弦材を横方向に押し潰すように作用する。これは、図に示す配置によって改善された。 1532 つのブロックが一体となって鋳造され、弦棒の間を通る小さな中空の円筒によって接続されています。

図67D. 図67E.

このシステムはハウ橋として知られ、国内のほぼあらゆる場所で見ることができます。多くの場合、バランスが悪く、材質も悪いですが、適切に作られていれば非常に良い結果をもたらします。

次の表はエンジニアや建築業者の使用を目的として作成されており、ナットとワッシャーの表とともに必要なすべての寸法が記載されています。

スパン。 上昇。 パネル。 コード。 中括弧を終了します。 センターブレース。 エンドロッド。 センターロッド。
50 10 7 2〜8 × 10 7 2 5×5 2〜1⅛ 2-1
75 12 9 2〜8 × 10 8 2 5×5 2〜1.5 2-1
100 15 11 3〜8 × 10 9 2 6×6 2〜1¾ 2-1
150 20 13 4〜8 × 12 10 2 6×7 3-2 3-1
200 25 15 4〜8 × 16 12 2 7×7 5-2 5-1
154
プラットの橋。

図68.

181. 例として次のデータを想定する。

スパン 100 足。
上昇 12 足。
パネル 10 足。
1 フィートあたりの重量。 2,500 ポンド。
下弦の張力、または上弦の圧縮は

250000 × 100
96= 260,417ポンド
弦の寸法を測り、接合する方法は、ハウのところですでに説明したものと同じです。

サスペンションロッド。
最初のロッドのセット AB、A′、B′ は、橋と荷重の全重量である 250,000 ポンドを支える必要があります。各側は 125,000 ポンド、各端のロッドのセットは 62,500 ポンドです。各セットに 4 本のロッドがある場合は、各ロッドが 15,625 ポンドを支える必要があります。

ロッドが傾いている場合、この量は次の割合で増加します。

12 (高さ) ～ 15.8 (対角) は 15,625 ～ 20,573 ポンドになります。
これはロッドの表の数字の中間である 155直径は1 1/4インチと1 3/8インチです。したがって、1 3/8インチが答えです。次のロッドセットは、両端のパネルを除いた全荷重を支えるものとみなす必要があります。これは、ハウの橋で既に説明したとおりです。ロッドを弦材に適用する方法は、図68 Aに示されています。ベベルブロックは、弦材の押し潰しを防ぐため、柱の根元にあるブロックに接続する必要があります。

図68A

カウンターロッド。
この橋では上弦材と下弦材の両方が常に使用されるため、カウンターロッドは片方のパネルにかかる変動荷重のみに抵抗します。作用量はハウの橋のカウンターブレースと同じですが、作用方向が異なり、反対の対角線上に作用します。

通過荷重の重量は、1フィートあたり2,000ポンドを超えることはできません。パネルの長さが10フィートの場合、2組のカウンターロッド（各サイドトラスに1組ずつ）にかかる総重量は2万ポンド、つまり1組あたり1万ポンドです。各組に3本のロッドを配置すると、1ロッドあたり3,333ポンドとなり、傾斜に応じて以下のように増加します。

12 : 15.8 :: 3333 : 4389 ポンド、
直径3/4インチのロッドが必要です。

この構造の柱はハウ橋の支柱に相当し、垂直であるだけなのでそれほど大きくする必要はありません。

156182. 次の表には、このトラスの比率を決めるために必要なすべての寸法が示されています。

スパン。 上昇。 コード。 投稿を終了します。 Cポスト。 エンドロッド。 Cロッド。 カウンターロッド。
50 10 2〜8 × 10 5×5 4 2 2—1⅜ 2-1 1〜1.5
75 12 2〜8 × 10 6×6 5 2 2—1⅝ 2-1 1〜1.5
100 15 3〜8 × 10 7×7 6 2 2〜1¾ 2-1 2〜1⅛
125 18 3〜8 × 10 8×8 6 2 3—1⅞ 3-1 2—1⅜
150 21 4〜8 × 12 9×9 6 2 3〜2⅛ 3-1 3〜1⅛
200 24 4〜8 × 16 10 × 10 6 2 5—1⅞ 5-1 3〜1⅛
次に、さまざまなパネルのカウンターロッドのサイズを示します。

パネルの長さ。 パネルの高さ。 パネルのおおよその対角線。 ロッドの直径。
1セットに1つ。 1セットにつき2個。 1セットにつき3個。
10 12 16 1⅝ 1⅛ ⅞
11 13 17 1⅝ 1¼ 1⅛
12 14 18 1¾ 1¼ 1⅛
13 15 20 1¾ 1¼ 1⅛
14 16 21 1⅞ 1⅜ 1⅛
15 18 23 1⅞ 1⅜ 1⅛
16 21 26 2 1⅜ 1⅛
18 25 27 2 1⅜ 1⅛
この橋がハウ案に対して持つ利点は、パネルの対角線をネジで調整できることです。これにより、トラスの形状と各部材の役割を制御できます。垂直方向に作業を行っても形状を変更することはできません。ハウ案の橋では、支柱とカウンター支柱をくさびで固定して調整する必要があります。

183. この橋のベベルブロックの描き方は図68bに示されています。ブロックの比率はパネルの比率に依存し、寸法は使用するワッシャーのサイズに依存します。

CC を柱の中心線、AB を弦とします。om 、on をパネルの対角線、H とyをワッシャーの長さとします。

157
図68B

ブロックを弦材に挿入する深さは、弦材にかかる水平方向の張力によって決まります。150フィートのスパンでロッドを50度の角度で設置した場合、トラスの端部では2インチ、中央部では1.5インチの余裕が見られます。

Dからmmに垂直にDEを引いてHと等しくし、Eからnnに直角にEE′ = yとする。E′から垂線E′ Lを引く。

ロッドomにかかる歪みはomで表され、ロッド onにかかる歪みはoで表され、その結果の方向と量はo V で示されます。 om にかかる張力がoにかかる張力を超えて下弦材によって吸収されるため、この歪みがポストの中心を通過する必要はありません。

注記：トラス橋をねじ込む作業は、一般的に行われている作業よりも科学的な作業である。 158想定されている。多くの建設業者は、橋の両端から作業を開始し、足場から橋を持ち上げます。この方法では、荷重の大部分は両端のいくつかのロッドセットによって支えられることがよくあります。より良い方法は、中央から始めて両端に向かって両方向に作業することです。各ロッドセットが確実に役割を果たしてから、次のロッドセットに触れます。各ロッドセットがもたらす揚力は、まず計算し、レベルを使ってねじ込みながらテストする必要があります。

格子橋。
184.タウンのラティス橋は、3×12インチの板材を格子状に並べ、40度、45度、または50度の角度で釘打ちしたシンプルな構造です。材料の配置が最適であるにもかかわらず、非常に高い剛性を備えています。このような橋は、1マイル単位で建設し、スパンに応じて注文に応じて切断することも考えられます。

ヘルマン・ハウプト氏（CE）による改良型格子は、一般的な格子に伴うあらゆる欠点を回避し、非常に安価で強固かつ堅牢な橋を実現します。この設計では、支柱を2本ずつ配置し、その間に垂直の繋ぎ板を配置することで、一般的な格子に見られるねじれを解消しています。また、支点に達すると支柱は垂直になり、これにより端部の木材組に良好な支持力が与えられます。

ブレースにかかる負担が減るにつれてブレースのサイズを変えるのは不便で費用もかかります。しかし、ブレース間の距離を変えて中心に近づくにつれて距離を大きくすることで同じ効果が得られます。

SW ホールの木製トラスとアーチ橋。
ハウプト氏の改良構造の格子設計（垂直のタイと傾斜した支柱で構成）を逆にすると、上記の橋の土台ができあがります。傾斜した木材は、以下のように張力に抵抗するために使用されています。

これは非常に良い計画であり、 159この建物は、細部に至るまで作業の徹底した遂行を確実にするものであることから、1856 年 7 月 31 日付の発明者からの手紙から長文を抜粋するのが最善であると考えられますが、そこに記載されている内容に限定されるわけではありません。

最初のクレームは、垂直またはほぼ垂直の柱と、中心に向かって下向きに傾斜する張力片で構成される、新しい形態のトラスに関するもので、他のほとんどの設計とは異なっています。木材は圧縮の2倍の伸長に抵抗します。単純な張力に耐えられるほどの大きさであれば、曲げのために圧縮に抵抗する場合のように木材の量を増やす必要はありません。ただし、張力は接合部を引き離す傾向があるのに対し、圧縮は接合部を強く押し付けるため、接合部にはより大きな余裕が必要です。

引張強度に対する木材構造の優れた強度を示す以下の結果が得られました。同量の木材を使用した2つのモデルを試験しました。垂直のタイとブレースで構築されたモデルは、2,400ポンドの荷重でブレースが破損しました。一方、垂直のタイと吊り下げ材で構築され、中央に向かって傾斜したモデルは、4,200ポンドの荷重に耐え、目に見える形状の変化はありませんでした。

第二の要求は、従来よりも効率的な支持と接合部を、木材の伐採量を抑えつつ実現することです。アーチとアーチ支柱は、上部と下部に十分な支持力を備えています。最初の張力支柱セット（アーチ支柱の上部から中央に向かって伸びる支柱セット）は、各接合部で2本のピンによって支えられています。これにより、支柱セット1組あたり6インチ（ピンの直径は2インチ、板の厚さは3インチ）のピン支柱が6本、つまり支柱セット1組あたり12本となり、合計で橋の長さ5フィートごとに少なくとも72インチ、10フィートごとに144インチの支持面が確保されます。

3番目の主張は、ジョイントのベアリングが中央にあるということである。 160そして、多くの計画のように木材の収縮が木材から離れるのではなく、 木材に向かって起こるということもわかります。

ピンの穴は機械で滑らかに正確に開けられ、釘は木製の場合は乾燥したオーク材またはイナゴマツ材で作られ、完璧にフィットするように加工され、鉄製の場合は中が空洞になっています。

これらの橋は、3年を経ても例外なく、架設時の形状からわずか2.5センチほどしかずれていません。実際、水道橋を支えている橋もあり、トラスには橋の重量を除いて1フィートあたり2.75トンの一定荷重がかかっていますが、沈下は見られません。

接続が高速であるため、変動する負荷による反応や振動が防止され、この場合の歪みは逆転し、橋は沈下するのではなく跳ね上がる傾向があります。

4 番目の請求項は、下弦材と中間弦材を接続する小さなブレースに関するものであり、これにより追加の接続が得られ、より小さな木材が使用可能となる。

第五の主張は、少数の大きな棒を使うよりも、より強固な弦を構成できることです。弦は多数の小さなピースで構成されていることから、少数のピースだけを使用する場合よりも、接合部による強度への影響は当然ながら少なくなります。

上記の技術者が建設した橋梁には、国内で最も完璧に構築された梁がいくつか見られます。以下の条件を遵守することで、可能な限り均一で高い平均強度が得られます。

まず、1つのパネルで1本の棒だけを切り取ります。

2番目。橋の中央の棒を切らないこと。

3番目。すべてのジョイントを副次的な部分の中央に配置します。

弦は2列のピンで切断され、それぞれ2インチの長さがあります。弦が15インチの場合、継ぎ目のない中央部分の切断は、全体の15分の4に相当します。2本の棒が分離しないようにするために、 16196本のピンのせん断抵抗。それぞれの断面積は3平方インチなので、全体の抵抗面積は288平方インチです。中間弦も同じ数であれば、下弦のせん断抵抗面積は576平方インチになります。弦棒の各ピンの支持面積は2×3インチ、つまり6インチです。96×6=576で、両方の弦を合わせて1152インチになります。

平方インチ
全体の弦の木材（両弦とも）は（6 × 3 × 14）である。 252
中間和音（6 × 3 × 12）では、 216

木材断面全体、 468
両方のコードから4本のピンを差し引くと、468 – (4 × 2 × 3 × 6) または 468 – 144 = 324
ジョイント部分を差し引くと、3 × 10 + 3 × 8 または 324 – 54 の平方インチの使用可能面積になります。 270
このように削減された金額を他の計画で削減された金額と比較すると、次の数字が得られます。

A. ホールズ橋（実際の橋） 30
100
B. ハウの橋（実際の橋） 35
100
C. 163ページ（RR建設ハンドブック） 39½
100
D.マッカラム（サスケハナ橋） 58
100
第六の主張は、アーチの適用において極めて便利な形態である。その優位性は、取り付けが容易であること、柱をアーチに固定する場合よりも接合部の収縮の影響が少ないこと、そして木材が切断によって弱化されないことにある。アーチは内側から張力木材で支えられ、アーチ全体の支柱として機能し、様々な張力をすべて橋台に伝達することで、アーチとトラスを実質的に一体化させる。

この設計図の劣化リスクは、現在使用されているほとんどの木造橋の設計図よりも明らかに低いようです。 162ジョイント：雨漏りはピンホールよりも他のジョイントに簡単に侵入します。木材は板材で作られているため、すべての木材が小さく、したがって健全である可能性がはるかに高くなります。

図69.

この計画に基づいてアレゲニー渓谷、ウィリアムズポートおよびエルミラ道路に建設された橋は、その設計をはっきりと示しています。

185. アーチブレ​​ースを格子橋に適用することで、アーチブレ​​ーストラス橋が提案されました。アーチブレ​​ーストラス橋では、橋台から各柱の頭部まで延びる、一連の異なる傾斜のブレースが全体の強度を担います。非常に軽い格子は、反力の防止、カウンターブレース、または補強材として使用されます。図69参照。

三角形の連なりで構成されたトラスでは、スパンが長い場合（150フィートから200フィート）、2番目と3番目のブレースの根元にかかる膨大な重量により、橋台から20フィートから30フィート離れたところで沈下や沈下が生じ、これを除去することは困難です。このような沈下に対する対策は、荷重を橋台に直ちに移すことです。これは上記の橋では完全に実施されています。各ブレースは、その役割を的確かつ効果的に果たします。格子を固定する前に、橋に荷重をかけます。 163最大荷重。その後、斜材を固定することで反動を防ぎ、通過荷重の影響でカウンターブレースの格子が緩みますが、トラス自体には影響を与えません。

注記：筆者が作成したこの橋の模型は以下の寸法である。

長さ、 7フィート。
身長、 1フィート。
幅、 1インチ。
コード、 ¼ × ½ インチ。
ブレース、 ¼ × ⅓ インチ。
格子、 ¼ ×1
16インチ。
中央部で2,500ポンド（約1100kg）の荷重を支え、さらに150ポンド（約55kg）の変動荷重が、最も不利な方法で転動荷重として加えられました。スパンは150フィート（約36.5m）で、ワイスバッハの模型試験法によれば、実際の構造は（模型で証明できる限りにおいて）任意の強度と剛性を備えていることが証明されました。この原理で建設された最長の橋は、ライン川に架かるシャフハウゼンの橋で、スパンは390フィート（約90m）でした。この橋は格子がないため剛性は高くありませんでしたが、非常に強固でした。BHラトローブ氏は、ボルチモア・アンド・オハイオ鉄道でこの形式を採用しました。

この橋の各部分の計算は次のとおりです。

スパンは 150 足、
上昇 20 足、
パネル 15 足、
橋の1フィートあたりの重量と荷重 3,000 ポンド。
パネルの半分の数は5であり、その対角線は分数を無視すると

√20 2 + 15 2 = 25フィート、
√20 2 + 30 2 = 37フィート、
√20 2 + 45 2 = 49フィート、
164√20 2 + 60 2 = 64フィート、
√20 2 + 75 2 = 78 フィート。
これらの支柱セットにかかる重量は、パネル1枚の長さの重量です。今回の場合、3,000 × 15 = 45,000ポンドとなります。各弦棒の下に支柱があり、各弦棒が4本あると仮定すると、8で割ると、概算で支柱1本あたり6,000ポンドとなります。傾斜を補正すると、以下の数値が得られます。

20 : 25 :: 6000 : 10000
20 : 37 :: 6000 : 15000
20:49::6000:20000
20 : 64 :: 6000 : 25000
20 : 78 :: 6000 : 30000。
最後の柱では、さまざまな傾斜でさまざまな支柱にさまざまな重量がかかります。これに耐えるために、圧縮に対しては寸法は非常に小さくてもかまいませんが、曲げに対してはより大きな寸法が必要です。

これらの支柱は、各支柱を通過する際に横方向および垂直方向に固定される必要がありますが、支柱に接続されてはなりません。そうしないと、支柱を横方向に歪ませることなく、支柱を自由に動かすことができなくなります。

したがって、たわみをチェックする梁の長さは、任意のパネルの柱間の距離になります。

パネル1では25フィートになります。
パネル2では18フィートになります。
パネル3では17フィートになります。
パネル4では16フィートになります。
パネル5では16フィートになります。
そして式を適用する

2240ベッド3
L 2=西
165概算で、支柱をボルトで固定してブロックすると、次の寸法が得られます。

最初のパネルは長さ25フィート、8×10
2Dパネルは長さ37フィート、8×10
3Dパネルは長さ49フィート、8×10
4番目のパネルは長さ64フィート、8×10
5番目のパネルは、長さ78フィート、8×10です。
格子細工の場合、長いスパン（150 ～ 200 フィート）では各トラスの両側に 2 列の格子を貼り、短いスパンでは 3 × 6 の厚板を 1 列貼り、交差点に釘で固定すれば十分です。

アーチブレ​​ーストラスの一般寸法表。

スパン。 上昇。 コード。 同点。 ブレース。 格子。
50 10 2～8 × 10 1～8 × 10 2～6 × 6 2 × 9または3 × 6
75 12 2～8 × 10 1～8 × 10 2～6 × 6 2 × 9または3 × 6
100 15 3～8 × 10 2～8 × 10 3～6 × 6 2 × 9または3 × 6
150 20 4～8 × 12 3～8 × 10 4～6 × 8 2 × 9または3 × 6
200 25 4～8 × 16 3～8 × 10 4～6 × 9 2 × 9または3 × 6
166
図69 K.

図69A

図69Aは、アーチブレ​​ースを弦材に取り付ける方法を示しています。鋳鉄ブロックの寸法を求めるには、すべてのブレースを適切な角度で完全に描画し、図69Aに示すように、脚の周りにブロックを描きます。

注記：図69Aの支柱の圧力中心は、一見するとCにあるように見えるが、実際にはそうではない。なぜなら、支柱から下降する力の垂直成分は、支間端部の支柱よりも、小角度の支柱でははるかに小さいからである。各支柱に作用する荷重は同じで、傾斜が分かっているとすると、圧力中心、すなわち橋脚座の中心は次のように求められる。

ブレースの長さは垂直高さに比例し、荷重は垂直圧力に比例します。図69Aでは、ブレースの長さは以下のとおりです。a , 25; b , 37; c , 49; d , 64; e , 78; f , 92; g , 106; そして、重量はそれぞれ以下のとおりです。

a、25：20：6000：4800。
b、37：20：6000：3243。
c、 49 : 20 :: 6000 : 2450。
d、 64 : 20 :: 6000 : 1870。
e、 78 : 20 :: 6000 : 1540。
f、 92 : 20 :: 6000 : 1304。
g、 106 : 20 :: 6000 : 1132。
167図69Aにおいて、5番目の支柱（B）の脚を圧力の中心とし、モーメント（支柱の垂直成分とBからの距離の積）を加算すると、陸側で18,928、水側で16,930となり、中心が陸側から離れすぎていることがわかります。同様に、Aも陸側から離れすぎていることがわかります。3回目の試行でその位置が分かります。

図69B

図69C

図69D. 図69E. 図69F.

図69G. 図69H.

図69Bはアーチブレ​​ースの接合方法を示しています。圧縮を受けるため、上弦材と同じ方法で接合されます。図Cは下弦材の接合を示しています。図DとEは柱、弦材、格子の接合部です。図F、G、Hは、接合のための鋳物です。 168アーチブレ​​ースの上端を弦材に取り付ける。図69 K：スパン端で軌道を支持する方法。アーチブレ​​ースによって床梁が下弦材に接触しない。

マッカラムの特許取得鉄道橋。

図70.

186. この橋は、上弦材が上方に湾曲した構造の一種である（ニューヨーク・アンド・エリー鉄道のサスケハナ橋では200フィートで7.5フィート）。この湾曲した弦材は、荷重を弦材を介して 直接的に、また一般的なトラス構造のようにブレースを介して間接的に、すべてのブレースに一度に分散させる効果を持つ。この橋には、図70に示すように、アーチブレ​​ースAB、ABが採用されており、2番目、3番目、4番目の斜めブレースの荷重支持を補助している。

曲線弦の優れた荷重分散力は、斜張ブレースが導入される以前、スパン125フィートの橋が実際に鉄道列車を支えていたという事実からも明らかです。すべての応力は曲線弦とアーチブレ​​ースを通して橋台に伝わりました。橋はddとddの部品でカウンターブレースされており、両端のネジで調整可能です。

この計画の190フィートのスパンに次のテストが適用されました。 169橋梁の。荷重を可能な限り中心に近づけることで、次のようなたわみが生じました。

負荷。 偏向。
41.40トン、 0.013フィート、
95.35トン、 0.038フィート、
140.70トン、 0.061フィート、
187.20トン、 0.061 フィート。
荷重を取り除くと、橋は完全に元の形に戻りました。

187. スパンが長くなるにつれて、曲線弦から得られる利点も増大します。この章の後半では、小さなスパンへの適用を示しますが、それを採用する価値がない可能性があります。

各パネルから橋台に直接荷重を伝達する橋の場合、曲線上弦材を採用しても、費用増加に見合うだけの効果は得られません。

径間中央で沈下が生じる場合、水平弦材を持つトラスで生じるものと逆の効果が見られます。つまり、水平弦材の上弦材の端部が内側に引き込まれると、水平弦材の上弦材の端部は外側に押し出されます。また、このような橋ではアーチブレ​​ースが使用されないため、隣接するスパンの上弦材は、一般的な計画のように橋脚の中央で結び付けるのではなく、離れるように楔で固定する必要があります。

アーチ。

188. アーチは長スパンの橋に古くから用いられており、たわみを防ぐよう配慮すれば非常に良好な性能を発揮します。アーチの木材が腐食した場合、このような橋の修理は困難ですが、大型のアーチでは修理が可能です。

木造アーチ橋の建設に関する最も正確な考え方は、ヴァイベキングの『大アーチ橋建設の基本部分に関する概説』に記されている。この技術者は、 170（バイエルン州道路橋梁総局長）は、最高級の木製アーチを数多く建設しており、科学と芸術の両方に精通していることを証明しています。

図71.

彼の橋の全体計画は図 71 に示されています。橋は、長い部分を接合してボルトで固定した湾曲したリブで構成されており、そこから道路が支柱で支えられています。

ノイチェトリンギン橋、フライジンギン橋、バンベルク橋、シャルディング橋、ヴェルタッハ橋、フィルスホーフェン橋、そしてアルテンマルクト橋は、いずれもこの人物の優れた判断力を証明している。スパンは100フィートから200フィート、幅は25フィートから32フィートと様々である。彼が示した高さとスパンの比率は、彼自身の経験に基づくものであり、貴重である。彼は一般的に、スパンの10分の1の高さが最適であるが、利便性を考えるとそれよりも低く抑える方が良いと述べている。次の表は、彼が実際に採用した寸法を示している。

171189.

名前。 スパン。 上昇。 幅。 建築家のラジアン アーチの寸法。
バンベルク、 208 16.9 32 422 13½ × 15½
シャーディング、 194 18.8 25 258 12½ × 15½
ヴィルスホーベン、 179 11.1 27 378 13½ × 15½
フレシンギン、 153 11.6 25 246 12½ × 14½
エトリンギン、 139 8.0 25 305 12½ × 15½
エルシンギン、 126 7.0 25 285 11½ × 14½
アウクスベルク、 114 10.6 25½ 158 12½ × 14½
ニューセトリンギン、 103 6.8 25 200 13½ × 15½
最後の列はアーチの木材の寸法を示しています。150フィート未満のスパンでは3本ずつ、より大きなスパンでは中央に3本、両端に5本ずつ配置されています。ウェイベキング氏によるリブ寸法の算出式は次のとおりです。

幅× (長さ/2) 2
Rn.0011 = 平方フィートでの寸法
ここで、Rはアーチの高さです。
n、リブの数。
W、橋の幅;
そしてSは橋のスパンです。
例：スパン300フィート、幅20フィート、高さ30フィートの橋のリブの寸法を求める場合、計算式は次のようになります。

20 × 22500
30× .0011 = 16.5平方フィート
すべてのアーチの断面、または幅 2.5 フィート、深さがそれぞれ 3 1/4 フィートの 2 つの平行アーチ。

100フィートから150フィートのスパンで、彼は上昇します1
20スパン、
150フィートから200フィートのスパンで、彼は上昇する1
18スパン、
200フィートから300フィートのスパンで、彼は上昇する1
15スパン、
300フィートから400フィートのスパンで、彼は上昇する1
14スパン、
400フィートから500フィートのスパンで、彼は上昇します1
13スパン。

172190. バー氏がニュージャージー州トレントンのデラウェア川に架けた橋は、アーチ橋の好例です。長さ35フィートから50フィートのホワイトパイン材の厚板で構成され、4×12の寸法です。これらの厚板は継ぎ目をなくしながら密に敷き詰められており、全体の深さは3フィートです。アーチは、路面を支える水平のタイビームと斜めのブレースによって補強されています。スパンは160フィート、180フィート、200フィートで、高さは27フィートです。
172191. コロンビアのサスケハナ川に架かる橋も同様の方法で建設され、29基のアーチで構成され、各アーチの有効径間は200フィート（約60メートル）で、2つの橋台と28基の石橋脚で支えられています。この橋の有効水路長は5,800フィート（約1,600メートル）、橋脚と橋台を含む全長は1.4マイル（約1.4キロメートル）です。アーチは3組あり、2つの馬車道と1つの鉄道を通行でき、全幅は30フィート（約9メートル）です。
172192. 通過する鉄道列車を支えるアーチは、非常に堅牢でなければなりません。通常、軽いトラスで連結されます。トラスはアーチを効果的に支え、アーチの形状変化を防ぎます。強度は完全にアーチ自体に依存しています。

荷重が加わる箇所では、アーチは沈み込む傾向があり、反対側の地点ではそれに応じて上昇します。図71のEに荷重がかかると、アーチはその地点で沈み込み、Cで上昇します。アーチの曲線部に荷重がかかると、中央部が沈み込み、ハンチが持ち上がります。これらの動きを抑えるために、軽量の補強フレームを使用することがあります。その強度は、橋梁を通過する変動荷重に耐えることができます。アーチがトラスにかけるひずみは、反対側の端から列車に接触し、中央部を通過し、最終的に荷重の背後で橋から流れ出ます。

173アーチがトラスである場合、あるいはトラスが曲線弦で構成されている場合には、トラスの反作用効果は完全には得られません。曲線弦はアーチとしてではなく、トラスの一部分としてのみ利用すべきです。

193. アメリカでは、鉄道橋にアーチとトラスを組み合わせた構造が数多く建設されてきました。この二つの構造を連結するという原理は、荷重を均等に支えることが困難であるため、一部の人々からは好ましくないと考えられています。そのため、それぞれの構造が全体の必要強度の半分以上を持たなければなりません。一方、部品を適切に配置することで、どちらか一方に荷重を多かれ少なかれかけることができる完璧な調整が可能だと主張する人々もいます。どちらか一方だけでも最大の荷重に耐えられるほどの強度を確保できるため、二つの構造を組み合わせることに特に大きな理由はないように思われます。

しかし、アーチとアーチブレ​​ースはどちらも、軽量化しすぎた橋に非常に有効に適用されます。

194. アーチを使用する方法は、ヘルマン・ハウプト氏が建設したペンシルバニア中央鉄道の橋梁によく示されています。

これらの橋はハウの設計に基づいており、堅牢な木製アーチが追加されています。アーチに対してカウンターブレースをセットスクリューで調整することで、各システムが接続されています。配置はシンプルかつ効果的です。橋の安定性は、建設者の名前だけで十分に保証されています。

195. アーチをいかに美しく形作っても、足場を撤去すると、アーチの平坦度に応じて多少の沈下が生じます。そして、その沈下量は時間とともに増大します。ワイベキング氏はこれをインチ単位で次のように表現しています。

0.806R
S
ここでRは上昇を示し、
Sはスパンを示します。
174この沈下を許容するために、アーチを建設するためのプラットフォーム上に敷設されるときの曲線は、完成したアーチに必要な曲線よりも若干凸状にする必要があります。超過量は、式で示される量です。

図72.

曲線リブで構成された橋の場合、スパンが長いと D、C、E で降伏するため (図 71)、中央に荷重がかかると、リブの深さを深くして強度を高める必要があります。また、重量が重くなりすぎないように、図 72 のようにフレームまたは組み立てられた梁を使用する必要があります。ここで、2 つのリブは、張力と圧縮の両方に耐えられるようにフレームを構成する必要があることを覚えておく必要があります。荷重が D にかかると、下のリブはdで伸び、c′とeで圧縮されますが、上のリブは D で圧縮され、 C と E で伸びます。

道路の。

196. どの橋梁システムでも、床はほぼ同じ構造で、上弦材または下弦材（路面が水路よりどの程度高いかによって異なる）に横梁が設置され、縦材を支え、その上に横枕木が設置されます。場合によっては、床梁を横切るように2本の斜めの板材が設置さ れ、互いに直角に打ち込まれ、橋の横方向の強度がかなり高められています。

175床の一般的な寸法は次のようになります。

横方向の木材、中心か​​ら中心まで3フィート、 8 × 14
床梁に2インチのノッチが付いたトラックストリング、 12 × 14
枕木は1フィート離して設置し、（クリア） 3 × 6

図73.

横方向のブレース。

197. 水平方向の振動を防ぐには、斜め支柱システムが必要です。これらの支柱にかかる主な圧力は風によって生じます。この圧力は、橋を横倒しにし、最大風圧（1平方フィートあたり40ポンド）に相当する重量を負荷した状態を想定することで算出できます。

これらのブレースのサイズを変える必要はありません。ただし、非常に長いスパンの場合は、中央から端部に向かってブレースのサイズを大きくする必要があります。短いスパン（100フィート未満）の​​場合は、5×5のブレースで十分です。長いスパンの場合は、7×7のブレースで十分です。

198. 斜めブレースは、導入できる場合、橋梁において非常に望ましい要素です。道路が下弦材上にある場合、斜めブレースを完全に設置することはできませんが、図74のように適用することができます。

176
図74.

どの橋でも、トラスの高さを高くすると弦材の張力と圧縮力が軽減されますが、柱とロッドの長さは長くなります。一般的に、 スパンの8分の1が最良の結果をもたらします。

199. 大きな橋を組み立てる際には、沈下時の圧縮を考慮して、上弦材を実際の寸法より少し長めに切断するのが通例です。
200. 風にさらされた場所にある橋は、石積みから吹き飛ばされることがあります。橋が石積みから滑り落ちる場合、風の総力は橋の全重量の15/24に達しなければなりません。しかし、一般的によくあるように、石積みが粗雑で（打ち込まれていない）、どんなに強い風でも橋が滑り落ちることはありません。

風圧全体とトラスの高さの半分 が、全重量と幅の半分を掛け合わせた重量を上回った場合、橋は下端を中心に回転し、転覆します。非常に風にさらされる場所では、図74のADロッドが非常に効果的です。道路が上弦材上にある場合はADロッドを、下弦材上にある場合はBロッドから石積みまでロッドを張ります。

177
斜めの橋。

201. 斜橋を列車が通過すると、片側がもう片側よりも先に沈下します。荷重は片方のトラスの中央にかかり、反対側のトラスよりも先に中央にかかります。これにより機関車が片側で揺れ、橋だけでなく機関車自身にとっても危険です。

荷重を弦材に伝える床材は、路軸に対して直角ではなく、橋台と平行に配置する必要があります。例えば、図75では、Bの車輪は荷重の3分の1をEの橋台に、3分の2をCの弦材に伝えています。一方、図75Aでは、Bの車輪は荷重の3分の2をCに伝えますが、3分の1をDにも伝えています。

図75. 図75A.

202. 非常に長い斜めのスパンでは、床板を図76のように配置することができます。つまり、橋の入口と出口では傾斜しますが、スパンの中央では直角になります。

図76.

203. 木橋の木材の保存には、板張り、漆喰塗り、塗装、そしてカイナイジング（青焼き）が効果的です。木材の周囲に空気の循環を良くし、乾燥腐朽を防ぐことを念頭に置き、板張りと漆喰塗りが最も効果的です。塗料に含まれる油分は、内部からの水分の放出だけでなく、外部からの水分の侵入も防ぐため、油分を多く含ませる必要はありません。 178木材が十分に乾燥していない限り、この方法は使用しないでください。橋の骨組みを丁寧に白く塗り、覆い、その外側を塗装するのが最善策です。
204. 2スパン以上の連続スパンを組む場合、弦材は常に橋脚の上で接続する必要があります。これにより、上部弦材が引っ張る力が与えられ、下部弦材に反対方向の推力がかかるためです。
205. 橋梁は、避けられる場合には、曲線上や勾配上に決して設置してはならない。特に曲線上では荷重の影響が非常に大きくなり、曲線の場合は横方向の衝撃が生じ、勾配の場合は垂直方向の衝撃が生じるからである。

杭橋工事。

206. 浅瀬や沼地など、盛土に費用がかかるような状況では、杭橋が非常に有効です。実際、道路下の通路を塞ぐことができる場合は、高さが6メートルを超えない限り、このシステムを採用するのが賢明です。他の方法よりも安価で、修理も容易で、各パーツは互いに完全に独立しており、このような橋は他の木造構造物と同等の耐久性があります。

図77.

図78.

杭橋の様々な設計図を図77～82に示します。図77～81は、建設中に使用する仮設杭の計画図です。図82よりも軽量な杭は、恒久的に使用すべきではありません。曲線上の杭橋では、曲線の凹側よりも凸側により強力な横補強が必要になる場合があります。また、流水下においても、図81のような形状が有効な場合があります。

179
図79.

図80.

図81.

図82.

図82A

180（杭打ちと適切な寸法については、第 12 章を参照してください。）

架台。

207. 橋脚は、垂直の支柱と、キャップと支柱で構成されたシステムで、一時的な工事と恒久的な工事の両方に使用されます。一時的には、盛土を行う予定の低地を道路で通過させる場合に使用され、恒久的には、土工や石積みの量が多すぎる深く乾燥した峡谷を道路で通過させる場合に使用されます。

図83.

アメリカの鉄道には、高さ20フィートから200フィートまで、あらゆる大きさと配置の架台が描かれています。図83と84は仮設の架台、図85は恒久的な架台です。

架台の設計の主要部分は、複数の支柱とキャップを適切な三角形で接続することであり、正三角形が最適です。

図84.

この建築システムの最も優れた例は、バッファロー・アンド・ニューヨーク鉄道のポーテージビル近くのジェネシー川にかかるジェネシー高橋で、H.C.シーモアによって建設されました。 181全長800フィート、川面からの高さは230フィートです。高さ30フィートの石橋脚が8本あり、その上に高さ190フィート、基部幅75フィート、上部幅25フィートの架台が架けられています。そしてその上に高さ14フィートの橋が架けられています。この高架橋の建設には、板厚150万フィートの木材が使用され、完成した時点で250エーカーの土地を覆っていました。また、ボルトは60トン使用されました。建設期間はわずか18ヶ月で、総費用は14万ドルでした。

図85.

跳ね橋。

208. 航行可能な河川や湾を渡る際、橋を建設する会社は、 182船舶の自由な通行。これは、水路にかかる橋の一部を可動式にすることで実現されます（可動式）。

図86.

ドローは、（バランスが取れているため）上昇したり、橋の固定部分上でスライドしたり、ピボットを中心に回転したりします。図86は、現在広く使用され、あらゆる目的に応えているドローを示しています。可動部分の各半分は、小さな橋として計算する必要があります。ロッドcccは、ドローが開いている間、張り出した部分を支えます。全体はセンターピンとローラー一組の上で回転します。

センター。

209. センターとは、石造アーチの建設に用いられる仮設の木製フレームです。センターの役割は、石積みが自立できない間、その構造を支えることです。

5フィートから15フィートのスパンのアーチの場合、図87に示すように、板や厚板で作られた中心部分があれば十分です。より長いスパンの場合、下の地面が 183アーチを使用できる場合は、図88のような形状が適しています。橋台や橋脚以外の支持手段がない場合は、図89のようなものを採用する必要があります。これは、ロンドンのテムズ川に架かるウォータールー橋の主任技師、ジョージ・レニーが採用した計画です。

図87.

図88.

アーチが進むにつれて、センターの歪み方は異なります。最初は臀部、最後にクラウンです。どの部分でも過剰な重量がかかると、その部分で沈下が生じます。 184そして、別の場所で上昇が起こります。アーチに一時的に荷重をかけることで、このような動きを抑制します。

図89.

これらのフレームは、支柱DDと折り畳み楔ccで連結されたFF片の上に垂直に配置され、中央部の高さを調整することができます。リブ付きフレーム間の距離は、アーチの形状、スパン、または支持する重量によって異なり、1フィートから4フィートの範囲で変化します。中央部は、アーチの軸と平行に敷かれた細い板材で覆われ、その上に石が置かれます。

210. 石積みの上に橋をかける方法は、図90と91に示されています。前者は道路が上部弦材の上にある場合、後者は下部弦材の上にある場合です。

185
図90.

図91.

211. 図92から図100には、5フィートから75フィートまでのスパンに対応する複数の平面図が示されています。図92は、斜めの板で下部を補強された単純な梁を示しています。ボルトは、枕木、側桁、そして支柱を貫通しています。側桁は壁板にボルトで固定され、橋が曲線上にある場合は、ボルスターを切断してノッチも付けられます。図92Aは平面図を示しています。この形状は、5フィートから20フィートの開口部に対応します。15フィートから30フィートの場合は、図94、95、96、97を使用します。25フィートから50フィート、60フィートの場合は、図93、97、98を使用します。50フィートから75フィートの場合は、図99と100を使用します。

以下の表は、上記の計画に基づく橋梁の信頼できる寸法を示しています。

186
図92. 5〜20フィート。

図92A

スパン。 ボルスター。 ストリンガー。 同点。 ブレース。 ボルト。
5 12×12 12×12 6 × 10 2 × 10 1インチ
10 12×12 12×13 6 × 10 2 × 10 1インチ
15 14×14 12×18 6 × 10 2 × 10 1インチ
20 14×14 12 × 24 6 × 10 2 × 10 1インチ
横桁を切断せずに、横桁に 3 インチの切り込みを入れます。

187
図95. 15〜30フィート。

スパン。 上昇。 強化する。 ストリンガー。 ブレース。 ロッド。
15 6 12×12 12×12 2〜5 × 6 1インチ
20 7 14×14 12×12 2〜5 × 8 1¼インチ
25 8 14×14 12×15 2〜5 × 9 1⅜インチ
30 10 15×15 12×18 2〜5 × 10 1.5インチ

図96. 15〜30フィート。

スパン。 上昇。 ストリンガー。 役職。 ロッド。
15 5 12×12 8×8 1⅛
20 6 12×13 9×9 1¼
25 7 12×15 10 × 10 1.5
30 8 12×18 10 × 12 1⅝
188
図94. 15〜30フィート。

スパン。 上昇。 ストリンガー。 ブレース。 ロッド。 格子。
15 5 2〜8 × 8 2〜5 × 5 1 2×6
20 6 2〜8 × 9 2〜5 × 6 1¼ 2 × 8
25 7 2〜8 × 10 2〜5 × 8 1⅜ 2 × 9
30 9 2〜8 × 12 2〜5 × 9 1.5 2 × 10

図97. 15〜30フィート。

スパン。 上昇。 ストリンガー。 役職。 ロッド。 ブレース。
15 5 2〜8 × 8 8×8 1 4×5
20 6 2〜8 × 9 9×9 1⅛ 4×6
25 7 2〜8 × 10 10 × 10 1¼ 5×6
30 9 2〜8 × 12 10 × 12 1.5 6×6

図93. 25〜50フィート。

スパン。 上昇。 コード。 ブレース。 投稿。 ロッド。
25 8 2〜6 × 8 6×6 6×8 1
40 10 2〜7 × 9 6×7 8×8 1⅛
50 10 2〜8 × 10 6×8 8 × 10 1¼
189
図97. 25〜50フィート。

スパン。 上昇。 コード。 投稿。 ブレース。 ロッド。
25 8 2〜6 × 8 8×8 5×5 1⅛または2⅞
40 10 2〜7 × 9 9×9 5×8 1⅜または2〜1⅛
50 10 2〜8 × 10 10 × 10 6×8 1¾または2〜1¼

図98. 25〜50フィート。

スパン。 上昇。 コード。 投稿。 ブレース。 ロッド。
25 8 2〜6 × 8 6×8 5×5 2—1または1—1⅜
40 10 2〜7 × 9 6×9 5×8 2〜1⅛または1〜1⅝
50 10 2〜8 × 10 6 × 12 5 × 10 2〜1 1/4インチまたは1〜1 3/4インチ

図99. 50〜75フィート。

スパン。 上昇。 コード。 投稿。 ブレース。 格子。
50 8 2〜8 × 10 1〜8 × 10 2〜6 × 7 2×6
60 9 2〜8 × 10 1〜8 × 10 2〜6 × 7 2×6
75 10 3〜8 × 10 2〜8 × 10 3〜6 × 8 2×6

図100. 50〜75フィート。

190
スパン。 上昇。 コード。 投稿。 ブレース。 センターブレース。 ロッド。
1番。 2番目。
50 8 2〜8 × 10 1〜8 × 10 2〜6 × 7 5×5 1.5 1
60 9 2〜8 × 10 1〜8 × 10 2〜6 × 7 5×5 1⅝ 1⅛
75 10 3〜8 × 10 2〜8 × 10 2〜6 × 8 5×6 1¾ 1¼

212. 上記のような小規模な橋梁の寸法を決定し、最大荷重を見積もる際には、（大規模橋梁の場合のように）1フィート当たりの重量よりも、瞬間荷重の重量をより重視する必要があります。これは、スパンが50フィートまたは60フィート以下の場合、橋自体の重量は無視できるためです。1本の支柱またはロッドにかかる最大荷重は、機関車の駆動輪にかかる荷重です。機関車全体の重量が40トンの場合、駆動輪1組につき10トン、車輪1個につき5トン、つまり11,200ポンドの荷重がかかります。これは10フィートの長さにのみかかるため、1点にかかる荷重とみなされ、すべての部品がこの荷重に耐えられる必要があります。スパンが大きく、荷重が大きい場合、トラスが橋と荷重を支えるのに十分な強度があれば、通過する列車の急激な衝撃にも安全に耐えることができます。

注記—橋梁の静的および動的たわみについて。静止荷重と移動荷重によって生じる橋梁の相対たわみについては、かなりの見解の相違があり、実験も理論もこの点を明確に解明できていない。

エルウェル橋（エプソム・アンド・クロイドン鉄道、イギリス）での実験。

速度（フィート/秒）。 インチ単位のたわみ。
0 0.215
25 0.215
31 0.230
32 0.225
54 0.245
75 0.235
この橋は、スパン 48 フィート、荷重 39 トンの鋳鉄製の桁です。

191ゴッドストーン橋での実験 (SERR イングランド)。

速度（フィート/秒）。 インチ単位のたわみ。
0 0.19
22 0.23
40 0.22
73 0.25
鋳鉄製の桁、スパン 30 フィート、荷重 33 トン。

WH バーロウ氏 (イギリス) は、「木造高架橋の場合、低速の貨物列車はある程度のたわみを生じさせるが、はるかに軽い機関車を搭載した追加の列車は、橋を波のように押しているように見える」と述べています。

ブリタニア管橋は、2 台の機関車と 280 トンの列車が停止していたため、3/4 インチ沈下しましたが、時速 70 マイルでは、たわみは大幅に小さくなりました。

192
第9章
鉄橋
「知識が少しあると危険だ。」

213. 過去10年間で、鉄は鉄道橋梁に広く利用されるようになりました。その化学的・機械的性質を理解した者が使用すれば、その強度、耐久性、そして外観の美しさは比類のないものです。しかし、アメリカでよくあるように、鉄を価格以外のことは何も知らず、気にも留めない者に託すと、これほど危険なものはありません。鋳鉄ほど、安全に使用するためにはその特性に関する完全な知識を必要とする素材はありません。

鉄の性質と強度。

214. 以下の表は、工学で使用されるさまざまな種類の鉄の特性を示しています。

193
錬鉄。 鋳鉄製。 鉄線。 ボイラープレート。 品質の指定。
480 450
480 1 立方フィートあたりの重量（ポンド）。
15000 4500 25000 12740 伸長に対する抵抗力（平方インチあたりのポンド数）。
11000 25000
7500 圧縮に対する耐性（ポンド/平方インチ）
.0000066 .00000608 .00000685 .0000066 長さは華氏 1 度あたりに拡張されます。
.0000000424 .000000106 .0000000446 .0000000524 1 ポンドあたり 1 平方インチあたりの延長。
.000000149 .000000083
.000000189 1 ポンドあたり 1 平方インチあたりの圧縮率。
90から66 20から111
127から75 圧縮強度に対する伸長強度の比。
12500 17500
押し潰しやせん断に対する耐性。
55 31
相対的な横方向の強度。
4 列目は、チューブに組み込まれたボイラー プレートを指します。

錬鉄を少し圧縮すると、圧縮力に耐える力が大幅に増加します。

215. 錬鉄の強度は加熱によって向上します。30種類の鉄鋼材料を用いた実験では、温度範囲が華氏500度から700度の範囲で、平均的な結果は以下のとおりでした。

強さのとき

寒い。 熱い。 冷却しました。
6万 64,000 7万

216. スターリング法では、鋳鉄に可鍛性スクラップを加えることで強度が次のように増加します。

鋳鉄の平均引張強度は 18,000ポンド
そして圧縮強度は 105,000ポンド
スターリング強化すると引張強度は 23,000ポンド
そして圧縮強度 13万ポンド
鋳鉄の強度は、12 回目または 15 回目の再鋳造まで急速に増加し、その際にほぼ 2 倍になります。15 回目の溶解以降は強度が低下します。

194217. 鉄道車軸のように、長時間振動にさらされた錬鉄や、軽いハンマーで鍛造された鉄は、靭性を失い、「短い」（結晶化した）状態になります。このような場合、再加熱してゆっくり冷却することで繊維を回復させることができます。
194218. 鉄の強度の一般的な比率。
        張力。 圧縮。 クロスストレイン。
        キャスト、 300 1,666 31.68
        鍛造、 1,000 733 55.40
        ボイラープレートの強度について。
194219. 圧延ボイラープレートの強度は繊維の方向が横方向よりも大きいわけではなく、より均一である。したがって、繊維の長さは力の方向にできるだけ近づけて配置する必要がある。

フェアベアン氏による12回の実験の平均によると、錬鉄板の引張強度は1平方インチあたり50,960ポンド、鋼管に組み込んだ場合の圧縮強度は30,464ポンド、つまり実用上安全とみなせる強度は、伸長時に12,740ポンド、圧縮時に7,500ポンドである。桁橋に関する考察では、リベット接合についても考察する。

鉄橋の分類。

220. 鉄橋は次のように分類されます。

全体が鋳鉄製のもの、またはアーチ・ガーダー橋。
錬鉄のみのもの、または管状および桁状のもの。
鉄線の橋や吊り橋など。
鋳鉄や錬鉄製の橋、またはトラス橋。
これらの橋をどのような順序で設置するかについては、 195建設費用および適用範囲は次のとおりです。

番号。 スパン。 橋の説明。
1 10から 50フィート 鋳鉄製の桁。
2 50から 200フィート 鋳造と鍛造の組み合わせ。
3 200から 2000フィート サスペンション。
4 200から 500フィート キャストアーチ。
5 25から 100フィート ボイラープレートガーダー。
6 100から 500フィート 管状。
2、3、5は、アメリカの道路で使用されている型枠です。1は破損しやすく、建設にはより多くの知識と注意が必要で、木製トラスやトラス桁よりもはるかに高価です。4は非常に高価で、他のどの型枠よりも水路に大きな障害を引き起こします。6は莫大な費用がかかるため、米国では採用が阻まれる可能性があり、実際に採用されるでしょう。それでは、2、3、5の構造原理を見てみましょう。

鋳鉄と錬鉄の組み合わせ。

221. この項目には、国内で使用されているすべての鉄製トラスフレームが含まれます。

前述の通り、橋梁建設における技術とは、常に、橋梁が受ける可能性のある特定の応力に最も耐えうる材料を、最も低コストで用いることです。したがって、張力と鋳鉄の圧縮に耐えるためには、常に錬鉄を使用する必要があります。柱、支柱、上部弦材は常に鋳造で製造し、枕木と下部弦材は錬鉄で製造する必要があります。

鉄道橋の強度は、機関車の脱線や車軸の破損、また付随的な事故などによって生じるあらゆる衝撃や歪みに耐えられるものでなければならない。 196金属の膨張と収縮による形状の変化、および強風や暴風によって生じる歪み。

図101.

橋梁のあらゆる部品が何らかの力に耐えられず、重量を増加させるということは、役に立たないどころか、むしろ有害です。軽量化は直接的に経済性を向上させるだけでなく、恒久的な荷重の一部を軽減することで間接的にも経済性を高めます。

222. クラス2の最高峰は、ウェンデル・ボルマンの鉄製吊り橋とトラス橋です。構造の簡素さと作用の直接性において、この橋に勝るものはありません。各支柱にかかる重量は、橋台または橋脚に即座に伝達されます。上弦材は鋳鉄製で、外側は中空で八角形、内側は円形です。支柱はᕼ鋳物で構成され、中央のウェブは開放型でフランジは一体型です。上部は支柱に、下部は張力棒または吊り棒に調整されます。張力棒または吊り棒は錬鉄製で、長方形です。 197断面は 1 組で、長さに応じてアイボルトで接合されます。各組は、柱の基部を出たあと、図 101 の AB で椅子を通り、ナットで固定されます。テンション ロッド AC とカウンター ロッド BC の接合部は、振り子またはリンクによって柱の基部に間接的に接続されています。これにより、ロッドの膨張の影響が均等化されます。振動と反作用は、パネル斜めタイ DH および C E によって防止されます。床は各柱の基部のフランジによって支えられています。横方向の筋交いは、中空の鋳鉄製柱と、鍛造斜めタイ ロッドのシステムで構成されています。下弦材は明らかに不要で、その代わりにロッド CB、FB、FA、GA が使用されています。

ボルチモア・アンド・オハイオ鉄道に次のような規模の橋を架ける場合、

クリアスパン、 124フィート
上弦の長さ、 128フィート
パネルの長さ、 15フィート
トラスの高さ、 17フィート
幅、 16フィート
鋳鉄（ポンド）、 65,137
錬鉄のポンド、 33,527
全重量、 98,664
直線フィートあたりの重量、 796
以下のテストを受けました。

炭水車を連結した総重量122トン（1フィートあたり約1トン）の機関車3台が時速8マイルで橋を走行した際、中央部のたわみは1.3/8インチ、最初の支柱部では9/16インチであった。以下の試験は、同じ道路のワシントン支線にあるスパン76フィートの橋に対して行われた。

40トンのエンジンと炭水車が偏向を引き起こした 1985/8インチ。高速旅客列車が橋を9/16インチ傾けた。

2台の機関車とテンダーボートが背中合わせで静止しており、総重量77.5トンあったため、 11
16インチ、
時速10マイルでも同じ、 13
16インチ、
時速4マイルでエンジンが正面衝突し、 13
16インチ、
時速8マイルでエンジンが正面衝突し、 13
16インチ、
時速20マイルでエンジンが正面衝突し、 14
16インチ。
128フィートの弦の熱による極度の膨張は、両端で5/16インチ、または全体で5/8インチ、または1
2457長さの1/3であり、石積みにわずかな歪みも生じません。棒CBはCAの5倍の長さであるため、5倍に伸びますが、同時にDA、DBの長さはCA、CBにほぼ比例するため、1対5の比率で伸びます。したがって、悪い結果は生じません。

この橋にかかるひずみの見積りは極めて単純で、全体は支柱の数と同じ数の独立したシステムで構成されています。各ロッドセットは、1枚のパネル、つまり2つの隣接する半パネルに等しい長方形を支えます。したがって、ACとCBは長方形mm、mmを、ロッドAFとFBは長方形nn、nnを支えます。もちろん、ロッドの傾斜を考慮する必要があります。中央のペアの寸法はもちろん同じですが、他のセットの寸法は異なります。対角線DHとHLは反作用を防ぎ、1枚のパネルにかかる変動荷重によって生じる作用に抵抗できなければなりません（第8章で述べたように）。

例えばCDに荷重が加わると、柱はAを中心として橋台に向かって回転する傾向を示す。この動きに対抗するには、反対方向の力が必要となる。この動きに抵抗するのに最も適切な方向は、線CK、すなわち下弦材の線である。 199この橋には下弦材はありませんが、その代わりに AG、AK、BH、BC のロッドが配置されています。これらのロッドは、三角形の動きによる形状の変化を防ぎ、上弦材に逆らって作用します。

この橋にかかるひずみの推定例として、次のものが挙げられます。

スパン、 90 足。
上昇、 18 足。
パネル、 15 足。
直線フィートあたりの重量、 2,500 ポンド。
全重量、 22万5000 ポンド。
各サイドトラスの重量、 112,500 ポンド。
各ポストの重量、 18,750 ポンド。
各システム、すなわち1本の支柱と2本の支持棒によって支えられる重量は18,750ポンドです。1本の支柱が耐えられる張力は、その傾斜角によって異なります。

次の図は、問題のトラスの要素を示しています。

ロッド。 長さ。 適用された重量。 負担が増大する。 バーの断面（インチ単位）。
AB = 90.0
CD = 18.0
AC = 23.4 （18750 – 3125）= 15625 そのうち 23.4
18= 20312 1⅓
ああ = 35.0 18750 × 60
90＝ 12500 そのうち 35
18= 24306 1⅔
AF = 48.5 18750 × 45
90＝ 9375 そのうち 48.5
18= 25260 1⅔
AK = 62.6 18750 × 30
90＝ 6250 そのうち 62.6
18= 21736 1⅓
AG = 77.6 18750 × 15
90＝ 3125 そのうち 77.6
18= 13472 1
1列目にはロッドの名前、2列目には計算された対角線の長さ、4列目には適用された重量（変動する 200傾斜角の変化による重量は、1つのパネルまたは柱にかかる総重量にその柱から橋台までの距離を掛け、その積をスパンで割ることによって求められる。（したがって、AGにかかる荷重は

幅 ×
奥行き、
AKにあるのは

幅 × 奥行き × 高
さ、
などなど。6 列目は、第 8 章で述べたように、傾斜によって 5 列目で見つかった増加を示しています。最後に、4 列目では、棒またはロッドに必要な断面積を示しています。

上弦材の圧縮は明らかに個別のシステムの圧縮の合計です。いずれか 1 つのシステムからの圧縮は次のようになります (図 102)。

図102.

ad、cd をロッド、abc を弦とします。また、bd を柱とします。ここで、db が重量を表す場合、eh は下弦の張力、または上弦の圧縮を表します。三角形acdとabe は相似であり、 ebhとdbcも同様です。

である=ab × cd
ac;
そして

えー=cb × be
dc圧縮。
数値的には次のようになります。

201最初のシステムでは、

である=15 × 77.6
90= 13,
また

えー=75 × 13
77.6= 12。
2番目のシステムでは、

である=30 × 62.6
90= 21,
また

えー=60 × 20
62.6= 20。
3番目のシステムでは、

である=45 × 48.5
90= 24,
また

えー=45 × 24
48.5= 23,
つまり、システムACBからの圧縮は、柱にかかる重量に比例し、12は柱の長さに比例します。

18から12は18,750に圧縮されます。
どこから

圧縮 =18750 × 12
18= 12500
システム1と2番目のシステム

18 から 20 は 18750 から 20833 となります。
中央システムでは、

18 から 23 は 18750 から 24000 になります。
第一と第二のシステムの合計を2倍し、それに中心を加えると、

2(12500 + 20833) + 24000 = 90666ポンド、
橋の片側への全体的な圧縮として。

圧縮のみの場合、これには次のセクションが必要です。 202鋳鉄製の約4平方インチの面積は、内径4.5インチ、外径5インチの管で得られます。ただし、曲げや横方向の歪みに耐えるために、この量を増やす必要がある場合があります。その場合、一枚のパネルの管の長さは柱の高さ、または梁の長さとみなされます。寸法は138ページの表をご覧ください。

各柱は 18,750 ポンドの荷重に耐えなければなりません。また、柱は鋳鉄製で、曲げに耐えるためには、上記と同じ表に従って、中空の円筒として作られる場合は、直径が 4 インチ強、厚さが 1/2 インチである必要があります。また、+ または ᕼ断面の場合は、ほぼ 5 インチの正方形である必要があります。

床の寸法は、第 VIII 章の単一梁に関する規則に従って決定されます。

この橋には、火災の際に床以外に燃えるものは何もありません。床は簡単に鉄で作れるでしょう。

発明者の言葉を借りれば、「この構造形式を通じて維持される橋梁建設の永続的な原理、すなわち他のものと競合する上で大きな利点、すなわち橋台への重量の直接移動により、計算が簡単になり、費用が確実となり、安全で経済的かつ耐久性のある構造物の建設が容易になります。」

ウィップルの鉄橋。

223. 上記の技師によって建設された橋は、あらゆる点で均整が取れており、剛性、安全性、耐久性に優れています。上弦材には鋳鉄が使用され、張力に抵抗するために錬鉄が使用されています。ニューヨーク・エリー鉄道に採用された設計は、断面が円形の中空の鋳鉄製上弦材、錬鉄製のロッドで作られた下弦材、断面が十字形の柱、そしてプラットの橋（第8章）に見られるような斜めの張力ロッドで構成されています。 203鉄橋の構造は、上記の木造橋の構造と全く同じであり、計算方法も同じです。スパンが100フィートを超えない場合、この形式は鉄道橋としてあらゆる目的を満たします。しかし、スパンが長くなると、一連の三角形を通して荷重を伝達するトラス構造の場合と同様に、同じ問題が生じます。すなわち、2対目と3対目の支柱の根元に大きな圧力がかかるためです。この圧力は、図69に示すようにアーチ支柱で吸収するか、橋台柱の先端から2対目と3対目の支柱の根元までロッドで吸収する必要があります。

ニューヨーク・アンド・エリー鉄道のこの橋脚は、全長40フィート、重量わずか3トンでしたが、1フィートあたり1,500ポンドの荷重を2日間支え、その間に橋はほぼ0.5インチ沈下しました。その後、バネのない台車に1フィートあたり1,318ポンドのレールを載せて横転させました。これにより、全体のたわみが0.3インチの時点で、総荷重は1フィートあたり2,800ポンドを超えました。荷重を取り除くと、橋は0.1インチ以内で元の位置に戻りました。

吊り橋。

224. 長スパンの吊橋は、一般的に鉄道用途には全く不向きと考えられてきました。しかし、ジョン・A・ローブリング氏は、ナイアガラ川に800フィートの有効スパンを持つワイヤー吊り鉄道橋を建設することで、その逆を証明しました。この橋は、重い荷重と激しい強風にも耐え、要求される強度と剛性の両方を備えていることが実証されました。ローブリング氏のナイアガラ橋の建設地には、足場や橋脚、ポンツーン、油圧プレスを設置する余地がなかったため、他の設計で橋を建設することはほとんど不可能だったでしょう。

204ケーブルで支えられたシンプルな道路は、剛性が非常に低いにもかかわらず、高い強度を備えています。振動を抑えるために、支保工やトラスを設置する必要があります。

ワイヤー吊橋ほど計算が簡単で、絶対的な安全性を確保できる橋は他にありません。ヨーロッパの吊橋は、一般的に錬鉄製の棒を連結して作られたケーブルで作られています。この方法は、アメリカの鉄線でケーブルを作る方法よりも費用がかかり、故障しやすいです。一見良さそうな棒でも内部に欠陥がある可能性がありますが、ケーブルを構成するすべての繊維については確かな保証があります。実際、ケーブルに敷設するワイヤーを一つ一つ検査するのは、ほとんど手間がかかりません。

吊橋の寸法設計において考慮すべき部分は

アンカー石積み、
錨鎖、
塔とプレート、
吊り下げケーブルは、
吊り棒、
補強の配置、
道路。
このような橋の建設に与えられたデータは

スパン、
サポートされる負荷。
想定されるデータ

ケーブルの正弦波、
幅。
そして必要な要素

ケーブルの長さ、
吊り棒の長さ、
205ケーブルの吊り下げ点と塔の軸の接線角、
ケーブルの張力、
アンカーアイアンの断面、
アンカー石積みの量、
塔の大きさ、
トラスと道路の寸法。
ケーブルの。

225. 吊橋のケーブルが描く曲線は、放物線と懸垂線の中間に位置します。荷重がかかっているときはほぼ放物線に、無荷重のときはほぼ懸垂線に近くなります。

問題1。
吊り下げ点と正弦線の間の水平距離がわかれば、ケーブルの長さがわかります（図 103）。

図103.

CEをb、EFをaで表すと、半曲線の長さは

L = b [ 1 + ⅔ (a
b）2 ]。
206半スパンを500フィート、正弦波または偏向角を80フィートとすると、式は次のようになります。

L = 500 [ 1 + ⅔ (80
500) 2 ] = 500 × 1.0171 = 508.55フィート、
これは塔間のケーブルの長さの半分です。

問題2。

226. 吊り棒の長さを求める。垂直の吊り棒間の水平距離をEとすると、次の式が成り立ちます。

バツ=Y 2
b 2× a、
ここで、Yの代わりにE、2E、3Eなどを配置し、ロッドを100フィート離すとすると、

中心。 ロッド1。 ロッド2。 ロッド3。 ロッド4。 ロッド5。
0 E 2
b 2× a 4 E 2
b 2× a 9 E 2
b 2× a 16 E 2
b 2× a 25 E 2
b 2× a
0 100 2
500 2× 80 200 2
500 2× 80 300 2
500 2× 80 400 2
500 2× 80 500 2
500 2× 80
0 3.20 12.80 28.80 51.20 80.00
問題3。

227. 角度ECGを求めるには、図103の式を用いる。タワーの軸とケーブルの吊り下げ点における曲線の接線との間の角度を求める式は、

タンア=心電図 =2 a
b。
スパンが1000フィート、bが500フィート、a が80フィートなので、

207タン心電図 =160
500= log 160 – log 500:
または 2.204120 – 2.698970 = 接線 9.505150 = 17° 45′ = EC G.
また、90° – 17° 45′ = 72° 15′ = 角度 GCA、または AC H です。
吊り下げポイントが同じ高さにない場合は、同じ方法で進めます。ただし、図 103 A の FL、FC の代わりに GL、GE を使用します。

図103A 。

塔頂に作用する力の合力が垂直になるためには、図103の角度GCAとACHが等しくなければなりません。等しくない場合は、合力が重心を通るように石積みを配置する必要があります。複数のスパンを使用し、開口部が不等な場合、中間の柱が倒れないようにするためには、最も長いスパン、つまり最も重いスパンのケーブルは、短いスパンのケーブルよりも水平からの傾斜が大きくなければなりません。それぞれの傾斜による張力の積は等しくなければなりません。ローブリング氏が複数のスパンを接続する際に考案した方法は、隣接するスパンのケーブルを振り子のように接続することです。 208橋脚の上に設置し、この配置により、異なるケーブルの張力の差によって振り子が揺れ、石積みを揺らすことはありません。

問題4。

228. 橋の1フィートあたりの重量と荷重が与えられている場合、曲線の最低点における張力を求めます。曲線の頂点Fにおける最小張力の式は次のとおりです。

T =ph 2
2 f;
ここで、pは橋脚と荷重の1フィートあたりの重量、hは吊り点間の距離の半分、fは正弦曲線である。したがって、スパンが1000フィート、正弦曲線が80フィート、1フィートあたりの荷重が6000ポンドの場合、式は次のようになる。

T =6000 × 500 2
160= 9375000 ポンドまたは 4185 トン。
最大張力は支持点にあり、次の式で表される。

T =ph
2 f[ h 2 + 4 f 2 ] ½ :
これは、我々の目の前のケースでは、

T =6000 × 500
160[ 500 2 + 4 × 80 2 ] ½ = 4395トン。

229. アンカーの目的は、ケーブルを陸側の抵抗に接続し、橋の重量と運動量、そして反対側の荷重とのバランスを十分に取ることです。ナイアガラ橋のアンカーは、長さ7フィート、幅7インチ、厚さ1.4インチの平らなリンクで構成された鉄鎖で構成されています。チェーンリンクは、これらのバーが6本と7本交互に連結されています（図104参照）。

209
図104.

フリブール橋（スイス）では、図105（220ページ参照）に示すように、鎖の代わりにケーブルでアンカーが取り付けられている。パリのセーヌ川に架かるナビエ氏の吊橋では、アンカーは川岸を形成する土の自然な粘着力にある程度依存していたが、付近の水道管の破裂によってこれが破壊され、橋は崩落した。アンカーとなる天然の岩盤がない場合、橋軸の石積みは自重で張力に耐えなければならない。

230. 塔の高さは、少なくともケーブルの正弦波と同じでなければならない。塔の役割は、橋全体と荷重を支えることである。これらの柱の幅と厚さは、下向きの応力よりも、横方向の応力を考慮して決定する必要がある。前者は橋の水平振動によって生じる。 210風の作用によって。通過する荷重によって引き起こされる震動や振動は、塔を川に引きずり込む傾向があります。重量のみを支える断面は非常に小さい場合があります。優れた建築家の実践から、高さの5分の1の平均断面が最良の結果をもたらすようです。例えば、塔の高さが60フィートの場合、平均厚さは12フィート、または上部が8×8フィートの場合、下部は16×16フィートである必要があります。

橋が横方向にあまりに支えられず揺れると、危険な勢いが生じ、石積みとケーブルの両方にかかる負担が大幅に増大します。

231. 補剛トラスの目的は、一点にかかる荷重を相当の距離にわたって伝達し、振動を防止することである。したがって、その寸法は、通常のトラスのカウンターブレースと同等とすべきである。

荷重が加わると、橋には一定の沈下が生じます。ローブリング氏の言葉を借りれば、「橋を通過するすべての列車はケーブルを実際に伸長させ、その結果、沈下が生じます。列車が長く、橋のほぼ全長を覆い、均一な荷重がかかっている場合、沈下は均一になります。列車が短く、橋床の一部しか覆っていない場合、沈下はそれほど広範囲ではなく、より局所的になります。これは、ケーブルの伸長と平衡の乱れの複合的な結果です。沈下は荷重に正比例し、列車の長さには反比例します。」沈下量はケーブルの伸長に依存し、伸長は長さに依存します。沈下は次の式で表されます。

D = √¾ [ V 2 – d 2 ] – √¾ [ l 2 – d 2 ] .
ここでDはうつ病、
l = 伸長前の曲線の半分の長さ、
V = 伸長後の曲線の半分の長さ、
d = 吊り下げ点間の距離の半分。
211熱の影響でケーブルが膨張すると、道路も沈下する。その量は次の式で示される。

D = √¾ [ V 2 – d 2 ] – √¾ [ l 2 – d 2 ] .
Vは張力ではなく熱によって伸びた半曲線の長さです。熱と張力の両方による伸びは193ページの表に記載されています。

塔の頂上にはローラーで分離された一対の鋳鉄板が置かれており、ケーブルの動きによってどちらかの方向に引っ張られると、上部の板（サドル）が下部の板の上を移動できるようになります。

塔間のハーフケーブルの長さは、通常、塔頂からアンカーまでの距離よりも長いため、サドルが陸側へ移動すると、ケーブルの伸びが大きくなります。これらの鋳物の寸法は、橋梁と荷重の全重量に耐えられるものでなければなりません。

232. 前述の式の例として、次の式を考えてみましょう。

スパンを次のように仮定する 1,000 足。
塔の高さ 100 足。
ケーブルのたわみ 90 足。
橋の1フィートあたりの重量（直線） 2,500 ポンド。
荷物の1フィートあたりの重量（直線） 2,000 ポンド。
1フィートあたりの全重量 4,500 ポンド。
総重量 450万 ポンド。
ケーブル。
塔頂間のケーブルの半分の長さを求める式は

L = b [ 1 + ⅔ (a
b）2 ]、
212これは

L = 500 [ 1 + ⅔ (90
500) 2 ] = 510.80,
これを2倍すると1021.38になります。これに、塔の頂上からアンカーまでの距離の2倍（206ページ参照）を加えると、以下のようになります。

タン心電図 =2 a
b。
また、tang ECG = log 2 a – log b、または 2.255273 – 2.698970 = tang 9.556303 で、その角度は 19° 48′ であり、90° – 19° 48′ は 70° 12′ = 角度 GCA または AC H です。

塔の高さは100フィート、塔の角度は70度12分なので、

正緯19°48′ 9,529,864
正弦90°00′ 10,000,000
丸太の高さ（100） 2,000,000
対数距離（295.2） 2,470,136
これを2倍すると590.4となる。最後に、塔の頂上の幅の2倍を加えると、アンカーからアンカーまでのケーブルの全長は、

1021.38 + 590.40 + 16 = 1627.78 フィート。
最大張力（吊り下げ点における張力）の式は、

T =ph
2 f√h 2 + 4 f 2 ,
これは

T =4500 × 500
180√250000 + 32400 = 2966トン。
10番鉄線（20フィート/ポンド）は、1本あたり1,648ポンドを支えます。これが究極の強度です。 213安全のための荷重は1本あたり400ポンドです。したがって、2,966トン（6,642,500ポンド）には16,606本のストランドが必要です。ケーブルを2本使用する場合は、それぞれ8,303本のワイヤ、つまり4,151本のケーブルを4本使用する必要があります。吊橋にかかる常時荷重は、最大強度の6分の1を超えてはなりません。8分の1が適切な基準です。偶発荷重は、ケーブル全体の強度の5分の1を超えてはなりません。ナイアガラ橋が支える常時荷重は、ケーブルの最大強度のわずか12分の1です。

アンカーチェーン。
最大張力は6,642,500ポンドです。4つのアンカー部分全体を

6642500
15000= 443インチ、
あるいは、各シャフトあたり111平方インチ。これは、幅10インチ、厚さ1インチのリンクを11個使用することで得られる。アンカーチェーンを石積みに固定し、最初のアーチでの張力を4分の1に軽減すれば（フリブールのアンカーリングを参照）、その地点にチェーンのバーを3本固定し、最初のアーチから2番目のアーチまで8本のバーで降ろすことができる。そして、その地点に2本のバーを残し、残りの6本で最下部まで進む。

石積みを建てる際、その基礎となる天然の岩石がない場合には、橋と荷重のバランスをとるために十分な人工石を敷かなければなりません。

アンカー石積み。
橋梁全体の重量と荷重は4,500,000ポンドで、全体の張力は前述のように6,642,500ポンド、つまり各塔にかかる張力は3,321,250ポンドです。これが各軸から石積みを引き抜く張力です。この張力は 214引張力の傾斜により、この値は減少する。塔の高さは100フィートである。既に求められているように、塔の頂上からアンカーまでの張力線上の距離は295.2フィートである。したがって、アンカーの石積みを動かすための実際の力は次のようになる。

295.2から100までを1,660,625の力、つまり562,542ポンドとして計算します。岩石の重量が1立方フィートあたり160ポンドで、石積みの柱が抵抗するとします。 3,321,250
160= 20,758 立方フィート、または 20 × 20 × 52 フィート、または質量 15 × 15 × 91 フィート。

タワー。
塔の高さは 100 フィート、平均の厚さは高さの 5 分の 1 なので、平均断面は 20 × 20、つまり上部は 12 × 12、底部は 28 × 28 となります。

吊り下げロッド。
垂直の吊り金具の中心間の水平距離を5フィートと仮定すると、その長さは次の式で求められます。

バツ=Y 2
b 2×ア;
Y 2に距離 5、10、15、20 などを置くと、中心から始まり、

中心。 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 d
0 5 2
500 2× 90 10 2
500 2× 90 15 2
500 2× 90 20 2
500 2× 90 25 2
500 2× 90 30 2
500 2× 90 35 2
500 2× 90 40 2
500 2× 90 45 2
500 2× 90 50 2
500 2× 90 d 2
b 2× a
0 .009 .036 .081 .144 .225 .360 .490 .576 .729 .900 h
215塔に到達するまで、このように続きます。曲線の頂点から上または下のどの位置に道路が配置されているかは、もちろん一定であり、上記の長さに加算または減算されます。

キャンバーの取り付け方法は、理論上も実践上も簡単です。吊り金具にかかる張力は、路面と積荷の直接的な重量のみです。この荷重が1フィートあたり3,500ポンドだとすると、2本のロッド（両側に1本ずつ）で支えられた5フィートの重量は17,500ポンドになります。各ロッドまたはワイヤーロープは8,750ポンドの荷重を支える必要があります。これは、0.5インチの面積で実現できます。しかし、1,000フィートのような長いスパンでさらに荷重を加える場合、1インチの面積は大きすぎることはありません。

補強トラス、桁、ステーの。
レールを支える桁の目的は、荷重を分散させることです。これらの桁は、深さ4～5フィートのハウトラス、トラス桁、あるいは単に深くて堅固な構造の軌道ストリングで構成できます。これらの桁は、少なくとも15～20フィートの一点にかかる荷重を分散させる必要があります。側面のトラスは、さらに大きな荷重を伝達します。ローブリング氏は、ナイアガラ橋におけるトラスと桁の複合効果を、機関車の重量を200フィートの長さにわたって伝達できると見積もっています。この伝達によって、局所的な荷重低下が抑制されます。ナイアガラ・トラスは、5フィート間隔の垂直支柱と、最初の支柱の頂部から5番目の支柱の根元まで伸びる斜めのロッドで構成されています。 216トラスが45°の場合、1対の支柱にかかる重量はトラスの高さの2倍、つまり約40フィートに分散されます。レールを支える桁の実際の寸法についてですが、40フィート以上に荷重を分散させるには、桁は40フィートスパンの橋と同等の剛性が必要です。また、トラスに関しては、荷重を効果的に分散させ、振動を抑制するには、トラスは一般的な平面図における大スパンの支柱と同等の強度が必要です。吊橋のトラスの原理はこのように説明できます。図を参照してください。 106. 3つのトラス D sw、smm′、m′ mdをwとm′の支柱で 支える代わりに、これらの点をケーブル A c B で吊り下げるとする。ケーブルは柔軟であり、 mに荷重をかけるとトラスは D scnd の位置をとるが、 D とsの間、sとnの間、nとd の間ではトラスは非常に硬くなる。そこで必要なのは、opmm′の形状を変形不能にすることであり、これは斜め支柱によって実現される。

図106.

217233. 吊り橋、あるいはあらゆる方式による大スパン橋の最も優れた例は、間違いなくジョン・A・ローブリングがナイアガラ川の滝のすぐ下流に建設した橋である。この見事な橋梁の寸法は、上記の技師の最終報告書から引用したものである。

塔の中心から中心までの橋の長さ 821′ 4インチ
塔間の床の長さ 800 フィート
ワイヤーケーブルの数 4
それぞれの直径 10インチ
各ケーブルの単線部分 60.40 平方インチ
4本のケーブルの合計断面 241.60 平方インチ
アンカーアイアンの下部リンクの全断面 276 平方インチ
アンカーアイアンの上部リンクの全断面 372 平方インチ
チェーンの究極の強度 11,904 トン。
ケーブル内のワイヤの総数 14,560
ワイヤーの平均強度 1,648 ポンド。
4本のケーブルの極限強度 1万2000 トン。
ケーブルで支えられた恒久的な重量 1,000 トン。
結果として生じる緊張 1,810 トン。
アンカーチェーンの長さ 66 フィート
上部ケーブルの長さ 1,261 フィート
下部ケーブルの長さ 1,193 フィート
上部ケーブルのたわみ（平均温度） 54 フィート
下部ケーブルのたわみ（平均温度） 64 フィート
サスペンダーの数 624
サスペンダーの総合強度 18,720 トン。
床上滞在回数 64
総強度 1,920 トン。
川での滞在回数 56
総強度 1,680 トン。
平均水位からの標高 245 フィート
川の深さ 200 フィート
橋の費用 40万ドル。

218231. 上記の報告書から以下の項目を抜粋します。

「ニューヨーク・セントラル鉄道とカナダ・グレート・ウェスタン鉄道の列車は、5ヶ月間、1日30往復のペースで定期的に往復していました。（現在では2年以上経過しています。）

「47トンの荷重により、中心部に5.5インチの陥没が生じました。

23トンの重量と4つの駆動輪を備えたエンジンが、橋の中央部分を0.3フィート押し下げました。エンジン直下の沈下量は1インチで、その影響は100フィートに及びました。

「機関車と列車が引き起こす低気圧は、ほとんど気づかれないほどに拡散される。」

「326トンの荷重でも、たわみはわずか0.82フィートでした。コンウェイ管状橋は300トンの荷重で0.25フィートのたわみしかなく、スパンはナイアガラ橋の半分しかありません。」

「ワイヤーの規定試験は、400フィート離れた2本の柱に張られたワイヤーが、9インチ以上のたわみで破断しないこと、また、ペンチで直角に曲げ、再度曲げても破断しないことでした。この試験は、1平方インチあたり90,000ポンド、つまり20フィート/ポンドのワイヤー1本あたり1,300ポンドの引張応力に相当します。」

ワイヤーは亜麻仁油と塗料でコーティングすることで酸化から保護されています。吊り橋に使用されているワイヤーケーブルの耐久性について、次のような事実が明らかになりました。1848年にエレット氏によって設置された歩道橋のケーブルを撤去したところ、ワイヤーの損傷がほとんど見られなかったため、ローブリング氏はためらうことなく新しいケーブルに使用しました。また、元の油は設置から6年が経過していたにもかかわらず、まだ柔らかく良好な状態であることが確認されました。

219地面の下に埋まっている鉄骨は完全にセメントグラウトで覆われているが、これは上記の技術者によって酸化に対する有効な防御策であることがわかった。

ナイアガラ橋の詳細を研究したい技術者にとって、ケーブルの製造、アンカー、補強、通過する列車の影響などに関して、ローブリング氏の最終報告書は貴重な情報でいっぱいです。

注記：この技師は現在、ケンタッキー川に架かる鉄道吊橋の建設という、さらに大規模な工事に携わっています。スパン1,224フィート、水面から300フィートの高さです。この橋には下部道路はなく、断面は上向きに三角形をしています。

235.注記：メナイ海峡に架かるブリタニア管橋は、紛れもなく偉大な建築物であり、同時に途方もなく贅沢な建築物でもある。もし他に構造物がなければ、この構造物も許容されるだろう。しかし、強度においてはローブリング氏のトラス吊橋に匹敵し、経済性においてははるかに凌駕している。ブリタニア橋の1スパン（460フィート）の材料費だけでも、800フィートのナイアガラ橋の全スパンの費用を上回る。さらに、ワイヤーケーブルの強度は確実だが、管の強度は確実ではないこと、ナイアガラ橋の800フィートスパン自体の重量がわずか1,000トンであるのに対し、460フィートの管橋は1,400トンであることを考えると、吊橋が管橋よりも優れていることを証明するのは難しくないだろう。

長さ800フィートの吊り橋の費用は40万ドルです。
460 フィートのスパンの管状橋の費用は 50 万ドルです。
長さを2倍にすると、重量は3乗で増加します。そして、チューブのコストは重量とほぼ同じになります。したがって、800フィートのスパンを持つチューブラー橋のコストは2×2×2、つまり50万ドルの8倍、つまり40万ドルに対して400万ドルとなります。つまり、

サスペンション 40万 1
管状 4,000,000 10
220
図105.

図105はフリブール橋のアンカーを示しています。

221
図107.

図108.

図107、ナイアガラ橋の支柱を固定する方法。

図108、ケーブルとサスペンダーの接続。

図109.

図109A

図109、109A、同じことを実現する別の方法。

222
図110.

図111. 図112.

図110、フロアビームをサスペンダーに取り付ける。

図111、112、ナイアガラ橋の床梁取り付け部。

図113.

図113、フリブール橋の陸上ケーブルと水道ケーブルの接続。

図114.
図114A.

図114、114 A、Gでのケーブルの固定（図105）。

223
図115.

図115、隣接する2スパンのケーブルに対するローブリング氏の振り子接続。

ボイラープレートブリッジ。
範囲は 25 フィートから 100 フィートです。

236. これらの構造は、安全で耐久性があり、堅牢な橋梁に求められるあらゆる要件を満たしています。しかしながら、同様の錬鉄構造物に共通する不測の事態、すなわち振動を受けると結晶化するという問題を抱えています。これが採用されない十分な理由となるかどうかは、時が経てば明らかになるでしょう。

各サイドトラスは、垂直ウェブで接続された上弦材と下弦材で構成されています。全体が錬鉄製であるため、上弦材の断面積は下弦材の断面積に対して90対66となります。

このような橋の全体図を図 116 に示します。これは、フェアベアン氏の特許製錬鉄製桁橋です。上弦材は、4 枚のプレートaaaaをアングル材で接続して形成されます。ウェブは、単一または二重のプレートで形成され、垂直プレート接合部に配置された T 型鋼によって横方向に補強されます (概略は B に示され、詳細は C と D に示されています)。または、B’ のように間隔を空けて分離された 2 枚のプレートで形成され、長方形の管を形成します。下弦材は、ウェブの下部を水平に曲げ、このようにして形成されたフランジにプレートmmをリベット留めすることで作られます。吊り棒fは、E のようにワッシャーで上弦材に取り付けられます。

224
図116.

中央の接続ウェブは、木製トラスの支柱やタイのように、端部でより堅固になる必要がある。 225スパン中央よりもスパン長が短い。これは、ウェブプレートを端部に向けて、中央よりも強度の高いT型鋼で接合することで容易に実現できる。リブ、または垂直プレート（単板または複板）の接合部は、図Cと図Dに示されている。

端部に向かって剛性を高める必要性の一例として、ブリタニア模型管の実験が挙げられます。ブリタニア模型管は、スパンの端部付近で他の部分よりも早く座屈降伏することが分かりました。この助言に基づき、スパンの端部に近づくにつれて垂直板を厚くしました。一般的な木製トラスの寸法比率の原理を調べれば、実験をしなくてもこのことが分かります。

圧延ボイラープレートの引張強度と圧縮強度（ 193ページの表による）は、伸長強度が1平方インチあたり12,740ポンド、圧縮強度が7,500ポンドです。このような製品の強度は、リベットのサイズと配置に大きく左右されます。圧縮を受けるプレートの場合、強度はリベット打ちよりも引張応力を受けるプレートの方が大きく影響を受けます。プレートの切削量がどれだけであっても、同じ量だけ引張強度が低下します。

237. フェアベアン氏は、リベット留めされたプレートの最大強度を得るためには、リベットの断面積がプレートの断面積と等しくなければならないことを発見した。つまり、幅4インチのプレートにリベットが2つある場合、それぞれの面積は1インチ、または直径は1⅛インチでなければならない。

4 – 2¼ = 1¾インチ、
これを4で割ると、プレートの端から最初のリベットの側面までの距離は7/16インチ、リベット間の距離は7/8インチとなる。ボルトがせん断によって降伏した場合、リムは押し出し、つまり繊維を横切る押し潰しによって破壊される。リベットとプレートが 226同じ強度であっても、断面積と単位面積当たりの実効強度の積は等しくなければなりません。錬鉄の押し付け強度（193ページ参照）は1インチあたり12,500ポンドです。したがって、

12,500 : 15,000 :: 1 : d
ここで、lは張力に直角な方向の板の抵抗長さ、dはリベット径の合計である。例えば、幅13.2インチの板を直径0.8インチのリベット9個で締結すると仮定すると、

9 × 0.8 = 7.2 = d、
そして、上記の比率は

15,000 : 12,000 :: 7.2～6インチ、
これは、張力に直角な板材の断面の長さです。リベットは9個あるので、リベット間には8つの隙間があり、板材の各辺には1つずつ隙間があり、その大きさはリベット間の隙間の半分です。あるいは、全てを同じ大きさに縮めると、

8 × 2 = 16、16 + 2 = 18;
打ち抜き後のプレート全体の長さは6インチなので、

6
18= 0.33または⅓インチ
縁の間隔は3分の2インチ、リベットの間隔は3分の2インチとする。このように進めていくと、結果はフェアベアン氏のやり方と以下のようになる。

リベットの直径。 リベット間の距離。
フェアバーン氏 ⅝インチ、または0.625インチ、 0.8
ハンドブック 2/3インチ、または0.666インチ、 0.8
結果の差は0.041インチ未満 2271/16 インチの差は、リベットの面積はプレートの面積とほぼ同じでなければならないというフェアベアン氏の意見と 、鉄の押し出し力を示す結果の差によって部分的に吸収されるでしょう。

図117.

238. リベットの耐性を調べる実験で、フェアバーン氏は、図 117 の一般的なリベット打ちの方式により、プレート全体をリベットで留めた場合、単一リベットで留めた場合、および二重リベットで留めた場合のプレートの強度は次のようになることを発見しました。この場合、打ち抜かれたプレートの断面は、それぞれの場合で、プレート全体の断面と等しくなります。

プレート全体、 100。
シングルリベット、 56.
ダブルリベット、 70.
この強度低下により、彼はブリタニア橋の張力プレートが本来の役割を果たせるかどうか不安に陥り、図118のように、あるいは同じ張力線上にリベットを配置する「チェーンリベット」と呼ばれる工法を採用するに至った。このようにして作られたプレートの強度は、接合部においても他の部分と同様に高いと彼は考えている。

239. リベットの直径に関しては、英国の優秀な技術者の実践による次のような結果があります。

板厚、 ¼、 5
16、 ⅜、 7
16、 1/2、 9
16、 ⅝、 11
16、 ¾。
リベットの直径、 ⅝、 6
8、 ⅞、 1、 1、 1⅛、 1¼、 1⅜、 1.5。

240. リベットからリベットへの力の方向の距離、また最初のリベットからプレートの端までの 距離については、228ボイラープレートの最も優れた作品から、以下の点を抽出してください。図118を参照してください。

圧縮にさらされたプレート、

cb = 2 直径、df = 1½ 直径。
伸長にさらされたプレート、

cb = 2½ 直径、df = 2 直径。
直径はリベットの直径と同じです。

力に対して直角の距離はすでに与えられています。

241. 圧延された板の横方向の接着力、つまり繊維が水平方向に互いに滑り合う際の抵抗がわかれば、張力方向のリベットの距離は次のようにして決定できる。

Rを単位面積当たりの押し出し またはせん断抵抗、R ′を圧延板の横方向の接着力とすると、

R × a = R′ × (2 d × t ) ;
そこからd =R × a
2 R′ × t;
ここで、a = リベットの面積、
d = 距離、
t = 板の厚さ。
また

2 d′ + d =R × d
R′;
そして

2 d′ =R × d
R′– d ;
どこから

d′ = [R × d
R′– d ] /2
そして最後に

d′ = ½ [R × d
R′– d ]
図118のピース1、2、3、4が分割されると仮定します。

リベットの半球形の頭の直径は、リベット留めされる板の厚さの3倍でなければならない。 229円錐形の頭の高さは4倍、両方の頭の高さは板の厚さの1.5倍です。

242. 前述の説明の適用例。

スパン100フィート、高さ12フィート、橋の重量と荷重1フィートあたり3300ポンドのボイラープレート橋を建設するとします。張力は次式で表されます。

T =WS
8時間（第8章参照）
なる

33000000
96= 343,750ポンド
各サイドトラスは、この半分、つまり171,875ポンドを支え、錬鉄は1平方インチあたり11,000ポンドの圧縮に耐えるので、上弦材の必要な断面は

171875
7500= 22.9平方インチ。
また、1平方インチあたり15,000ポンドに耐える下弦材は、

171875
12740= 13.5平方インチ
ほぼ面積の。

チューブの上部を1/4インチの鉄板で作り、8×10インチの寸法にし、プレートを1/4インチのアングルで固定し、側面を4インチにすると、断面は次のようになります。

天板1枚 10 × ¼ = 2.5 平方インチ。
底板1枚 10 × ¼ = 2.5 平方インチ。
2つのサイドプレート 8 × ¼ = 4 平方インチ。
4つのアングルアイアン ¼ × 8 = 8 平方インチ。

 全体として、  17  平方インチ。

下弦材では、ウェブプレート（⅜インチ）を曲げると 230幅18インチのフランジを形成し、それに18×1/4インチの底板をリベットで留めると、

フランジには、 18 × ⅜ = 6¾
底板、 18 × ¼ = 4½

全体として、 11¼
タイとブレースの両方の役割を果たすウェブは、次の荷重をサポートできる必要があります。

橋梁と積荷の総重量は、概算で、 344,000ポンド
半分、 172,000ポンド
そしてトラスの両端には 86,000ポンド
これに抵抗するには、1平方インチあたり11,000ポンドの圧力がかかるため、プレートを支柱とみなして、約8インチが必要となります。

さて、橋の側面は長さ100フィート、幅12フィートなので、そこに描く支柱システムは何でも構いません。例えば、架設された橋に、端から中央まで伸びるアーチ支柱を表す線をチョークで引いたとします。このような支柱は実際に橋に存在しており、想定されるあらゆる支柱システムにも同じことが当てはまります。したがって、考えられる最も不利なシステムを採用し、橋台に適切な関係を与えて、その幅と厚さを推定する必要があります。ハウの橋の実物大の模型を描くとしましょう。端の支柱は8万6千ポンドの荷重を支える必要があり、1インチあたり1万1千ポンドの荷重を考えると、約8インチの断面が必要です。また、プレートの厚さが0.5インチの場合、支柱の深さは16インチになります。しかし、プレートが降伏する様子は、横方向に膨らむことです。これは、前述のT型連結鉄片によって側面で確認される。上記の検討方法は、 231プレートをブレースとして使用する場合、非常に幅広のプレートを想定すると、厚みはほとんどなくなります。この解決策は、側板が薄すぎて、剛性の低い厚いプレートよりも、重量でより多くの補強アングル材が必要になるほど薄くなってはなりません。もちろん、重量は最小限に抑える必要があります。

243. この計画の実際の例として、フェアバーン氏がリーズ・リバプール運河を横切ってブラックバーン・アンド・ボルトン鉄道のために建設した次のものがあります。

スパン、 60フィート、
長さ、 66フィート、
エンドベアリング、各、 3フィート、
上昇、 5フィート、
幅、 28フィート、
複線用。上弦材は3/8鉄筋、ウェブ材は5/16鉄筋、下フランジは3/8鉄筋、垂直ウェブ板はT型鉄筋で補強されている。

この橋は次のようにテストされました。

時速5マイルから25マイルで走行する、それぞれ20トンの機関車3台は、橋を0.025フィート（約0.6メートル）傾けました。高さ1インチのくさび2つをレール上に置き、機関車をその高さから落下させたところ、橋は中央で0.035フィート（約0.9メートル）傾きました。1.5インチのくさびを使った場合は、0.045フィート（約1.2メートル）の傾きでした。この橋（イギリス）の建設費はフェアベアン氏によって4,500ドルと見積もられましたが、同じスパンの鋳鉄橋の建設費は7,150ドルでした。

244.例2.マンチェスター・シェフィールド・アンド・リンカンシャー鉄道（イングランド）橋、ゲインズバラのトレント川沿い。2径間、各154フィート。高さ12フィート。上弦材は、36¾インチ×16インチの二重長方形管で、垂直ウェブは従来通り、下弦材は水平板。床梁は鍛造である。 232断面が十字形の鉄の桁、幅10インチ、深さ1フィート3インチ (15インチ)、間隔4フィート設置。

245.例3 — 1847年、ボルチモア・アンド・サスケハナ鉄道会社のためにジェームズ・ミルホランドが建造した、55フィートのボイラープレート橋。各トラスは、幅38インチ、奥行き6フィートの板で構成された、55フィート×6フィートの2枚の垂直板で構成され、これらの板は鋳鉄製のソケットを貫通するボルトで固定されている。下弦材は、各トラス板の両側に5インチ×3/4インチのバーを2本ずつリベット留めして形成され、合計8本となる。上弦材は、各板の両側にそれぞれ同じサイズのバーを1本ずつ配置し、圧縮力は板間の木製コードによって補われる。橋の高さは6フィート、長さは55フィート、幅は6フィート、重量は14トン、費用は2,200ドル、1フィートあたり40ドルである。発明者は、このような橋梁を相当な量設置する必要がある場合、1フィートあたり30ドルで十分であると考えている。

注意:鉄橋を塗装する場合は、反射し太陽の熱を吸収しない白色、淡色などを使用してください。

233
第10章
石橋
石橋に関する完全な論文は、アメリカの技術者にとって実用的価値がほとんどなく、また、本書に許された限られたスペースをあまりにも多く占めてしまうだろう。本章の目的は、スパン10フィートから60フィートまでの石造アーチの寸法決定方法、および擁壁、橋脚、橋台の設計方法を示すことである。

水路の縮小。

246. 河川に橋を架ける際には、洪水時に水路が自由に流れることができないように注意しなければなりません。スパンの大きさ、橋脚の厚さ、橋脚の数を決める際には、この点に留意する必要があります。河川幅を狭めると、アーチの下の水流速度が上昇し、同じ量の水がより狭い空間を通過することになります。橋底がこの作用に屈するような性質を持つ場合、基礎が崩落する危険があります。橋脚の形状と大きさを流速を上昇させないように設計すれば、このような危険は回避され、洪水は被害なく通過します。河川に橋を架ける場合、 234航行可能な川では、底が破壊されなければ速度が非常に大きくなり、航行が妨げられる可能性があります。
247. 次の表は、Gauthey の「Construction des Ponts」から引用したもので、川底を構成する物質とちょうど平衡状態にある速度を示しています。

水の状態。 速度（フィート/秒）。 底の性質。
トレント、 10フィート0インチ 大きな岩。
洪水、 3フィート3インチ ゆるい岩。
一般、 3フィート0インチ 砂利と石。
通常、 2フィート0インチ 細かい砂利。
適度、 1′ 0″ 砂。
遅い、 0′ 6″ 粘土。
とても遅い、 0′ 3″ 共通の地球。

248. bを自然水路の幅、 cを構造物によって狭められた幅、Vを自然状態での水流の速度とすると、増加した速度は次のように表される。

W = mVb
c;
そしてc =mbV
W;
ここでmは狭い場所を通過する際に生じる収縮を表す定数であり、デュ・ブアによれば1.09である。しかし橋脚の形状によって多少異なる。この値を採用すると、

W = 1.09 Vb
c;
そしてc =1.09 bV
W。
例：底を砂利、幅を 235自然水路は100フィートで、流速は毎秒1フィート。砂利底では流速は毎秒2フィートを超えてはならない。

c =1.09 × 100 × 1
2= 54½フィート;
これは縮小された水路の幅であり、100 – 54½、または45½フィートは橋脚またはその他の障害物によって占有される場合があります。

桟橋を通過する際に水が受ける落差は次の式で求められ、表記は同じである。

秋 =V 2 m 2 b 2 – c 2
64c 2
したがって、速度は1フィート/秒、mは1.09、b = 100、またc = 54½なので、

秋 =1 × 1 × 1.09 × 1.09 × 100 × 100 – 54½ × 54½
64 × 54½ × 54½= 0.047 フィート
川の流速は、水面と川の中心部で最大になります。同じ川でも、流速は水深の平方根にほぼ等しくなります。このように水面流速が分かれば、他の深さの流速も容易に求めることができます。川の流速は、常に洪水が最も激しい時に測定する必要があります。流水の流速を測定するには、直立状態を保てるだけの水を満たした瓶に、上端に赤い旗が付いた栓を通して小さな棒を差し込むと非常に効果的です。また、水瓶に水を入れて水面下2フィート、4フィート、6フィート、または10フィートに浮かべることで、底流の流速を測定することもできます。

236
アーチの形状について。

249. 石造アーチの内部には、3 つの一般的な形式があります。

半円形、つまり 180 度。

セグメント型、180 度未満。

バスケットのハンドルは、多数の円形の曲線で形成され、ほぼ楕円形です。

フルセンター（半円形）アーチは、堅牢性が高く、建設が容易という利点がありますが、起点ラインが高くないと、水路がかなり狭くなります。

セグメントアーチは水が最も自由に流れるようにし、建設も容易ですが、橋台に大きな水平方向の負担をかけます。

バスケットハンドルは水が自由に流れるように設計されており、平らすぎない場合は非常に強度が高く、スパンと勾配とスプリングライン間の距離の比率を容易に調整でき、中心を定める手間を除けば容易に構築できます。アーチの形状がどのようなものであっても、アーチのスプリングラインは満水位より下にあってはいけません。

完全な中心曲線とセグメント曲線をトレースする方法は非常に簡単なので、説明する必要はありません。

250. バスケットハンドル曲線を描く際には、以下の条件を遵守する必要があります。

スプリング時の接線は垂直でなければなりません。
頂上接線は水平でなければなりません。
バネの曲線は楕円を囲む必要があります。
頂上の半径はスパンより大きくてはなりません。
曲線を構成するアーチの数は3つ以上11つ以下でなければならず、また、奇数でなければならない。パリのセーヌ川にかかるペロネのヌイイ橋は、 23711個のセンターがあります。スパンが60フィート以下の場合は、5個以上のセンターを使用する必要はありません。

図119.

251. 三中心曲線は次のように表されます（図119）。

ABをスパン、 c Dを上昇とし、 cを中心、 c Aを半径として、AFE象限を描きます。角度ACFは60°です。FEに平行にDGを、FCに平行にG Kを描きます。Hは中心、AGはスプリング曲線の円弧です。また、GDは円弧、Kは頂上曲線の中心です。

5 つの中心を持つ曲線。

252. 五心曲線の一般的な作図法では、両端の曲線の半径は仮定されます。以下の方法では、スパンと高さが与えられれば、すべての寸法が確定します。

c B をスパンの半分、c D を上昇とします。

D B に参加してください。

D B に垂直なnを通るn Kを描きます。

B a をc Dと等しくします。

また、ceからcaまで。

e K′ oと K amを描きます。

KH′ と K′ は中心であり、H′ mと H′ o は複数の曲線を分ける線です。

25フィートから100フィートのスパンの場合、5つの 238中央のアーチはあらゆる目的に応え、強くバランスのとれた構造を作り出します。

ヴォーソワール（環状石）の厚さ。

253. 石材、すなわちアーチ石の厚さは、アーチの形状と大きさ、石積みの性質、そして石材の特性によって決まります。ゴーテイほど信頼できる結果を与えている権威者はいません。彼は、平均的な品質の石材をハンマーで仕上げ、セメントで固めたものについて、スパンとキーの深さの比率を次のように示しています。

6 フィート未満のスパンの場合は深さは13 インチにする必要があります。

6フィートから50フィート、13インチ以上1
48スパンの。

50フィートから100フィートまで、1
24スパンの。

100フィート以上にわたって、1
24100以上の1
48残りの部分。

つまり、196フィートのスパンの場合、

100 × 12
24+96 × 12
48、
あるいは、50 + 24 は合計 74 インチ、つまり 6 フィート 2 インチになります。次の表のようになります。

アーチの幅（フィート単位）。 ジェッソ石の厚さ（インチ）。
6 13歳以上 0 = 13
8 13歳以上 2 = 15
10 13歳以上 3 = 16
12 13歳以上 3 = 16
15 13歳以上 4 = 17
18 13歳以上 5 = 18
20 13歳以上 6 = 19
25 13歳以上 7 = 20
30 13歳以上 8 = 21
35 13歳以上 9 = 22
23940 13歳以上 10 = 23
45 13歳以上 11 = 24
50 13歳以上 13 = 26
60 = 30 インチ。
アバットメントの厚さと形状。

254. 上記のことは、アーチのスパンと形状、橋台の高さ、および石積みの性質によって異なります。

橋台の厚さを決定する方法は、これまで時折様々な方法で提示されてきました。非常に正確な規則もいくつか提案されていますが、適用は困難です。最も単純な規則は、ラザフォード編『数学講座』の中でハットンが示しており、以下の通りです。

図120.

図120のAB、CDをアーチの半分とし、AGFを橋台とします。

アーチの重心Kから垂直線KLを引くと、KL方向のアーチの重量は水平方向の推力に比例し、KLとLAの比はAとなる。KL方向のアーチの重量、水平方向の推力LA、および推力KAは、三角形の3辺KL、LA、KAの比となる。したがって、mをアーチの重量とすると、

ロサンゼルス クアラ
ルンプール×メートル、
240LA方向の力となり、

ロサンゼルス クアラ
ルンプール× GA × m
てこ GA に作用して壁をひっくり返したり、点 F を中心に回転させたりします。

繰り返しますが、橋脚の重量または面積はEF × FGなので、EF × FG × ½FG、つまり½FG 2 × EFは、転倒に抵抗するために梃子½FGに及ぼす効果です。橋台とアーチが釣り合うと、これら2つの効果は互いに等しくなります。したがって、

½ FG 2 × EF =LA
RL× GA × m ;
どこから

FG = √(2 GA × LA
EF × RL× m )。
次の表は、建設業者やエンジニアが使用できるように計算されており、さまざまなスパンと高さに対する橋台の厚さを示しています。

255. 長方形の橋台の厚さ。

半円形のアーチ。 バスケットハンドルのアーチ。
高さの存在。
スパン。 5 8 10 15 5 8 10 15
6 3 3 3¼ 3.5 3.5 4 4 5
8 3.5 4 4¼ 4½ 4 4½ 5¼ 6
10 4 5 5 5 4½ 5¾ 6¼ 7
15 4½ 5¼ 5½ 6 5 6½ 7¼ 8
20 5 5½ 6 7 6 7¼ 8 9
25 5½ 6 6½ 7¼ 7 7.5 8¼ 9½
30 6 7 8 8½ 8 8½ 9¼ 10
35 6½ 7 8¼ 9 9 9¼ 10 11
40 7 7.5 8¾ 9½ 9½ 10 11 12
45 7.5 8¼ 9¼ 10 10 10¾ 11.5 12.5
50 8 9 10 11 10¼ 11.5 12¼ 13
241
図121. 図121B.

図121A

256. 橋台の形状は、橋の立地条件や用途、鉄道用か一般交通用か、大都市近郊か外観を気にする必要がない場所かなどによって異なる。河川が岸に危険な影響を及ぼす場合には、袖壁が必要となる。袖壁は曲線でも直線でもよく、橋台のみでもよく、あるいは橋台を回転させて橋台に取り付けることもできる。 242任意の角度でバンクを移動し、図 121、121 A、121 B のような翼付き橋台が U 橋台 (図 124) になるまで移動します。または、壁 W と W を平行に移動すると、T 橋台 (図 122) の形になります。

図122.

図121の湾曲した翼はアーチ状であるため、厚さはやや薄くなりますが、同時に長くなります。BBは橋脚座を示しています。翼の斜面は、傾斜したコーピングで傾斜させたり、各層ごとにオフセットさせたりすることができます。翼壁は特殊な張力や水流にさらされるため、それに応じた位置と形状が必要です。第5章で示した斜橋では、鋭角の翼は鈍角の翼よりも長く、橋台面からの傾斜も小さくなります。翼が斜面から大きく離れ、斜面に向かって旋回するほど、翼にかかる推力は大きくなります。 243圧力中心が上昇し、翼が橋台面から45度から70度に傾斜すると推力が最大になります。橋台本体は、他の擁壁と同様に、長方形断面ではなく台形断面にすることで、抵抗力が大幅に増加するため、はるかに強固になります。木造橋のアーチや支保工のように、特殊な応力に耐えるために橋台にバットレスを設けるのが効果的です。

図123.

図124.

257. 複線橋を除く鉄道橋台は、トラス自体が載る部分を除いて、上部の幅をあまり必要としません。一般的なT型橋台は、 244ジョン・チャイルド船長が考案し、現在では広く利用されているこの方式は、良好な橋台に求められるあらゆる要件を満たしているように思われます（242ページの図122を参照）。BBは橋脚座で、質量TTは翼の代わりとなります。橋脚頂部と橋脚座の高さの差は、橋の下弦材の支承高と勾配の差によって決まります。地面と壁の接触線はss′ s″ s‴で示されます。石積みの上部の長さはこのようにして求められます。勾配が1.5対1で、全体の高さが30フィートであるとすると、勾配の水平方向の長さは45フィートになります。このことから、水平距離の合計ss′ とs′ s″をそれぞれ6フィートと8フィートとすると、全体の計算は次のようになります。

30 × 1½ – 6 + 8 = 45 – 14 = 31 フィート。
非常に高い橋台では、図 123 のようにアーチ型の開口部を設けて石積みを軽くすることが望ましい場合があります。また、U 橋台 (図 124 を参照) の壁が大きい場合は、石積みを保護するためにアーチをあけることもできます。

おそらく、堤防に橋を架ける最も安価な方法は、図 125 に示す方法です。A は主トラスの橋脚座、B はトラス桁の橋脚座です。

図125.

245
桟橋。

258. 橋脚の厚さは、上部構造の重量に依存するか、アーチやブレースの推力に抵抗するかのいずれかで考慮されます。前者の要件を満たすには、ごく薄い厚さで十分ですが、後者の要件を満たすには、相当の厚さが必要になる場合があります。厚い橋脚の欠点は、費用がかかることと、水路が過度に狭くなることです。利点は、支持面積が広くなることです。また、複数のスパンが連続する石橋では、橋脚の芯出し作業が省けます。橋脚がアーチの推力に耐えられない場合は、一度に全て持ち上げなければなりません。
259. トラス橋を支える橋脚は、良好な基礎が得られれば、厚さをほとんど必要としません。下表は、木造または鉄造トラス橋の橋脚について、石積みが良好な場合の十分な寸法を示しています。（『一級石工仕様書』第4章参照）高さ10フィートから20フィートまでは、斜面は1/12と仮定し、高さ20フィートから50フィートまでは1/24と仮定します。

スパン。 ブリッジシートの長さ。 座席の幅。
20から 40フィート、 20フィート、 4 足、
40から 60フィート、 20フィート、 4½ 足、
60から 80フィート、 22フィート、 5 足、
80から 100フィート、 23フィート、 5½ 足、
100から 125フィート、 23フィート、 6 足、
125から 150フィート、 24フィート、 6½ 足、
150から 200フィート、 24フィート、 7 足。

260. 上流端の桟橋、あるいはスターリングの形状は、水路の狭まり具合に大きく影響します。流れの緩やかな川では形状はそれほど重要ではありませんが、急流では形状の選択が大きな意味を持ちます。使用される形状としては、長方形、直角三角形で区切られた長方形、そして 246同じものが曲線の三角形で終わり、最後に楕円になります。

後者は水に対する影響が最も少ないが、最もコストがかかる。

肩部の回転の影響は、底部が柔らかい材料でできている場合に基礎の破壊の原因となる可能性があるため、注目に値します。

川底は多孔質であるため、湧水は水深全体に等しい力で川底を湧き上がります。そして、そのような湧水が逃げる手段があれば、その圧力は川底に届くあらゆる構造物に作用します。4～5フィートの深さであれば、膨大な重量物を動かすことも可能です。このような湧水は、ニューヨーク州ブルックリンにある米国乾ドックの基礎工事において大きな問題を引き起こしました。ある場所で止まると、別の場所で破裂してしまい、工事を進めるためには、湧水が流れ出るための通路を設ける必要がありました。

図126.

261. 橋脚に水による収縮をできるだけ少なくする適切な形状を与えることは適切であるが、それと同時に、水流に抵抗する強度を与えることも重要である。 247流氷、木材、船舶からの衝撃によって、桟橋は大きな氷塊を砕くことができます。図126に示すように、桟橋の前面を傾斜させることが、氷を砕く最良の方法です。前面の角度は30度から50度です。この斜面を登ってくる氷は、自重で砕け、両側に落ちます。

橋脚の基礎はシートパイルで保護されるか（第 12 章を参照）、または、底部が柔らかい場合は、数フィート浚渫して緩い岩で埋めることもできます。

下流端の形状は上流端の形状ほど重要ではありませんが、考慮に値します。水の流れが速かったり、底が柔らかく曲がっていたりすると、鋭角によって生じる渦が土壌を危険な方法で摩耗させるからです。

248
第11章
石工
石。

262. 土木工事で最も一般的に使用されるこの材料の種類は、花崗岩、石灰岩、砂岩、スレート、レンガ、人造石です。人造石は粘土、石灰、セメントを混合して作られています。

地表から採取された岩石は、大気にさらされているため、強い圧力にさらされた深部で見つかった岩石よりも品質が劣り、結果として密度が高くなります。したがって、採石場を掘削する際には、丘の斜面を掘削し、すぐに健全な岩石に到達することが賢明です。岩石は一般的に、節理や層によって区切られた層状に存在し、そこでは自然の接着が破られ、層が容易に分離します。採石場に自然な分離線が見られない場合は、等間隔で穴を一列に掘り、円錐状の鋼製ピンを打ち込むことで、石を割ることができます。ピンは、必要な層状の平面に配置されます。

263. 石材は、アーチの石材や橋脚の列石のように、圧縮応力に耐えるためにほぼ完全に使用されています。石材の圧縮抵抗は以下のとおりです。

249
平方インチあたりの重量。
花崗岩 1万から1万6000
石灰岩 12,000から14,000
砂岩 10,000
大理石 9,000から14,000
堅く焼かれたレンガ 2,600
黄色に焼けたレンガ 1,500
赤レンガ 1,200
淡い赤色のレンガ 900
チョーク 750

264. 石材が手に入らない場合、レンガは優れた代替品となります。粘土質の土から作られており、ほとんどどこでも見つかります。レンガは作業性に優れ、安価で、輸送も容易です。フランス人はアルジェリアでコンクリートを使用し、箱に詰めて大きな立方体やその他の形状の建造物を作りました。この材料で建てられた建造物は、天然の岩石で作られたものとほぼ同等か、同等に近い強度を持つことが分かっています。

石灰、セメント、モルタル、コンクリート。

265. 石工工事において良質のセメント以上に重要なものはありません。そして一般的に、建設作業のどの部分もセメントほど無知な者に任せられることはありません。上記の項目には、石灰、セメント、砂、普通モルタル、水硬性モルタル、コンクリートが含まれます。
266. 石灰は、純粋な石灰岩から炭酸ガスを燃焼除去することによって得られます。これは、気密樽に詰められた、緩められていない石灰です。天然セメントは、純粋な石灰に粘土、マグネシア、鉄、マンガンを混ぜて作られています。人工セメントは、純粋な石灰、焼成粘土、鍛冶の鱗、焼成が​​不十分なレンガの粉末、その他同様の性質を持つ材料を混ぜて作られます。このように人工的に作られたセメントは、天然の水硬性セメントと同等の性能を持ちます。

250石灰は、その特性に応じて、良質石灰、貧質石灰、水硬性石灰、極めて水硬性石灰と呼ばれます。

濃厚なライム、あるいはファットライムは、緩めると体積が倍増し、淡水に最後の一粒まで溶けるライムです。重量の約300%の水を吸収します。

質の悪い石灰は体積があまり増えず、完全に溶解せず、200 パーセントの水を吸収します。

水硬性石灰は浸漬後15～20日で固まり、時間の経過とともに硬くなります。1年後には固形石鹸程度の粘度になります。

極めて水硬性の石灰は 5 ～ 6 日で固まり、その後も硬化し続けます。

ライムは、凹むことなく、棒状の実がなると、1
20直径1インチで、10オンスまたは12オンスの液体が入っています。

注記：以下の試験は、ブルックリン（ニューヨーク）海軍工廠の合衆国乾ドックの石積みに使用されたローゼンデールセメントの10樽ごとに行われた。直径2インチ、厚さ3/4インチのケーキは、5日間浸漬した後、直径1/24インチの棒に50ポンドの荷重をかけ、その棒に耐える必要があった。セメントと一体化した2つのレンガは、5日間浸漬した後、分離するまでに100ポンドの荷重に耐える必要があった。以下は硬化の進行を示す。直径1/24インチの棒を厚さ3/4インチのケーキに突き刺すのに必要な力は、

24時間、 65ポンド。
48時間、 70ポンド。
72時間、 75ポンド。
15日間、 150ポンド。
50日間、 390ポンド。
砂。

267. 砂は花崗岩や片岩の分解によって生成し、単位体積あたりの重量は、砂粒間の隙間のため、砂を生成する岩石の半分よりわずかに軽い。必要な石灰の量は、 251最小限の石灰で固体を形成するには、まずこれらの隙間を埋める方法を知る必要があります。隙間の量は、枡形に砂を入れ、水を注ぐことで測ることができます。水の体積は隙間の体積です。直径1.5インチの小石では隙間は約半分、砂利では約12分の5、普通の砂では5分の2、非常に細かい砂では3分の1です。モルタルには、川底から採取した清潔で尖った砂が最適です。
268. モルタルの材料を混ぜる際は、まず石灰を台の上に広げ、散水して湿らせます。石灰は大量の熱と蒸気を放出し、粉状になります。次に砂を加え、全体を水で練って均一なペースト状にします。

乾式工事用の一般的なモルタルの配合は

砂、 1.5～2
ライム、 1
少量のセメントを使うのが常に良いです。実際に完全に満足できると判明した部分は

セメント、 1
ライム、 3
砂、 6
水硬性モルタルの場合、次の比率が効果的に使用されています。

セメント、 2
砂、 3

269. コンクリートは、砕石、レンガ、貝殻などをセメントモルタルと混ぜて作られ、基礎、アーチの裏当て、人造石の製造に使用されます。一般的な配合は次のとおりです。

252
セメント、 1 または 2
砂、 1.5 または 3
砕石、 5 または 10
セメントと砂は、まずセメントモルタルと同様に混ぜ合わせます。砕石を加えて全体をよく混ぜ、固まる前にすぐに塗布します。コンクリートとセメントモルタルは、使用目的に合わせて調製し、3時間以上放置してから塗布しないでください。

フラッシュモルタル。

270. 雨押さえは、セメントを主成分とするセメントモルタルの薄い層で、アーチの上部など、湿気にさらされる壁面を保護するために使用されます。風化しやすい石材も雨押さえによって保護できます。

指向性迫撃砲。

271. 目地は石積みの目地を保護するために用いられ、セメントと砂を最小限の水で混ぜて作られます。まず目地を1.5～2.5cmの深さまで切り込み、ブラシで丁寧に清掃し、水で湿らせた後、モルタルを充填します。モルタルは鋼製の道具でよく擦り合わせます。建築的な効果を出すために、目地には石膏（パリス・プラスター）が使用されることもあります。

グラウト。

272. グラウトは、セメントと水のみで構成された、薄めたモルタルです。目地に流し込み、モルタルでは充填できない石材の隙間を埋めるのに役立ちます。

253
アーチの建設。

273. 基礎が固定され、橋脚と橋台がアーチの起点線まで運ばれた後、中心石を慎重に所定の位置に調整し、アーチの架設を開始する。石材が中心石に接触し始めると（接合部と水平面の角度が、各石材の安息角よりも大きくなる）、フレームの形状が変化する可能性がある（特にアーチが平坦な場合）。作業の進行に伴い、中心石に様々な箇所で逆荷重をかけることで、この変化に対応しなければならない。各石材がアーチの半径方向を向くように細心の注意を払う必要がある。これを効果的に行うには、中心石材の外側のリブに石材の厚さを印しておく必要がある。接合部線は、中心石材とリブの印の両方に直定規を置くか、片側が水平のときにもう片側が適切な角度になるように切り抜いた型板によって確定することができる。アーチ中央部の片側に過剰な重量がかかると、その部分が凹み、反対側がそれに応じて上昇します。両側に荷重がかかると、ハンチは沈下し、クラウンは上昇します。中央部に最初に荷重がかかった点が、フレームに一時的に荷重をかける位置を決定します。ただし、このような注意は、曲線が非常に平坦でない限り、スパン50フィート以上のアーチでのみ必要です。キーストーンは適切な位置に設置しますが、残りの部分が完成するまでは打ち込みません。次に、後端継ぎ目をしっかりと楔で打ち込み、薄い強化モルタルで固め、全体を硬化させます。スパンドレルの石積みは、アーチの高さの約4分の1、または重量によって曲線の形状が変化しない程度の高さまで持ち上げます。次に、中央部を打設し、ソフィットとセリ目地を清掃して尖頭させます。次に、外壁と路面を持ち上げ、パラペットを持ち上げます。 254笠木と排水溝は仕上げられ、全体が尖っています。パラペットは図127と128に示されています。図129のスパンドレルは、中実でも中空でも構いません。その重量はアーチを十分に補強するのに十分なものでなければなりません。少なくともccc線までは中実でなければなりません。影で囲まれた部分は、しっかりとセメントされた砕石です。この上の充填材は、中実またはアーチ状の石積み、あるいはしっかりと突き固められた土の層でも可能です。いずれの場合も、道路は排水をよく行い、水が石積みまで浸透しないようにする必要があります。

図127. 図128.

図129.

石材を取り扱う装置（クレーン、ルイス、デリック）は、説明するよりも実際に見てみることでよりよく理解できます。

壁が土塊を支えている箇所では、壁の後ろの土を後方に傾斜した層状に押し固めることによって、推力をいくらか軽減することができます。 255モルタルを敷く前に、それぞれの石をよく洗浄し、湿らせておく必要があります。石をモルタルの上に置いた後は、横方向に動かしてはいけませんが、上から軽く叩くことはできます。

暗渠と排水溝。

274. 小規模な暗渠は、両側の壁を大きな平らな石で覆い、底部は少なくとも9インチの深さの石で舗装し、乾燥させます。このような構造物の一般的な寸法は、石積みの種類によって多少異なりますが、通常は3番目または4番目の石積みであるため、それほど大きく変わりません。

オープニング。 側壁。 カバー。 表です。
2×2 3×2 12 2 × 10
2×3 3×3 12 3 × 10
3×3 3×3 12 3 × 11
3×4 3½ × 4 15 4 × 12
4×4 3½ × 4 15 4 × 13
4×5 3½ × 5 18 5 × 15
5×5 4×5 18 5 × 16
5×6 4×6 18 6 × 18
図 130、131、および 132 は、スパンが 5 フィートから 25 フィートの暗渠の計画を示しています。

図130.

256
図131. 図132.

擁壁。

275. 土塊や水塊を支え、倒壊を防ぐために造られた壁は、ある程度の厚さが必要です。土塊はいわゆる自然傾斜を呈し、その傾斜は土壌の粘着力に依存しますが、平均的には水平1.5度に対して垂直1度（1.5対1）とされます。

問題は、壁の高さと支える土塊の形状がわかれば、壁の厚さがわかることです。

AB 6 F を壁の厚さとします。その重心は 0 にあり、水平に投影するとmです。地球の押し出し三角形 B 4 6 の重心は C で、（任意の2つの角を対辺の中心で結ぶ線を切ることで求められます）水平に投影すると C aです。押し出しの水平成分は 2 に作用し、てこの作用力 6 2 で壁を倒そうとします。

257
図133.

倒す力は三角形B46の面積×単位面積の重さ×てこの作用力62です。そして抵抗力は面積AB×B6×単位面積の重さ×幅の半分、つまりm6です。あるいはwと呼びます。 258壁の重量、w′は三角形の重量、B 4 6、LとL′はそれぞれ壁が抵抗する力と地球が倒れる力である。少なくとも

wL = w′L′、
安定を確保するために、

wL > w′L′
または、

L =w′L′
w、
そしてL = 底辺の半分なので、最終的に厚さ、つまり

2 L =2 w′L′
w
276.例：壁の高さが20フィート、勾配が1.5対1であるとします。1立方フィートの土の重さが100ポンド、石積みの重さが160ポンドだとすると、壁を倒す力は次のようになります。

20 × 15 × 1 × 100 × 2 ×20
3、
そして抵抗力（面積を求めるために厚さを8フィートと仮定）

20 × 8 × 1 × 160 ×8
2。
あるいは操作を実行すると、

打倒のために、 10万ポンド
抵抗したため、 102,400ポンド
壁が質量B 4 6 のみを保持する代わりに、土手BEF aを保持する場合、圧力は明らかに増加します。台形BEF a 6の重心はC′にあり、水平投影するとC′ aとなり、推力の水平成分はてこ作用角63で3に作用します。

259EF aの車両列などの上部荷重は、重量だけでなく、衝撃や振動によっても圧力を増加させます。

横方向の圧力に耐えるには、石積みのベッドは荒削りするのが最適です。垂直方向の荷重には、ハンマーで削り込んだベッドが最適です。

A D のように前方の壁を叩くことで、抵抗のてこ比が大幅に増加します。重心はm′に水平投影されますが、距離 D m′は F m よりもはるかに大きくなります。

図134.

石積みの量はそのままで、上部を減らし、基礎を増やすことで、強度が大幅に向上します。

擁壁が特定の方向からの衝撃や圧力を受ける場合、図 134 に示すように、そのような力に直接対抗するバットレスによって擁壁の補強が大いに図られることがあります。

このように少量の石積みによって強度が大幅に向上します。

すべての橋台、袖壁、暗渠の側壁は擁壁の範疇に入ります。

図 134 のように、壁面の位置によって控え壁を設置できない場合は、土に蟻継ぎすることができます。この場合、土は石積みの周りにしっかりと打ち込まれます (図 135 を参照)。

260
図135.

277. さまざまな土や石の重さは次の表に示されています。

材料の名前。 1立方フィートあたりの重量。
レンガ、一般 97から125
レンガ、ストック 115から135
レンガ造り（平均） 90から95
チョーク、 144から166
花崗岩、 164から187
大理石、 111から117
モルタル、（毛髪、）乾燥 80から86
プッツォラーノ、 160から178
スレート、 157から180
石（平均） 140から150
粘土（普通） 110から125
粘土と砂利、 150から170
地球、共通、 95から126
砂利、 100から110
生石灰、 50から55
石英砂、 170から175
普通の砂、 88から93
シングル、 88から92
地球、緩い 90から95
壁に刻まれた石細工、 160から175
壁の石造物（切り出されていないもの） 125から140
261
第12章
基礎

278. 財団は4つのクラスに分けられます。

堅固で乾燥した土地にいる人々。
不安定な乾いた土地にいる人々。
水中の固い底にあるもの。
水中の不安定な底にいるもの。
堅固で乾燥した土地に基礎を築く場合、霜が当たらないように十分な深さに敷けば十分です。その深さは、南部では1フィート（約30cm）、中部では2～3フィート（約60～90cm）、北部では4～5フィート（約120～150cm）と様々です。最初の層は、乾燥した状態で、しかし手作業でしっかりと固めた小さな平らな石を敷き詰めます。この層の上に、モルタルまたはセメントで固めた石積みを始めます。最初の小石積みの目的は、上部の石積みの重量を地面にできるだけ均等に分散させることです。丸石や丸い石は、基礎から遠ざけるように細心の注意を払ってください。

固くない土壌は、杭を打ち、その上に石積みを支えるプラットフォームを置くことによって準備するか、杭の頭の上に下層を直接置いて準備します。 262砂杭は、木製の杭を打ち込んだり引き抜いたりして作った穴に砂を詰めるか、溝を掘ってそこに砂を詰めるかのいずれかの方法で作られます。こうすることで、加えられた重量は底面だけでなく側面と底面全体に分散され、底面だけにかかることはありません。重い構造物の重量が少数の小さな支持点にかかる場合、それらを一連の逆アーチの支柱や橋台にすることができます。これにより、構造物の真下の表面全体で荷重を支えることができます。軟弱な土壌や砂質で湿った土壌にある基礎は、構造物全体を杭で囲むことで固定できます。これにより、土壌の広がりが抑えられます。陸上での基礎は、一般的に技術者にとって大きな問題にはなりませんが、水中で行われる作業には、技術者が熟知しているあらゆる科学と忍耐が求められます。

279. 水中での礎石の設置には3つの方法がある。

杭を打ち込むことによって。
仮締切堤のそば。
ケーソンで。
水路を狭めても危険が生じないような非常に浅い場所では、水面に達するまで緩い石を投げ入れ、そこから下層の石積みを始めることができます。これは「エンロックメント」と呼ばれます。

杭打ち。
この作業の目的は、もともと弱い地盤を固めることです。杭を密集させて打ち込むことで、重い構造物に生じる可能性のある圧縮を防ぐことができるからです。杭は、打ち込まれた土との摩擦によって、あるいは掘削では到達できないほど深い場所にある堅固な地盤に圧力をかけることによって抵抗します。粘土質の地盤に打ち込まれた杭は、時として次のような役割を果たします。 263水への導体であり、木材の側面に沿って浸透し、そうでなければ起こらなかったであろう沈下を引き起こしました。

経験から、下地がしっかりしていれば、中心から中心までの距離が 4 フィートあれば、最も重い荷重にも十分耐えられることがわかっています。

杭がそれ以上深く入ろうとしないという事実は、必要な荷重に耐えられるほどの強度の杭底に到達したことを意味するものではありません。杭が堅固な底盤に支えられていたり、側面摩擦によって貫入を防いでいたりしても、荷重が杭に長時間かかっていると、耐えられないほど弱くなることがあります。杭が最初に打ち込まれた際に、1,500ポンドのラムが20フィート（約6メートル）も落下した際に、杭が地面に入ろうとせず、その後、1,000ポンドのラムが3フィート（約9メートル）も下がったという事例もあります。

杭が発揮すべき抵抗力を示す次の式は、ワイスバッハ著『工学力学』第1巻285ページで示されている。まず、打撃後にラムが杭の上に留まっている場合、

P s =G′ 2 × H
G + G′。
そして、第二に、雄羊が山の上に留まっていないとき、

P s = (G′
G + G′）2 × GH
例： 500ポンドの杭を、1,000ポンドのラムを6フィート落下させ、40回の打撃で2フィート打ち込みます。このとき、杭がそれ以上の貫入をすることなく安全に支えられる重量が必要です。

上記の式の表記は、

G = 山の重さ。
G′ = ラムの重量。
H = 雄羊の落下。
264s = 打撃あたりの貫通力。
P = 重量（ポンド単位）
1回の打撃あたりの貫通力は2
40または0.05フィート。2番目のケースの式

（1000
1000 + 500）2 ×500 ×
6.05= 48,000ポンド
杭に恒久的にかけるべき最大荷重は、その10分の1か12分の1だけです。杭の強度を最も確実にテストするには、時間と場所が許す限り、一時的に荷重をかけることです。

ペロネットは、12 インチの山に対して 50 トン、つまり 112,000 ポンドはそれほど大きくないと考え、直径 9 インチの山に対しては 25 トンまで許容しました。

杭の先端が硬い土と接触して砕けないように、下端に鉄のシューを取り付けることもあります。また、杭の頭が割れないように、上部に鉄のリングを打ち込みます。

ラムの打撃力は、ラムまたはサルの重量と、山に衝突する速度によって決まります。速度は、ラムが落下する高さによって決まります。自由落下する物体の速度は時間であり、落下する空間は時間の2乗であるため、以下の法則が成り立ちます。そして、そこから表が続きます。

物体の速度が与えられれば、落下する空間を求めることができる。

（速度（フィート/秒）
8) 2 = フィート単位のスペース。
したがって、200フィート/秒の速度を得るためには、重量物は高さを落下する必要がある。

（200
8) 2 = 625 フィート。
265落下した空間が与えられているので、速度を求めます。

√高さ（フィート）× 64.3 = 速度（フィート/秒）。
したがって、20フィート落下する物体の速度は

√20 × 64.3 = 36 フィート/秒。
運動量は重量と速度の積です。したがって、与えられた重量のラムが与えられた高さから落下する際に与える打撃力を求めるには、まず規則2に従って速度を求めます。また、ラムの重量が与えられ、必要な効果を生み出すために必要な速度が分かれば、高さを求めるのは簡単です。逆も同様です。

例： 2,000ポンドのラムがあり、25,000ポンドの打撃を与えたいとします。速度は

25000
2000= 12½ フィート/秒;
そしてその速度を得るためには、落下の高さは（ルール1）

（12½
8) 2 = 2.43 フィート。
また、15フィートの落下を許容する杭打ち機があり、18,000ポンドの打撃を与えたい場合、まず速度（ルール2）を次のように求めます。

√15 × 64.3 = 31フィート/秒、
重さの由来

18000
31= 581ポンド
一般的な杭打ち機の形状はあまりにもよく知られているため、説明する必要がありません。

266ナスミス氏の杭打ち工法は、多数の打撃を次々に素早く連続して打ち込むことで、杭を地面に押し込むというものです。ニューヨーク州ブルックリンにある米国乾ドックでは、彼のエンジンによって、以下のように杭が打ち込まれました。4,500ポンドのハンマーで杭を57フィート打ち込み、373回の打撃で7分間で42フィート打ち込みました。

ミッチェルのスクリューパイル。
ミッチェル式スクリュー杭は鋳鉄製の柱で、その下部には螺旋状のフランジが取り付けられています。地中にねじ込み固定され、大きな支持面積が得られるため、垂直方向の圧力に対して優れた耐性を発揮します。

ポッツ博士の大気システム。

280. 困難な場所に基礎を設置するあらゆる方法は、上記の計画に従う必要があります。この計画は、中空の鋳鉄製円筒から空気を排出するものです。円筒の外側の地表にかかる圧力によって、杭の真下の土が円筒の内側に押し込まれます。同時に、杭は自重と外部からの大気圧によって、このようにしてできた開口部に沈み込みます。土は杭の内部から移動し、必要な深さまで沈み込んだ後、内部はコンクリートで満たされます。

上記のシステムは、テムズ川河口（イングランド）のグッドウィン砂州で非常に効果的に応用されました。この砂州は激しい嵐のたびに位置を変えますが、非常に緻密であるため、スレッジハンマーで鉄棒を打ち込むのはわずか8フィートです。直径3インチの尖った棒を13フィート沈めると、 267深さ1フィートの杭を1インチ押し込むには、100ポンドのラムを10フィート落下させて46発の打撃を加える必要がありました。しかし、直径2.5フィートの中空の杭は、一部の時間帯では毎時10フィートの速度で78フィートまで沈められました。岩にぶつかった場合は、杭を潜水鐘に変えて障害物を動かすことができます。

杭は 10 フィートまたは 12 フィートの長さで鋳造され、セメント接合部でフランジ接合されます。

イギリスのロチェスターで橋を建設した際、この種の杭に30トンの鉄レールが積み上げられたところ、3/4インチ（約0.9cm）の沈下が発生しました。レールを撤去し、空気を抜くと、杭は一気に6フィート（約1.8m）沈下しました。その後、杭の上に100トンのレールが置かれましたが、沈下量は再び3/4インチ（約0.9cm）でした。（この小さな沈下は、土壌の圧縮によるものでした。）

イギリスのミッドランド・グレート・ウェスタン鉄道のシャノン橋を支える杭は、このシステムで打ち込まれました。杭の直径は 10 フィートで、コンクリートで充填されています。

木製杭を打ち込んだ後、下層の石積みを載せるために適切な高さで切断します。杭頭に角材のキャップを置き、その上に板材の床を敷く場合もあります。また、杭と杭の間の隙間をセメントやコンクリートで埋める場合もあります。

コッファーダム。

281. 5フィートから25フィートの深さの水中で基礎工事を行う場合、「コッファーダム」と呼ばれる装置が使用されることがあります。これは、基礎の周りに2列または3列の杭を打ち込むことによって形成されます。これらの列は、溝付き角杭または丸杭によって防水されます。 268ダムは、杭を複数本並べ、その上に板材で覆う構造とする。杭の列の間は水を抜き、粘土などの水を通さない材料をぎっしり詰める。次にダム内部をポンプで排水し、石積みを陸上と同じように敷き詰める。ダムの厚さは水深によって決まる。ダム下部にかかる圧力は、当然のことながら上部よりもはるかに大きい。ダムを、その重量によって水圧に抵抗する塊とみなせば、厚さは簡単に計算できる。例えば、水深が 20 フィートの場合、ダムの 1 フィートあたりの静水圧は、20 × 1 × 10 × 62½ = 12,500 ポンドとなる。水の重量は等差数列の項の順序で増加するため、圧力も同様に等差数列の項の順序で増加する。これは、高さが深さとなる三角形の要素で表すことができる。三角形の重心は頂点から高さの3分の2のところにあるので、圧力は底から深さの3分の1に集中していると考えられる。そして、上記の12,500ポンドのてこ作用は

20
3= 6.67 フィート;
転覆力は83,375ポンドです。高さ20フィート、厚さ10フィートの粘土ダムの抵抗力は

20 × 10 × 110 ×10
2= 110,000ポンド
このように厚さを決定すると、ダムは深い水域では非常に厚くなります。そのため、通常は内部を地面に対して補強し、石積みが許容できる場合は地面に対して補強するのが最善です。

以下の厚さのダムは完全に安全であることが証明されています。

269
水の深さ。 厚さ。
6フィート。 3フィート。
10フィート。 5フィート。
15フィート。 8フィート。
20フィート。 12フィート。
25フィート。 14フィート。
大型の仮締切堤に最適な形状は円形または楕円形です。平面に平らな面や角がある場合よりも、あらゆる場所で圧力がより均等に抵抗されるためです。

作業中にダムを乾燥した状態に保つため、ダムの片側に沿ってポンプが設置され、その下端は溝または井戸に設置され、底部を排水します。

モントリオール（カナダ）のビクトリア橋の橋脚は、仮締切によって支えられています。橋脚の中には、水深がわずか数フィートしかなく、岩盤の上に設置されていたものもあり、杭を打ち込むことができませんでした。そのため、これらの橋脚用の仮締切は、複数の区間に分けて建設され、現場まで浮かべて係留されました。

ケーソンによる基礎。

282. 深海では、杭のサイズと長さ、そして必要な支保工の量により、仮締切ダムは非常に高価になります。このような場合には、ケーソンを使用します。ケーソンとは、単に箱の中に石積みを組み、その後、予定地まで沈めておくものです。ケーソンによる石積みの設置方法は、例を挙げて説明するのが最善です。

長さ 30 フィート、高さ 20 フィート、幅 6 フィートの桟橋を水深 20 フィートに沈めたいとします。

ケーソンの底部は、12×12の角材を2列に並べ、互いに直角にしっかりと固定する。石積みの列の厚さは2フィートとする。 2701立方フィートの石の重さは160ポンド、1立方フィートの木は30ポンド、水は1フィートあたり62ポンドです。

すべての浮遊物は、自身の重量に等しい量の水を排除するまで沈みます。

底が幅10フィート、長さ35フィートの場合、重さは

35 × 10 × 2 × 30 = 21,000ポンド。
石積み1段の重さは

30 × 6 × 2 × 100 = 57,600 ポンド。
いかだの側面に敷かれる12×12の側板1列、

(2 × 35 + 2 × 8) × 30 = 2,580 ポンド
底板に1段の石積みと3段の側板を積み上げ、

石 57,600 ポンド。
ケーソンの底 21,000 ポンド。
3つのサイドコース 7,740 ポンド。

全部で： 86,340 ポンド。
これを62で割ると1,392となり、これをケーソン底面積で割ると

1392
350= 3.98
ケーソンが浮く深さは、約4フィート（約1.2メートル）です。これにより、側面は水面から1フィート（約30センチ）ほど上に上がります。

2層目の石積みと3層の木材の側板を載せると、

271
床 21,000 ポンド。
2層の石積み 115,200 ポンド。
6つのサイドコース 15,480 ポンド。

全体として 151,680 ポンド。
これを 62 で割り、さらに 350 で割るとほぼ 7 フィートとなり、上部は水面から 1 フィート上に残ります。

同様の手順で、杭打ちまたは浚渫によって事前に準備された海底にケーソンが着底するまで作業を進めます。海底に到達したら、側面を取り外し、石積みを海底に残します。ケーソンはいつでも水を満たして着底させることができ、またポンプで水を抜くことで再び持ち上げることができます。石積みは、現場または岸辺で、はしけやいかだから敷設できます。適切な方法で沈下させ、転倒を防ぐために、ガイド杭が必要です。

水中に石を敷設する場合、水に浸かった石積みは強度を失うことを覚えておく必要がある。62
100ほぼその重量の半分以下なので、地上にいるときよりも衝撃によって怪我をする可能性が高くなります。

272
第13章 上部
構造

283. いかなる目的の達成においても、何が必要かを正しく理解すること以上に助けとなるものはありません。W・B・アダムズ氏は、優れた上部構造とは何かについて、次のように定義しています。

「恒久的な軌道の基本要件は以下のとおりである。特に基礎構造に接する部分の排水が良好であること。機関車および車両の重量と損傷力が計算の基準となること。レールの強度、硬度、粘り強さ、および基礎構造の不動性が、鉄道が受ける最も過酷な作業に適合していること。基礎構造は、支持する荷重、レールおよびバラストの性質に比例した支持面積を持ち、機関車および列車の横揺れによる緩みや横方向の動きを防ぐために地面に十分にしっかりと固定されること。レールは、それ自体またはその固定部において、あらゆるたわみを防ぐのに十分な垂直方向および横方向の剛性を持つこと。また、転動荷重によって層状化したり崩壊したりしないよう、表面が十分な硬度を持つこと。さらに、 273車輪の押し潰し効果を軽減するのに十分な幅または踏面を持つこと。

「衝撃を防ぐため、レールは可能な限り滑らかに敷設し、適切な角度で敷設する。また、曲線は規則的に曲げ、車輪の踏面の精度を確保する。継ぎ目は、レールが実質的に連続した棒状となるように、かつ、緩みすぎず伸縮自在に作られるべきである。さらに、レールと地面の間には、車輪の衝撃を吸収するのに十分な弾力性を持ち、押しつぶされたりバラストに押し込まれたりすることなく、かつレールの上面を均一な平面に保つのに十分な硬さを持つ媒質を介在させるべきである。」

木工品。

284. レールを支える木材は、6×7から7×9の寸法で、ゲージより2.5フィートまたは3フィート長い、上部と下部が平らに切り出された木製の枕木、またはレールの真下に配置され、全長にわたってレールを支える縦方向に鋸で切った長方形の木材のいずれかで構成されます。

縦方向の支持は枕木に比べて利点がないように見えるが、決定的な欠点もいくつかある。レールを撤去する場合、木材を交換するには少なくとも2本のレールを外さなければならない。一方、枕木であれば、列車の通過に直接影響を与えることなく、どのレールも取り外して交換することができる。木材自体の強度は機関車の重量にほとんど抵抗しないため、支持が継続されていても、破損しているのと変わりない。木材自体に強度は期待できない。強度はレールと枕木の間にある弾性媒体に過ぎない。 274レールを適切な位置に維持するために地面を支える役割を果たします。強度はレールにあります。枕木を設置する距離は、道路を走行する機関車の重量、バラストの性質、そしてレールの強度によって異なりますが、中心から中心までの距離は2フィートから4フィート程度です。

レールの 1 フィートあたりに木材が与えるべき表面支持力の量は、技術者によって異なって推定されます。

アメリカの 4 フィート 8.5 インチ軌間の道路では、レール 1 フィートあたり 1 3/4 平方フィートが許可されています。

イギリスの道路のいくつかは次のようになります。

道路の名前。 ゲージ。 レールの 1 フィートあたりの平方フィート。
ロンドン・アンド・NW鉄道 4フィート8.5インチ 3
グレートウェスタン、 7′ 0″ 2.5
アイルランドの南西、 5フィート3インチ 3⅔
アイルランドのミッドランドGW、 5フィート3インチ 27
12
枕木が幅 8 インチ、長さ 8 フィートで作られている場合、枕木の距離が異なっていても、レールの直線 1 フィートあたりの支持面積は次のようになります。

ネクタイのCからCまでの距離。 1 線フィートあたりの表面フィート。
2 2.66
2.5 2.13
3 1.78
3.5 1.53
もちろん、枕木が長くなればなるほど、レールが耐えられる限り、枕木間の距離は大きくなります。ピーター・バーロウ氏は、1835年8月にリバプール・アンド・マンチェスター鉄道の取締役に提出した報告書の中で、上部構造の寸法を以下のように定めています。

275
枕木の内側の距離は
3分 3フィート9インチ 4分 5分 6フィート
1ヤードあたりの重量（ポンド）。 50 59 61 67 79
レールの深さ（インチ）。 4½ 4⅝ 4¾ 5 55
16
しかし、これらの寸法が定められた当時は、レールにかかる荷重は現在よりもはるかに少なかった。支持力が増加すると、レールは重くなり、高価になるが、枕木の数とコストは減少する。前述の報告書は、路盤が固められた後、5フィートの支持力を持つレールは、より重いレールを使用する場合でも、より短いレールを使用する場合と同等のコストになると結論付けている。ただし、盛土や軟弱な路盤では、当初は多少コストが高くなるとしている。

285. バラストの目的は、第一に、作用する荷重を広い面積にわたって伝達すること、第二に、木材を水平方向に固定すること、そして第三に、上部構造から雨水を排出することです。また、木材を適切な位置に調整する手段も提供します。バラストは、少なくとも枕木の深さの半分まで敷設し、通過する重量によって木材が押し下げられないように、下面から十分な深さを確保する必要があります。様々な観察から、下面の下には枕木の深さの1.5倍のバラストを敷設する必要があることがわかります。あるいは、バラスト全体の深さは枕木の深さの2倍から2.5倍にする必要があります。

バラストには砕石、砂利、またはその他の乾燥した耐久性のある多孔質の材料が適しています。

完全に非弾性の路盤は望ましくありません。車輪からの衝撃を吸収し、機械への反作用を防ぐ何かが必要です。この程度の弾力性を供給し、重量を路盤に均等に伝達するのが、バラストと木材の役割です。

276近年、イギリスでは、枕木と椅子の両方の代わりとなる鋳鉄製の半球形のボウルが採用されています。バラストが不足しておらず、木製の枕木が1本75セントから1ドル程度で購入できる場合、このボウルは非常に役立ちます。

レールの断面。

286. 良質なレールは枕木間の桁または支持材として、また曲線上での横方向のガイドとして機能できなければなりません。また、車輪の転がり摩耗に耐えるのに十分な硬度と大きさの上面を備えていなければなりません。 1ヤードあたりのポンド数。 1マイルあたりのトン数。
     (2,240ポンド)
     1平方インチ レールセクションの重量、 9.9 15.72
     2インチ レールセクションの重量、 19.8 31.42
     3インチ レールセクションの重量、 29.7 47.14
     4インチ レールセクションの重量、 39.6 62.84
     5インチ レールセクションの重量、 49.5 78.56
     6インチ レールセクションの重量、 59.4 94.28
     7インチ レールセクションの重量、 69.3 110.00
     8インチ レールセクションの重量、 79.2 124.50
     9インチ レールセクションの重量、 89.1 140.01
     10インチ レールセクションの重量、 99.0 155.57
     単線のレール。 レールの二重線。
     したがって、1 トンあたり 60 ドルの場合、セクションの 1 平方インチあたりのコストは 1 マイルあたり 943.20 ドル、つまり 100 マイルあたり 94,320 ドルとなり、最小の重量で最大の強度が得られる形状にレールを圧延する必要がある。

アメリカで最も多く使用されているセクションを図136と137に示します。

277
図136.

図136は最も直接的な支持力を示し、コンパクトで、上部と下部の繊維が圧縮応力と伸張応力により直接的に抵抗します。レールの上部は半径10インチまたは12インチに湾曲しているため、荷重はほぼ一点に集中します。そのため、図137の抵抗全体は、レールabcが押し下げられる際の横方向の抵抗に依存します。

図136に対して、線nnで分岐しているという理由で異論を唱えられることがある。これは、図136のように頭部がウェブに適切な曲線で接続されている場合、当てはまらない。 278図136。この分離は、図137で見られるように、実際に使用されている場所で頻繁に発生します。そして、それはそのように動作すると考えられます。なぜなら、重量が適用点からウェブに伝達される場合、その方向はefでなければならないからです。

図137.

現在、道路で使用されているレールは、1ヤードあたり50～75ポンドの重さがあり、中心から中心まで2.5～4フィートの間隔で設置された枕木の上に敷かれています。

レールの実際の寸法。
バーロウ、フェアベアン、ホッジキンソンの実験結果、WBアダムス氏や他のイギリスの技術者の経験、そして断面の最適な形状を決定するために設置された1850年のベルリン会議で得られた結論を注意深く検討した結果、次の制限寸法に至りました。

頭。
バーロウ氏は頭の幅を最大2.5インチに制限しています。ベルリン条約では2.4インチ、WBアダムスは2.5インチです。 279上記のすべては、肋骨から頭の端をしっかりと支えることを推奨しています。

垂直リブ。
プロイセンの技術者の実験では、高さ4インチのレールの厚さは1/2インチ、高さ4.5インチのレールの厚さは0.6インチまたは6
10インチ。バーロウ氏は、4.5インチのレールの場合は6分の1インチ、4.5/8インチの高さのレールの場合は0.75、つまり3/4インチ、4.3/4インチの高さのレールの場合は0.8、つまり8分の1インチとしています。

下部フランジ。
これは強度を支えるためというより、支えと固定のために使われることが多い。プロイセンの技術者は、高さ5インチのレールに対して、3.5インチの土台があれば十分だと考えた。1.5インチまたは3.4インチの縁は、スパイクがしっかりと支えられるように、ほぼ水平、つまり土台と平行にする必要がある。

傾向の。
車輪の踏面は円錐形であるため、レール上面はこの円錐形に合うように傾斜させる必要があります。そうしないと、摩耗はレールの内縁部のみに発生します。これには2つの方法があります。レール基部を水平にし、レール断面の垂直軸を傾斜させて踏面をその軸と直角にする方法と、レール断面を真っ直ぐにし、枕木を切断するか、レールと枕木の間にくさびを入れて基部を傾斜させる方法です。

頭の湾曲の。
レールの上面が完全に平らで、 280車輪のタイヤがレールにぴったりと合わない場合（レールの位置がずれている、レールの沈下など）、車輪は片方の端に完全に接触し、すぐにレールを破損させてしまいます。これを防ぐため、レールの上部にわずかな凸面を設けます。クラーク氏（鉄道模型誌）は、レールの上部を半径10～12インチに湾曲させることを推奨しています。

レールの垂直深さ（高さ）の。
バーロウ氏の一般的な結果は次のとおりです。

ネクタイの内側から内側までの距離。 レールの高さ。
3フィート0インチ 4½インチ
3フィート9インチ 4⅝インチ
4フィート0インチ 4¾インチ
5フィート0インチ 5インチ
6フィート0インチ 51
16″
ロンドン版（1836 年）のバーロウの「材料の強度」402 ページで、ロンドンおよびバーミンガム鉄道会社に提出された報告書では、レールの最適な形状と強度について述べられています。注意深く行われた一連の実験と、結果の綿密な理論的推論の後、著者は、最小の重量で最大の強度を備えた次の 5 つのレール セクションを導き出しました。

寸法。 1番。 2番目。 3番。 4番。 5番。
身長、 4½ 4⅝ 4¾ 5 55
16
上部の幅、 2¼ 2¼ 2¼ 2¼ 2¼
上部の深さ、 1 1 1 1 1
リブの厚さ、 0.6 0.75 0.8 0.85 1.0
下フランジの幅、 1¼ 1.5 1.5 1⅔ 1⅔
下フランジの深さ、 1 1 1 1⅛ 1.5
1ヤードあたりの重量、 51.4 58.8 61.2 67.4 79
枕木CからCまでの距離、 3分 3フィート9インチ 4分 5分 6フィート
この表は、上部と下部に配置する材料の比率を示しています。

281上記の寸法と、ヘッドの曲線をヘッドの頂点から2.7cm離れたリブに接合することで、最小限の材料で、強固で形状の整ったレールが得られます。図136を参照してください。

上記の適用例として、以下の表が作成されました。この表には、優れたレールのすべての要件を統合する 4 つの標準形式が示されています。一般的な形式は図 136 のとおりです。

寸法。 レールの重量はポンド単位で、
60 65 70 75
頭の幅、 2.5 2.5 2.5 2.5
上部の半径、 12 12 12 12
レールの高さ、 4 4¼ 4½ 4¾
リブの厚さ、 0.6 0.6 0.65 0.7
ベースの幅、 3.5 3.5 3¾ 4
点ABにおけるヘッドの深さ、 2¼ 2¼ 2.5 2.5
下部ウェブの端の厚さ、 1/2 1/2 1/2 1/2
次の図は、間隔の異なる枕木に適用する重量を示しています。

枕木の中心から中心までの距離。 距離はクリア。 レールの重量。
1.5フィート、 1フィート、 1ヤードあたり60ポンド。
2フィート、 1.5フィート、 1ヤードあたり60ポンド。
2 1/4フィート、 1¾フィート、 1ヤードあたり60ポンド。
2.5フィート、 2フィート、 1ヤードあたり60ポンド。
2¾フィート、 2 1/4フィート、 1ヤードあたり65ポンド。
3フィート、 2.5フィート、 1ヤードあたり65ポンド。
3 1/4フィート、 2¾フィート、 1ヤードあたり70ポンド。
3.5フィート、 3フィート、 1ヤードあたり75ポンド。
レールの断面に与えられる傾斜またはベベルの量は、車輪の円錐に直接依存し、間接的に軌道のゲージに依存します。（第14章第2部を参照）曲率半径は平均2°、つまり2,865フィートです。

282
足または インチ。
4フィート8.5インチゲージの場合は .0017 .020
5フィートゲージの場合、 .0017 .020
5½フィートゲージの場合、 .0019 .022
6フィートゲージの場合、 .0021 .025
レールの幅、つまり2.5インチです。

上記の寸法は、実験と経験の最良の結果をすべて取り入れており、同時に、材料である鉄の機械的および物理的性質によって要求される条件を満たしています。

椅子と関節。

287. 現在最も一般的な椅子は、錬鉄板で作られており、レールの下部ウェブを支えるための2つのリップ（切り込みを入れて打ち出すか、鍛造で仕上げたもの）が付いています。このような椅子は1脚あたり6～10ポンドの重さで、一般的な鋳鉄製の椅子よりも壊れにくいです。しかし、適切な形状のリップと、強度と軽量性を兼ね備えた中空構造の鋳鉄製の椅子を作ることは可能でしょう。（クラークの鉄道機械「Permanent Way」参照）

最近、マサチューセッツ州デダムのデイビッド・L・デイビス氏の椅子が大きな注目を集めており、これまで不可能だったより優れた線路面を実現する手段として有力視されています。デイビス氏はボストン・アンド・プロビデンス鉄道の鉄道長を20年間務め、線路敷設のあらゆる側面について検討する機会に恵まれてきました。レールは錬鉄製のキャップの上に載っており、キャップは椅子に置かれたゴム板の上に載っています。ニューイングランド鉄道の主要経営者たちの証言は、この配置の優秀さを物語っています。

283レールの両端にノッチを設けると、レールの膨張が固定具に直接作用してしまいますが、これは避けるべきです。車輪からの端部衝撃に耐えるため、レールの長手方向のどこかを固定する必要があります。この固定点は、レールの中央または片方の端にする必要があります。エンドチェアはレールを横方向と垂直方向に固定できますが、長手方向に固定することはできません。

線路の最も弱い部分は、車輪の衝撃に耐えるために最も強くなければならない部分、すなわち継ぎ目です。継ぎ目ではレールの強度が失われ、枕木に完全に依存しています。敷設されてから数年経ったレールの端部は平らになっており、共通継ぎ目の悪影響が顕著に表れています。これを完全に改善するには、継ぎ目部分を他の部分と同様に強くするようにレールを継ぎ足すことです。「フィッシング」と呼ばれるこの方法は、通常の継ぎ足し方法と比べてそれほど費用がかからず、非常に効果的で、長年にわたり実績を積み重ねてきました。この方法は、長さ2.5フィート、幅2.5～3インチ、厚さ1/3～1/2インチの板を、継ぎ目を形成する両レールの端部にボルトで固定します。板は両側に1枚ずつ配置します。図138に示すように、板はレールからわずかに凸型に配置されています。これにより、ナットをねじ込むことでバネが働くため、レールの振動によって板が緩むことはありません。

図138.

上記の配置では、ジョイントの下に接続部はありませんが、ジョイントは 2 つの枕木の間の中間に位置します。

もうひとつの「釣り」の方法は、レールの下にᕼまたは ⊤の鉄片を置き、下のフランジにしっかりとボルトで固定することです。

レールの端をボルトで固定する場合、鉄の膨張を考慮して、ボルト穴をボルトより少し大きめに切る必要があります。

ジョイントが通過する車両に与える影響は、 284ジャンプ動作。各レールの中央は頂点、端は窪み（接合部の強度が失われる）となっており、接合部が互いに反対側に配置されていない場合、非常に有害で危険な横揺れが発生します。図138、138 A、138 Bは、釣りの方法を示しています。

図138A

図138B

図139.

頻繁な接合部による摩耗を避けるため、接合部を分割する2つ以上の部品で構成される様々な形状の複合レールが提案されている。例えば、断面が垂直方向に半分に分割された形状や、3つの部品で構成され、二重の垂直ウェブの上にヘッドが配置された形状などが考案されている。図139は、（複合レールがそもそも許容される場合）あらゆる目的にかなうと思われるものを示している。ここでは接合部が4つの部品に分割されているため、どの箇所でも鉄筋の強度は4分の1しか低下しない。部品をボルトで固定する際には、接合部を収縮に十分対応できるように（事前に確認しておく）、ボルト穴はボルトよりも長くする必要がある。（この拡張は収縮方向のみに行われ、力の方向に沿っては行われない。）このようなレールの上部は、 285車輪の回転に耐えられるよう硬化され、ウェブは桁として機能する強度を持たなければなりません。

レールを分割することによって、特に水平方向に分割することによって、上部と下部で起こるはずの相互の伸長および圧縮作用を妨げないかどうかは疑問です。なぜなら、膨張のためにボルトを完全に締めることができないからです。

アメリカで敷設された複合レールの中には良い結果をもたらしたものもあれば、そうでないものもあります。

WB アダムス氏は、圧縮されたレールが 60 ポンドの丸レールと同じ強度を持つためには、1 ヤードあたり 90 ポンドの重さが必要であると述べています。

一部の技術者は、片側が摩耗したら裏返して下側のテーブルを上側のテーブルにするというレールを提案した。しかし、これは原理的に全くの誤りである。下側の繊維は、ある程度の期間伸長にさらされると、圧縮に耐えられなくなるからである。

レールの生涯について。

288. レールの寿命は、レールの形状、重量、鉄の品質、そしてレール上を通過する機関車や貨車の数、重量、速度によって決まります。

注記：アメリカでは品質の影響が全く考慮されていない。それがどれほど注目に値するかは、以下の点を見れば分かる。

同じ路線には、72ポンドのレールが2種類使用されていました。それぞれ深さ5インチ、支持面幅2.7インチです。一方は4100万トンの積載量で摩耗し、もう一方は2200万トンの積載量で摩耗しました。その違いは鉄の品質のみでした。

フィラデルフィア・アンド・リーディング鉄道では、再加熱・精錬された鉄製の45ポンドレールが使用され、18年間も使用されました。しかも、非常に多くの交通量があったにもかかわらずです。一方、アメリカの他の鉄道では、イギリス製の60ポンドレールは1年、2年、3年、そして4年ごとに交換が必要でした。

286レールの耐久性は時間の影響をほとんど受けず、作業量に大きく依存します。鉄の修理は、欠陥やその他の物理的欠陥に応じて、運行開始時の方が後よりも費用がかかります。最初の1、2年後には、定期的な減価償却が始まります。リバプール・アンド・マンチェスター鉄道の最初のレールは1ヤードあたり35ポンド、機関車は7.5トンでした。輸送量が増加するにつれて、必要な機関車の重量も増加し、レールの強度と重量もそれに応じて増加させる必要が生じました。1831年には、炭水車付きの機関車の平均重量は18トンでした。1855年には、炭水車、燃料、水を搭載した最大の機関車の重量は60トンに達し、同様にレールの重量も1ヤードあたり35ポンドから85ポンドに増加しました。

スティーブンソン氏とロック氏は、1849 年にロンドン・アンド・ノースウェスタン鉄道会社に提出した報告書の中で、将来的には 85 ポンドのレールを採用することを推奨しました。

ベルギーの道路では、1ヤードあたり55ポンドと64ポンドのレールが使用されていますが、80ポンドのレールであれば10倍の交通量に対応できると言われています。

アメリカの道路の平均では、鉄が良質であれば、55、60、多くても65ポンドあれば、最も交通量の多い場所でも十分でしょう。レールはすでに示した形状で、中心から中心まで2フィート半以下の枕木で支えられています。

ベルギーの技術者であるベルペール氏は、多くの実験から、60マイル走行する場合、各エンジンは2.2ポンド、各空車は4.5オンス、各荷物は1トンあたり1.4オンスの摩耗を起こし、その量はそれぞれの重量に正比例すると結論付けています。

ロンドン・アンド・ノースウェスタン鉄道（イギリス）のヒューイッシュ大尉は、（1849年4月の報告書）50 2871 日あたり 7,000 本、つまり年間 18,250 本の列車を 20 年間運行すると、70 ポンドのレールが摩耗します。

ベルギーの技術者は、120年間にわたり年間3,000本の列車が運行されると、55ポンドのレールが摩耗すると結論付けました。

さて、ベルギー人120人 × 3,000人 = 360,000人、イギリス人20人 × 18,250人 = 365,000人。これは非常に満足のいく一致です。なぜなら、それぞれの観測者は互いの行動を知らなかったからです。差額の5,000編成は、イギリスの道路でより重い機関車が使用されたことによるものです。

上記の結果から、1日2本から100本の列車が運行する場合のレールの寿命を示す以下の表が作成されました。アメリカの道路は路盤の仕上げがあまり良くないため、当然ながらヨーロッパの道路よりもレールの摩耗が早くなります。この表は推定の基礎として役立ちます。

1日あたりの列車の本数。 年間の列車数。 レールの寿命年数。
2 600 604
4 1,200 302
6 1,800 201
8 2,400 151
10 3,000 121
12 3,600 100
14 4,200 86
16 4,800 75
18 5,400 67
20 6,000 60
30 9,000 40
40 1万2000 30
60 18,000 20
80 24,000 15
100 3万 12
おそらく、上記の年数の半分は、アメリカの道路上のレールの全寿命を示すものであろう。

288最も多く使用されるレールは最も早く摩耗するため、それに応じて重くする必要があります。車両基地や側線にあるレールがこれに該当します。

注：リーディング（ペンシルバニア州）鉄道の報告書によると、1846年に153
209損傷したレールの半分が破断し、1845年には285
295分割されました。

鉄道用鉄鋼の品質に関しては、一般的に悪名高く、製造者も購入者もそれをよく知っている。鉄道会社は良質の鉄鋼にお金を払うことを望まない。アメリカ産とイギリス産の鉄鋼を比較しても意味がない。一流の鉄鋼はイギリスでもアメリカでも作れるし、2年程度しか持たない鉄鋼も同様だ。時が経てば、最も高価な鉄鋼が最も安価であるということを鉄道会社は確信するだろう。

各種レールの 1 マイルあたりの重量の表。
1ヤードあたりの重量（ポンド）。 1マイルあたりのトン数。
(2,000ポンド) 1マイルあたりのトン数。
(2,240ポンド)
50 44.00 39.29
55 48.00 43.21
60 52.80 47.19
62 54.56 48.71
64 56.32 50.28
66 58.05 51.86
68 59.84 53.43
70 61.60 55.00
72 63.36 56.57
74 65.12 58.14
76 66.88 59.71
78 68.64 61.28
80 70.40 62.86
線路敷設。

289. 錬鉄は熱により長さが 0.0000068 膨張するため、130° の変化で次のような膨張が起こります。

15 フィートのレールでは 0.0135 フィート。
18 フィートのレールでは 0.0162 フィート。
20 フィートのレールでは 0.0176 フィート。
289線路を正しい垂直線と水平線に保つために、寒冷期に敷設するレールは接触させてはならず、膨張を許容するだけの間隔を空けて敷設する必要があります。高温期には、レールを近接させて敷設しても構いません。100°を最大値、-30°を最小値とすると、レールの平均長さ（20フィート）は次の表のようになります。

で 100° レールを接触させます。
90° 0.00136 フィート 0.016 インチの距離で。
80° 0.00272 フィート 0.032 インチの距離で。
70° 0.00408 フィート 0.049 インチの距離で。
60° 0.00544 フィート 0.065 インチの距離で。
50° 0.00680 フィート 0.082 インチの距離で。
40° 0.00816 フィート 0.092 インチの距離で。
30° 0.00952 フィート 0.114 インチの距離で。
20° 0.01088 フィート 0.131 インチの距離で。
10° 0.01224 フィート 0.147 インチの距離で。
0° 0.01360 フィート 0.163 インチの距離で。
-10° 0.01496 フィート 0.179 インチの距離で。
-20° 0.01632 フィート 0.196 インチの距離で。
-30° 0.01768 フィート 0.212 インチの距離で。

図140.

レールの適切な距離は、図 140 および 140 A に示す鋼板を使用することで決定できます。これらの鋼板には、上記の表のように厚さに応じて温度がマークされています。

レールベースを傾斜させるには、レールが面取りされていない場合は、くさびを1つ使用します。 290長さ1フィート、幅6インチの椅子で、枕木にレールを固定する。椅子が鋳鉄製の場合は、必要な傾斜に合わせて鋳造する。

図140A

カエル。

290. 線路が他の線路と交差する場合、「フロッグ」と呼ばれる装置が使用されます。図141および142を参照してください。

図141.

図141に示すように、車輪がaからcまでスムーズに移動するためには、レールbfをDで切断し、レールacも同じ点で切断する必要があります。この2つを切断すると、図に示す形状になり、さらに図142に展開されます。

車輪のフランジが破断点Dにおいて線acから外れないようにするため、ガードレールmmを用いて反対側の車輪を拘束する。ガードレールmmは、主レールggから2インチの距離を保ちつつ、主レールggと平行に設置する。ガードレールは、主レール ggのフロッグポイント下6インチの反対側sから、肩上6インチのs′までの距離とする。平行線nnの両端から、ガードレールは両端で緩やかにカーブを描く。こうして車輪は徐々に正しい線に収まり、レールの破断点を通過するまでその状態が維持される。 291そして最後に簡単に外せます。ガードレールを正しい位置に設置し維持するには、ガードレールとメインレールの両方をダブルチェアに取り付け、枕木に固定するのが効果的です。

図142.

鋳鉄製フロッグの形状と寸法は、切断レールが交差する角度と、車輪のタイヤのサイズによって決まります。

カエルを描くには、次の手順に従います。

292
図142A

acb を角度とする。bc と平行で、 2 インチのところにdeを描き 、eはacで生成される。同じ方法で点gを固定する。レールの頭部の幅 (2 1/4 インチから 2 1/2 インチ) で、 acに平行にL 8 を描く。点 8 は固体鋼の限界である。レール幅の 2 倍、つまり 4 1/2 インチのところに、やはりacに平行に16. 6 を描く。5. 6 は平鋼の限界で、一般に厚さは約 0.5 インチである。これは許容される鋼の最小量である。舌部全体と、車輪が作用する翼部のすべての部分を鋼にするのが最善である。幾何学的先端は一般に非常に薄く、先端が 1/3 インチまたは 0.5 インチ幅になるよう十分後方に省略され、その幅は丸められる。e Lおよびdkは2.5 インチにする。fmおよびgnも同様である。k 10とm 11は6インチまたは7インチで、dとfに曲線で接続されます。曲線は最初は急ですが、その後は緩やかになります。5 aと6 bの距離は、 a 9が3.8分の1インチ（レールのベース幅によって異なります） になるように設定します。om ″は3インチから4インチです。フロッグの反対側の端では、ehとigが3インチから4インチの場合、 ehはstが少なくとも1インチ になるように設定する必要があります。im ′は、 293もう一方の端は3～4インチです。NNの鋼板の厚さは1/2インチです。表面Nは底Mより2インチ高くなっています。下部の鋼板Mは厚さ2インチです。AB、CD、EFは幅6～7インチ、厚さ1インチです。スパイク穴は11
16スパイクは1/2インチの正方形です。鋭角のエッジ（ig、eh、ac、bc）は、図142 AのAの車輪に合うように丸めます。舌状部N 9の表面は、車輪の円錐に合うように二重傾斜に成形します。

注記:図142Aは、最大のタイヤの形状と寸法を示しています。

フロッグを作成する別の方法は、図 143 に示すように、トラックのレールaとbを切断して溶接することです。これらのレールの延長部分は、図に示すように曲げられます。

図143.

アングル全体は堅固な木製の軸受けの上に置かれます。

線路の蛙部分ほど弱い部分はありません。このような箇所の強度を補うには、長さ12フィートの太い縦材を使用すれば十分でしょう。

294
スイッチ。

291. 転轍機の目的は、1本のレールを2本以上のレールに調整し、任意の2本の線路を連続させることである。一般的に用いられる形式は、図144のab、abのように、 aとaを中心として移動する2本のレールで構成される。ここで、分岐曲線の接点はcにある。転轍機に与えられるデータは、転轍機レールの長さ、先端（c ）における移動量（開始接線の方向を決定する）、および分岐曲線の曲率半径である。必要な要素は、 bにおける転轍機の角度と、 aから転轍機の点までの距離である。

図144.

以下の式と表は、ジョサイア・ハント氏（現ミズーリ州ハンニバル・アンド・セント・ジョセフ鉄道の主任技師）によるものです。この式は、アップルトンの『メカニクス・マガジン』第1巻、575ページに初めて掲載されました。

D = 2( g – s ) ×cot. S × cot. F
cot. S + cot. F。
ここで、Sはスイッチの角度です。
F = フロッグの角度。
s = 動き。
g = ゲージ。
295例:ゲージが 4 フィート 8 1/2 インチ、レールの長さが 20 フィート、移動距離が 5 インチ、フロッグの長さが 6 フィート、ヘッドの幅が 6 インチ、口のところで 3 インチの場合、スイッチのつま先からフロッグの先端までの距離はどれくらいですか。

我々は持っています

D = 2(4.708 – .417) ×240/5 + 72/(6 + 3)
240/5 + 72/(6 + 3)
または、D = 8.582 ×48 × 8
48 + 8= 58.85 フィート。
レールを敷設する場合、ポイントからフロッグの端（スイッチに向かう方向）までの距離は、上方から測る必要があります。

轍機と転轍機の間の距離を示す表。軌間は4フィート8.5インチ、転轍機レールの移動量は5インチ。轍機のヘッド幅は6インチ、転轍機の口元は3インチ。主軌道は直線。

カエルの長さ。 スイッチレールの長さ。
12 14 16 18 20 22
3 29.1 29.7 30.1 30.4 30.7 30.9
3.5 33.3 34.0 34.5 35.0 35.3 35.6
4 37.3 38.2 38.8 39.4 39.8 40.2
4½ 41.1 42.2 43.0 43.7 44.3 44.7
5 44.8 46.1 47.1 47.9 48.5 49.1
5½ 48.3 49.8 51.0 51.9 52.7 53.2
6 51.7 53.4 54.8 55.9 56.8 57.6
6½ 55.0 56.9 58.5 59.8 60.8 61.7
7 58.1 60.3 62.1 63.4 64.7 65.7
7.5 61.2 63.6 65.6 67.2 68.5 69.6

292. 転轍機レールが短い場合、転轍機を転轍機に転轍させた際に本線と転轍機レールの間の角度が大きくなり、通過する機関車に大きな衝撃を与えます。図145に示す転轍機は、この欠点を解消し、機関車の転轍機を転轍機に … 296コンパクトで計算も簡単です。分岐曲線の接点はnn（通常のヒール）にあります。単線レールを複線レールに合わせる代わりに、複線レールを単線レールに合わせます。必要なデータは軌間と曲線半径です。また、これまでと同様に、分岐器から分岐点までの距離と分岐角が必要です。

図145.

今

Rad. 2 – Rad.からゲージ2を引いた値= 距離2、
またはR 2 – R – g 2 = D 2、
そしてD = √ R 2 – ( R – g ) 2。
カエルの角度も

カエルの正弦角 =サイン90logDlogR
​​。
この転轍レールの長さは曲率半径によって決まります。Sにおける2本のレール間の距離は、車輪のフランジが収まる程度、つまり少なくとも2インチ（約5cm）必要です。

図146のABを直線レール、EDを曲線レールとする。ABの内縁から2インチ離れたところにGHを平行に引く。曲線レールのどの点もGH内には入らない。したがって、Eは曲がる点、EDは長さであり、以下のように求められる。

R を外側レールの外側の曲線の半径と等しく し、 d を2 インチプラスレールの幅、つまり と等しくし、 D をDEと等しくします 。

297それから

D = √ R 2 – ( R – d ) 2 です。

図146.

例：外側のレールの半径を500フィート、ゲージを5フィートとします。すると、距離は

(A.) D = √ 500 2 – 495 2 = 72 フィート、ほぼその通りです。
また、Sin ECD =サイン90logDlogR
​​、
（B.）またはsin 90 log 72
log 500= 8° 17′,
スイッチの長さ

(C.) √ 500 2 – 499.65 2 = 約18¾フィート。
したがって、このようなスイッチが使用される最長半径はおよそ 500 フィートになります。

298
側線と交差点。
踏切は 2 本の線路が交差する場所で、図 147 に示すように、4 つの踏切とそれに対応するガード レールで構成されます。

図147.

外部レールの立面図。

293. カーブを走る列車の運動には接線方向の力が伴い、その大きさは 299列車の速度と曲率半径に依存します。この力は車両を線路から外す傾向があり、外側のレールを高くすることで対抗します。

曲線上を運動する物体の遠心力は次の式で表される。

ウェストバージニア州2
32 R。
ここで、Wはポンド単位の重量です。
V速度（フィート/秒）。
R曲率半径、
そして32 重力の加速力。
車をレールから投げ出そうとする力は 遠心力ではなく接線力ですが、物体が内側の張力によって所定の位置に維持されているか、外側の圧縮によって 維持されているかは問題ではなく、力の大きさは同じです。

図148.

車両の重心の水平投影は、静止時ではc（図148）であり、走行時には重心の方向はabとなる。そして傾斜角 c′ a′ b′ は、 ab がc′ a′に垂直となるようにしなければならない。そのためには、重心と接線力の関係から、 c′ b′ はa′ b′に等しくなければならない。あるいは、Eはレールの標高、g は軌間、W は重心、c は接線力である。

E : g :: c : W、
300またはE =cg
W、cは=ウェストバージニア州2
32 R;
最終的に E = (ウェストバージニア州2
32 R) g / WまたはV 2 g
32 R= E。
ここで、Wは車の重量です。
V = 列車の速度（フィート/秒）。
g = 道路のゲージ。
R = 曲線の半径。
E = 外側のレールの標高（フィートおよび小数点）。
gとR は式中の唯一の固定量であり、車の平均重量と速度を想定する必要があります。

公式を検証すると、すべての列車が同じレール仰角を必要とする速度で走行することがいかに重要であるかが分かります。絶対仰角は最速列車の要件を満たすように調整する必要があり、他の列車はたとえ不利な状況であっても、それに従う必要があります。

注記：鉄道の曲線通過機構については、まだ十分に解明されていない。列車の運動は、自身の運動量によって生じる接線方向の運動である。一方、機関車の運動は、最初の運動とは反対に、車両を内側のレールに引き寄せる傾向がある。そのため、機関車が強い牽引力を発揮している場合には、式で与えられる仰角を小さくする必要があるかもしれないが、蒸気機関なしで走行している場合には、完全な仰角が必要となる（第3章参照）。

図149.

レールを適切な高さに敷設し維持するために、図149のように、レールゲージに取り付けられた傾斜計は良い目的を果たします。小さな弧は、 301曲線半径の異なる曲線には、それぞれ異なる標高が必要です。例えば、レベルのインデックスが2°に設定されている場合、レールがAとBに取り付けられると、2°の曲線、つまり半径2,865フィートの曲線に対して標高は正しくなります。

1 フィートのゲージの違いは、高さにわずか 0.009 フィート、つまり約 1/3 インチの違いを生じます。

次の表は、使用されているさまざまなゲージの平均を計算したものであり、

 4.7  
 5.0  
 5.5  
 6.0  


 4)21.2   

平均ゲージ、 5.3 足。
外側レールの標高表。

曲線の半径（フィート） 外側のレールの標高はフィートと小数点、速度はマイル/時です

10. 15. 20. 25. 30. 40.
                    250 .130
                    500 .070
                    1,000 .037 .079
                    2,000 .018 .040 .074 .111
                    3,000 .013 .026 .048 .074 .106
                    4,000 .009 .020 .037 .058 .079 .154
                    5,000 .007 .016 .031 .045 .065 .119
                    6,000 .006 .013 .024 .037 .053 .095
                    7,000 .005 .011 .021 .033 .046 .086
                    8,000 .004 .010 .018 .029 .039 .077
                    10,000 .003 .008 .010 .022 .032 .059
                    302
                    第14章
                    装備
                    第1部
                    機関車
                    機関車のエンジンは鉄道を動かす原動力であり、その比率と寸法は鉄道の物理的特性と非常に密接に関係しているので、この時点で十分なスペースを取って、その構造の一般原則と、鉄道で要求される作業への適応について検討することが適切であると考えられます。

一般原則では、蒸気の生成と消費、必要な接着力を確保する複数の車輪のペアへの重量の配置、ボイラーで発生した電力の車輪の移動への適用、および電力の使用を経済的にする部品の一般的な配置を認識します。

機関車の誕生と成長。

294. 蒸気を移動に応用するという最初のアイデアは、ノルマンディーの不運なソロモン・ド・コーによるものである。 303（フランス）蒸気を使って車輪付きの車両を動かせると主張したために精神病院に閉じ込められた。
295. 1784年、ジェームズ・ワットの友人であり助手であったウィリアム・マードックは、1フィートあたり約1インチのスケールで、非凝縮型蒸気機関車を製作しました。 シリンダー、 ¾×2インチ、
     ホイール、 9.5インチ、
     そして 重さ、 10ポンド
     しかし、この小さな機関車は時速 10 マイルの速度を達成しました。
296. 1802年、リチャード・トレベシックは、非凝縮蒸気機関を鉄道車両の推進に応用する特許を取得しました。彼の機関には水平シリンダーが1つ装備されており、その動力は平歯車によって車輪に伝達されました。
297. 1825年に、駆動輪の重量の一部を軽減し、機関車がカーブを自由に通過できるようにするために、台車が初めて採用されました。
298. 1827年、ティモシー・ハックワースは通風のために送風管を取り付けました。また、安全弁にバネ秤を取り付け、廃蒸気を利用して給水を加熱しました。この機関は時速5マイルで100トン、勾配50フィートで45トンの牽引力を発揮しました。
299. 1828年にM.セガン（フランス）が多管式ボイラーを導入した。
300. 1829年、リバプール・アンド・マンチェスター鉄道の取締役は、自重の3倍の牽引力と時速10マイル（約16キロメートル）の性能を持つ最良の機関車に賞金を出しました。ニューカッスル・アポン・タインのロバート・スティーブンソンが設計した「ロケット」号が優勝し、要求された荷重70マイル（約112キロメートル）を平均時速13.8マイル（約21キロメートル）で牽引しました。最高速度は29マイル（約30キロメートル）でした。 304時速マイル。コークス1ポンドあたり5.4ポンドの水分、1時間あたり18.24立方フィートの水分を蒸発させた。。
301. 1830年から1840年にかけて行われた変更は、蒸気生成の基本要素の変更というよりも、むしろ寸法、比率、配置の変更であった。
302. 1840年、フィラデルフィアのノリス工場から数台のトラックフレーム機関車がイギリスへ送られました。これらの機関車は、16フィートの勾配を時速20マイル（約32キロメートル）の速度で120トンの荷重を牽引することができました。
303. 1845年、イギリスのグレート・ウェスタン鉄道は、重量22トン、シリンダーサイズ15¾×18、車輪長7フィート、伝熱面積829平方フィートの機関車を納入されました。この機関車は76.5トンの積載物を時速59マイルで走行しました。コークスの消費量は1マイルあたり35.3ポンド、水の消費量は1時間あたり201.5立方フィートでした。

1850 年のイギリスの機関車。

304. グーチ社製の7フィート軌間（グレート・ウェスタン鉄道）用「ネ・プルス・ウルトラ」は、内部シリンダーが18×24インチ、動輪が8フィート1組、火格子面積が21平方フィートである。火室面積は153フィート。2インチの火口管が305本あり、合計で1,799フィートの表面積となる。総加熱面積は1,952平方フィート。機関車重量は、空荷時で31トン、炭水車重量で8.5トン、薪と水を含む全重量で50トン。蒸発力は毎時300立方フィート。この機関車は時速40マイルで236トンを牽引することができる。

ロンドン・アンド・ノース・ウェスタン鉄道の最大軌間は4フィート8.5インチ（クランプトンの 305この装置は、特許取得済みのもので、シリンダーは 18 × 24 インチ、車輪は 8 フィート、チューブは 202 と 3/16 インチ (外径)、火格子は 21.5 平方フィート、火面積は 154 フィート、チューブ面積は 2,136 フィート、加熱面積全体は 2,290 平方フィート、荷重時重量は 35 トン、駆動輪付きは 12 トン、テンダーは荷重時 21 トン、全体重量は 56 トンである。

1855 年のアメリカの機関車。

305. チャールズ・エレット・ジュニア機関車は、1854年8月9日に40トンの重量で、1マイルあたり275フィートの勾配、238フィートの勾配、半径300フィートの曲線を牽引しました。この機関車は、直径4.5フィートの車輪が7フィート間隔で連結されており、シリンダーは14インチ×26インチです。重量は木材と水を含めて53,058ポンドです。これはタンク機関車で、炭水車は不要で、100立方フィートの水と1コーデの木材が入ったタンクが備え付けられています。この機関車はリチャード・ノリス・アンド・サン社によって製造されました。

オハイオ州クリーブランドの Cuyahoga Steam Furnace Co. が製造したエンジンは、次のような偉業を達成しました。

通常の旅客列車は、合計 1,255 フィートの勾配を登り、20 回の停車を経て 101 マイルを走行しましたが、平均時速 25 マイルで、消費した木材はわずか 90 立方フィートでした。

この同じ機関車は、平均して 3 両と 1/3 両の貨物を 430 マイル牽引し、75 回停車し、合計 5,439 フィートの標高差を登り、平均時速 25 マイルで走行し、炭水車 1 両には木材のみを積載しました。

3061856 年の 7 月と 8 月、ミズーリ州のパシフィック鉄道で、RK & G. 社製とパーム & ロバートソン社製の 2 台の機関車が、わずか 1 コーデンの木材を使用して、それぞれ 3 台の客車と 1 台の荷物車を牽引し、125 マイルを走行しました。

注記：アメリカの機関車で何ができるか、またアメリカ特有の工学技術の興味深い例として、バージニア中央鉄道がブルーリッジ山脈（バージニア州）のロックフィッシュギャップを横断する「マウンテントップ線路」について記述した文書を参照されたい。この記述は、この工事の企画・実施を指揮した技師（チャールズ・エレット氏）によるもので、以下の記述が抜粋されている。

「東斜面は長さ12,500フィート、標高610フィート。平均勾配は2574
10フィート、最大29568
1001マイルあたりフィート。最小曲率半径は234フィート。この曲線の勾配は237フィート。6
10西斜面は長さ10,650フィート、標高差450フィート。平均勾配は223⅒、傾斜は279フィート。84
100フィート/マイル。

「これらの機関車は、25トンから50トンまでの荷物を運び、ある斜面を時速7.5マイルで登り、反対側の斜面を時速6マイルで下り、3年間にわたり1日8マイルの往復を4往復しました。設計・製造はフィラデルフィアのMWボールドウィン社が行いました。42インチの車輪が3組連結されており、フランジベースは9フィート4インチ、シリンダーは16.5インチ×20インチで、木材と水を含めた重量は55,000ポンド、つまり27.5トンです。炭水車なしで走行し、機関車自身が燃料を運搬します。そのため、機関車の粘着力が向上し、炭水車の抵抗も回避できるという二重の利点があります。」

一般的な説明。

306. 機関車は非凝縮性の高圧エンジンであり、実行される作業に応じて、多かれ少なかれ膨張度で作動し、ピストンに接続された車輪の上に配置され、後者の動きが前者に伝達され、全体が動かされます。

シリンダー内で発揮され、駆動輪の円周に関連している力は牽引力と呼ばれ、その 307量はシリンダーの直径と蒸気圧力、ホイールの直径とストロークによって決まります。ストロークとは、ホイールの中心と動力の作用点の間の距離です。

機関車とその積荷を動かすための「牽引力」は、車輪がレール上で滑らないようにする抵抗、つまり車輪の噛みつきによって生じ、粘着力と呼ばれます。粘着力は車輪にかかる重量と直接的に同じですが、レールの状態にも依存します。レールに氷がある場合は粘着力はゼロですが、レールが清潔で乾燥している場合は駆動輪にかかる重量の5分の1、場合によっては3分の1近くに達することもあります。粘着力は最大牽引力に抵抗するのに十分なものでなければなりません。つまり、機関車が最大の力を発揮しているときに車輪が滑ってはいけません。

蒸気発生、牽引力、そして粘着力は、エンジンの作業能力を決定する3つの要素です。機械の比率と寸法は、要求される性能によって決まります。必要な効果を得るのに十分な粘着力は、重量の増加ではなく、適切な配分によって得るべきです。

図150は現在アメリカで製造されている機関車エンジンの部品の相対的な位置を示しています。

1 2, 燃料を置くための火格子。
1 2 3 4, 内部の火室。
5 6, 外部の火室。
7 7 8 8, ボイラーの外殻。
9 9, ボイラーの煙突。
10 11 12 13, 排気室、または煙室。
14, 蒸気ドーム、蒸気管の入口。
15, 蒸気管。
16, ピストン。
18歳 ピストンロッド。
19, コネクティングロッド。
30820, クランク。
21, 駆動輪。
22, ブラストパイプ。
23, 煙突。
27 28, 先輪はエンジンの前端を支え、スイベルで回転します。29。
30, 「吹き飛ばす」安全弁。

図150.

309307. 蒸気を発生させて運動に利用する操作は次のとおりです。

ボイラーと二つの火室の間の空間は（少なくとも煙道と内箱の上部を覆う高さまで）水で満たされ、火格子上に置かれた燃料に火がつけられます。火室と管に満たされた熱は水に伝わり、水は蒸気に変換されます。蒸気はパイプの口（15）からシリンダーへと流れ込み、ピストンをストロークの端まで押し進めます。この動きはコネクティングロッドとクランクを介して車輪に伝達され、車輪が回転することでエンジンがレール上で動きます。同時に、駆動軸に配置された偏心器がバルブギアに動きを与え、そこからバルブへと伝わります。これにより、シリンダーの一方の端で蒸気の流入が停止され、もう一方の端で蒸気の流入が開始されます。最初の半ストロークで入った蒸気は、戻るピストンによってシリンダーから押し出され、送風管を上って煙突から排出されます。ここで真空が生成され、チャンバー 10 11 12 13 からのみ空気を供給できます。数回のストロークの後、空気はチャンバーから排出されます。このチャンバーには、燃料、炉、チューブを通じて引き込まれた外部の空気のみが補充されます。この真空が完全であればあるほど、火を通って引き込まれる空気の流れが強くなり、この流れ (気流) が通気となります。新鮮な空気の流入は、2 にあるダンパーによって制御されます。燃料は、火室の後ろにあるドアから火格子上に置かれます。 310ボイラー内の水位は、エンジンで駆動されるポンプによって必要な高さに維持され、常に適切な供給が確保されます。ボイラー、エンジン、および台車の寸法と比率、そしてそれらを実現するための規則については、後ほど詳しく説明します。

機関車に期待される役割。

308. 機関車に必要な仕事量は、交通量の性質と量、および道路の物理的特性によって異なります。

交通の性質、つまり、荷物が多いか少ないか、速い輸送が必要か遅い輸送が必要かによって、列車の数と大きさ、そしてその結果として機関車の数と出力がある程度決まります。

同じ交通量でも、勾配が急でカーブが急な道路では、勾配が緩やかでカーブが大きい道路よりも強力なエンジンが必要になります。

動力量と運用コストは、交通の流れの方向に対する勾配の配置に大きく依存します。最も経済的に運用できる道路は、平坦な道路、あるいは交通の大部分が下り坂を流れる道路です。

その国の鉱物、商業、農業の性質によって、交通の方向が決まり、物理的性質によって等級の配置が決まります。

機関車に要求されるさまざまな労働の種類に応じて、さまざまな規模のエンジンの使用が必要になります。また、さまざまなクラスの鉄道には、さまざまな出力を持つエンジンが必要です。

309. 機関車の分類は次の関係に従って決定する必要があります。

部門は商業上の義務に依存します。
区分は道路の特性に応じて異なります。
311順序は列車の重量に応じて異なります。
クラスは列車の速度によって異なります。
注:一般的な分類はこの章の最後に示されています。

一般に、高速走行は軽い積荷と組み合わされ、重い列車はより低い速度で移動する必要があります。

高速化には、密度は小さいが大量の蒸気を迅速に生成および消費することが必要であり、ピストンとホイールの速度比が可能な限り大きくなるように、大きなホイールと短いストロークが必要です。

重量のある列車は、1マイルあたりの蒸気消費量は少ないですが、密度ははるかに高く、長いストロークと小さな車輪を組み合わせることで、大きなてこ作用が得られます。

一般的に、冬場は自然の原因により接着に抵抗する傾向があるため、同じ地面で使用する場合、冬場に使用するエンジンは夏場に使用するエンジンよりも重くする必要があります。

機関車のエンジンは、時速 10 マイルから 60 マイルまでの任意の速度で走行し、1 マイルあたり 10 フィートから 200 フィートの勾配を走行し、200 トンから 2,000 トンの荷物を運ぶことができるように設計できます。

要求される任務を遂行するために必要な寸法を決定する規則は、最も単純な機械法則に依存します。

注記：蒸気発生部と蒸気消費部の間に存在する最も適切な関係を表す公式は、アメリカのどの機械工の主張よりも信頼性が高く、書籍から引用されたものではあるものの、最も有能で実践的な技術者たちの20年間の経験の成果である。技術者たちは書籍で得た知識を軽視しがちだが、その軽視されている知識こそが、一生かけても得られないほどの実践の成果であることを忘れている。鉄道経営者は、原理を全く理解していないというだけの理由で、実践的な人々の意見を疑いようのないものとして受け入れがちである。

DKクラーク（イギリス）の著作が登場して以来、機関車の始端から終端までのあらゆる寸法は、8分の1インチ単位で絶対的に正確に決定され、適切な寸法から逸脱する言い訳はなくなりました。 312機関車が実際に発進して列車を牽引するからといって、それが適切に作られているとは限りません。競走馬は鋤を牽引し、牛のくびきは「速歩馬車」を牽引しますが、これは決して動力の正しい応用ではありません。

310. 権力の要件を規定する要素は

最高成績。
列車の重さ。
必要な速度。
そして、必要なエネルギーを生み出す能力を左右する要素は、

格子部分。
加熱面。
シリンダーの直径。
蒸気の圧力。
脳卒中。
車輪の直径。
駆動輪にかかる重量。
機関車のエンジンの構造を支配する機械的および物理的原理。
鉄道列車の運動に対する抵抗。

311. 鉄道列車の運動抵抗は、天候など、いくつかの要素が非常に変動しやすいため、正確な値を求めることはできません。実用上十分な近似値であれば、容易に推定できます。正確なデータを得るには、実際の運転と同じ条件下で列車を観測する必要があります。

全体の抵抗はいくつかの部分抵抗で構成されており、そのうちのいくつかはすべての速度で一定であり、いくつかは速度とともに増加します。

313エンジンとテンダーの抵抗は、ピストン、クロスヘッド、スライドバルブ、クランク、偏心装置、ポンプの摩擦、ブラストの背圧、およびさまざまな不規則な動き、ローリング、ねじれ、ピッチング、およびエンジンとテンダーに共通する車輪と車軸の摩擦で構成されます。

大気抵抗は、列車の前面と側面への空気の直接的な作用によるものではなく、主に後面からの排気作用によるものです。列車は、いわば船の航跡の水のように、大きな空気柱を引っ張る必要があり、前面の形状や大きさはほとんど、あるいは全く影響しません。抵抗は列車の体積と速度に依存します。同じ前面の列車でも、体積が増加すると抵抗は大きくなります。

振動抵抗はレールの表面の凹凸によって発生し、速度とともに増加し、また車両またはエンジンの重心の高さの増加とともに増加します。

摩擦抵抗は、車輪摩擦と車軸摩擦に分けられます。車軸摩擦は、ジャーナルに直接作用する垂直摩擦と、横方向の動きによって生じるカラーに作用する横方向摩擦の2つから構成されます。垂直摩擦は、押圧面や速度とは無関係ですが、圧力に正比例します。これはカラー摩擦にも当てはまります。車輪の直径が大きくなると、振動が増加し、重心が上昇します。垂直摩擦の直接的な原因は、車両または機関車の重量と、車両を左右に揺らすレール表面の横方向の凹凸です。車輪の外周とレール表面の間に作用する車輪摩擦は、荷重の増加に伴って増加し、車輪直径の増大に伴って減少します。

314鉄道列車の運動に対する総抵抗について、DKクラークは次の式を示しています。

V 2
171+ 8 = R、
ここでRはトン当たりのポンド単位の抵抗であり、
V は時速マイル単位の速度です。
この式から次の表が作成されます。

時速（マイル）単位の速度。 抵抗（ポンド/トン）
10 8.585
12 8.842
15 9.315
20 10.339
25 11.655
30 13.263
40 17.356
50 22.620
60 29.052
100 66.480
クラーク氏による多数の実験から、内側と外側に接続されたエンジンの動きに対する相対的な抵抗は次のようになります。

内部接続 17
外部接続 14
カーブ、道路の悪さ、逆風の影響は（同じ著者によると）次のパーセンテージに相当します。

道路の状態が悪い 40
曲線 20
強い向かい風と横風 20

全体として 80

315勾配による抵抗は完全に傾斜率に依存し、他のすべての要因とは全く無関係です。勾配の相対的な影響は、平面における抵抗の絶対的な増加とともに減少します。したがって、一般道路は鉄道よりも急勾配を許容しますが、これは平面抵抗が鉄道よりもはるかに大きいためです。

勾配による抵抗の正確な決定は、傾斜面上の運動を制御する非常に単純な力学的原理に依存します。1マイルあたり1フィートの勾配上昇ごとに、1トンあたりの抵抗は

2240 ×1
5280。
したがって、40フィートの勾配での1トンの荷重に対する抵抗は

2240 ×40
5280または17ポンド。
そして、時速30マイルで移動している場合、他のすべての抵抗の合計は、第14章第1部の終わりにある公式、または表によれば、1トンあたり13.3ポンドです。したがって、時速30マイルで40フィートの傾斜で1トンの運動に対する総抵抗は、

17 + 13.3 または 30.3 ポンド。
100トンなら100倍になります。第14章第1部の末尾にある表1は、50トンから1000トンの列車が時速10マイルから100マイルの速度で走行する場合の全体的な抵抗を示しており、表2は1マイルあたり10フィートから100フィートの勾配における抵抗を示しています。

316
牽引力と接着力。

312. クランク、コネクティングロッド、ピストンロッド、そしてホイールを介してレールに伝達される両ピストンにかかる蒸気圧全体を「牽引力」と呼びます。これは機関の牽引 力です。牽引力の大きさは、シリンダーの直径、蒸気圧、ストローク、そしてホイールの直径に依存します。

蒸気圧を上げることで、出力が向上します。シリンダー径を大きくすることで、出力が向上します。ストロークを長くすることで、出力が向上します。ホイール径を小さくすることで、出力が向上します。そして、上記の部品の寸法を調整することで、エンジンに任意の出力を与えることができます。

あらゆる寸法のエンジンの牽引力を表す式は、

(2 A ) P × 2 S
C。
ここで、Aはピストン 1 個の面積です。
P = シリンダー内の平方インチあたりの蒸気圧力、
S = ストローク（インチ）。
C = ホイールの円周（インチ）。
式は次のように言葉で表現されます: ストロークを 2 倍にして、それに両方のピストンの合計蒸気圧を掛けます。その積を駆動輪の円周 (インチ) で割ります。

接着。

313. 307ページで述べたように、車輪のレールへの粘着力、つまり噛み込みは、平均して重量の5分の1から6分の1である。レールの状態が良好な場合は5分の1だが、濡れていたり油で汚れていたりする場合はそれ以下となる。実際には6分の1以上を期待することはできない。したがって、 317エンジンの牽引力は 3,000 ポンドです。この牽引力を得るには、機械に連結された車輪 (駆動輪) に 3,000 × 6 つまり 18,000 ポンドの重量をかける必要があります。

燃料。

314. 機関車の燃料として、水分を蒸発させるために用いられるのは、木材、石炭、コークスである。イギリスでは後者のみが使用されている。アメリカでは、木材は安価であるため、かなり広く採用されているが、近年、鉄道会社は石炭とコークスに注目し始めている。

全米に広がる膨大な石炭層は、鉄道会社にほぼ無限の燃料を供給するでしょう。その位置と量から、ほぼ全ての州で石炭の導入が現実的になるでしょう。オハイオ州だけでも、イギリス全土よりも多くの石炭が埋蔵されています。以下の表は、フレデリック・オーバーマンの製鉄所の資料です。

州の名前。 炭田地帯。
ジョージア 150 平方マイル。
メリーランド州 550 平方マイル。
アラバマ州 3,400 平方マイル。
テネシー州 4,300 平方マイル。
ミシガン州 5,000 平方マイル。
ミズーリ州 6,000 平方マイル。
インディアナ州 7,700 平方マイル。
オハイオ州 11,900 平方マイル。
ケンタッキー州 13,500 平方マイル。
ペンシルベニア州 15,437 平方マイル。
バージニア州 21,195 平方マイル。
イリノイ州 44,000 平方マイル。

全体として 133,132 平方マイル。

318315. 次の表（これもオーバーマンの著作より）は、さまざまなアメリカの石炭の性質と蒸発力を示しています。

石炭の名前。 発見された場所を記入してください。 炭素の割合。 1 ポンドあたり 212° の蒸気が蒸発します。 体積による熱量。 重量によるコークスの割合。

無煙炭。
ビーバーメドウ、 パ。 88.9 10.4 94
森林改良、 パ。 90.7 10.8 94
リーハイ、 パ。 89.1 9.6 94
ラカワナ、 パ。 87.7 10.7 94

コーラ。
ミッドロジアン、 バージニア州。 10.3 92 .66
カンバーランド、 メリーランド州 10.3 92 .75

瀝青質。
メリーランド州、 メリーランド州 73.5 11.2 85
カンバーランド、 メリーランド州 74.3 11.0 85
ブロスバーグ、 パ。 73.4 10.9 85 .83
カルタンズ、 パ。 73.8 9.8 85 .88
カンブリア郡、 パ。 69.4 10.2 85
クローバーヒル、 バージニア州。 56.8 8.5 85 .68
ティッペカヌー、 バージニア州。 64.6 8.5 85
ピッツバーグ、 パ。 55.0 8.9 85 .68
ミズーリ州、 モ。 .57

316. 各種の木材の用途は、化学的性質よりも商業的価値によって決まります。以下の表は、各種の木材の比重、性質、蒸発量を示しています。

319
種。 比重は緑色。 比重は空気乾燥。 比重窯乾燥。 発生する可能性のある熱の度合い。 木炭の割合。 体積に対する熱量。 1 コードの重量 (ポンド)。 燃料としての相対的な価値。 種。
ヒッコリー、 3000 44.69 25 4469 1.00 ヒッコリー。
ホワイトオーク、 1.07 0.71 0.66 3000 21.62 25 3821 0.81 ホワイトオーク。
ブラックオーク、 3000 23.80 25 3254 0.71 ブラックオーク。
レッドオーク、 1.05 0.68 0.66 3000 22.43 25 3254 0.69 レッドオーク。
ブナ、 0.98 0.59 0.58 3000 32.36 25 3236 0.65 ブナ。
バーチ、 0.90 0.63 0.57 3000 25 白樺。
メープル、 0.90 0.64 0.61 3000 27.00 25 2700 0.57 メープル。
イエローパイン、 2800 24.63 23 2463 0.54 イエローパイン。
栗、 3000 25.25 25 2333 0.52 栗。
ピッチパイン、 2800 19.04 23 1904 0.43 ピッチパイン。
ホワイトパイン、 0.87 0.47 0.38 2800 18.68 23 1868 0.42 ホワイトパイン。
種。 比重は緑色。 比重は空気乾燥。 比重窯乾燥。 発生する可能性のある熱の度合い。 木炭の割合。 体積に対する熱量。 1 コードの重量 (ポンド)。 燃料としての相対的な価値。 種。
木材と石炭の相対的な価値については、次のような経験結果があります。

ボルチモア・アンド・オハイオ鉄道の機関車の中には、カンバーランド炭 1 ポンドに相当する 2.55 ポンドの松材が含まれていました。

320リーディング鉄道（ペンシルバニア州）では、3 ポンドの松材が 1 ポンドの無煙炭に相当します。

ハスウェル氏は、最高品質の木材燃料には 20 パーセントの炭素が含まれていると見積もっています。

ウォルター・R・ジョンソンは、平均して 1 ポンドの木材から 2.5 ポンドの水分が蒸発することを発見しました。

上記の表によると、アメリカの瀝青炭からのコークスの平均含有率は 73 パーセント、炭素の平均含有率は 67.5 パーセントです。

317. 次の表は良質のコークス、石炭、木材の相対的な特性を示しています。

燃料の名前。 立方フィートあたりの重量（ポンド）。 発生する熱の度合い。 燃料中の炭素の割合。 経済的な大きさ、つまり 1 トンを収納するために必要な立方フィート。 経済的な、または 1 立方フィートあたりの収納重量。 1 ポンドの水を蒸発させるのに必要な空気の立方フィート。 同じ重量の水を蒸発させるのに同等の経済的嵩。 通常の運用において燃料 1 ポンドあたりに蒸発する水の重量。 実際のコストを無視した、燃料としての相対的な価値。
コーラ。 63 4300 95 80 28 22.4 13 8½ 100
石炭。 80 4000 88 44 51 32.0 10 6 71
木材。 30 2800 20 107 21 16.0 60 2.5 29
燃料の威力は、燃料に含まれる炭素の量によって決まります。

純粋なコークスは固体の炭素です。

したがって、熱発生器としての優れた価値があります。

コークス製造のプロセス。

318. 無煙炭は天然のまま機関車の燃料として利用されます。主にアレゲニー山脈東斜面の道路で使用されています。瀝青炭はミシシッピ川流域に産出され、アレゲニー山脈の山頂からロッキー山脈の山頂までの間であればどこでも見つけることができます。 321山。これは自然状態ではピッチ状の物質を大量に含んでいるため、機関車には適さない。加熱すると溶けて塊になり、火格子を詰まらせるため、頻繁にかき混ぜて強い通風が必要となる。しかし、（後述するように）ゆっくりと丁寧に焼いてビチューメンを燃やし尽くすと、これに匹敵する燃料は他にない。

炭化した木が木炭であるように、炭化した石炭はコークスです。コークスは瀝青炭から瀝青を取り除いたもので、生の石炭は、石炭を消費することなく炭化させるのに十分な空気が入るように調整された通気口を持つ炉で焼かれます。炉は適切な時間に閉じられ、火は徐々に消え、コークスは大きな塊に圧縮されるため、取り出す前に砕く必要があります。石炭は、ゆるく積み上げ、土で覆い、開口部から火を通すことでコークス化されます。40～50時間後、開口部を閉じます。しかし、鉄道に必要な大量のコークスを最高品質のものにするためには、細心の注意を払わなければなりません。

おそらく、ロンドン・アンド・ノース・ウェスタン鉄道（イギリス）のカムデン・タウン駅ほど、より多くの、あるいはより良いコークスが作られ、作業がこれほど巧みに行われている場所は他にはないだろう。

同社は2列に18基の炉を建設し、いずれも揮発性ガスを水平の煙道に排出する。煙道は高さ115フィートの煙突に繋がっており、内径は11フィート、厚さは3フィート（外径は17フィート）である。炉は楕円形で、内部は11フィート×12フィート、壁の厚さは3フィートである。高さは10フィートで、地面から最初の3フィートは堅固で、耐火レンガの床が備え付けられ、その上に石炭が置かれている。各炉は上部の2.5フィート×21インチの開口部を介して煙道と繋がっており、この開口部は通風を調節するために鉄製のダンパーで閉じられている。 322扉は外側が 3 フィート半四方、内側が 2 フィート 3/4 で、4 フィート半×5 フィートの鉄製の扉で閉じられ、耐火レンガで裏打ちされ、カウンターウェイトで開閉バランスが取られている。(煙突と水平煙道の目的は、煙と未燃焼ガスを邪魔にならない程度まで高く排出することである。アメリカでは、各オーブンの煙をそれぞれ低い煙突 (高さ 10 フィートまたは 12 フィート) から排出することで、鋳造所のコークス炉のような大型の煙突を設置する費用を節約できる。)

コークス化の作業は次のように行われます。毎日午前8時から10時の間に、各交代炉に良質の石炭3.5トンを投入します。次に、少量の藁を投入します。藁は上部からの輻射熱で着火し、高温の側面と底部が燃料本体に反応して、表面から立ち上る煙を燃え上がらせます。このようにして、煙は、本来であれば最も多く発生するであろう工程のまさにその時点で燃焼されます。コークス化工程は、石炭の揮発性成分の完全燃焼です。石炭塊はまず表面で点火され、前面の扉と後面の通気口が開いているため、十分な酸素が供給されます。そのため、煙突から出る煙は、普通の台所の火と同じくらいです。わずかに加熱された石炭から発生したガスは、炉の明るい炎に運ばれる際に分解を免れません。煙を燃焼させるための酸素が不足する場合は、ダンパーの溝から流入する空気によって供給されます。

コークス化の進行は上部から下部へと最もゆっくりと進むため、一度に消費されるのは一層のみです。一方、表面は赤熱した燃え殻で覆われており、下から漏れ出る炭化または硫化水素ガスの粒子を消費する態勢が整っています。最も大きな塊から放出されるガスは、最も小さな塊から放出されるガスよりも多くはありません。

32340 時間の焼成により、コークスはすべての煙や揮発性物質から完全に除去され、作業の後半で部分的に閉じられていたダンパーをスライドさせてドアを開けることで、適度な発火温度まで冷却されます。

石炭は、鋼鉄のような灰色をした、ガラスを切れるほど硬い、きれいな結晶質で多孔質の柱状の塊に変わります。これを砕いて取り出すと、コークスになります。時々、じょうろで消火されますが、これは誤りです。コークスは濡らしてはいけませんし、ましてや、すぐに耐火性の箱や容器に閉じ込めなければなりません。空気中に放置しても、急速に水分を吸収するので、ボイラーで燃やさなければなりません。必ず乾燥した場所に保管しなければなりません。ウッズ氏 (イギリス) は、コークスは炉から貯蔵庫に運ばれるまでに 8 パーセントもの水を吸収する可能性があると述べています。吸収量はコークスの性質によって異なります。D.K. クラークは、コークスを水に浸した状態で次のように記録しています。

No. 1。木目が細かく、吸水率が14.5パーセント。

No. 2. 多孔質で普通、21パーセントを吸収しました。

3位。非常に緻密で良好なもの、9パーセント。

コーキングの時間は一般的に 50 時間と言われていますが、さらに 40 時間追加すると多少改善されます。これにより、よりよい固化のための時間が得られ、より堅く、より明るく、より結晶化した塊が得られます。

グレート・ウェスタン（イギリス）鉄道のグーチ氏はコークス化の時間について実験し、次のような結果を得ました。

オーブンで。 石炭1トンあたりの収量。 コークス1ポンドあたりに蒸発する水の量。 結果。
48時間 12.71 cwt。 7.1ポンド。 902.
72時間 12.00 cwt。 7.7ポンド。 924.
したがって、1トン当たりの収量は大幅に減少するが、 324時間が経つにつれて、1 ポンドあたりのコークスの価値が増加し、増加が減少を上回ります。

上質炭は、重量比で75～80%の緻密で光沢のあるコークスを含み、1チャルドロン（36ブッシェル）あたり約14cwtの重量です。嵩は10%から50%に増加します。

コークスを炉から取り出すと、大量のコークスが不可避的に細かくなりすぎて、強い通風のある機関車の炉で使用することができません。しかし、そのようなコークスは点火時、停止時、およびステーションで使用できます。

炉からコークスを取り出す際には、次の 3 つのクラスに分ける必要があります。

大きなコーラ。 横幅9インチの立方体。
ミディアムコーラ。 横幅6インチの立方体。
スモールサイズのコーラ。 横幅3インチの立方体。
ピッツバーグの石炭を 48 時間かけて丁寧にコークス化すると、重量で 75 パーセント、かさで 125 パーセントの最高級で堅固で明るいきれいなコークスが得られます。

コーラの最適な検査方法は、水に浸してみることです。1立方フィートあたり62.5ポンドの重さの水は、1立方フィートあたり63ポンドの良質なコーラを浮かべるはずがありません。したがって、もしコーラが浮くなら、軽すぎるということになります。

ミシシッピ川流域の瀝青炭の多くはコークス化せず、燃焼します。大部分は適度にコークス化しますが、ピッツバーグの石炭ほどではありません。燃料の比較評価を行うには、特定の場所の石炭を試験する必要があります。

木材、石炭、コークスの比較価値について。
この質問は2つの部分に分かれています。

325異なる燃料の相対的なコスト、
そして熱を生成する相対的なパワー。

319. イギリスのコークス、ペンシルバニア州の無煙炭、ニューイングランドの木材が最も経済的な燃料であるからといって、オハイオ州、インディアナ州、イリノイ州でも上記のいずれかがそうであるということにはならないし、州のある地域で木材が最も安価であるからといって、それが州全体でそうであるということにもならないし、さらには、1本の道路の全長に1つの燃料を使用すべきということにもならない。

機関車のボイラーで水を蒸発させるのに使用される熱は燃焼によって発生します。燃焼は空気中の酸素と燃料の炭素を化学的に結合させることによって発生します。したがって、所定のコストで最も多くの炭素を含む材料が最も経済的に熱を生成します。

320ページの表から、体積比で見ると、コークス13は木材60に相当し、コークス1ポンドは8.5ポンドの水を蒸発させ、木材1ポンドは2.5ポンドの水を蒸発させることがわかります。比重表によると、硬材1立方フィートあたりの平均重量は30ポンドです。1束の木材は、非常に注意深く測定すると、100立方フィートの固形物を含み、平均的な木材の大きさで積み重ねると128フィートになります。したがって、1束の重量は3000ポンドになります。そして、1束の木材と1トンのコークスの相対的な蒸発効率は、

2240 × 8½ = 19040年、
3000 × 2.5 = 7500。
さて、1コードの木材の価格が1トンのコークスの価格に対して7,500から19,040である場合、どちらを使用するかは重要ではありません。

上記の比率の使用例として、 326木材、石炭、コークス、労働の絶対コストがわかっている場合は、次の式を考えます。

伐採されて燃焼可能な木材が 1 コードあたり 3 ドルかかるとしたら、1 トンのコークスにはいくら支払われるでしょうか。

7,500 は 19,040 なので、300 は 762、つまり 7.62 ドルになります。
同じ比率から次の表を作成します。

燃焼可能な木材 1 コーデあたりのコスト。 コークス1トンあたりに支払われる価格。
(セント) (セント)
200 508
225 571
250 635
275 698
300 762
325 825
350 877
375 952
400 1016
425 1079
450 1143
475 1206
500 1270
上記の比較では、木材の最大蒸発力である 2.5 ポンドと、コークスの通常の蒸発力である燃料 1 ポンドあたり 8.5 ポンドの水が使用されています。

320. コークスを大量に製造する場合、炉は鉱山に設置するべきです。そうすれば、コークスの重量を運ぶための石炭の余分な重量を節約できるからです。

石炭のコストを除いたコークスの製造コストは、おおよそ次のとおりです。

年間5,000トンのコークスを生産できる10基の炉、 5,000ドル
小屋とそれに対応する装置、 3,000

全体として、 8,000
327
年利6％、 480
年間出席費用、男性2名、 1,000

その合計は、 1,480ドル
そして1トンあたりのコストは 0.296
10
または、概算で 1 トンあたり 30 セントです。石炭が 1 トンあたり 1.50 ドルの場合、25 % を加えると、1 トンのコークスを作るのに必要な石炭のコストは 1.87 ドルとなり、これに 1 トンあたりの製造コスト 30 セントを加えると、1 トンのコークスの合計コストは 2.17 ドルになります。327 ページの規則から、2.17 ドルのコークスと同じくらい経済的であるためには、木材のコストは 1 コードあたり 0.85 ドルを超えてはなりません。もちろん、石炭の品質が劣るとコークスの品質も劣るため、比較は変わります。

燃焼。

321. すべての燃料の可燃性元素は炭素です。蒸気を生成するために必要な熱は、燃料の炭素と空気中の酸素が結合して炭酸ガスを形成することによって得られます。

炭酸ガスは

酸素 16 重量部。
炭素 6
大気は

酸素 8 重量部。
窒素 28
1ポンドの炭素を燃焼させるには、

炭素 1.00
酸素 2.66
328しかし、大気から2.66の酸素を得るためには、窒素も28に対して酸素8の割合で使用します。したがって、1ポンドの炭素を炭酸ガスに変換するには、

酸素 2.66
窒素 9.31

または 11.97 大気中の空気のポンド数。
よく作られたボイラーの煙突を通過するガスを注意深く観察すると、酸素は自由であり、その量は燃焼に必要な量の 4 分の 1 から半分まで変化します。これは、燃料からの漏れによって生じる空気の完全な変換に対する機械的な障害によるものです。

したがって、消費される炭素1ポンドごとに、上記の11.97ポンド以上の空気を火に供給する必要があります。経験上、炭素を変換するには25%の余剰空気があれば十分であることが分かっています。

どこから、へ 11.97
追加 3.03

そして私たちは 15.00 炭素 1 ポンドあたりの大気中の空気のポンド数。
空気の重さは1立方フィートあたり0.075ポンドなので、15.075
​または、1 ポンドの純粋な炭素を適切に燃焼させるには 200 立方フィートの空気が必要です。

1ポンドの炭素に必要な空気量と、各種燃料中の炭素含有率を知っていれば、石炭、コークス、木材など、どのような種類の燃料にも必要な空気量を決定するのは簡単な計算作業になります。この計算結果は、320ページの表の7列目に示されています。

「燃料が供給する熱がすべて得られない理由は2つあります。第一に、可燃性ガスが 329熱によって発生したガスは、酸素が十分に供給されないため、全てが消費されるわけではありません。火に吸い込まれた空気は、燃料が分解されても燃焼できる量、つまり酸素を供給できる量よりも多くの燃料を分解するのに十分な量しか供給できないからです。熱い火に新鮮な燃料を投げ込んだときに煙突から立ち上る濃い煙は、消費されなかったガスです。燃料は分解されましたが、燃焼するのに十分な酸素が供給されていません。たとえ十分な熱が供給されていたとしてもです。おそらくこのため、蒸気船の煙突の頂上から炎が出ているのが見えます。煙突は炉から連続しているように見えますが、実際には空気との接触によって点火され、点火に必要な熱を十分に蓄えているのです。

「煙を消費する炉はすべて、火の上にある未消費ガスに新鮮な空気を取り入れる手段に過ぎません。一般的な煙突では、大量の煙が必要な量の熱を保持するため、目的は達成されます。これは煙の迷惑を防ぐだけです。このように再加熱されたガスを水分の蒸発に役立てるには、ガスがまだ煙道内にある間に酸素を供給しなければなりません。」これは難しそうに思えるかもしれません。マッコーネル氏（イギリス）は、機関車の煙道を2つの部分に分け、最初の部分の前端と2番目の部分の後端を12インチまたは15インチの空間（彼はこれを「燃焼室」と呼んでいました）でつなぎ、そこに必要な量の新鮮な空気を取り入れています。（付録Eを参照）

燃料の最大限の価値が得られない第二の原因は、長い管を通過する際にガスから抽出される量が非常に多く、可燃性ガスがまだ残っているにもかかわらず、燃焼を継続するのに十分な量が残っていないことです。高温ガスの通過経路にある管または何らかの物質が、ガスの燃焼を防ぐのに十分な熱を吸収することは、デイビーの安全作用によって証明されています。 330ランプ。これは金網で囲まれた普通のランプで、金網が炎の熱を吸収して金網の部分で炎を消します。金網の上に火を当てるとガスが再び燃え上がり、上の熱が足りなかったために炎が消えたことがはっきりと分かります。」ストックハルトの化学を参照。マサチューセッツ州ケンブリッジのCH Peirce医学博士訳、1852年、105ページ。

したがって、すべてのボイラーには、まず燃料を分解するのに十分な酸素の供給が必要です。次に、発生したガスを消費するための量の酸素が火の上に必要です。そして最後に、ガスが排出されるまで、燃焼を鈍らせるほどの熱がガスから奪われないように、適切な通気面の配置が必要です。（付録Eを参照）

蒸気の発生。

322. 電力を生産する手段は、もちろん最も重要です。

火室で発生した熱は管を通って排気室へと伝導され、その過程で金属に伝えられ、そこから隣接する水に吸収されます。水は軽くなって表面に上昇し、新たな供給源となります。炉の役割は熱を発生させることであり、管の役割は熱を伝達することです。

平面の蒸気発生能力は、その位置と物質の熱伝達能力に依存する。クラークの鉄道機械に記録された実験では、次のような結果が得られた。立方体の金属箱を水に浸し、内部から加熱すると、垂直に立てた際に側面よりも2倍以上の速さで上面から蒸気が発生したが、底面からは蒸気は全く発生しなかった。 331全く。箱を少し傾けると、高い側は蒸気をより早く発生させ、低い側は蒸気との分離が激しくなり、金属が過熱してしまう。

この結果を踏まえ、現代のエンジン製造業者のほとんどは、内火室の側面に1フィートあたり1インチから1/4インチの傾斜をつけています。熱が最も効果的に水に伝わるようにするには、水が熱い金属の周りを自由に循環し、表面に到達するとすぐに熱を運び去る必要があります。熱は炉と管の内側に伝わるため、加熱面積を決定するのは炉内寸法でなければなりません。

注記：管の内表面積に加えられた熱の強さを掛け合わせ、その積を外表面積で割ると、外側の熱の強さが得られます。また、管の外側に熱を加えると、その熱が内表面積に伝わり、単位面積あたりの熱の強さが増加します。

内部の火室の面積はすべて暖房に使用できるわけではなく、次のように削減する必要があります。

防火扉用です。
フェルール部分用。
トップステイ用。
サイドステーボルト用。
したがって、この地域は

側面は、長さ×高さの2倍、ステーボルトが少ない。
背面、高さ×幅、防火扉を除く。
前面、高さ×幅、フェルール面積は除く。
トップ、長さ×幅、トップステーを除いたもの。
チューブ。

323. 管または煙道は、その数が100から300、直径が1.5から3インチ、長さが8から16フィートで、 332実伝熱面。このようにして得られる伝熱面の量は、長さ、本数、直径を問わず、第14章第1部表10に示されている。単管の表面積は、以下の式で求められる。

3.1416
144​。
ここでLは長さ、
dは直径で、どちらも単位はインチです。
円管の効率は、まだ十分に解明されていない。確かに、小型ボイラーでは円管は大きな表面積を提供する。パンブールは、炉面積に対する単位面積あたりの管面積の値をわずか3分の1と考えた。つまり、蒸気発生能力において、管面積3平方フィートは炉面積1フィートに相当する。DKクラークは、この2つの表面を区別せず、「各管の上部半円形部分に効率が主に存在すると考える理由がある。かなり直径の大きい管で観察される渦巻状の進行運動は、この結論を裏付けるものである。これは、燃焼ガスの上部が冷却されるためである可能性が高い。燃焼ガスは冷却されるにつれて重くなり、横方向に下降して、煙道底部のより高温の煙のためのスペースを作る。その結果、流れは前方へ進むにつれて螺旋運動する。」確​​かに、たとえ加えられる熱量が同じであったとしても、管の上部は下部よりもはるかに容易に蒸気を放出するだろう。

『オーバーマンの力学』340ページには、次のような記述がある。「凹面への熱の適用は原理的に誤りである。気体の熱は他の物体に伝導され、また気体同士の熱伝導は対流によってのみ行われる。この気体の性質により、容器の凸面形状は 333上昇するガスの熱を吸収するのに最も効果的であるのは、ガスの動きによって凸面体上の粒子が絶えず変化するからである。移動するガスの影響を受けやすい凹面上では、ほとんど効果がない。なぜなら、凹部内のガス粒子は静止しているからである。同じ理由で、平面は熱を吸収するのには不完全な形状である。加熱ガスの効果を最大限に引き出すには、45°の角度でさらさなければならない。いずれの場合も、燃料から最大限の効果を得たいのであれば、凸面を熱気流にさらすべきである。高温ガスの運動方向によって、熱を吸収する金属の位置が決まる。流れが水平方向であれば、パイプは垂直でなければならない。ガスは放射によって熱を伝えない。水が入っているチューブやその他の容器は、高温ガスが外側を回る位置に置かなければならない。

「円筒の周りに熱風を流すと、空気の粒子が円筒の表面でほんの少しの間だけ動き、すぐに別の粒子に取って代わられる様子が観察されます。粒子は円筒のほぼ周囲を動き回り、その結果、パイプの背後で密度が集中、つまり増加します。レンジ内のパイプの相対的な位置は無関係ではなく、パイプ間の距離は直径と関係しているはずです。」

火室と管を構成する金属の伝導力は、一方では熱が豊富にあり、他方では循環が自由である場合に、水が外表面に到達するとすぐに熱を運び去るため、蒸発速度を制限する条件の 1 つです。

可能な限り、ガスが煙室に入る前に、ガスからすべての熱を奪う必要があります。煙道は、ガスの出口通路を狭くして強い送風を必要としない程度に、かつガスが最大限に引き出されるまで閉じ込められるように配置するべきです。

334クラークとオーバーマンの考えを応用する試みはいくつかなされてきたが、これまでのところ、それらは非常に間接的なものであり、成功も中程度にとどまっている。（付録Eを参照）

蒸発、圧力、温度、密度。

324. 行う作業の性質に応じて、使用する蒸気の性質が決まります。

行うべき仕事の量によって、生成される蒸気の量が決まります。

必要な蒸気の量と特性によって、ボイラーの寸法と比率が決まります。

1 立方フィートの水は、温度が 62° の場合、重さが 62.321 ポンドになります。

大気圧（1平方インチあたり14.7ポンド）下で華氏212度で生成された1立方フィートの蒸気の重さは0.03666ポンドです。

1 立方フィートの水を 212 度で沸騰させると、1,700 立方フィートの蒸気が発生します。

飽和蒸気（水と接触して発生する蒸気）の全熱は、あらゆる温度において潜熱と顕熱の2つの部分から構成されます。顕熱は温度計で表示される熱であり、圧力によって変化します。蒸気発生時に吸収される潜熱は、全体の4分の3を占めます。蒸気発生温度が上昇すると、一定量の水から発生する体積は減少しますが、圧力と全熱は増加します。（CRM 59、61ページ、ルニョーの実験を参照。）

第 14 章第 1 部の表 8 には、1 平方インチあたり 50 ポンドから 150 ポンドまでの圧力下で生成される飽和蒸気の特性が示されています。

水上で生成される蒸気は飽和蒸気と呼ばれ、 335この蒸気の孤立した体積に熱を加えると、体積と密度はそのままで、温度と圧力が上昇します。すると飽和状態はなくなり、蒸気は過充填されます。熱が除去されると、圧力と密度が低下し、水の沈殿が起こります。シリンダー内の蒸気のプライミングは、この例です。DKクラークは『鉄道機械』の中で、この方法でピストンに蒸気を供給する前に蒸気を完全に乾燥させる必要があることを強く主張しています。彼によると、この方法では低速では10%、高速では場合によっては40%の効率向上が期待できます。

パイプ内の蒸気の動き。

325. 蒸気は、あらゆる容器から真空中、大気中、あるいは密度の低い蒸気中に流出する可能性があります。蒸気の流出速度は、蒸気の圧力に等しい圧力下で流れる水流の速度と同じです。大気中に流入する蒸気は、当然のことながら1インチあたり14.7ポンドの抵抗を受けます。これは、蒸気の圧力が14.7ポンド低下することを意味します。以下の数値は、異なる圧力下における蒸気の大気中への流出速度を示しています。

プレッシャー。 速度（フィート/秒）。
50 1791
60 1838
70 1877
80 1919
90 1936
100 1957
110 1972
120 1990
130 2004
336
蒸気の動きによって引き起こされる圧力損失。

326. 蒸気がボイラーからシリンダーへ移動する間に生じる動力損失は、冷たい配管を通過する際の凝縮、摩擦、急カーブなどによって引き起こされます。様々な状況が重なると、低速時には10～15%、高速時には50～60%の圧力低下が起こります。圧力低下は運動速度の2乗に比例して減少します。つまり、毎秒1,600フィートの速度での移動時の圧力低下は、毎秒800フィートの速度での移動時の圧力低下の4倍になります。蒸気管とシリンダーを適切に保護し、乾燥させることで、ほぼ初期圧力で動作させることができます。

蒸気の応用。

327. ボイラーで発生し、シリンダーに送られた蒸気は、ピストンの両側から交互に吸入され、往復運動を生み出します。シリンダーへの蒸気吸入量を調整する最初のバルブは、ストローク全体を通して蒸気が吸入されるように配置されていました。ストロークの終わりに蒸気の吸入が停止し、第一端からの蒸気の排出が始まり、同時に第二端からも蒸気の吸入が開始されました。これにより、最初のシリンダーに充填された蒸気が速やかに排出されず、押し出される代わりに流出してしまうため、戻り動作に不要な抵抗が生じました。また、 ストロークの終わりまでピストンに全圧力がかかり続けることで、往復運動する機械に危険な運動量を与えていました。

これらの弊害は、排気通路を開き、入口ポートを終了直前 に閉じることで回避される。337ストロークの。これはバルブ本体を前方に移動させることによって実現されます。

蒸気の入口が非常に自由な場合、シリンダーを部分的にしか満たさず、その後蒸気を膨張させると、シリンダーが完全に満たされている場合よりも、同じ体積でより多くの仕事が達成されることがよく知られています。このように蒸気が膨張する時間を確保するため、ピストンの戻りは、蒸気の流入が停止する（つまり蒸気が圧縮される）まで行わないでください。

328. 各半ストローク中にバルブの位置が4つあり、同じ期間に蒸気の3つの異なる動作が発生します。これは次のようになります。

バルブの位置。 蒸気の作用。

入場料（A）。
入り口。
抑制。
拡大。
リリース。
圧縮。
入学（B）
鎮圧から解放までの時間が長ければ長いほど、当然ながら膨張はより完全になります。爆発を起こすにはある程度の力が必要なため、蒸気の全力を（たとえ可能であっても）引き出すべきではありません。

膨張時間はバルブ カバーの比率によって制御され、ストロークの任意の部分で抑制または解放を固定するように調整できます。

上記の手段により、任意の膨張率を確立できますが、一度固定すると、バルブは偏心装置と常に接続され、その動きに参加するため、同じ速度が維持されます。

329. 1840年以来、機関車製造において大きな進歩を遂げたのは「リンクモーション」の発明である。 338ウィリアムズによって考案され、ハウによって完成されたこの弁は、弁の開度を変化させることで、蒸気を任意の膨張率で使用できるようにしました。この機構により、機関士は、行うべき仕事に応じてピストンに加える力を調整する権限を持ち、機関がどのような運転状態であっても、いつでも使用することができます。

この配置では、各シリンダーに2つの偏心器が必要です（リンクの配置によっては1つだけで済む場合もあります）。図150は、膨張量を変化させる一般的な方法を示しています。点Aと点Bの間には明らかに一定の関係があり、偏心器CとDはロッドEとロッドFを介して、湾曲したリンクLの両端GHに2つの異なる動きを伝えます。偏心器は駆動軸上で調整されており、リンクの両端が反対方向に動きますが、中間のどこかで動きが止まります。リンクは吊り下げられた点L上で（垂直に）移動可能であるため、Lをどちらかの端に移動させると、ロッドmに与えられた動きは、それに最も近い偏心器の動きに加わります。このようにして、エンジンが作動している間に、突然の衝撃を与えることなく、バルブの動きを止めたり、瞬時に逆転させたりすることができます。

リンクは、機関士の手の届く範囲にある機関のフットボードに設置されたバーOで終わるレバーnn′ n″によって動かされる。これに対応するように、機関のフレームに固定された鉄製の扇形部材hh′ h″が取り付けられている。点Lがリンク上の、ストロークの任意の部分でバルブが蒸気を流入させる位置にある場合、バーOが扇形部材上に立つ点をその流入位置としてマークする。同様に、任意の数の異なる膨張度についてもマークする。このように、機関士はレバーOを固定することで、必要な流入率を任意に調整でき、常にそのバルブの負荷を正確に把握できることは明らかである。 339エンジンがどうなっているか。エンジンのバックギアを5分ほど調べれば、その操作はすぐに分かるでしょう。

330. 蒸気を半ストロークで遮断し、その後膨張させると、当然のことながら、全ス​​トローク中の平均圧力は入口時の圧力よりも低くなります。任意の膨張度で得られる有効平均圧力は、18×24のシリンダーを持つイギリスの機関車（グレート・ウェスタン鉄道、英国）を用いた49回の実験の平均から導かれた次の式で示されます。

13.5(√a – 28) = 平均圧力
ここで、aは入学率です。

この式から表11が作成されます。

331. クラーク氏は、非常に広範囲かつ慎重に行われた一連の実験から、一般的な結果として次のことを導き出しています。

最大有効入場率は 75 パーセントです。

最小有効入場料は 10 パーセントです。

拡張的に働くことによって得られる最大の利益は 10 パーセントであり、これは 10 パーセントの参入によって達成されます。

ポートを持つエンジンに最適な入場1
14ピストンの面積と、そこからの噴出面積1
13に1
16ピストンの高速（時速30～60マイル）かつ相当の負荷がかかる場合、吸入率は60～66%です。ポートと送風面積が広い場合、最適な吸入率は75%です。

爆風の背圧による抵抗は、速度の二乗に比例して変化し、爆風口の面積の二乗に反比例して変化します。

332. ダニエル・グーチが機関車「グレートブリテン」を使って行った実験から、次のような結果が得られました。

34075%の流入で燃料が失われ、爆発口は1/3から1
11時速60マイルのピストンの場合、損失は1/3から1/3です。30または40％の流入の場合、損失は1/8から1/3です。1
50;そして時速30マイル（75パーセントの入場）で、1
11に1
40。

シリンダー内で圧縮された蒸気の抵抗は、速度とともに、また膨張の度合いとともに増加します。フルギアでの 8 パーセント (75 パーセント) から、吸入量が 40 パーセントのときの 28 パーセントまで変化します。

最高速度では、逆圧による全体的な抵抗はすべての膨張に対してほぼ同じです。爆発圧力が低下すると圧縮が増加するためです。

上記の控除は、時速40マイル以下の速度で、蒸気ポートが少なくとも1
14、そして噴出孔から1
12に1
15ピストンエリアの。

ボイラーの割合。

333. アメリカの機関車の寸法は、要求される特別な用途よりも、製造元の工場に大きく左右されるようだ。鉄道会社の社長が、自身の機関車構想に合うように、最も安価な製造元に大量の機関車を発注したり、60フィートの勾配と水平の違いも知らない機械監督が機関車を発注したりする場合、最大限の経済性が達成されることは稀であるのは当然である。鉄道に何が必要かを正確に把握するのは、会社の代理人の仕事であり、機械工の仕事ではない。機械について全く無知な人が、路線や交通状況に全く配慮せずに、5台か10台の機関車を発注するのは、よくある、そして極めて不合理な習慣である。
334. 各クラスのエンジンの特定の特性 341完全に数字の問題です。機関車のすべての区分、順序、クラスを網羅した一般的な表を作成し、それらに対応する要件と一般的な寸法を機械工場の参考として明記する理由はないはずです。このような表があれば、鉄道会社と製造業者の間ですぐに相互理解が確立されるでしょう。このような一般的な分類を以下に示す。機関車の寸法は示していません。各自が独自の考えで記入するのが最善だと考えたからです。そうすることで、有用な一般的な比率が得られるかもしれません。
335. これまでのところ、経験こそが（少なくともアメリカにおいては）バランスの唯一の指針となってきた。多くの事柄において、実践こそが正しい結果への唯一の正しい道であるが、機関車は哲学的な装置には高価すぎる。不完全な機械を用いた正しい実験こそが、誤りを回避する手段につながる。以下は、 DKクラークの著書『鉄道機械論』における手法である 。

異なる比率のエンジンをいくつか選び、作業時に消費される燃料と水の量を、どのような条件下で観察する。これらの結果は、構造の違いがエンジンの性能に及ぼす影響を示すように表にまとめられ、部品の比率設定は単純な算術演算となる。実験結果を表にまとめ、公式表から推論することは、高速で移動する機関車エンジンのように多くの外乱を受ける機械の動作を観察するために必要な技能と注意に比べれば、単純な作業である。イギリスの技師クラークとグーチ、そしてフランスとドイツの観測者ル・シャトリエとノローほど、観察の機会に恵まれ、より注意深く実験を行い、より少ない矛盾を示す結果を得た者はいない。

342336. 機関車の主要部品は3つあり、火格子面積、伝熱面、そしてシリンダーです。このテーマについて論じる2人の著者は、同じ作業を行うのに同じ寸法に到達することはありません。寸法は異なるだけでなく、大きく異なります。すべてが正しいということはあり得ません。1つを除いてすべて、あるいはすべてが間違っているに違いありません。アメリカの製造業者は、組み立てられた機械の性能を観察して機関車の寸法を決定してきました。体系的な実験から導き出された規則ではなく、目に見える誤差を修正するシステムに基づいています。煙突の直径が10インチでは小さすぎ、20インチでは大きすぎると判明した場合、15インチが適切であると想定されています。
342337. 異なる著者によって得られた結果の違いの例として、次の例を挙げます。

同じ仕事をするエンジンは、

ゼラ・コルバーン。[6] ノリス。[7] DKクラーク。[8] DKクラーク。[9]
18 × 22 18 × 22 18 × 22 18 × 22 シリンダー。
5 5 5 5 車輪。
13.00 13.86 14.00 19.60 格子エリア。
1114 812 1327 1327 加熱面。
250 324 134 134 煙突のエリア。
4 23 28 28 爆発の領域。
59 73
スチームルーム。
100 73
水部屋。
6 . 機関車のエンジンに乗ったコルバーン。

7 . ノリスの機関車技術者および機械工のためのハンドブック。

8 . DK Clark の鉄道機械、コークス用に計算。

9 . DK クラークの鉄道機械、木材用に計算されています。

これらの数値から、同じ作業量で計算した場合、クラーク氏はコルバーンやノリスよりも40%も大きな火格子面積、より容易な送風、そしてより大きな加熱面積を算出している。ノリスは蒸気室と水室を同等にしているのに対し、コルバーンは後者を前者のほぼ2倍にしている。 343コルバーンは様々な製作者が採用した規則のみを示し、その正しさを保証していないのに対し、ノリスは自身の規則を固定的で正しいものとして提示していることに留意すべきである。イギリスの実験者たちが観測に使用したエンジンの寸法は、以下の広い範囲にわたっており、そこから彼らの結果が普遍的に適用できる。

格子エリア 9から 24 平方フィート。
火面 50から 100 平方フィート。
チューブ表面 400から 1,000 平方フィート。
全面 450から 1,100 平方フィート。
爆風口 10から 20 平方インチ、面積。
エンジン速度 12から 20 時速マイル。

338. 45種類の異なるエンジンを使った約60の実験の結果（クラークの鉄道機械の156ページに詳細が記載されている）から、火格子面積、加熱面積、および水の消費量の間に存在するはずの関係を表す次の式が得られ、蒸発が最も経済的な方法で行われることがわかった。

S = √ac × 21.2 = 表面。
ここで、Sは平方フィートで表した加熱面積です。
aは平方フィートで表した格子面積です。
cは立方フィートで表した 1 時間あたりの水の消費量です。
そこからaまたはcの値は次のように導き出されます。

ア=（S /21.2）2c​
​= 格子面積;
そしてc =（S /21.2）2 a
​= 1時間あたりの水の消費量。
クラーク氏によれば、格子1平方フィートあたりに最大で16平方フィートの蒸発が可能である。 344立方フィート/時です。したがって、1時間あたり160立方フィートの水を蒸発させたい場合、少なくとも160
16または10平方フィート。

339. 上記の火格子面積の式は、コークス燃焼炉の寸法を示しています。木材または石炭を燃料とする機関車では、上記の式を以下のように修正する必要があります。

一定量の熱を発生させるには、一定量の炭素を燃焼させる必要があります。木材はコークスよりも炭素含有量がはるかに少ないため、燃焼させる量が多くなり、より大きな火格子が必要になります。しかし、燃料の量が多いほど火格子も大きくなりません。なぜなら、木材の火はコークスよりも深く燃える可能性があるからです。火の相対的な深さは燃料の積載量によって決まり、コークスの火の実際の深さは1.9フィート（約5.3メートル）なので、木材の火の深さは2.5フィート（約7.3メートル）になります。

ここで、蒸発した水 1 フィートあたりのコークスの重量 (ポンド) をAとします。

B蒸発した水1フィートあたりの石炭のポンド数。

C蒸発した水1フィートあたりの木材のポンド数。

コークスを燃焼させるのに最も経済的な深さをdとする。石炭の場合はd′、木材の場合はd″とする。コークスの格子面積は

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​;
石炭火格子の

B
d′;
そして木の格子

CD
“。
345あらゆる燃料に対して適切な火格子面積を決定するには、その燃料の蒸発力と炉内の層の深さを知る必要があります。コークスの絶対値が分かれば、他の燃料の相対値を得るだけです。これまで、木材とコークスの燃焼時間の違いは無視してきました。一定量の熱を生成するには、ある特定の化学量の燃料を燃やします。コークスよりもはるかに大きな体積の木材が必要です。木材とコークスを同じ深さで同じ時間で燃やすと、同じ熱を生成するための火格子面積は燃料の体積に比例しますが、まず、燃料を経済的な収納体積に比例した深さ、つまり 2.5 ～ 1.9 で燃やすため、木材の面積が減少します。次に、1.9 フィートの深さのコークスの層は 1 時間で燃焼しますが、24 フィートの深さの木材の層は 15 分で燃焼します。したがって、60 m を 15 m で割ると、 = 2.5 フィートの深さの層が 4 つ、または全体で 10 フィート、これを全体 (1 フィート四方 × 1.9 フィートの高さのコークスの塊に相当)、または 1 フィート四方 × 14 フィートの高さにすると、14 ÷ 10 = 1.4 になります。つまり、最終的に、木製の火格子の面積は、コークスを燃焼させる火格子の面積の 1.4 倍になるはずです。

煙室のサイズと使用方法について。

340. 煙室は煙道の終端であり、通風を引き起こす真空状態を作り出す場所です。ボイラーの大きさが同じであれば、真空度は送風圧力に比例して変化します。送風力は当然のことながら煙室の容積に影響されます。クラーク氏は排気室の容積を火格子1平方フィートあたり3立方フィートと定めています。炉内の真空度は、煙室の真空度の3分の1から3分の2の範囲で変化します。煙道における高温ガスの抵抗が小さいほど、真空度も小さくなります。真空度によって、吸い込まれる空気の量が左右されます。 346火格子を通る空気の量によって燃焼が決まり、燃焼によって蒸発が決まる。そして、蒸発と煙室の真空度が関係する。

流体の速度は、それに加えられる力（平方根）に依存します。機関車の炉内のガスに加えられる圧力は、煙室の真空度です。したがって、燃焼速度または蒸発速度はこの真空度の平方根に相当します。蒸発速度を2倍にするには、真空度を4倍にする必要があります。

ブラストパイプ。

341. 送風管はシリンダーからの廃蒸気を導き、煙突から空気を排出して煙室に真空を発生させます。送風管の形状は、シリンダーから蒸気が最も自由に排出されるよう設​​計する必要があります。送風管の面積は、上部の絞り部を除き、出口よりも小さくなることはありません。「送風管を煙突と同心円状に調整することは、細心の注意を払いすぎるほどです。半インチでも機関車の通風が悪くなることが知られています。」とクラーク氏は言います。「機関車の構造において、オリフィス面積は最も重要かつ決定的な要素です。」

この重要な部材の形状、寸法、影響については、Clark の Railway Machinery を参照してください。

火格子面積が大きくなると、送風が弱まる可能性があります。煙道面積が大きいほど送風は容易になります。煙室容積と煙突径が小さくなると、送風はより穏やかになります。

342. 以下の比率はクラーク氏の研究から抜粋したものである。エンジンの各部品が爆風に対してどの程度重要な位置を占めているかを示す。 347列 1 に示されています。数字は、最も有利な状況下で得られる比率 (最良) を示しています。

格子エリア 1
フェルール面積（後部煙道シートにおける管の断面積） ⅕
チューブ、断面積 ¼
煙室の容量（立方フィート） 3
煙突、高さ4直径、断面積 1
15
爆風口 1
75
煙室の真空は、灰受けの前にあるダンパー、煙突のバルブ、または煙管の前端を覆うベネチアン ブラインドによってある程度調整されます。

チューブの断面と長さ。

343. 管の断面（横方向）は、高温ガスが通過する空間です。長さを長くしたり直径を小さくしたりすると、当然ながらより強い噴射が必要になります。

蒸気が発生したらすぐに逃げるためには、管の間に一定の隙間が必要です。クラーク氏はこれを次のように規定しています。

チューブの数を30で割ると、8分の1インチ単位のクリアランスが得られます。代数的に

C =（N /30）
8= インチ単位のクリアランス
あるいはそうでない場合

C =N
240= インチ単位のクリアランス。
348
シリンダーとホイールの比率。

344. 上記の比率は、作業の性質と量、そして道路の特性によって完全に異なります。重量のある列車と急勾配には、小さな車輪と長いストロークを使用します。高速列車と平坦な道路には、短いストロークと大きな車輪を使用します。

ストロークとホイール径の比率が一定であっても、シリンダーを長くするといくつかの利点があります。蒸気の膨張時間が長くなり、機械の動作が遅くなり、往復運動によって生じるエンジンの不規則な動きが軽減されます。同時に、重心が高くなり、振動が増加します。

馬車の。

345. 車輪、車軸、バネ、牽引リンクの配置、および機関車の重量を複数のベアリングに分散させて必要な粘着力を実現し、レール上を安定して走行させることは、通常よりもさらに注意を払う価値のある事項です。

フレームはエンジンの土台であり、あらゆる部品がここに取り付けられます。シリンダーとホイールはフレームに取り付けられているため、当然ながらピストンとコネクティングロッドの対となる役割を果たします。前者はシリンダーとホイールをしっかりと保持し、後者はそれらを押し離します。フレームはピストンとホイールを強固に連結する必要があり、その強度は圧縮と伸長が交互に加わるエンジンの全力に耐えられるものでなければなりません。

機関車の車輪は3つの異なる目的を果たし、次のように分類されます。

349先導輪。
駆動輪。
従輪。
動輪の役割は、機関車の動力をレールに伝え、レールの動きを生み出すことです。先輪の役割は機関車を誘導すること、そして従輪の役割は機関車の後端を支えることです。

駆動輪にかかる重量は、十分な粘着力を得るのに十分でなければなりません。先輪にかかる重量は、カーブで機関車を誘導するのに十分なものでなければなりません（重心からの距離が離れるほど小さくなり、速度が上がるほど大きくなります）。

エンジンの重心は、一般的に、水平方向および前方では炉からバレルの長さの 1/4 から 1/6 の距離にあり、垂直方向ではバレルの下部にあります。

いずれかの車輪にかかる重量は、重心からの距離によって決まります。車輪の位置を変えることで、適用される重量が変わります。

フランジベース[10]高速列車に使用する場合、機関車が重くなるにつれて、レール上に保持するためにより大きなてこ作用が必要となるため、てこ作用を大きくする必要があります。台車のない4対または5対の車輪を持つ大型貨物機関車は、レールを摩耗させ、機関車自体に大きな負担をかけます。このような貨物機関車の車輪は、フランジベースを縮小するために、非常に小さく、かつ間隔を狭くする必要があります。

10。 ホイールベース,—両端の車輪の中心間の水平長さ。フランジベース,—両端の固定フランジ付き車輪の中心間の水平長さ。

350
重量の配分。

346. 車輪にかかる荷重が合計60,000ポンドだとします。重心が車輪（2組）の中間にある場合、各車輪は30,000ポンドを支えることになります。重心が一方の車軸にもう一方の車軸の2倍近い場合、最も遠い車軸は20,000ポンド、最も近い車軸は60,000ポンドと20,000ポンド、つまり40,000ポンドを支えることになります。

エンジンが6点支持、つまり側面図では3点支持（通常の4つの駆動輪とトラックエンジン）であると仮定します。重心は中央車軸から1フィート後方、車輪中心間の距離は8フィートとします。

中央の車軸にかかる重量はHで、後側の車軸にかかる重量はH7
​なぜなら、その車軸は中央の車軸よりも重心から7倍も離れており、同じ理由で前車軸にかかる重量はH9
​。

今H +H7
​+H9
​= 60,000ポンド
したがって、H = 47,976 ポンド。
また、H7
​= 6,853ポンド
そしてH9
​= 5,331ポンド
そして、同じ法則（力学に関するあらゆる著作の「てこ」の項を参照）が、あらゆる車輪の配置やあらゆる重心の位置に適用されます。

レール表面の凹凸によって車輪が受ける衝撃を吸収するために、バネが使用されています。バネの硬さは機関車の両側で均等でなければならず、そうでないと横揺れが発生します。

351一般的には、スプリングがコンペンセイティングレバーによって接続されており、その剛性は荷重に比例するため、接続レバーのアームは荷重に反比例する必要があります。1つの車輪が受ける衝撃は、レバーを介して4つの車輪全体に伝達されます（4つの車輪がある場合はさらに多く伝達されます）。一部のメーカーのトラックスプリングも、イコライジングレバーによって接続されています。

クラーク氏によれば、1 つの車軸に 12 トンを超える重量を搭載してはならないため、12 トン以下の牽引力を必要とするエンジンは図 151 に示すような形式になります。12 トンから 24 トンの場合は図 152 の形式、12 トンを超える場合は図 153、154、155 の形式になります。

図151.

高速旅客機関車の場合、先輪にかかる重量は全重量の5分の1以下でなければなりません。貨物機関車の場合は、6分の1以下でなければなりません。

図152.

機関車の牽引線は、動輪中心とできるだけ同じ垂直高さにする必要があります。これよりはるかに低いと、荷重によって機関車が先輪から浮き上がり、動輪を支点として動輪に作用する傾向があり、その結果、粘着力が増大し、先導力が低下します。

図153.

352トラクション バー (ドロー リンク) が車輪の中心より上にある場合、エンジンの後部がレールから持ち上げられる傾向があります。

図154.

アメリカで使用されているエンジンの一般的な形状を図151、152、153、154、155に示します。

図155.

図151は急行旅客用機関車です。

図152は普通の旅客、郵便、混合機関車です。

図153は大型貨物用機関車です。

当社では、高勾配や大量の作業に対応するため、台車なしで 3 対、4 対、5 対の小さな車輪を備えた機関車も取り揃えています。

不規則な動きの。

347. 走行中の機関車の不規則な動きは、3 つの別々の原因によります。

機械の動きに。
フレームとホイールの配置まで。
レールの表面の状態について。
機械の運動によって引き起こされる運動は、以下の通りです。 ピストンロッド、クロスヘッド、コネクティングロッド、クランクの往復運動によって発生する 前後方向の運動。この運動量は、可動部品の重量、蒸気圧、および運動速度に依存します。エンジンのピッチングは、クロスヘッドがガイドに対して斜めに作用することで発生し、前部が持ち上がる傾向があります。 353エンジンの端部がレールからどれだけ離れているかを示すもので、その量はストロークとコネクティングロッドの長さの比によって決まります。横方向のロッキングは、クロスヘッドの作用時間の差によって生じます。一方のクロスヘッドが最大の垂直方向の力で作用し、もう一方のクロスヘッドは全く作用しません。 エンジンの重心を中心とした平面方向の振動は、ピストンとクランクピン間の圧力と往復運動の運動量によって生じます。この運動量は横方向のロッキングと相まって、曲線運動 または螺旋運動を生み出します。

これらのさまざまな不規則性の量は、車両の配置、つまり車輪の位置に大きく依存します。軸受け点によって囲まれる底面が大きいほど、不規則性は少なくなります。

レールの状態の影響は、レールの継ぎ目から生じる垂直方向および横方向の衝撃、および水平方向と垂直方向の両方向の調整不良によって現れます。

これらの不規則性の量は速度とともに急速に増加します。ルシャトリエの実験では、それらは速度のほぼ2乗に比例して増加することが示されています。

前後方向の運動は、連結棒が取り付けられている点の反対側の車輪にカウンターウェイトを取り付けることでほぼ均衡します。ピッチング対策は、ガイドバーをエンジンの最も重い部分の下に配置することです。これにより、クロスヘッドの垂直方向の動きに大きな重量が加わります。クランプトンのエンジンでは、ガイドバーがほぼ重心の真下にあるため、この乱れは全く発生しません。

これまで適用された、曲線運動に対する唯一の対抗手段（解決策ではない）は、ホイールとフランジ ベースを延長して、ガイド ホイールがエンジンの質量をより細かく制御できるようにすることです。

しかし、すべての 354不規則な動きを抑える最大の要因は速度の低下です。速度を 2 で割ると、乱れはほぼ 4 分の 1 に減少します。

式と表の構成の見直し。
1番。

348. 列車の重量と速度がわかっている場合、レベルで必要な牽引力を求めます。

式。
W × R、
Wは列車の重量（トン）、Rは抵抗（ポンド/トン）であり、次の式で求められる。

V 2
171+ 8 = R .
この式によって表 1 が作成され、50 トンから 1,000 トンの重量の列車を時速 10 マイルから 100 マイルの速度で動かすために必要な牽引力が示されます。

2番目。

349. 勾配による牽引力を求める。

式。
西×右
左、
ここで、Wは列車の重量（トン）、Rは勾配（上昇）、Lは勾配の長さである。この規則により、表2は勾配を克服するために必要な牽引力を示している。 3551マイルあたり10〜100フィート、荷重は1〜1000トンです。

必要な牽引力全体を得るには、表1と表2から得た量を加算します。したがって、50フィートの勾配で時速20マイルで500トンを牽引するために必要な牽引力は、

表1によれば、 5,170 ポンド。
表2によれば、 10,605 ポンド。

全体として、 15,775 ポンド。
あるいは代数的に言えば、

(幅×奥行き) + (WR
L) = T、
文字は上記と同じ量を表します。

3番。

350. 駆動輪にかかる重量を求めます。

式。
6 T、
ここで、Tは全体の牽引力です。（表3）

4番と5番。
エンジンの牽引力は次のように表される。

T =(2 A ) P × 2 S
C、
ここで、Tは牽引力です。
P、平方インチあたりのポンド単位での蒸気圧力。
S、ストローク（インチ）。
C、ホイールの円周（インチ）。
A、ピストン 1 個の面積（インチ）。
356この式から、次のようないくつかの要素の値が得られます。

蒸気圧、またはP =TC
(2 A )2 S。 （答え）

ストローク、またはS =CT
(2 A )(2 P )。 （B.）

ピストン面積、またはA =TC
4 SP。 （C.）

ホイールの円周、またはC =2 A × P × 2 S
T。 （D.）
そして（C）からピストンの直径は次のように求められます。

d = √(面積
.7854)。
同様に（D）車輪の直径から

d =約
3.1416。
（表4および表5を参照）

7番。

351. 任意の寸法のシリンダーの容量を調べます。

式。
D 2 × .7854 × ストローク
1728。
容積は立方フィートで表されます。上記の寸法（DとSを参照）はインチ単位です。（表7）

3576番。

352. 1 つのシリンダーの容量（つまり、1 時間あたりのシリンダー数）に基づいて、1 時間あたりの蒸気消費量を求めます。

式。
北5280
語× 4、
ここで、Nは時速のマイル数、cは車輪の円周です。（表6）

8番。

353. 蒸気の1時間当たりの消費量を把握し、それを水に換算します。

式。
B
N、
Bは立方フィートで表した蒸気の体積、Nは蒸気と水の相対体積です。（ Nの値は表8に示されています。）

9番。

354. 1時間当たりの水消費量を把握して、火格子面積と加熱面積を求めます。

初め、
1時間あたりの水量16立方フィート= 格子面積（平方フィート）
第二に、S = √ ac × 21.2 = 加熱面、
ここで、 aは火格子面積、c は立方フィートで表した 1 時間あたりの水の消費量です。

358同じ式から、

格子エリア、または

ア=（S /21.2）2c​
​
また、水の消費量、または

c =（S /21.2）2 a
​
（表9参照）

10番。

355. 任意の量の加熱表面を与えるために必要なチューブの数を見つける。

式。
N =S
Ld π、
ここで、 Nは数、Sは必要な面積、Lは長さ、 dは直径（いずれもフィート単位）、π = 3.1416です。（表10を参照。）

11番。

356. 任意の吸入率に対する平均シリンダー圧力を求めます。

式。
13.5√a – 28、
ここで、aは入学率です。（表11を参照。）

ボイラーの胴体内部の配置については、当然のことながら、管の長さは胴体の長さと同じにする必要があります（つまり、ボイラーの全体設計において、一部のメーカーは後部煙道板を前方に移動させています）。管の長さは、当然のことながら、 359チューブシートの数はチューブシートの直径と適切なクリアランスによって決まり、適切なクリアランスは次式で求められます。

北
|30|
88分の1インチ、またはN
240インチ。
樽の上部 15 ～ 18 インチは蒸気室用に残しておく必要があります。

バレルの直径の。

357. 与えられた数のチューブを収容する樽の直径を求めるには、

ボイラーの内径は次のように表される。 D、
チューブ1本の直径 d、
チューブ間のクリアランス c、
チューブの数 n、
ボイラーの断面積（インチ） あ、
水域（インチ） B、
チューブ1本あたりの水室面積は、

( d + c ) 2 ,
そして水室の全域、

( d + c ) 2 × n、
バレルの全体セクション、

A
B[( d + c ) 2 n ],
そしてその領域の直径は

D = √([( d + c ) 2 n ] A / B
.7854）
これはボイラーの直径（インチ）で、これにD /16を 加算します。360各側面、または全体ではボイラーの側面と最初のチューブの間に残されるスペースとしてD /8 になります。

直径の上限は、ゲージからタイヤ幅の半分と、フレームへの取り付けやその他の機械部品のための2～3インチの余裕を差し引いた寸法です。長さは、先輪を機関車の重心から十分な距離に保つのに十分な長さが必要です。

機関車のエンジンを鉄道列車の走行に適合させる。

358. まず、交通の性質について。

鉄道における動力の不適切な使用には、いくつかの必然的な原因があります。たとえば、列車が一方の方向のほうがもう一方の方向よりも非常に重い場合、同じ機関車を双方向で使用せざるを得なくなります。これは、機関車が道路の一方の端に到着すると、再び出発するために戻らなければならないためです。輸送が主に坂道を上る必要がある場合、荷物を積んで登るには、荷物を積んでいない状態で下りるよりもはるかに重い機関車を使用します。輸送する物によって必要な速度は異なります。氷、牛肉、豚肉、牛などの腐りやすい貨物は、穀物、木材、小麦粉、石炭、および工業製品よりもはるかに短い時間で輸送する必要があります。一般に、輸送の性質に関する貨物機関車の特性の違いは、性質を無視して、量の観点からのみ適応できます。

しかし、旅客輸送の場合、利用される速度は多種多様であり、その結果、輸送の性質に応じて機関車の比率に大きな差が生じる可能性があります。

361
道路の物理的特性に関する適応。
あらゆる勾配システムにおける機関車の動力の最適な適応は、走行距離を最小限に抑えることです。これは、克服すべき抵抗に比例した出力を持つ機関車を使用することで、可能な限り実現されます。動力の異なる適応を比較する最良の方法は、勾配を一定レベルにまで下げること、または動力容量を用いて勾配を等しくすることです。

これは次のように行われます。

傾斜の長さは L、
レベルの抵抗は R、
勾配による抵抗とレベルによる抵抗の比 r、
等価水平長さ L′、
そして私たちは、

( R + r ) L = L′。
例：勾配の長さが75マイルだとすると、

r =R3
​;
そして私たちは

（3
3R +R3
​) L = (4 R
3） 75 = 100 マイル。
それでは、アメリカの主要道路のいくつかについて、動力の適切な適応と不適切な適応による走行距離を比較してみましょう。

マサチューセッツ・ウェスタン鉄道は、以下の 4 つのセクション (ボストン・アンド・ウースター鉄道を含む) に分けられます。

362
長さはマイルです。 最高グレード。
ボストンからウースターへ、 44 30
ウースターからスプリングフィールドへ、 54½ 50
スプリングフィールドからピッツフィールドまで、 52 83
ピッツフィールドからアルバニーまで、 49½ 45
貨物列車の速度が時速 15 マイルであると仮定すると、水平方向の抵抗は 9.3 ポンド、つまり簡単に言えば 10 ポンド/トンになります。

抵抗は 30フィートのグレードは 13 トンあたりのポンド。
抵抗は 50フィートのグレードは 21 トンあたりのポンド。
抵抗は 83フィートのグレードは 35 トンあたりのポンド。
抵抗は 45フィートのグレードは 19 トンあたりのポンド。
そして、 aのrの値は 30フィートのグレードは 13
10 トンあたりのポンド。
そして、 aのrの値は 50フィートのグレードは 21
10 トンあたりのポンド。
そして、 aのrの値は 83フィートのグレードは 35
10 トンあたりのポンド。
そして、 aのrの値は 45フィートのグレードは 19
10 トンあたりのポンド。
そして、各セクションの相対的な長さは、

ボストンからウースターへ、 10
10+13
10＝ 23
10の 44 ＝ 101
ウースターからスプリングフィールドへ、 31
10の 54½ ＝ 169
スプリングフィールドからピッツフィールドまで、 45
10の 52 ＝ 234
ピッツフィールドからアルバニーまで、 29
10の 49½ ＝ 144

そしてその合計は、 200 648
等距離は実際の長さの3.5倍です。この長さは、各セクションの全長に対する抵抗が、それぞれの最大勾配によって決まる長さであると仮定しています。これは誤りのように思えるかもしれませんが、各セクションが受けられる最大荷重はその最大勾配によって制限されることを思い出せば、その正しさが分かります。

ここで、使用されるエンジンが次の寸法であると仮定します (ほぼ正確です)。

363
シリンダー 16×20インチ、
ホイール 54インチ。
シリンダー圧力が 110 ポンド、エンジンの牽引力が 5,287 ポンドであると仮定します。

30フィートの勾配で500トンの荷重を牽引するには、 11,500ポンド
50フィートの勾配で、 15,500ポンド
83フィートの勾配で、 22,500ポンド
45フィートの勾配で、 14,500ポンド
上記の荷物をボストンからウースターへ移動するには、 2つのエンジン、
ウースターからスプリングフィールドまで、 3つのエンジン、
スプリングフィールドからピッツフィールドまで、 5つのエンジン、
ピッツフィールドからアルバニーまで、 3つのエンジン、
そして、エンジンの数と対応する区分の長さの積は、

ボストンからウースターへ、 44 × 2 ＝ 88
ウースターからスプリングフィールドへ、 54½ × 3 ＝ 163½
スプリングフィールドからピッツフィールドまで、 52 × 5 ＝ 260
ピッツフィールドからアルバニーまで、 49½ × 3 ＝ 148½

                 660

各区間の機関車を、その区間の抵抗に比例した強度にすることで、1台の機関車が全勾配にわたって全荷重を担えると仮定する。この場合、走行距離は次のようになる。

ボストンからウースターへ、 44 × 1 = 44
ウースターからスプリングフィールドへ、 54½ × 1 = 54½
スプリングフィールドからピッツフィールドまで、 52 × 1 = 52
ピッツフィールドからアルバニーまで、 49½ × 1 = 49½

         200 マイル。

364以前の走行距離は 660 マイル、
そしてその節約は 400 マイル。
または最初の走行距離の約70パーセント。

359. ニューヨーク・エリー鉄道の最近の報告によると、同じ電力が

西部地区では28トン、
サスケハナ地区では80トン、
デラウェア支線で85トン、
東部地区では20トン、
サスケハナからデポジットまでに必要な援助を無視する。以下の表には、各区分の実際の長さと、各区分における相対抵抗と均一抵抗による3つの長さの積の合計が示されている。

分割。 長さ。 適合されていないエンジンで走行したマイル数。 改造したエンジンで走行したマイル数。 違い。
西洋、 128 128 × 3.04 128 × 1.0 261.12
サスケハナ、 139 139 × 1.06 139 × 1.0 8.35
デラウェア州、 104 104 × 1.00 104 × 1.0 0.00
東部、 88 88 × 4.25 88 × 1.0 286.00

差の合計、 555.47 マイル、
つまり、各部門の作業に適合した機関車の走行距離は、適合していない機関車の走行距離よりも555.47マイル少なくなります。（付録Fを参照）

ペンシルバニア・セントラル鉄道。

360. この道路の物理的特徴は次のとおりです。

長さ。 最高成績。
フィラデルフィアからハリスバーグへ、 106 45
ハリスバーグからアルトゥーナへ、 131 21
アルトゥーナからジョンズタウンまで、 48½ 92
ジョンズタウンからピッツバーグへ、 78½ 53
365rの値はここにあります

45フィートの勾配、 19
10
21フィートの勾配、 9
10
92フィートの勾配、 39
10
53フィートの勾配、 25
10
この式から、

 106 ×   （10

10+19
10） ＝ 307
131 × （10
10+ 9
10） ＝ 249
42.5 × （10
10+39
10） ＝ 208
78½ × （10
10+25
10） ＝ 275

和、 358 和、 1039
1039 – 358 = 681 です。

361. ボルチモア・アンド・オハイオ鉄道では、

マイルズ。 最高グレード。
ボルチモアからハーパーズ・フェリーまで、 80 82
ハーパーズ・フェリーからカンバーランドへ、 98 40
カンバーランドからラクーンへ、 88.2 116
ラクーンから148⅔マイルまで、 60.5 40
ウィーリングまで148⅔マイル、 51.3 80
そして以前と同じように、

80 × (10
10+35
10） = 360
98 × (10
10+17
10） = 265
88.2 × (10
10+49
10） = 520
60.5 × (10
10+17
10） = 163
51.3 × (10
10+35
10） = 231
列 1 の合計 = 378、列 3 の合計 = 1539、差 1161。
このように、上記の鉄道では、電力を最も適切に利用することで、次のような割合の走行距離を節約できます。

366
マサチューセッツ・ウェスタン、 70
ニューヨークとエリー、 55½
ペンシルベニアセントラル、 68
ボルチモアとオハイオ州、 75
これらの道路のうち、ボルチモアとオハイオを結ぶ道路は実際最も適応性が高く、マサチューセッツ州の西側の道路は最も適応性が低い。

362. あらゆる道路で使用するエンジンの実際の寸法を表から決定するには、次の手順に従います。荷重を100トン、最大勾配を1マイルあたり30フィート、速度を時速25マイルとします。

我々が持っている表を順に参照すると、

表1によれば、水平走行時、時速25マイルで100トンの牽引力は、 1,550 ポンド。
表2によれば、100トンの牽引力で30フィートの勾配の場合、 1,273 ポンド。

全体の牽引が必要、 2,823 ポンド。
表3の式によれば、ドライバーにかかる重量は

2823 × 6 = 16938 ポンド、つまり 8 トン。
表 4 によれば、ホイールの直径が 5 フィート、ストロークが 20 インチの場合、小数は .2122 になります。

表5によれば、シリンダーの平均圧力は60ポンド/インチ、ピストンの直径は12インチなので、全圧力は

両方のピストンで、 13,572ポンド
そして最終的に、13572 × .2122 = 2,880ポンド
要件は 2,823ポンド
表 6 によれば、時速 25 マイルで 5 フィートの車輪が動作する場合、1 時間あたり 33,600 本の蒸気シリンダーが使用されることがわかります。

表7によれば、シリンダー12×20の容量は1.31である。 367立方フィート。また、1 時間あたりの蒸気量は 33600 × 1.31 = 44016 立方フィートです。

平均シリンダー圧力が 60 ポンド、入口圧力が 80 ポンド、ボイラーからの通過損失が 20 ポンドであると仮定すると、1 平方インチあたり 100 ポンドの蒸気を生成する必要があります。

表8から、1インチあたり100ポンドの圧力で蒸気が生成されると、1立方フィートの水から293立方フィートの蒸気が生成されることが分かります。

44016
293= 150,
1時間あたりに蒸発する水の立方フィート数です。1平方フィートあたり1時間あたり16立方フィートの水が蒸発すると仮定すると、

15.0
16または約9.4フィート。
表9から、9平方フィートの火格子面積で1時間あたり150立方フィートの水を蒸発させるのに必要な加熱面積は779平方フィートであることがわかります。また、式から、9.4平方フィートの場合は、

S = √ 9.4 × 150 × 21.2 = 797平方フィート、
燃料がコークスの場合、木材の場合は、前述の火格子面積に1.4を掛けると、火格子面積は1.4 × 9.4 = 13.16となります。必要な量の熱が発生した場合、同じ面積で水に熱を伝えることができるため、当然ながら火格子面積は変わりません。

779平方フィートの加熱面積を得るには、表10から次のように表されることがわかります。

 100本のチューブ   17  足の長さと   1¾  インチ直径、

または 100本のチューブ 16 足の長さと 1⅞ インチ直径、
368または 100本のチューブ 15 足の長さと 2 インチ直径、
または 100本のチューブ 14 足の長さと 2⅛ インチ直径、
または 100本のチューブ 12.5 足の長さと 2⅜ インチ直径、
または 100本のチューブ 12 足の長さと 2.5 インチ直径、
あるいは、表を参照して、数と長さ、数と直径、あるいは長さと直径を与えれば、面積の3番目の因数を簡単に求めることができます。例えば、長さが11フィート、直径が2インチの場合、779フィートは次のように求められます。

779
11 × 3.1416 × 167= 135 本のチューブ。
135本の2インチチューブを収容するバレルの直径を求めるには、次の式を使用します。

D = √(A / B [ n ( d + c ) 2 ]
.7854)。
すでにd = 2インチ、n = 135であることが分かっているので、 cは 式で表すと次のようになります。

c =N
240= 0.54、
そして

d + c = 2.54、
また、

（d + c）2 = 6.45、
そして

135 × 6.45 = 871+;
ボイラーの断面積の4分の3を管で埋めるとすると、

4
3871 の 1161;
また、

1161
.7854= 1478,
その平方根はほぼ38.5で、これに38.5
8 369または4.8インチ（359ページ参照）で、

38.5 + 4.8 = 43.3インチ、
ボイラーの内径として、次の機関車は記載されている要件を満たす必要があります。

駆動輪にかかる重量、 16,938ポンド、
シリンダー、 12×12インチ、
ホイール、 5フィート、
チューブ、 135—11フィート×2インチ、
格子、 13.16平方フィート、
バレル（内径） 43.3インチ、
最も好ましい状況下では、煙突の高さは 40 インチ、直径は 12.7 インチ、送風口の直径は 5.8 インチ、煙室の容量は 39.5 立方フィートになります。

363. 蒸気の膨張度合いを増減させることで、機関車の牽引力を変化させることができますが、粘着力は変わりません。もし、一部が平坦な道路、一部が急勾配の道路を走行できる機関車を製作し、膨張度合いを変えるだけで動力を変化させると、道路の緩やかな区間では不必要に重くなってしまいます。膨張原理は、道路の任意の区間における抵抗の差や、日々の交通量の変化に応じて動力を調整するのに有効に活用できます。

200 トンの荷物を下の道路上で移動させるとします。また、各区画の反対側にシリンダー圧力を設定する必要があるとします。

10マイル、水平、 60ポンド、
10マイル、1マイルあたり10フィート、 80ポンド、
10マイル、1マイルあたり20フィート、 100ポンド、
10マイル、1マイルあたり30フィート、 120ポンド。
370ボイラー圧力は150ポンド、シリンダーに入る圧力は145ポンド、

71パーセントの侵入で平均圧力は120ポンドになります。
55パーセントの侵入で平均圧力は100ポンドになります。
40パーセントの侵入で平均圧力は80ポンドになります。
28パーセントの侵入で平均圧力は60ポンドになります。
そして、この分野の第一段階が75％を認めれば、
そして、セクターの2番目のノッチが70％を認めれば、
そして、セクターの3番目のノッチが65％を認めれば、
そして、セクターの4番目のノッチが60％を認めれば、
そして、セクターの5番目のノッチが55％を認めれば、
そして、セクターの6番目のノッチが50％を認めれば、
そして、セクターの7番目のノッチが45％を認めれば、
そして、このセクターの8番目のノッチが40パーセントを認めれば、
そして、セクターの9番目のノッチが35％を認めれば、
そして、セクターの10番目のノッチが認めれば、30パーセントになります。
エンジンは次のように作動します。

0マイルから10マイルまでは10番目の目盛りを使用します。
10マイルから20マイルまでは8番目のノッチを使用します。
20マイルから30マイルまでは5番目のノッチを使用します。
30マイルから40マイルまでは2番目のノッチを使用します。
371機関車の鉄道への応用。
364.部門1. 貨物。
一般分類。
分割数。 最高成績。 部品の指定。 1
50トンを注文します。 100トンを2個注文します
。
250トンを3個注文。 4500トンを注文します
。
5,750トンを注文します。 6個
1,000トンを発注します。
1 レベル。 格子面積。
チューブ表面。
シリンダー。
ホイール。
重量。
2 1マイルあたり10フィート。

3 1マイルあたり20フィート。

4 1マイルあたり40フィート。

5 1マイルあたり60フィート。

6 1マイルあたり80フィート。

7 1マイルあたり100フィート。

372速度は時速12～15マイルと想定されます。シリンダーの平均圧力は1平方インチあたり60ポンド、初期圧力は90ポンド、ボイラー圧力は1平方インチあたり120ポンドと想定されます。火格子面積はコークス用に設計されており、木材の場合は1.4倍になります。

365.第二部署。乗客。

分類。 1
50トンを注文します。 100トンを2個注文します
。 3
150トンを注文します。
4,200トンを注文します。 部品の指定。
ディビジョン1レベル。 時速25マイル。 格子面積。
チューブ表面。
シリンダー。
ホイール。
重量。
ディビジョン2 20フィートグレード。 時速25マイル。

ディビジョン3 40フィートグレード。 時速25マイル。

ディビジョン4 60フィートグレード。 時速25マイル。

ディビジョン5 80フィートグレード。 時速25マイル。

ディビジョン6 100フィートのグレード。 時速25マイル。

373北部諸州のエンジンは夏よりも冬に多くの電力を必要とします。

上記の分類には、「列車を編成する」ための機関車や、同様の駅務用の機関車も追加されるかもしれません。このような機関車は、50トンから1000トンまでの極端に重い列車を容易に始動させることができ、また、粘着力を変化させる装置が装備されていなければなりません。

374式。
西× [V 2
171+ 8 ] = R .
例。
速度は時速30マイル、積載量は250トンです。

Rは[（30×30）
171+ 8 ] × 250 = 3315ポンド

375366. 表 1. 荷重 50 トンから 1,000 トン、速度時速 10 マイルから 100 マイルの場合に必要な水平牽引力を示します。

速度。 50トン。 75トン。 100トン。 250トン。 500トン。 750トン。 1000トン。
10 429 643 858 2146 4292 6435 8585
12 442 663 884 2210 4421 6630 8842
15 465 698 931 2328 4657 6982 9315
20 517 773 1034 2585 5170 7735
25 582 874 1165 2912 5825
30 663 994 1326 3315 6630
40 868 1302 1736 4340
50 1131 1696 2262 5655
60 1452 2180 2905
100 3324 4986 6648
376式。
WR
L。
例。
60フィートの勾配で750トンの抵抗を克服する牽引力は

750 ×60
5280= 19050。

377367. 表 2. 1 マイルあたり 10 フィートから 100 フィートの勾配を 1 トンから 1,000 トンの荷重で克服するために必要な牽引力を示します。

学年。 1トン。 50トン。 75トン。 100トン。 250トン。 500トン。 750トン。 1000トン。 学年。
10 4 212 318 424 1061 2121 3181 4240 10
20 8 424 636 848 2122 4242 6362 8480 20
30 13 636 955 1273 3170 6363 9545 12730 30
40 16 848 1272 1696 4244 8484 12724 16960 40
50 20 1060 1590 2120 5305 10605 15905 21200 50
60 26 1272 1910 2546 6340 12726 19050 25460 60
70 30 1500 2240 3000 7500 15000 22400 30000 70
80 33 1697 2545 3393 8489 16969 25459 33950 80
100 40 2120 3180 4240 10610 21210 31810 42400 100
学年。 1トン。 50トン。 75トン。 100トン。 250トン。 500トン。 750トン。 1000トン。 学年。
378式。
6 T .
例。
必要な牽引力は 5,000 ポンドです。車軸を駆動する場合、重量は 5000 × 6 = 30,000 ポンドになります。

379368. 表3. 任意の量の粘着力を確保するために駆動車軸にかける必要のある重量を示します。後者は重量の6分の1です。

必要な牽引力。 重量（ポンド単位）。 重量（トン単位）。
500 3000 1.34
1000 6000 2.69
2000 12000 5.36
3000 18000 8.04
4000 24000 10.80
5000 30000 13.40
6000 36000 16.07
7000 42000 18.75
8000 48000 21.43
9000 54000 24.11
10000 60000 26.80
12000 72000 32.14
14000 84000 37.50
16000 96000 42.86
18000 108000 48.22
20000 120000 53.60
380式。
2 S
c。
ここで、S = ストロークです。
c = ホイールの円周（どちらもインチ）
例。
ストロークを20インチ、ホイールの直径を5フィートとすると、比率は次のようになります。

40
188.4= 0.2122。

381369. 小数点表。これにピストン総圧力（表5）を乗じると、牽引力（ポンド）、またはダブルストロークとホイール円周の比率が得られます。表4。

車輪。 ストローク(インチ) 車輪。
18 20 22 24 26 28 30 32 34 36
3.5 2728 3031 3334 3638 3.5
3¾ 2553 2837 3120 3404 3688 3¾
4 2386 2652 2918 3182 3444 3708 4
4¼ 2250 2500 2750 3000 3250 3500 3750 4¼
4½ 2151 2390 2593 2830 3071 3294 3529 3764 4½
4¾ 2012 2235 2459 2682 2905 3129 3352 3575 3800 4¾
5 1910 2122 2334 2546 2766 2979 3192 3405 3617 3830 5
5½ 1736 1929 2122 2315 2500 2692 2885 3077 3273 3473 5½
6 1591 1768 1945 2122 2321 2500 2678 2857 3036 3215 6
6½ 1468 1632 1796 1958 2131 2295 2459 2623 2790 2951 6½
7 1364 1516 1667 1819 1970 2121 2273 2424 2576 2727 7
7.5 1272 1414 1556 1691 1831 1972 2114 2254 2394 2535 7.5
8 1194 1326 1417 1592 1688 1818 1948 2078 2208 2337 8
車輪。 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 車輪。
ストローク(インチ)
382式。
2( d2.7854 × p )= Pです。
ここで、d = 直径です。
p = インチあたりの圧力。
例。
16インチのピストン2つに1インチあたり100ポンドの圧力をかけると、

2[16 × 16 × 0.7854 × 100] = 40212。

383370. 表5. 直径10～24インチのピストン、および1平方インチあたり50～150ポンドの蒸気圧における全圧力。

円筒の直径 ピストン1個の面積。 両方のピストンのピストン全体の圧力、インチ当たりの圧力 円筒の直径
50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150
10 78.5 7950 9420 10990 12560 14130 15700 17270 18840 20410 21980 23550 10
11 95.0 9500 11400 13300 15200 17100 19000 20900 22800 24700 26600 28500 11
12 113.1 11310 13572 15834 18096 20358 22620 24882 27144 29406 31768 33930 12
13 132.7 13270 15924 18564 21232 23906 26540 29194 31848 34502 37156 39810 13
14 153.9 15390 18468 21546 24624 27702 30780 33858 36756 40014 43092 46170 14
15 176.7 17670 21204 24738 28272 31806 35340 38874 42408 55942 49476 53010 15
16 201.1 20110 24132 28154 32176 36198 40220 44242 48264 52062 56308 60330 16
17 227.0 22700 27240 31780 36320 40860 45400 49940 54480 59020 63560 68100 17
18 254.5 25450 30540 35630 40720 45810 50900 55990 61080 66170 71260 76350 18
19 283.5 28350 34020 39690 45360 51030 56700 62370 68040 73710 79380 85050 19
20 314.2 31420 37704 43988 50272 56556 62840 69124 75408 81692 87976 95260 20
21 346.4 34640 41568 48496 55424 62352 69380 76208 83136 90064 96992 103920 21
22 380.1 38010 45612 53214 60816 68418 77020 83622 91224 98826 106428 114030 22
23 415.5 41550 49860 58170 66480 74790 83100 91410 99720 108030 116340 124650 23
24 452.4 45240 54288 63336 72384 81432 90480 99528 108576 117626 126672 135720 24
384式。
N =5280
語× 4.
ここで、Nは数値です。
c = ホイールの円周。
例。
時速25マイル、車輪4.5フィート、1時間あたりのシリンダー数は

25 ×5280
4 × 3.1416× 4 = 37348

385371. 表 6. 3 フィート半から 8 フィートの車輪、時速 10 マイルから 60 マイルの速度で、シリンダー 1 個の容量に基づいて 1 時間あたりの蒸気消費量を示します。

車輪。 インチ単位のホイール。 1マイルあたりの回転数。 速度毎時シリンダー数
10 12 15 20 25 30 40 50 60
3.5 42 480 19200 23040
3¾ 45 449 17960 21552 26940
4 48 421 16840 2020年8月 25260 33681
4¼ 51 397 15880 19056 23820 31760 39700
4½ 54 373 14920 17904 22380 29840 37300
4¾ 57 361 14440 17328 21660 28880 36100
5 60 336 20160 26880 33600
5½ 66 306 18360 24480 30600 36720
6 72 281 22480 28100 33720 44960
6½ 78 259 20720 25900 31080 41440 51800 62160
7 84 240 19200 24000 28800 38400 48000 57600
7⅛ 90 224 22400 26880 35840 44800 53760
8 96 211 21109 25320 33760 42200 50640
386式。
D 2 × .7854 × ストローク
1728= C。
例。
15×24の円筒の容積は

15 × 15 × 0.7854 × 24
1728= 2.44 立方フィート。

387372. 表7. 直径10〜24インチ、ストローク18〜36インチのシリンダーの容量（立方フィート）。

円筒の直径 シリンダー容量（立方フィート）、ストローク 円筒の直径
18 20 22 24 26 28 30 32 34 36
10 082 091 100 109 118 127 136 145 10
11 093 104 115 126 137 148 159 170 181 11
12 118 131 144 157 170 183 196 209 222 235 12
13 133 149 165 181 197 213 229 245 261 277 13
14 160 178 196 214 232 250 268 286 304 322 14
15 184 204 224 244 264 284 304 324 344 364 15
16 208 232 255 278 301 324 347 370 393 416 16
17 235 263 289 315 341 367 393 419 445 471 17
18 263 294 323 352 381 410 439 468 497 526 18
19 361 394 427 460 493 526 559 592 19
20 400 437 474 511 548 585 622 659 20
21 481 521 561 601 641 681 721 21
22 528 572 616 660 704 748 792 22
23 625 674 723 772 821 876 23
24 681 733 785 837 889 941 24

389373. 表8. 蒸気の体積、圧力、温度、密度を示します。

蒸気圧力。 水を 1 とした場合の蒸気の相対量または立方フィート。 温度。 総熱量。 1立方フィートの重量。 蒸気圧力。
50 552 281 1200 1129 50
60 467 293 1203 1335 60
65 434 298 1205 1436 65
70 406 303 1206 1535 70
75 381 307 1208 1636 75
80 359 312 1209 1736 80
90 323 320 1212 1929 90
100 293 328 1214 2127 100
110 269 335 1216 2317 110
120 249 341 1218 2505 120
130 231 347 1220 2698 130
140 216 353 1221 2885 140
150 203 358 1223 3070 150
390式。
S =√ac × 21.2。
ここで、S = 表面。
a = 格子面積。
c = 1 時間あたりの水の立方フィート。
例。
格子面積16平方フィート、水量200立方フィート/時、表面は

√16 ×200 ×21.2=1199.92です。

391374. 表9. 1時間当たりの水消費量に必要な火格子面積と加熱面積を示します。

1時間あたりに蒸発する水の立方フィート数。 格子面積（平方フィート）
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
火格子上部と側柱に対応する加熱面。
100 561 599 636 670 703 734 764 793 821 848 874 900 924 948 972 995 1017 1039 1060 1081 1102 1122 1142 1161
110 588 628 667 702 737 770 802 831 861 888 916 943 969 994 1018 1042 1066 1089 1111 1133 1155 1176 1197 1217
120 614 657 697 734 770 805 837 869 900 927 957 985 1013 1039 1064 1089 1114 1138 1162 1184 1207 1229 1251 1272
130 639 683 725 764 801 837 871 904 936 965 996 1025 1053 1081 1107 1133 1159 1184 1208 1232 1255 1278 1300 1323
140 663 709 752 793 831 869 904 938 972 1003 1034 1064 1093 1122 1150 1177 1203 1229 1254 1279 1303 1327 1351 1374
150 686 734 779 821 860 900 935 971 1006 1038 1070 1101 1131 1161 1190 1218 1245 1272 1298 1323 1350 1373 1398 1422
160 758 805 848 889 927 966 1004 1039 1073 1106 1138 1169 1199 1229 1258 1286 1314 1341 1367 1393 1419 1444 1469
170 782 829 874 916 957 996 1034 1071 1106 1140 1173 1205 1236 1266 1296 1325 1354 1382 1409 1436 1462 1488 1514
180 805 853 900 943 985 1025 1064 1102 1138 1173 1207 1240 1272 1303 1334 1364 1393 1422 1450 1478 1505 1532 1558
190 877 924 969 1013 1053 1093 1132 1169 1205 1240 1274 1307 1339 1370 1401 1431 1461 1490 1518 1546 1573 1600
200 900 948 995 1039 1081 1122 1161 1199 1236 1272 1307 1341 1374 1406 1437 1468 1499 1529 1558 1586 1614 1642
210 928 974 1019 1064 1107 1149 1189 1229 1264 1298 1336 1374 1408 1441 1473 1505 1536 1566 1596 1625 1654 1683
220 1000 1042 1089 1133 1176 1217 1258 1291 1324 1365 1406 1441 1475 1508 1541 1572 1603 1634 1664 1693 1722
230 1019 1067 1114 1159 1203 1245 1286 1323 1359 1398 1437 1473 1508 1542 1575 1607 1639 1663 1701 1724 1761
240 1091 1138 1184 1229 1272 1314 1354 1393 1431 1468 1505 1541 1575 1609 1642 1675 1692 1738 1754 1799
250 1111 1162 1208 1254 1298 1341 1380 1422 1458 1499 1533 1572 1606 1642 1675 1709 1733 1774 1797 1836
260 1184 1232 1278 1323 1367 1406 1450 1484 1529 1560 1603 1636 1675 1708 1743 1774 1809 1840 1872
270 1207 1256 1303 1349 1401 1433 1478 1515 1557 1592 1634 1668 1692 1741 1776 1808 1843 1875 1908
280 1279 1327 1374 1435 1460 1505 1546 1586 1624 1664 1700 1738 1774 1809 1842 1877 1910 1943
290 1302 1351 1400 1452 1486 1532 1573 1614 1653 1693 1729 1754 1804 1841 1873 1910 1939 1977
300 1374 1425 1469 1512 1558 1600 1642 1682 1722 1758 1799 1834 1872 1904 1943 1968 2011
320 1469 1516 1564 1610 1654 1696 1738 1778 1816 1859 1894 1932 1970 2008 2024 2078
340 1564 1612 1658 1704 1748 1792 1833 1872 1915 1954 1993 2032 2069 2096 2141
360 1658 1706 1754 1800 1844 1886 1928 1971 2012 2050 2090 2128 2166 2204
380 1753 1802 1848 1894 1938 1982 2025 2066 2107 2148 2187 2226 2264
400 1800 1848 1900 1944 1990 2034 2077 2120 2162 2204 2244 2284 2322
425 1950 2014 2056 2077 2142 2187 2226 2268 2317 2353 2396
450 2014 2056 2120 2150 2190 2200 2300 2332 2374 2417 2459
475 2175 2210 2268 2310 2353 2416 2445 2480 2523
500 2332 2370 2412 2459 2523 2565 2608
392式。
N =S
Ld πまたはS
Ld 3.1416。
ここでS = 全表面、
ここでL = 長さ、
d = 直径（フィート）
ここでπ = 3.1416、
ここで、Nは数値です。
例。
直径2インチ、表面1466、長さ14フィート、

N =1466
14 × 0.167 × 3.1416= 200。

393375. 表10. 任意の表面積を得るためのチューブの数と寸法を示します。

長い。 直径1½ 直径1¾ 直径1⅞ 直径2 直径2⅛ 直径2¼ 直径2⅜ 直径2½ 長い。
8 314 336 397 419 445 471 504 523 8
8½ 334 389 422 445 473 500 535 556 8½
9 352 411 447 471 507 530 566 588 9
9½ 372 435 471 497 523 559 597 621 9½
10 392 457 496 524 556 589 628 655 10
10.5 411 480 521 549 584 618 659 687 10.5
11 431 503 545 576 612 647 690 720 11
11.5 451 526 570 602 640 677 721 753 11.5
12 471 549 595 628 667 705 752 786 12
12.5 490 572 620 654 695 735 783 818 12.5
13 510 595 645 681 723 764 814 851 13
13.5 530 617 669 707 750 793 845 884 13.5
14 549 640 695 733 778 823 876 916 14
14.5 569 663 719 759 806 852 907 949 14.5
15 589 686 744 785 834 882 938 982 15
15½ 608 708 769 811 861 911 969 1015 15½
16 628 731 794 837 889 941 1000 1048 16
16½ 648 754 819 863 917 971 1031 1081 16½
17 668 777 843 889 945 1000 1062 1114 17
394式。
13.5√a – 28、
ここで、aは入学率です。

例。
初期圧力が 100 ポンドで、吸入率が 60 パーセントの場合の平均圧力はいくらですか。

13.5√60 – 28 = (13.5 × 7.7) – 28 =76
100100、つまり76ポンドです。

395376. 表11 初期圧力が1インチあたり50～150ポンドの場合の、任意の入口率に対するシリンダーの平均蒸気圧力を示します。

初期圧力（ポンド単位）。 平均シリンダー圧力、吸入量はストロークの 100 分の 1 単位です。
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
50 7 12 16 20 23 26 28 31 33 36 38 40 42 44
60 9 14 19 24 28 31 34 37 40 43 46 49 51 53
70 10 17 22 28 33 36 40 43 47 50 54 57 59 62
80 12 19 26 32 38 42 41 49 54 58 62 65 68 71
90 13 22 29 36 42 47 51 54 60 65 69 73 76 80
100 15 24 32 40 47 52 57 62 67 72 77 81 85 89
110 16 26 35 44 52 57 63 68 74 79 85 89 93 98
120 18 29 38 48 56 62 68 74 80 86 91 97 102 107
130 19 31 42 52 61 68 74 81 87 94 99 105 110 116
145 21 34 45 56 65 73 80 87 94 101 107 113 119 125
160 22 36 48 60 70 78 85 93 100 108 114 121 127 134
396
パートII.
車
車輪と車軸。

377. 自動車製造の機械的な詳細については、ここで述べる必要はありません。しかし、自動車を特別な任務に適合させ、ゲージなど、道路の特定の特性に依存する事項については、何か言わなければなりません。

第13章で述べたように、車輪のタイヤの傾斜は円筒形ではなく円錐形です。完全に直線的な道路であれば、もちろん車輪に円錐形は必要ありません。円錐形の目的は、曲線上で車輪の直径を変化させることです。一般的には、すべての軌間において、すべての車輪に一定の標準円錐形を与えるのが一般的です。これは全くの誤りであり、「Pambour on the Locomotive Engine」に引用されている次の式を見れば明らかです。

図156.

図156のmm′を外側のレール、nn′を内側のレールとします。同じ車軸上の円周は、同じ半径の間に含まれるこれらの曲線の長さに応じて明らかに変化します。

最初の車輪の直径をD、 2番目の車輪の直径をdとすると、

mm′
nn′= (π D )/(π d )、
あるいはそうでない場合

mm′ = 3.1416 D、
そして

nn′ = 3.1416 d .
397また、

mm′
nn′＝単核症
​。
曲率半径をr、半ゲージをeとすると、上記の比率は次のように表される。

mm′
nn′＝r + e
r – e、
そしてまた

D
d＝r + e
r – e、
そして最後に

D – d =2 eD
r + e。
この式は、必要な効果（外輪の引きずりがなく、内輪の滑りがない）を生み出すために、内輪と外輪の間に存在すべき直径の差を示しています。

例。

曲率半径を 1,000フィート。
道路のゲージ、 6フィート。
ホイールの直径、 4フィート。
そして式は次のようになる

2 ed
r + e＝24
1003= 0.024フィート、
または両方の車輪で0.288インチ、または各車輪で0.144インチ。幅4インチの場合、曲線は次のようになります。1
28幅の1/8インチ、つまり十進法では0.144インチ、俗に言うと1/5インチです。3フィートの車輪の場合、この規則では0.11インチの円錐形となります。

注記：ブッシュ氏とロブデル氏は、4インチのタイヤで車輪の曲率を0.08インチ（約1.2cm）、つまり1フィートあたり1/4インチとしています。上記の式は、3フィートの車輪と4フィート8.5インチのゲージの場合、曲率0.09インチとなります。

398アメリカの道路で最も多く使われている車輪は鋳鉄製の一体型で、ハブとリムで接続された2枚のサイドプレート、または側面にリブが付いた中央プレートで構成されています。ホイットニー・アンド・サン社（フィラデルフィア）は、すべての車輪に焼きなまし処理を施しています。これにより、鋳造所から出たばかりの熱いうちにすぐに冷やすよりも、衝撃や冷気による破損の可能性が大幅に低減されます。

イギリスの道路で使用されている車輪は、錬鉄製のリムとスポーク、そして鋳造ハブで構成されており、タイヤは別々に取り付けられています。このような車輪は破損しにくいですが、アメリカの車輪よりも高価です。

378. 鉄道事故の頻繁な原因の一つは、車軸の破損です。イギリスのウルヴァーハンプトンで行われた、形状の異なる車軸を用いた実験は、車軸の中央部分の直径を小さくするのは全くの誤りであることを如実に示しています。もし何らかの変化を加えるとすれば、中央部分を最も大きくすることでしょう。車輪の後ろの肩の影響で、強度が大幅に低下するのです。おそらく最も強度が高く経済的な鉄道車軸は、錬鉄管でしょう。確かに、中空車軸は、同じ量の材料を含む中実車軸よりも張力に対する抵抗力がはるかに強いです。

注1.英国ウルヴァーハンプトン出身の教養人であり、鉄道車軸製造業者でもあるトーマス・ソーニクロフトは、次のように述べている。「一般的に製造される様々な形状の車軸は、それ自体に破壊の要素を内包している。車軸の寸法調整には一定の原則があり、その原則から逸脱するほど、故障の可能性は高まる。」

彼はこう述べている。「車輪が支持部で、軸受けが荷重を受ける側なのか、それともその逆なのかは疑わしい。後者の場合、車輪の円錐が横方向の歪みを引き起こし、車軸を曲げる傾向がある。そして、その曲げが弾性限界の半分以下で、長時間続くと必ず破損する。そして、弾性限界を超えると、車輪の面は本来回転するべき面から外れるだろう。」

399最初の実験の目的は、車軸の縦断面の形状が弾性限界に与える影響を調べることでした。

車軸の直径を4から小さくすることで5
16中心でインチから 3¾ インチに、弾力性の限界は 0.343 インチから 0.232 インチに減少し、その弾力性を生み出すための荷重は 14 トンから 7 トンに減少しました。

二つ目の実験は、中心部の直径を小さくすることによる、突然の衝撃に対する耐性への影響を確かめることであった。車軸の片方の半分は中央から端まで直径4.5インチとし、もう片方の半分は中心部を4.5インチから4インチに縮小した。車輪を固定し、ラムをジャーナルに打ち込んだところ、以下の結果が得られた。46回の打撃で、縮小していない端は18度の角度に曲がった。16回の打撃で、縮小した端は22度の角度に曲がった。

実験3は、車輪の後ろに肩部を設けた場合の効果を確かめることだった。片方の端は車輪のストッパーとして8分の1インチの肩部を付け、もう片方の端は平らに加工した。油圧試験の結果、肩部を付けた端は60トンで、平らな端は84トンで破断した。

第四の実験の目的は、車輪の位置がジャーナルの端部に与える影響を調べることであった。一方の車軸は、ジャーナルのネックと一直線になるように鋳鉄製のフレームに固定されていた。このとき、ラムを10フィート落下させて7回打撃すると、ジャーナルは破損した。もう一方の車軸は、ジャーナルのネックが1.5インチ突き出した状態でフレームに固定されていたが、同じラムを10フィート落下させて24回目の打撃で破損した。

実験者は、実験の結果を次のようにまとめます。車軸は中央が両端よりも小さくなってはならないが、逆に、サイズに差をつける場合は中央が最大になる必要がある。

材料強度の権威ある専門家は、中空管は同重量の中実棒に比べてねじれに対する抵抗力が3倍強いとしています。つまり、外径5インチ、内径3¾インチの車軸は、内径3¾インチの中実車軸の3倍の強度を持つということです。

注2.以下の実験はM. Bourville氏によって準備され、オーストリア政府によって実施された。装置は、肘まで木材でしっかりと固定された曲がった車軸で構成され、水平部分の端に接続された歯車によってねじりを受ける。1回転あたりのねじり角度は24度であった。棒が1つの歯を離れ、次の歯によって持ち上げられるたびに衝撃が発生した。装置に適合した指標が、回転数と衝撃数を示した。この試験に提出された7つの車軸は、以下の結果を示した。

1番目。ムーブメントは1時間作動し、10,800回転、32,400回の衝撃を発生した。直径2.6インチの軸を機械から取り出し、油圧プレスで破壊した。鉄の組織に目に見える変化は見られなかった。

4002d. 新しい車軸は4時間の試験を経て129,000回のねじりに耐え、その後油圧プレスによって破断した。破断面には肉眼では鉄の変化は確認できなかったが、顕微鏡で観察すると、繊維は接着されておらず、針の束のように見えた。

3本目の車軸は、12時間にわたり38万8000回のねじりを受け、2つに折れた。肉眼で、組織の変化と鉄の結晶粒の粗大化が観察された。

4. 120時間、3,888,000回のねじりを経て、車軸は多くの箇所で破損し、その組織に著しい変化が見られました。これは中心部に向かうほど顕著で、粒子の大きさは端部に向かうほど小さくなっていました。
5. 720時間にわたり23,328,000回のねじりを受けた車軸は、その組織が完全に変化した。中央の亀裂は結晶構造であったが、鱗状ではなかった。

6日。10ヶ月後、車軸は78,732,000回のねじりと衝撃にさらされ、油圧プレスによって破断した。破断部の表面は明らかに鉄の構造が完全に変化しており、破断面はピューターのような鱗状になっていた。

7番目。最後の試験として、1億2830万4000回のねじりを受けた車軸は、前の実験と同様の破面を呈した。結晶は完全に明瞭に定義され、鉄は錬鉄の外観を完全に失っていた。

車の分類。

379. 鉄道車両は大きく分けて3つの種類に分類されます。

旅客輸送用のもの、
貨物輸送用のもの、
道路の補修用です。

380. アメリカの客車は、全長約15メートル、幅約3メートル、高さ約2メートルの車体で、約60人の乗客を収容できる座席を備え、クッション、暖房、照明、換気設備が備え付けられています。移民を除いて、アメリカでは二等車と三等車はほとんど利用されていません。

ハウス、ボックス、または屋根付きの貨車は、「フラット」またはプラットフォーム車と異なり、床の上に高さ約 6 フィート、幅約 9 フィートの単純な長方形のハウスが建てられている点のみです。 401これは、家具、書籍、乾物、金物、小型機械など、屋外暴露に耐えられない貨物を保護するために使用されます。台車、箱、俵、マスト、木材、燃料はプラットホーム車で輸送されます。かさばる機械や、プラットホーム車に収まらない一等・二等貨物は、防水シートで保護する必要があります。

381. 車輪、バネ、ブレーキの配置は、各クラスの車両で共通していますが、主な違いはバネの取り付けやすさです。各車両は2台の「台車」の上に載っており、台車は4個、6個、または8個の車輪で構成され、レバーとバネで衝撃を吸収するよう接続されています。車体とはピンのみで接続されており、カーブの通過が非常に容易になっています。

土を運ぶために使用される車は、車体を傾けることができるように配置されており、必要に応じて側面、端、または中央に内容物を素早く「投棄」できます。

382. 一部の路線では、列車全体の下に連続した牽引棒が通されており、各車両は牽引棒に連結され、各車両は安全チェーンのみで連結されている。この方法を採用し、同時に緩衝梁を互いにしっかりと固定することで、列車全体が一体となり、停止時や発進時の揺れを大幅に軽減できる。

いかなる場合でも、軽さと強度の両立が望まれるため、多くの建築業者が行っているように、大きく重い梁を使用するのではなく、車両の縦方向のフレーム部分をロッドでトラスするのが最善であることがわかります。

列車の遅延。

383. 列車の減速方法については、車輪にブレーキをかけるという慣習は、多くの人々から全く間違っていると考えられていますが、それは当然のことです。ブレーキは車輪ではなくレールにかけるべきであり、車輪に引き寄せられるブレーキには、レバーによって摩擦力が与えられます。 402ブレーキマンは、車輪をレール上で自由に滑らせることができます。レール上を滑るシューには、車両の全重量による摩擦力が加わります。

減速力はすべての車両に同時に適用する必要があります。前方に力が強すぎると、後部の車両が前方の車両にぶつかってしまいます。後方に力が強すぎると、列車が破損する可能性があります。

ブレーキマンの適切な場所は列車の上部で、そこからすべての信号がすぐに見えるようになっています。

403
第15章
駅
建物の分類。

384. 鉄道を運営するための建物の全体は、

ターミナル、 乗客、 駅。
貨物、

 方法、 乗客、 駅。
 貨物、

 エンジンハウス。
 修理工場（エンジン用）。
 修理工場（自動車用）。
 木の小屋。
 水タンク。

これらに関連するものとして、車両や貨物の重量を測る秤、ターンテーブル、トランスファーテーブル、スイッチハウス、ゲートハウスなどがある。

建物の所在地。

385. 上記のいくつかの建物の位置は、ターミナルの状況、交通の特徴、到着および出発する列車の数によって異なります。

ターミナル旅客ホール。

386. 旅客ホールは、利用者にとって最も便利なアクセス地点に設置するべきである。貨物ホールは、 404建物は、商品の受け取り、出荷、配送に最も便利な場所にある必要があります。

機関車庫と車庫、そして修理工場は、土地が安く、煙や騒音で住民に迷惑をかけない程度の住宅から離れた場所に建設される。薪小屋、タンク、ターンテーブルなどは、通常、機関車庫に設置され、計量器などは貨物棟に設置される。

387. 内陸部と海港を結ぶ鉄道は、おそらく二種類の貨物を運ぶことになるだろう。一つは輸出用、もう一つは国内消費用である。前者は直ちに埠頭に運び、一回の積み替えで船舶に積み込むべきである。後者は国内貿易の中心地にできるだけ近い場所で輸送されるべきである。

取扱量が相当に多い場合、到着部門と出発部門は明確に区別しておく必要があります。そうでないと、運営が複雑になります。大規模な旅客ターミナルの到着部には、多数の乗客が一度に降りやすいように、多数のドアが必要です。出発室は、出発する乗客が単独で、あるいは少人数で来るため、ドアを少なくする必要があります。そのため、大都市では、長方形の正面を出発室に、外側のプラットフォームに通じる長い側面を到着室に割り当てます。

アメリカの鉄道会社は特に一つ注意を払うべきことがある。それは、乗客を悪徳運転手による不当な搾取やゆすりから守るための公共車両の整備である。乗客と鉄道職員以外は、いかなる建物にも立ち入るべきではない。各車両の場所と運賃は会社が定め、運賃は乗客が駅の会社代理人から小切手で支払うべきである。

405
ターミナル貨物駅。

388. ターミナル貨物棟には、貨物の受入れと積み込みに必要なすべての設備を備える必要があります。建物の中央部に線路を、側面にプラットホームを設置する場合、乗降プラットホームは車両からドアまで緩やかな傾斜とし、積込プラットホームはドアから車両まで緩やかな傾斜とします。この配置により、貨物の取り扱いが容易になります。建物内部は、目的地または貨物の種別に応じて、複数の部門に分割することができます。

エンジンハウスと付属設備。

389. 中央にテーブルを備えたターミナルエンジンハウス。

エンジン 10 台、直径は 145 フィートである必要があります。
エンジン 15 台、直径 150 フィートである必要があります。
エンジン 20 台、直径は 167 フィートである必要があります。
エンジン 25 台、直径は 183 フィートである必要があります。
エンジン 30 台、直径 200 フィートである必要があります。
エンジン 35 台、直径は 217 フィートである必要があります。
エンジン 40 台、直径 233 フィートである必要があります。
エンジン 45 台、直径 250 フィートである必要があります。
エンジン50台、直径は267フィートである必要があります。
テーブルの直径は45フィート、エンジンはテーブルから離れると50フィートのスペースを占めます。32台のエンジンには直径が必要です。

32 × 10
3.1416+ (2 × 50) = 202 とほぼ等しくなります。
建物内のエンジンには、交互に配置された2つのピットの間に設置された小型タンク（各タンクの容量は5000ガロン）から水を供給するか、建物全体を鋳鉄製のパイプで囲み、大型タンクに接続して給水する。このパイプには、各ピットの中央と上端近くにゲートを設ける。 406これらすべてをパイプで一連の小さなタンクに接続し、水位をほぼ一定に保つことができます。

エンジンや自動車の修理工場は、必要な機械を収容できるように配置した、シンプルな長方形の建物である場合があります。

ターンテーブルは、木または鉄でできた円形の骨組みだけで構成されています。この骨組みは、全重量を支える頑丈な鉄製の軸の中心に配置され、円周には直径14インチまたは15インチの15個、18個、または20個の車輪が並んで配置されています。車輪は独立したスパイダーフレームに配置され、底部の石材に設置された湾曲したレール上を走行します。テーブルは車輪の上部で回転するため、テーブルの円周方向の動きは車輪の2倍になります。

フレームは、まず幅10～12インチ、奥行き15～16インチの2本の木材で構成され、その上にレールが設置されます。レールは強固にトラス構造になっており、荷重を中央に分散させます。レールから8～10フィートの間隔を空けて、5×10インチの木材が同様にトラス構造で直角に配置され、荷重を車輪にしっかりと固定します。全体は斜めの支柱で補強され、床は強固に支えられています。テーブルはピニオンによって回転し、基礎または側面の石材に固定されたラックと連動します。トラスと中央の支柱は、垂直方向に調整可能でなければなりません。

テーブルの費用は、石工費を除いて 1,200 ドルから 1,800 ドルです。

重量計は、通常の干し草計量器に似ていますが、機関車の重量に耐えられるほど頑丈で堅牢です。道路に並べられるすべての貨物車には、番号と正確な重量が目立つ場所に塗装されている必要があります。そうすれば、いつでも貨物車を重量計に載せることで、積載されている荷物の重量を確認できます。

407
木小屋とタンク。
途中駅では、貨物駅と旅客駅、木材駅と水駅が一体化されている場合があります。計画と規模は駅の所在地と重要性に応じて決定されます。タンク、木材庫、旅客駅の相対的な位置は、炭水車が補給物資を受け取るための適切な場所に停車した際に、通常の長さの旅客列車の中心が旅客ドアの位置となるようにする必要があります。

給水について。

390. 道路の終点から出発する機関車の数によって、主要な給水所に必要な水量が決まります 。また、道路と交通量の性質によって、給水所の位置と規模が決まります。交通量は道路全体にわたってほぼ均等に分散しているため、タンクは等間隔に設置する必要があります。そのため、機関車は、平坦な道路よりも急勾配の道路でより近い地点に給水する必要があります。しかし、一般的には、水は入手できる場所で汲み上げられ、場所は小川や泉の位置によって決まります。タンクまで水を汲み上げるには、蒸気、水力、風力、人力、または動物の力を利用することができます。多くの場合、高い位置にある泉は人工的な力を用いずにタンクを満たします。自然界の液体の水は、多かれ少なかれ植物性、気体、塩分などの物質を含浸しており、機械的な用途には適さないことがよくあります。これらの混合物は、水が流れる岩や地面に由来します。ボイラー内に形成される付着物は、ボイラー内の水の濃縮によって不純物が沈殿することで発生します。付着物の性質に関わらず、水に木炭を入れて煮沸することで効果的に除去できます。ろ過前に水を加熱することで、異物の溶媒となる空気と炭酸ガスをすべて除去できます。 408物質が多ければ多いほど、ろ過プロセスが加速され、より効果的になります。雨水は他のどの水よりも純粋で、事実上、完璧に純粋です。河川水はそれに次ぐものです。湧き水は一般的に様々な形態の塩基性塩で混ぜられていますが、そのほとんどは、弱火で加熱し、木炭でろ過することで沈殿させることができます。
391. 図157は、ポンプとヒーターを備えたタンクハウスの便利な形状を示しています。

図157.

Aはタンクの内部半分を示しています。

B、タンクの半分の高さ。

C、ポンプ、C′、供給管、d、吸入管およびストレーナー。

E、ヒーター。

eは短いパイプ、hは長いパイプです。

H、排出パイプ。

G、排出バルブ。

I、排出管用カウンターウェイト。

K、ウェイトロープ用ホイール。

L、タンク内の水の量を示す目盛り。

切り抜き写真に写っているヒーターは、長さ2インチの鉄管をコイル状に巻いたものです。この短い管は、タンクの底から6インチ以内から床まで2～3フィートほどまで伸び、そこから4～5回螺旋状に曲がります。 409コイルの中央から上向きに曲がり、タンク内に3～4フィート（約90～120cm）ほど伸びています。コイルの下部には小さな格子が取り付けられており、装置全体は鉄板で覆われています。このようなパイプの配置により循環が確保され、タンク内の水は十分に温かく保たれます。以下の規則と表が参考になるでしょう。

392. 一定時間内に一定量の水を排出するために必要なパイプ内の水の速度は、次のように表される。

144 C
a。
ここで、Cは 1 時間あたりの立方フィートの数、a はパイプの面積です。

393. 任意の直径のパイプに水を送るのに必要な水頭は、次の式で表される。

CD + C
′= H。
ここで、C は定数です。
C′ = パイプの直径に対する定数。
D = パイプの直径。
H = 必要なヘッド数。
CとC′の実験値は次のとおりです。V をフィート/分の速度とすると、

V. C.
60 8.62
70 11時40分
80 14.58
90 17.95
100 21.56
120 29.70
140 38.90
150 44.00
180 62.13
410また、 C′の値は

パイプの直径。 C′。
2 .000
3 .006
4 .028
5 .053
6 .078
7 .104
8 .134
前述のルールの使用例。
長さ 1,000 フィートの 8 インチのパイプを通じて 1,333 立方フィート、つまり 1 時間あたり 10,000 ガロンの水を送るのに必要な水頭が必要です。

ルール1による速度は

1333 × 144
8 2 × .7854= 1 時間あたり 3818 フィート、または 1 分あたり 64 フィート。
ルール2 （60のCの値は8.62、70のCの値は11.40、64のCの値はほぼ10）により、

10
8 + 0.134= 1.23、
これを 10 倍すると (1000 フィートに 100 が何倍含まれているか、つまり距離)、12 インチまたは 1 フィートとなり、これが必要な落差となります。タンクの入口の高さが 20 フィートの場合、必要な落差は 20 + 1 = 21 フィートとなります。

394. 一定量の水を汲み上げるエンジンの力を表す式は

ウェストバージニア州
33000。
411ここで、Wは水柱の重さ、Vは毎分フィート単位の速度、そして33,000は馬力を表す。例えば、高さ50フィートの6インチのパイプを通して毎時1,000立方フィートの水を汲み上げるには、エンジンは何馬力必要だろうか？

速度は

1000 × 144
6 2 × 0.7854= 5093フィート/時
毎分85フィート。高さ50フィート、直径6インチの水柱の重さは

6 2 × 0.7854 × 50 × 12
1728× 62½ = 613.6 ポンド
また、

612½ × 83
33000= 約1.5馬力。

395. 現在、鉄道駅で水を汲み上げるために使用されているポンプには、カーペンターの回転式、ワージントン、マクゴーワン、パーキンスとビショップの各社のポンプがあり、いずれもあらゆる目的に応えます。
396. 鋳鉄管の重量と1フィートあたりのコストを示す表。
     ボアの直径。
     インチ。 金属の厚さ。
     インチ。 1 フィートあたりのパイプの重量
     (ポンド) 。 1 フィートあたりのパイプのコスト。
     セント。
     1 ¼ 3.06 15
     1¼ ¼ 3.67 18
     1.5 ¼ 4.29 21
     1¾ ⅜ 7.81 39
     2 ⅜ 8.73 44
     2¼ ⅜ 9.65 48
     2.5 1/2 14.70 73
     2¾ 1/2 15.93 80
     3 1/2 17.15 86
     412鋳鉄の1立方フィートの重さは450ポンド、価格は1ポンドあたり5セントです。

McGOWAN の複動ポンプの容量を示す表。
説明。 1番。 2番目。 6,600 ガロンのタンクを満たすのに必要な時間。
ストローク（インチ） 5 8½ 時間。
プランジャーの直径、 2⅝ 3⅛
プランジャーの面積、 5.278インチ 7.70インチ 小型ポンプ1号機。 大型ポンプ2号機。
半ストローク立方ガロン 0.114 0.283
1時間あたりのガロン単位での排出量。 10時 1 分あたりのフルストローク数。 136.8 339.6 49 19
20歳で 273.6 679.2 24 10
30歳で 410.4 1018.8 16 7
40歳で 547.2 1358.4 12 5
50歳で 684.0 1698.0 10 4
60歳で 820.8 2037.6 8 3.5
70歳で 957.6 2377.2 7 3
80歳で 1094.4 2716.8 6 2.5
90歳で 1231.2 3058.4 5 2¼
100で 1368.0 3396.0 5 2
413
第16章
管理
鉄道会社の努力をあらゆる点で個人の努力と同等にするために必要なのは、あらゆるレベルのサービスを通じて個人の責任を厳格に規定するシステムだけです。— DC マッカラム

従業員の組織。

397. 鉄道経営は大きく分けて二つの部門に分けられる。

財務管理。
運営管理。
最初のものは、現在のような文書には適していません。会計システム全体を網羅しており、役員は会長、秘書、会計、弁護士、そして取締役です。

398. 運営管理は次のように区分される。

商務部門。
機械部門。
第一は、関税の調整、旅客と貨物の輸送、乗船に関するすべての事項を包含する。 414貨物の輸送と配送、計量・検針、切符・受取所、蒸気船、駅馬車、鉄道の接続。二つ目は、路盤、上部構造、橋梁、石工、建物、固定車両の維持管理、あらゆる修理、更新、拡張、改修、そして車両の購入、検査、保守、運行。これらの部門は、細部に至るまでさらに細分化されていく。

注記:第 16 章のイタリック体の部分は、DC マッカラムがニューヨーク・アンド・エリー鉄道の株主に宛てた詳細な報告書 (1856 年 3 月 25 日) から許可を得て抜粋したものです。

399. 効率的な運用システムの形成には、以下の一般原則が適用されます。

まず第一に、適切な責任分担です。

第二に、責任が完全に遂行されるよう、十分な権限が付与され、責任が現実のものとなること。

第三に、そのような責任が忠実に遂行されているかどうかを知る手段。

第四に、あらゆる職務怠慢を速やかに報告し、悪事が直ちに是正されるよう努める。

第五に、こうした情報は、主任職員に迷惑をかけず、部下に対する影響力を弱めないような、毎日の報告と点検のシステムを通じて入手されるべきである。

第六に、総監が誤りを直ちに発見できるだけでなく、違反者を指摘できるようなシステムを導入する。

400.効率的かつ成功する業務システムは、運営部門の責任者である最高責任者に、細部に至るまで詳細な毎日の記録を提供するようなものでなければならない。このような監督がなければ、満足のいく年次報告書の入手は不可能とみなされる。 415極めて問題がある。配当がそのような管理なしに行われているという事実は、この立場を否定するものではない。なぜなら、多くの場合、企業の並外れた収益性により、最も緩く非効率的な経営下でも満足のいく収益が保証される可能性があるからだ。

全ての部下は直属の上司にのみ責任を負い、直属の上司の指示に従うべきである。各役員は、総監督の承認を得て、自らの行為に責任を負う全ての人物を任命する権限を有し、会社の利益のために必要であると判断した場合には、部下を解雇する権限を有する。

401. 次の表は、一級鉄道の従属率と方向を示しています。 {ロードマスター。 {セクションの男性。 {道路管理者。 {セクションの男性。
     { {ロードマスター。 {セクションの男性。
     { {セクションの男性。
     {
     { {機械工場の職長、機械工。
     { {職長鍛冶屋、鍛冶屋。
     {機械部門の監督者。 {職長、自動車店、大工、
     { {フォアマン塗装工場、塗装工。
     { {機関士（列車には乗っていない）、消防士。
     { {自動車整備士、オイル整備士、清掃員。
     {
     { {指揮者 {ブレーキマン。
     { {メールエージェント。 {機関士（列車に乗っている）。
     { {切符収集家。
     総監 { {
     {一般旅客代理店。 {駅員。 {ハックマン。
     { {転轍手。
     { {
     { {エクスプレスエージェント。
     { {警察。
     {
     { {指揮者。 {ブレーキマン。
     { {機関士（列車に乗っている）。
     {総合貨物代理店。 {駅係員。
     { {計量士。
     { {ゲージ。
     { {ヤードマスター。
     {
     {供給エージェント。 {事務員、チームスターズが物資を供給する。
     {燃料剤。 {木小屋の周りで働く男性全員。
     従業員の義務。
     402.総監督官は、すべての部門の長に対して完全な統制権を持ち、命令は長にのみ発し、部長の決定を運営部門に伝達する主要な代理人である。 416部門のレポートがディレクトリに送信されるチャネル。

道路監督官は、路盤、上部構造、橋梁、石積み、建物、そしてあらゆる移転、拡張、改修の責任を負います。監督官は、鉄道建設を最初から最後まであらゆる面で遂行できる、土木技術者としての資質を備えていなければなりません。

機械監督は、すべての圧延機械および固定機械、工場、機関室、ターンテーブル、タンク、計量器の購入、検査、修理、および運用を担当します。また、機関車および車両の全設備の良好な状態、適切な適合、および効率性を維持する責任を負います。

旅客総代理店は、社長および総監督の指示のもと、旅客輸送の価格を設定し、すべての車掌、切符販売員、駅の警備員、郵便および急行代理店、駅馬車、蒸気船、鉄道の接続、および旅客輸送に付随するすべての業務を担当します。

貨物総代理店は、すべての駅において貨物の積み下ろし、検量、計量、現金の受け取り、簿記に従事するすべての職員、駅係員、列車係員を統括する。総代理店は、社長および総監督の承認を得て、貨物運賃を制定・規制し、接続鉄道との契約を締結し、当該契約の利益を保険で保護する。また、貨物損害賠償請求を審査し、適切に処理されるよう監督する。

木材代理店は、総監督の承認を得て、必要な量の燃料の供給について契約し、適切な場所での計測、検査、配達に立ち会い、毎月、供給および使用された燃料の量、および在庫の場所と量を登録します。

417供給代理人は、すべての部門で使用されるすべての資材（鉄、木材、エンジン、レール、橋、道路上で使用されるすべてのもの）の供給を担当し、受け取った資材の正確な数量と品質を各部門に請求します。

道路監督官は、道路管理者の指揮下、道路の必要に応じた長さ25マイルから50マイルの区間の路盤および上部構造の維持管理を担当する。また、道路監督官の指揮下で運行される砂利列車および木材列車の運行も担当する。監督官は、担当区間を少なくとも1日に1回通過しなければならない。監督官の下には、それぞれ10マイルを担当するセクションマンが配置され、適切な工具と信号が支給される。監督官は、手押し車で各セクションを少なくとも1日に1回通過しなければならない。監督官は、担当区間のすべての分岐器、転轍機、椅子、レールが適切な状態であることを確認し、軌道に監督官が修理できない欠陥がある場合は、直ちに道路監督官に報告しなければならない。

機関士は、列車を降りている時は機関長の指示に従い、列車に乗っている時は車掌の指示に従います。機械の詳細に精通し、機関車工場で勤務した経験があり、あらゆる点で節度を保ち、安定した人物でなければ、このベッドに就くことはできません。

鍛冶屋、機械屋、大工、自動車工場の職長は、機械監督の監督下にあり、エンジン、自動車、その他の機械の修理と清掃を担当します。

車両管理責任者は、車両と車輪の清掃、給油、点検を行う作業員を統括します。車両は、運行終了時および停車時に、列車に同行する検査官によって徹底的に点検され、車輪、車軸、車輪受け、ブレーキなどが点検されます。

418車掌— 列車の車掌は、機敏で活動的な機械工でなければならない。車掌は列車全体を見渡せる位置、そしていつでも機関士と連絡が取れる位置に、車両の上で待機しなければならない。列車の運行を指揮し、機関士と運賃徴収員を統制しなければならない。運賃徴収員は車両内に留まるべきである。

使用する列車の数。

403. これは輸送する物資の量と質、そして鉄道の特性によって決まります。列車は、急勾配で機関車の出力を超えるほど重くすべきではなく、また、列車の運行本数を不必要に増やすほど軽すぎてもいけません。大規模な旅客輸送を行う鉄道は、出発時刻と到着時刻、そして他の鉄道との接続に関して、可能な限り乗客のニーズに応えなければなりません。貨物鉄道は、より鉄道の特性を考慮しなければなりません。貨物の種類（氷、牛肉など）によっては、遅延が許されません。列車の本数が増えると、蒸気機関車では、側線で列車の通過を待つために多くの時間を無駄にするため、実際の作業時間の割合が減少します。また、事故のリスクも高まります。適切な列車の本数とクラスは、何よりも商業上の事情によって決まります。

エンジンのサービス量。
404。これは一般に考えられているよりもはるかに少ない。ある程度の仕事をこなすために必要なエンジンの数は、実際に動いているエンジンの数よりもかなり多い。 419事故発生の可能性、清掃と修理に必要な時間のため。1854年のニューヨーク州技術者報告書では、2,500マイル（約4,400キロメートル）を走行する機関車の台数は668台、つまり3 3/4マイル（約9.75キロメートル）あたり1台とされています。また、668台の機関車が年間11,393,000マイル（約17,055マイル）走行すると仮定すると、年間1マイルあたり0.00005863台の機関車が必要になります。

これは1日あたり約55マイル（年間313日）に相当します。また、968
2500与える27
100道路1マイルあたりエンジン1台分、そして同じ報告書には次のことが記されている。

3¾マイルの道路に機関車1台。
2.5マイルの道路につき乗用車1台。
貨車1両32
100何マイルもの道路。
あるいは1マイルごとに

27
100機関車の。
40
100乗用車の。
貨車3両。
あるいは1つのエンジン781
100乗用車、10台72
100貨車。ラードナーの『鉄道経済』によると、機関車の平均走行距離は週4日運転で42マイル、つまり1日75マイルである。1日の運行時間は2時間運転、3時間45分蒸気機関車を停車させた状態である。ラードナーが言及した年間最大走行距離はベルギー線で21,737マイルだった。アメリカにおける最大走行距離は、我々が確認できた限りでは22,000マイルで、これは18年間続いている。

注 1. — 8 トンの小型 4 輪のスティーブンソン機関車 2 台 (シリンダー 10 x 16、4 フィート半の駆動部、内側接続、銅製の火室) が、バンゴー アンド オールドタウン鉄道 (メイン州) で、機関車と炭水車を除いて重量 40 トンの列車を牽引し、18 年間で年間平均 22,000 マイル走行し、修理費は 1 台あたり年間約 700 ドル、走行 1 マイルあたり 3.18 ドルでした。

420注2. 1855年9月30日までのニューヨーク州鉄道委員会の報告書には、次の記載がある。

3.5マイルごとに機関車1台が必要です。つまり、常時稼働している機関車1台で5.25マイル走行することになります。実際に稼働している機関車1台あたりの年間平均走行距離は22,823マイル、機関車全体では16,302マイルです。また、自動車の運行についても同様のことが言えます。

継続使用で効果を発揮します。 車1台あたりの走行距離。 車1台あたりの年間走行距離。
乗客、 650 4 45.126
手荷物、 246 11
貨物、 7500 0.35 11.970
マイル数は2,615です。

経費、収入、利益。
経費。

405. アメリカの鉄道報告書は、一般的に運行コストを分析していません。総費用は提示されており、場合によっては主に分割されています。費用を細かく分割して遡及的に使用することで、どのシステムが最も経済的であるかを判断できるだけでなく、将来の運行計画の見積もりや料金設定の正確な根拠を得るという将来的な用途もあります。交通状況が同じであれば、いつでも費用を見積もることは容易です。しかし、状況が変われば、見積もりの​​データも変わります。これらのデータを常に入手できるようにするためには、毎年、各輸送品目の運行コストを正確に把握する必要があります。総収入が総費用を上回るだけでは不十分です。たとえそうであっても、鉄道は採算が取れない可能性があります。各輸送品目が自給自足できなければ、他の輸送品目に不当な課税を行っていることになります（ただし、片方向の列車を満席にするために低料金を採用し、そうでなければ空席のまま運行する列車を満席にする場合などは除きます）。コスト分析により、料金の引き下げによってより多くのビジネスを引き付けることが最善であるかどうかもわかります。
406. 鉄道の運営と維持にかかる全費用は、一般的に、また特別に次のように区分される。 {路盤のコスト。 {上部構造のコスト。 （A）建設設備資本に対する利息。 {建物のコスト。
     {エンジンのコスト。
     {車のコスト。
     {固定機械。 {路盤。 {材料。 { {労働。 { （B）道路及び工事の保守 {建物。 {材料。
     { {労働。
     {
     {上部構造。 {材料。
     { {労働。 { { {働く。 {燃料、石油、廃棄物。
     { { { {給与。
     { {乗客。 {
     { { {維持中。 {材料。
     { { { {労働。
     {機関車。 {
     { { {働く。 {燃料、石油、廃棄物。
     { { { {給与。
     { {貨物。 {
     { { {維持中。 {材料。
     { { { {労働。
     （C）固定車両および鉄道車両の保守。 {
     { { {働く。 {暖房、照明、清掃。
     { { { {油と廃棄物。
     { {乗客。 {
     {車。 { {維持中。 {材料と労力。
     { {
     { {貨物。 {働く。 {油と廃棄物。
     { { {維持中。 {材料と労力。
     {
     {固定機械。 {お店で。 {機械。 {油と廃棄物。
     { {道路上。 {タンクとテーブル。 {材料と労力。 { {指揮者。 { {チケット販売者。 {乗客。 {店員さん。 { {ブレーキマン。 (D) 列車内および列車周辺で働く労働者の給与。 { {ポーター。
     {
     { {指揮者。
     {貨物。 {駅員。
     { {ブレーキマン。
     { {計量士と計測員。 {乗客。 {暖房と照明。
     { {警察。
     （E）駅経費 {
     {貨物。 {暖房と照明。
     { {警察。 {給与。
     {旅費。
     （F）総監督。 {事務経費。
     {文房具。
     {広告など
     運営費の 実際の大まかな区分4221854 年のニューヨーク州の道路システムに関する規定は次のとおりでした。(州技術者の報告書を参照)

道と行為、 1,123 道路1マイルあたりドル。
機械、 2,072 道路1マイルあたりドル。
電車内や電車内での給料、 640 道路1マイルあたりドル。
駅、 30 道路1マイルあたりドル。
総監督、 333 道路1マイルあたりドル。

合計、 4,198 道路1マイルあたりドル。
詳細な費用を適切な部署に請求し、任意のクラスの列車の運行や輸送手段の運搬にかかる正確な費用を算出できるようにするには、次のフォームに記入する必要があります。

423

407. 1854 年のニューヨーク州の鉄道および 1855 年 9 月 30 日を期末とするニューヨーク アンド エリー鉄道の運営と維持にかかる一般および詳細な費用を示す表。
     道と作品。 機関車、車両、固定機械。 駅経費。 電車内および電車周辺の従業員の給与。 総監督。 総計。
     アイテムの性質は水平の列に表示されます。 路盤。 上部構造。 建物。 合計。 機関車のエンジン。 車。 固定機械。 道路上での機械への給油にかかる全費用。 修理と資材。
     暖房と照明。 車掌。
     ブレーキ係。
     計量係。
     積み込み係。
     ポーター。
     警備係。 文房具。
     給与。
     オフィス。
     旅行。
     広告。
     代理店。 乗客 1 人あたり、または 1 トンあたり、走行距離 1 マイルあたり、または道路 1 マイルあたりのコスト。
     旅客用機関車。 貨物機関車。 合計費用。 乗用車。 貨車。 車の総費用。 修理、石油と廃棄物、労働力、機械。
     鉄道の名前。 燃料。 油と廃棄物。 給与 全体。 修理。 合計。 燃料。 油と廃棄物。 給料。 全体。 修理。 合計。 オペレーティング。 維持中。 合計。 オペレーティング。 維持中。 合計。
     424_
     ニューヨーク州鉄道の1マイルあたりの費用（ドル） 351 140 22 F. 513 44階 841
     371 180 1905
     453 88 27 568ページ 395 50 140 585 237 822 202 31 122 355 191 546 1368 50 145 195 45 206 251 446 55ページ 1072
     246 170 2056
     NY&エリー鉄道のコストは、1 トンあたり、または乗客 1 人あたり 1 マイルあたりのセントで表されます。 .020 .161 .010 F. .191 0.015 F. .466 .023 .240 .045 .965
     .157 .021 .107 .285 .109 .394 .205 .018 .080 .303 .081 .384 .778 .020 .079 .099 .022 .045 .067 .166
     .035 .207 .011 253ページ .018 P. .511 .026 .159 .053 1.002
     注意事項。 要約。 まとめ。 控除。
408. ラードナーは著書『鉄道経済学』の中で、鉄道運営の経済性を高めるための手段として、以下の一般的な対策を推奨しています。

1つ目は、車両がより多くの荷物を積めるように交通を管理することです。

2d. 長距離輸送を奨励する。

3d. 各機関車に可能な限り多くの車両を供給できるように料金を規制する。

4. 主に一方向への運行となる路線では、運賃を調整して帰りの乗客を呼び込み、車両が無積載で走行しないようにする。
5. 交通量に合理的に対応する範囲を超えて列車の本数を増やさないこと。
6. 急行列車を完全に廃止することが現実的でない場合は、可能な限り急行列車を減らす。

収入と利益。

409. 費用の配分は、既に見てきたように、やや複雑で、体系的に行われている鉄道はごくわずかです。しかし、収入の分類は非常に簡単で、ほぼすべての鉄道報告書に適切に詳細が記載されています。ニューヨーク州の鉄道では、1854年の配分は次の通りでした。

道路1マイルあたりの平均収入、

乗客の皆様、 4,074.16ドル
貨物、 3,776.72
特典映像、 427.28

全体、 8,278.16ドル
全費用、 4,710.14ドル
または収入の57パーセント。

426列車走行距離1マイルあたりの収入

乗客の皆様、 1.32ドル
貨物、 2.02
特典映像、 1.67

全体、 5.01ドル

平均、 1.67

電車で1マイル走行した場合の全費用、 0.97ドル
乗客1人当たり、1トン当たり、1マイル当たりの平均収入

乗客、 1.95 セント、
トン、 2.79 セント、

乗客またはトンの平均、 2.37 セント、

乗客またはトンあたりの平均費用、 1.38 セント、

410. 1856年9月30日までの1年間のニューヨーク・エリー鉄道に関するもの。

道路1マイルあたりの収入、

乗客の皆様、 3,397.34ドル
貨物、 7,143.42
速達と郵送、 397.84

全体、 10,938.60ドル
道路1マイルあたりの総費用、 5,263.00
つまり収入の48パーセントです。

列車走行距離1マイルあたりの収入

乗客の皆様、 1.16ドル
貨物、 2.13
乗客1人当たり、1トン当たり、1マイル当たりの平均収入

乗客、 2.02セント、
トン、 2.37セント。

411. ニューヨーク州の道路では、

427
走行1マイルあたりの平均乗客数、 57.4
乗客の平均移動距離、 81.4
1マイル走行あたりの平均トン数、 90.0
平均距離、運搬トン数、 177.0
長さ、 496マイル、
貨物トン数、 150,673,997マイル、
乗客、 84,069,398マイル。

412. 当然のことながら、すべての鉄道会社は、総収入が総費用を可能な限り上回るようにすることを目標としています。総収入を決定する要素は以下のとおりです。

輸送費は1マイルあたり、
輸送されるユニットの数、
運ばれた距離、
そのうち、料金の調整によってビジネスが促進される場合を除き、会社の取締役は最初のものだけを管理できます。

ある程度の料金引き下げは、運賃の増加によって収入を増加させる効果がありますが、引き下げが行き過ぎる可能性があります。同様に、一定の距離であれば、料金の値上げによって収入全体が増加しますが、この場合も、極端な引き下げは避けなければなりません。到達すべき点は、明らかに、費用と収入の差が最大になる点であり、必ずしも収入が最大になる点とは限らないのです。

料金を、耐えられないほど高く設定するか、あるいはゼロにするかのどちらかで、収入をゼロにすることができます。収入がゼロになったとしても、空の容器を移動させる費用は依然として発生します。

1 列目にさまざまな料金、2 列目にそれに対応する送金金額、それに伴う収入と作業コストを示す表を作成することにより、どの料金率が費用と収入の差が最も大きくなるかがわかります。

428
急行列車。

413. 急行列車は直接的にも間接的にも莫大な費用を要し、いかなる実用的な料金を課しても決して回収できない。ラードナー博士（1850年）

決議：本会議は、急行旅客列車の運賃を、そのような列車のコスト増加にある程度対応させて値上げすることを勧告する。—1854 年アメリカ鉄道会議。

作業コストの増加。
これは、速度の増加によりエンジン、車両、道路が余分に消耗し、同時に走行している他の列車に遅延が生じるためです。

急行列車の影響は、急行列車だけでなく、道路を走るほぼすべての列車に及んでいます。

注：最も経済的な速度を決定するには、コストの変動要素、すなわち電力コスト、上部構造と車両のメンテナンスコストのみを考慮する必要があります。消費される電力を抵抗、機械と上部構造の修理コストを速度と仮定すると、次の表が作成されます。

時速（マイル）単位の速度。 抵抗は1トンあたりのポンド単位で表されます。 300マイル進むのに何時間もかかります。 列2×3の積。 修理費用。 結果。
10 8.6 30 258 100 358
15 9.3 20 186 150 336
20 10.3 15 154 200 354
25 11.6 12 139 250 389
30 13.3 10 133 300 433
35 15.2 8.60 131 350 481
40 17.3 7.50 130 400 530
45 19.8 6.67 132
50 22.6 6 136
60 29.1 5 145
100 66.5 3 200
429結果は、第2列と第3列、または第4列と第5列の積を加算することで得られます。これより、最小コストは時速15マイルをわずかに上回る速度で発生することがわかります。変数（そして上記で仮定した）要素は、維持費の増加率です。

急行列車から一定の距離内で同時に走行しているすべての列車は、蒸気を上げて待機するか、または速度を上げて運転して、急行列車の進路を遮らないようにする必要があります。

時刻表が機関車の全速力にほぼ等しい速度を要求するように設定されている場合は、「時間稼ぎ」に失敗した場合のリスクが減速時よりもはるかに高くなることは明らかです。そして、実際にそのようなリスクが発生した場合、時間稼ぎのための努力はそれに応じて大きく、不確実性も増します。このことを示すには、一つの例で十分でしょう。

規定速度が時速 30 マイルの列車は、5 分間の遅れがあり、10 マイル離れた駅で対向列車とすれ違うためにその時間を稼ぐ必要がある場合、必然的に時速 40 マイルまで速度を上げなければなりません。また、規定速度が時速 40 マイルの列車は、同様の状況で、時速 60 マイルまで速度を上げなければなりません。前者の場合、おそらく達成されるでしょうが、後者の場合、失敗する可能性の方が高くなります。または、成功したとしても、恐ろしい事故の危険を伴います。

しかし、どちらの場合も故障すると、対向列車の動きが遅れ、両方向の同じクラスの列車と下位クラスの列車の時間が乱れ、おそらく下位クラスの列車は時間を奪い合う必要が生じ、その結果、動きが影響を受けた可能性のあるすべての列車の事故の主原因となる可能性があります。

機関車の初期費用（増加コストを想定） 430特急列車の乗客数は、二等列車や三等列車の乗客数に比べて、重量で30パーセント多くなります。

修理費用は重量と走行距離の積であると仮定し、走行距離は同じであれば、重量と同じか、30%増加します。（これは、動力が同様によく適合していると仮定しています。）

車両のコストは、急行列車でも緩行列車でもそれほど変わらない（はずであるが）。修理コストは確実に増加する。

急行列車に課される建設資本の利息は、その走行距離の割合と曲線や勾配の緩和に要した費用の合計となる。急行列車に課される上部構造の修理の割合は、その重量によって決まる。機関車は25
29レールの摩耗の減少、そして機関車の重量が30％増加すると、摩耗の増加は15
58。

駅や従業員の使用料は、急行列車でも宿泊列車でも変わりません。

機関車の修理費は、ほぼ、機関車の重量と走行距離の積になります。上記のことから、距離が同じであれば、急行列車の修理費は普通列車の修理費より 30 パーセント高くなります。

急行列車用の車両は、低速列車用の車両よりも強固で使い勝手が良くなければなりません。速度が上昇するにつれて、レールの凹凸から生じる衝撃が著しく大きくなるからです。また、走行距離が非常に長いため、乗客はより快適な座席を必要とし、場合によっては睡眠のための設備も必要になります。したがって、急行車両の修理費用は他の車両よりもいくらか高くなります。

431
道と工事の費用と維持管理。
速度が増加すると、勾配と曲線の相対的な影響は減少しますが、曲線を通過する際の絶対的な危険性は増大します。急行列車は他の列車よりも大きな曲率半径、または外側のレールの仰角を必要としますが、この余分な仰角は他のすべての列車に不必要な抵抗を引き起こします。大きく重い車輪に耐えるには、レールをより重く、より強固に固定する必要があります。すべての橋梁と高架橋（特に勾配や曲線上にあるもの）は、受ける衝撃の増加に耐えるために、より高い強度を必要とします。レールの摩耗は、レールを通過する重量とほぼ同じです。列車の停止と発進に伴うレールの摩耗は、レールに伝達される列車の運動量に依存します。

英国の主要鉄道における運営費の各項目への配分割合は次の通りである。

指導と管理、 7
道と行為、 16
機関車部門、 35
車、 38
雑貨、 4

 100

また、高速移動による増加率がいくつかの費用項目に適用され、その結果として合計費用が増加すると、以下のようになります。

指導と管理、 7 0 ＝ 0.0
道と行為、 16 27 ＝ 4.3
機関車部門、 35 30 ＝ 10.5
車、 38 10 ＝ 3.8
雑貨、 4 0 ＝ 0.0

     100     18.6

または、約18パーセントの増加です。

432多くの路線で運行されている急行列車は、頻繁な停車時間を補うために、必要以上に高速で走行しています。長距離を短時間で移動するには、速度を上げるだけでなく、停車回数を減らすことも重要です。

次の図は、停止回数を減らした場合の効果を示しています。

400 マイルを走行し、50 マイルごとに 1 回停止し、各停止が 5 分（停止と発進を含む）で、全距離を 8 時間で通過する列車は、時速 55 マイルで走行する必要があります。

20 マイルごとに 1 回停止し、時速 63 マイルになります。

10 マイルごとに 1 回停止し、時速 86 マイルになります。

次の表は、停車を含む場合と含まない場合の、イギリス、フランス、ベルギーのさまざまなクラスの列車の速度を示しています。

停止を除きます。

急行。 1等。 2年生。 3Dクラス。
イングランド、 43.9 32.8 32.8 時速25.2マイル。
フランス、
27.5 24.3 時速28.1マイル。
ベルギー、
26.2 25.7 時速27.6マイル。

停止を含みます。

急行。 1等。 2年生。 3Dクラス。
イングランド、 36.5 24.8 24.8 時速17.5マイル。
フランス、
22.1 17.9 時速19.9マイル。
ベルギー、
20.7 19.3 時速18.1マイル。
各国における各種クラスの列車の停車距離は次のとおりです。

列車は一度止まります

1等。 2年生。 3Dクラス。 急行。
イングランド、 8マイル、 8マイル、 5マイル、 24マイル。
フランス、 10マイル、 6マイル、 6マイル、 —— マイル。
ベルギー、 6.8マイル、 5.6マイル、 5マイル、 —— マイル。
433
高速移動の危険性が増大することについて。
乗客のコントロールを超えた事故の原因は、

反対派による衝突。
追い越しによる衝突。
誤ったスイッチやドローによる脱線。
レール上の障害物による脱線。
機械の破損。
線路または橋梁の破損。
火。
ボイラー爆発。
高速移動によって悪化する原因は、第 1、第 2、第 5、および第 6 です。これらの影響は、低速移動時よりも高速移動時にさらに悪化します。

イギリスの鉄道における 100 件の事故からランダムに抽出した、各原因による事故の割合は次のとおりです。

衝突、 56
機械の破壊、 18
道路の崩壊、 14
スイッチの位置がずれている、 5
レール上の障害物、 6
ボイラー爆発、 1

 100

対向衝突の場合、衝撃が乗客に伝わる前に機関車、炭水車、荷物車が破壊される。追い越し衝突の場合、後方の列車の機関車は先頭列車の最後尾の客車に突っ込む。後者の場合の力は速度差であり、前者の場合は速度差の合計である。急行列車においてこの原因による危険性の 増大は、まず以下の理由による。4341 つ目は停止に要する時間が長くなることです。2 つ目は衝突した場合の衝撃が大きくなることです。

車輪が 1 時間あたり 25,000 回回転しているときの方が、速度が低いときよりも機械の破損が起こりやすくなります。

橋梁の上部構造の破損は（特にカーブや勾配の場合）、低速時よりも高速時に発生する可能性が高くなります。

線路上の障害物、火災、ボイラーの爆発、転轍機の誤配置などによる事故は、急行列車でも他の列車と同様に多く発生しますが、速度が速いほど結果は悪化します。

上記の分析から、100 件の事故のうち 88 パーセントは速度の増加によって悪化する原因によるものであることがわかります。また、衝突と機械の破損の悪化が (速度が 2 倍になった場合) 2 対 1 であると仮定すると、一定距離を急行列車で移動する危険性は、低速列車で移動する危険性より 88 パーセント高くなります。

重量列車と軽量列車の運行コストの比較。

414. 列車の運行本数を増やして機関車の重量を減らした方が良いのではないかという疑問が時々投げかけられます。コストの比較は容易に行えます。

列車運行コストは

燃料、石油、廃棄物。
機関士の賃金。
レールの磨耗。
車掌とブレーキ係。
車の消耗。
435仮に、1日に1,000トンの貨物を道路で輸送しなければならないとします。これを機関車1台と車100台で輸送するとすると、全体のコストは

エンジニア1名 2.00ドル
消防士1人 1.50
1人の指揮者 1.75
4人のブレーキマン 5.00

 10.25ドル

そして100トンの貨物列車10両で1,000トンを輸送すると、

10人の機関士が 2ドル 20.00ドル
10人の消防士が 1.5 15.00
10人の指揮者 1¾ 17.50
10人のブレーキマン 1¼ 12.50

     65.00ドル

大型列車の給与差は 54.75 ドルです。

どちらの方法でも、一定の荷物を運ぶには運転手にかかる総重量は同じでなければならないため、機関車の重量の違いは貨車にかかる重量のみとなります。牽引をスムーズに行うには、貨車1台に5トンの積載が必要です。10台の貨車にかかる総重量は50トン、 1台の貨車にかかる総重量は5トンです。つまり、小型列車で毎日運ばれる貨物量は40トンにもなります。最も重い貨物機関車でも15,000ドルを超えることはありません。100トンを牽引する機関車のコストは5,000ドルを下回ることはないでしょう。

10 × 5000 = 50000 から 15000 を引くと 35000 ドルになります。6
10035000は2100ドルです。
これに、点火と蒸気の上昇に必要な燃料が5倍、給油、清掃、修理が10倍、機関室と作業場の設備が10倍、さらに、頻繁に運行される列車の車両は 436まれにしか運行されない列車よりも乗客数が大幅に減少し、列車本数の増加による遅延や事故の可能性が増加し、それらすべてを1日あたり170ドルと見積もると（大型機関車の費用は1日あたり30ドル、小型機関車1台あたりの費用は20ドルと見積もられ、1日の差額は170ドル）、10本の小型機関車を大型列車1本で運行することで、全体として1日あたり170ドルのコスト増加が生じる。

170.00 + 54.75 × (6
10035000 ) / 313 または 6.71 = 1日あたり231.46ドル、
または年間 72,446.98 ドル、資本金 1,207,449 ドルとなります。

分岐道路。

415. これらの路線は、幹線道路に連結されている場合は一般的に赤字経営であり、独立している場合は投資としては不利です。1855年2月に開催されたボストン・アンド・ウースター（マサチューセッツ州）鉄道の取締役会議において、6つの支線のうち、利益を上げているのは1つだけであることが宣言されました。そのうち4つの支線は、原価に対して1.25～1.35%の収益を生み出していました。

独立した支線は、一般的に走行距離基準で共同事業を分担しているが、支線列車が本線を通行せず、貢ぎ物の乗客が本線を走る列車を満席にする場合、支線列車の乗客輸送費用は本線列車のそれ（例えば90対10）となり、支線列車は90
100収入の。この場合、支線は本線の使用料と道路使用料の両方を負担する。支線が本線上で自社の車両を走行させる場合（支線が終点に近い場合など）、道路の損耗料のみを負担する。

同様に、いくつかの道路が連続した線を形成し、 437収入は走行距離ではなく、その走行距離の運用コストに応じて分配すべきです。したがって、下の実線の場合、1列目は長さ、2列目は建設コスト、3列目は維持コスト、そして4列目は収入の分配を示します。

分割。 長さ。 建設資本。 資本の維持。 結果。
1 8 10 4 10 + 4 = 14
2 9 6 3.5 6 + 3½ = 9½
3 6 7 2¾ 7 + 2¾ = 9¾
4 10 4 1¼ 4 + 1¼ = 5¼
道路とストックの複製。

416. 道路を適切な状態に維持するために必要な年次修繕に加えて、再生のための定期的な支出が必要です。明らかに、すべての道路において、レールや枕木、建物、橋などを交換する時期が来ます。レールの耐用年数がわかれば、年次減価償却額もわかります。そこから、毎年いくらの金額を積み立てる必要があるかを容易に算出できます。この金額が適切に投資されれば、レールの耐用年数が終了した時点で、その利息と合わせて、更新費用と同額になります。

レール。
レールの耐用年数が10年だとすると、年間減価償却率は10%です。1ヤードあたり60ポンドだとすると、1マイルあたり105トンとなり、1トンあたり60ドルとすると、6,300ドルになります。レールの巻き直しと敷設の費用を1トンあたり30ドルとすると、10年間の減価償却率は1トンあたり30ドル、つまり年間1トンあたり3ドル、1マイルあたり315ドルとなります。

438
スリーパーズ。
枕木の耐用年数が 7 年で、1 本あたりのコストが 40 セントだとすると、1 マイルあたりの年間減価償却費 (1 マイルあたり 2,400 ドル) は 1 マイルあたり 138 ドル (ほぼ) になります。

橋。
木製の橋が 1 フィートあたり 30 ドルで、20 年間持続するとすれば、1 フィートあたりの年間減価償却費は 1.50 ドルになります。また、道路の長さが 1 マイルあたり 10 フィートであれば、1 マイルあたり年間 15 ドルになります。

特典映像。
建物や柵などの1マイル当たりの年間減価償却費を33ドルとすると、合計すると1マイル当たり500ドルの年間減価償却費となります。そして、10年間の毎年の積立金と複利計算で道路の再建に充てられる金額は次のようになります。

1年目終了時 298ドル
2年目の終わり315
333年3月末
4年目の終わりに354
5年目の終わりに373
6年目の終わりに397
417年7月17日
8年目の終わりに446
9年目の終わりに472
10年目の終わりに500
6% の場合、10 年目の終わりには 1 人あたり 500 ドルになります。

注記：車両の複製は単なる修理に過ぎないことが証明されている。機関車は次々と新しい部品を取り付けられ、元の機械の姿が全く残らなくなることもあるからだ。ラードナーの『鉄道経済』を参照。

439鉄道事業が増加すると、必要な駅の設備や鉄道車両の数も増加しますが、その増加分は収益ではなく資本に計上する必要があります。

鉄道の永続的な投資家は、たとえ収益を犠牲にしても資本を維持することに賛成する。一方、一時的な株主や株式投機家は、たとえ資本を犠牲にしても多額の配当を得ることを最も望んでおり、収益には一切課税しない。

道路は主に一時的な投資家の努力によって建設されることが多いため、上記の両方のクラスの権利を考慮する必要があります。

契約に基づいて運営される鉄道。

417. 最近、鉄道事業において、運営コストを大幅に削減し、事業の収益性を高める試みがなされました。それは、各部門を契約によって運営するというものです。つまり、特定の人物に対し、年間に必要な量の電力、車両、資材を供給することに対して一定の価格を支払うというものです。こうして、私的利益と個々の企業活動が活性化されます。この種の賢明なシステムを正しく適用すれば、現在価値のない多くの道路を収益性の高いものにすることができ、また、良好な道路の価値も高められることは間違いありません。

貨物の分類。

418. 貨物輸送は、その性質、道路が通行する地域の商業的性質、そして主要市場の方向に応じて分類されます。いくつかの主要道路における貨物の配分は以下のとおりです。

440記事の分類。
[印の付いた記事は所有者の責任となります。] ダブルファーストクラス。 バスケット、バンドボックス。

• カンフェン
• カーボイとその内容物
• デミジョンとその内容物
• 卵;
  羽毛、袋入り。
  毛皮;
  趣味の馬;
  楽器;
• 石膏（装飾品）
  フレーム内の写真。
  樽入りティーズル
  ワゴン（子供用）
  ウィローウェア。
  ファーストクラス。
• グラスに入ったエール
• リンゴ、緑、プリペイド;
  ベーコン、ゆるめ。
  バッティング;
  ベル;
• ベリー、前払い;
• ブラインド、（窓）パッケージ入り
  ボンネット;
• 箱入りの本
  ブーツ;
  袋入りのふすま
  真鍮、シート状および豚状。
  真鍮鋳物;
  真鍮製の容器;
  パンとビスケット;
  俵または束になったほうき。
  ほうきの柄（箱入りまたは束入り）
  ブラシ;
  バッファローローブ、パック入り。
  ボタン;
• キャンディーと菓子類、募集中。
  杖;
  カード;
  カーペット;
  キャップ;
  陶磁器製品;
  チョコレート;
• 箱入り葉巻
  シナモン;
• 箱入りの時計
  ココア;
  カシア;
  挽いたコーヒー
  首輪;
  櫛;
  銅（シート状および塊状）
  銅製の容器;
  コルク;
• 綿花（俵入り）
• 綿の廃棄物;
  カバーとふるい;
• クランベリー
• カトラリー
  束になった鹿皮。
  ドア;
  乾物;
  ファンシーグッズ;
• 箱入りのイチジク
  銃器;
• 魚、新鮮、前払い;
  袋入り小麦粉
  フォーク、干し草、肥料。
• フルーツ（新鮮、前払い）
• ゲーム、プリペイド;
  ガーデンシード;
  ジンジャー;
• ガラス（箱入り）
• 箱または樽に入ったガラス製品
  のり;
• ブドウ、前払い;
  銃床（箱入りまたは束入り）
  袋に入った髪の毛。
  ハム、緩めます。
  ハーネス;
  皮革、乾燥;
  鍬の柄;
• ホローウェア;
• ハニー;
  圧搾したホップ。
• 氷、前払い；
  インジゴ;
  インク;
  軽量鋳鉄品
  象牙;
  日本製食器
  大工の仕事;
• レモンは箱入りで、選別済み。
• きちんと箱詰めされた鏡。
• 機械類、箱入り、軽量。
  大理石、加工済み、破損のリスクは所有者の負担。
  マット;
  マットレス（ダブル）、各 150 ポンド。
  マットレス（シングル）、各 100 ポンド。
  441袋または樽に入ったミルスタッフ。
  対策;
• 肉、新鮮、前払い。
  塩漬けの肉（バルク）
  薬;
• メロン、前払い;
  袋入りの苔。
  袋または樽に入ったナッツ。
• オレンジ、箱入り、キャンバス包装済み、前払い済み。
• 缶詰または樽入りの牡蠣
  ヤシの葉（俵入り）
  紙、茶色の包装紙、わら（明るい色）
  紙張り;
  毛皮;
• グラスに入ったポーター
• 鶏肉（調理済み、前払い）
• プルーン
  ぼろ布（第2類参照）
• レーズン
  熊手ハンドル;
  籐;
  ラグ;
  サドルツリー;
  馬具;
• サッシュ（パッケージ入り）
  スケールビーム;
  サイス・スナス;
  靴;
  シャベルの柄;
  石鹸、ファンシー;
  ソーダ;
  スパイス;
• スピリッツ テレピン油;
  文房具;
  わら製品;
  紅茶（第3類参照）
  木箱またはhhdに入ったブリキ製品。
  おもちゃ;
  トランクは空で、各 80 ポンド。
  浴槽;
  ターナーの作品
• 野菜、前払い；
  ベニヤ張り;
  詰め物;
  ビーム上の経糸。
  ワープビーム;
  廃棄物、ウール;
  ワックス;
  鯨骨;
  手押し車;
  鞭;
  ウィッキング;
• バスケットまたは箱に入ったワイン
• 木製品
  ウール;
  ウール製品。
  二等兵。
  アルコール飲料;
• 樽詰めのエール
  乾燥したリンゴ。
  ミョウバン;
  アンカー;
  金床;
  灰、壺、または真珠。
  箱入りの斧。
  車軸、鉄製;
  ベーコン（パック入り）
  袋詰め;
  バリラ;
  樹皮、なめし皮、1トンあたり1¼コード。
  豆;
• 樽または箱入りの牛肉
  樽に入ったビール。
  漂白塩;
  骨;
• ボトル、パック入り、（空）
  ブリムストーン;
  バーブロック;
  黄麻布（元の包装のまま）
• バター（ファーキンス容器入り）
• 箱入りキャンドル
  大砲;
  キャンバス;
  鋳物、重い;
  セメント;
  チェーン;
  チョーク;
  椅子と回転した材料を俵または袋に入れます。
  樽入りのサイダー。
  箱または樽に入ったチーズ。
  樽または箱に入った粘土、石炭、コークス。
  クローバーの種;
  袋入りコーヒー。
  コッパーラス;
  索具;
  食器類、しっかりと梱包されています。
  国内産（オリジナルパッケージ入り）
  森の中の染料。
  土器、丁寧に梱包されています。
• 耐火レンガ;
  干物または塩漬けの魚。
  亜麻の種子;
  群れ;
  フロアクロス、塗装済み。
  小麦粉（樽入り）20樽以下
  炉;
  あらゆる種類の穀物。
• 砥石
  食料品、一般的に重い、特に指定なし。
  ガンニー（俵入り）
  くわ;
  樽または箱入りのハム、肩肉または側肉。
  カトラリーを除くハードウェア
• 麻（俵入り）
  麻の実;
• 皮革、緑色。
• 高級ワイン
  フープ（削ったものまたは割ったもの）、1コードあたり3,000ポンド。
  442インドラバー;
  鉄、銑鉄、鋼片、ボイラー、棒、バー。
  鉄、フープ、シート、またはボルト。
  鉄、ナット、リベット、スパイク。
  ジャンク;
  樽または大樽に入ったラード。
  鉛、シート、ピグ、またはパイプ。
  レザー;
  樽または大樽に入った酒類。
  樽または大樽に入った石灰。
  大理石、未加工、破損のリスクは所有者にあります。
  袋入りまたは樽入りのミール。
  糖蜜;
  苔、圧縮;
  樽入りの釘。
  オークム（俵入り）
  オイル、漏れのリスクは所有者にあります。
  オイルケーキ、
  オイルクロス;
• 殻付き牡蠣
  乾式または油性の塗料。
  箱または束に入った紙（白色）。
  紙（濃い茶色と金具付き）
  ペーストボード;
  ペッパー;
  乾燥した桃。
  袋または樽に入ったエンドウ豆。
  樽入りのピクルス。
• パイプ（箱入り）
  ピッチ;
  樽またはバレルに入った石膏。
  鋤;
  豚肉（パック入り）
• ポーター（樽詰め）
  樽または袋に入ったジャガイモ。
  ぼろ布、外国製、プレス済み。
  熊手;
  鉄道椅子とスパイク;
  米;
  ロープ;
  ロジン;
  サレラトゥス;
  袋または樽に入った塩。
  硝石;
  スケール、箱入り。
  束になった鎌。
  サイスストーン;
  袋入りショット。
  シャベルとスコップ;
  サイズ;
  スレート;
  石鹸（一般的なもの）箱入り。
  ソーダ：
  スペルターと亜鉛;
  樽に入ったスパイク。
  蒸留酒、国内産;
  スターチ;
  箱入りまたは束入りの鋼鉄。
  スチールスプリング;
  石;
• 石器、しっかりと梱包されています。
  砂糖;
  ウルシ;
  獣脂、飼い主の発情リスク。
  タール;
  タイル;
  錫、金属、板。
  タバコ（俵、箱、または袋入り）。
  牽引、圧縮、（梱包状態）、火災の危険は所有者側。
  より糸、俵型。
  袋または樽に入った野菜の根菜類。
• 酢
  水、ミネラル;
  樽入りのウイスキー。
  白鉛;
  ホワイティング;
• 樽に入ったワイン
  ワイヤー（ロール状および樽状）
  木材、形は整っているが未完成。
  価値のある木材、すなわち、マホガニー、リグナム・ヴィタエ、ローズウッド、チェリー、シダー、クルミなど。
  ウール、外国産、圧縮、俵入り。
  ヤムイモ、圧搾したもの
  亜鉛とスペルター。
  三等兵。
  1人の荷送人から1人の荷受人への1回の輸送につき、8,000ポンド以上16,000ポンド未満の以下の品目が含まれます。同様の方法で16,000ポンド以上の数量で輸送される場合は、特別料金が適用されます。

アンカー;
金床;
灰、壺、真珠が樽の中にある。
斧、鉄;
ベーコン（パック入り）
樹皮、なめし皮、1トンあたり1¼コード。
袋または樽に入った豆。
牛肉（パック入り）
バーブロック;
大砲;
樽または大樽に入ったセメント。
チェーンケーブル;
サイダー;
粘土;
コーヒー;
銅、箱入り。
袋または樽に入った亜麻仁。
樽入り小麦粉。
あらゆる種類の穀物。
砥石;
443パックされたハム。
ハイワイン;
鉄、豚、棒、ブルーム、シート、フープ、またはロッド。
重い鉄鋳物;
樽または大樽に入ったラード。
鉛、シート、ピグ、またはパイプ。
樽入りの石灰。
大理石、未加工、破損のリスクは所有者にあります。
糖蜜;
樽入りの釘。
樽入りの石膏。
豚肉（パック入り）
袋または樽に入ったジャガイモ。
鉄道鉄骨、椅子、およびスパイク。
袋や樽に入った塩。
ショット;
スレート;
樽に入ったスパイク。
砂糖、樽入り。
お茶;
箱入りまたは袋入りのタバコ。
樽入りの酢。
樽入りのウイスキー。
上記の通常の品目のほかに、次のような特別な輸送物があります。

店舗;
キャビネットウェア;
レンガ;
木炭;
圧縮された干し草;
ブルームコーン;
葉巻の箱;
バレル;
バッグ;
穂の中のとうもろこし;
家禽;
鏡;
樹木および低木;
金庫;
石臼;
蒸気機関;
機械;
農業機械;
木材;
家畜;
客車;
石炭とコークス。
タイムテーブル。
図158（巻末を参照）。

419. 工学上の問題を最も完全に図式的に解くのは、ニューヨーク・アンド・エリー鉄道の主任技師、S.S.ポスト氏の時刻表であることは間違いありません。縦線は10分間隔で時間を表し、横線は距離、太線は各駅を表します。午前6時にA駅を出発し、 各駅で10分ずつ停車しながら午後2時にK駅に到着したいとします。停車駅の数は8つなので、停車時間は合計で10×8=80分となります。午後2時からK線に沿って80分戻り、M駅まで行きます。A駅からAM方向にAB線を引きます。AB線はB線でBB線と交差し、B線はA駅から4マイル、つまり13分です。さて、 44410分待ち、線分BBに沿って1目盛り（10分）進みB′まで行き、再び線分ABと平行に進み、出発から1時間半後にCに到着します。このように進むと、所要時間にKに到着します。線の傾きは速度を示しています。つまり、線分が6目盛りで水平方向に20マス進むと、60分で20マイル、つまり時速20マイルになります。

今、午前8 時に A を出発し 、午後1 時に K に到着する急行列車(8 番線 F を参照) を想定すると、この列車は F 駅で最初の列車を追い越し、A から F までは時速 17 マイル、F からG までは時速 13 マイルで走行します。

また、午前6 時に K を出発し、午前11 時に A に到着する列車を E と D で通過するとします。

また、上記の列車を追い越す必要のある貨物列車は、K駅を午前8時に出発し、A駅に午後1時に到着し、G駅で10分間、M駅で10分間停車し、L駅で最初の列車を追い越し、L駅から2.5マイルの待避線で10分間待機し、ほぼ一定の速度でA駅まで走行します。

同様に、列車の動きもテーブルの上に描き、一日を通して追跡することができます。線AK上に道路の縦断図を描くことで、どの勾配で速度を落とさなければならないかが分かります。また、勾配の急さを増すことで曲線を描くこともできます。あるいは、道路が平坦な状態で縦断図に勾配を付けることで、曲線で消費される電力と同等の電力を必要とするほどの急勾配を描くこともできます。

機関車登録簿。

420. アメリカの鉄道報告書には、一般的に、鉄道の運行状況に関する詳細な記述がほとんどない。 445電力です。実際、最近は主要道路の一部でこの点が改善されつつあります。

運賃や通行料がさまざまな輸送品目に適切に適用されるためには、各輸送品目の移動コストを知る必要があります。

従業員の給与や機械の修理費といった項目は、適切な責任者に配分するのは容易です。しかし、各部門に請求すべき燃料、オイル、廃棄物の正確な量は、必ずしも明確ではありません。必要なのは、各エンジンの燃料、オイル、廃棄物の使用量と作業量の正確な把握です。そのためには、これらの量を記録する何らかのシステムを導入する必要があります。

次の 5 つの空欄を埋めれば、必要なものはすべて揃います。

1 番は機関士が機械管理者に毎週報告するものであり、ご覧のとおり、各ステーションへの到着時刻と出発時刻が記載されています。燃料は各ステーションに常に準備されており、石炭やコークスの場合はコードとハーフコード、またはトンと分数単位で配達可能です。燃料は、線路に直角にレール上に設置された小型の貨車から、またはクレーンに吊るされた箱から配達されます。クレーンをクレーンで吊るすと、箱はすぐに旋回して炭水車に降ろすことができます。すでに炭水車に積まれている箱は、まず取り除きます。後者の方法では、ステーションに残っている燃料をすべて機関車に充当できるため、最も正確な結果が得られます。燃料補給作業全体は、説明するよりも長くかからず、体系的で経済的な作業方法につながります。

タンクとポンプは建設費用として請求されるため、重大な誤りなく、列車の走行距離に応じて給水コストを請求することができます。

2番は木製の記録簿で、異なるステーションから複数のエンジンに供給された燃料の量を示しており、ステーションによって毎週署名され、返却される必要があります。 446燃料代理店への木材マスター。機関士の燃料領収書（No.1）はこれらの報告書を確認します。

3 番目は車掌の走行距離記録で、各駅に預けた荷物と各駅から運び出した荷物の正確な重量を示します。その結果、駅間で運ばれた荷物も記録され、駅長の報告によってチェックされます。

4番目は、機械管理者の週次報告書から編集され、管理者に報告されたエンジンの性能に関する月次報告書です。

5 番は、道路上のすべての機関車の年間パフォーマンスを示しており、月次レポートと、修理部門および輸送部門のレポートから取得されます。

異なるクラスの車両による作業も同様の方法で登録する必要があります。

使用される資材の量と作業量が分かれば、輸送品を1マイルあたり輸送するコストは簡単に算出できます。もちろん、複数の機関車が通る道路の区間の特性も考慮する必要があります。60フィートの勾配で運行する機関車には、平坦な道路でのみ運行する機関車よりも多くの燃料を供給すべきです。

4471番。
A. および B. 鉄道。1856年7月4日までの週に消費された資材の量と機関車50号機の作業量に関する報告書。

• – – – 、 エンジニア。
  月曜日。 列車の名前。
  駅の名前。
  到着時刻。
  出発時刻。
  燃料を補給しました。
  消費燃料の総コスト
  蒸気の下でずっと
  ずっと走っている
  週の各曜日も同様です。

週刊メモ。

使用された木の紐
使用された石油のガロン数
使用された獣脂のポンド数
廃棄物の使用量
マイルラン
ずっと走っている
蒸気の下でずっと
修理期間
修理費用
————、機械工学修士。
448

2番。

—— 鉄道。—— 終了週に —— 駅から機関車に供給された燃料の量。
エンジンの名前。 A. B. C. D. E. F. G. H. K. 合計。
月曜日。 朝。
午後。
火曜日。 朝。
午後。
水曜日。 朝。
午後。
木曜日。 朝。
午後。
金曜日。 朝。
午後。
土曜日。 朝。
午後。
各エンジンの合計。 ウッドステーションマスター——。
4493番。
A. と B. 鉄道。1856年7月4日までの週の車掌の走行距離報告書。機関車54号の作業内容が示されている。

月曜日。 電車。
駅。
車が奪われました。
車は去りました。
電車内の車両。
列車の重量。
等距離。
同等の走行距離。
総等価走行距離
週の各曜日も同様です。

4504番。
A. および B. 鉄道。——月末までの機関車の性能。
番号。 使用。 マイルズは走る。 時間。 賃金。 燃料。 油、廃棄物、獣脂。 修理。 合計。 仕事完了。 完了、作業完了。
働く。 休息中。 修理中です。 料金。 1マイルあたりのコスト。 コード。 コードあたりのマイル数。 使用された石油のガロン数。 1パイントあたりのマイル数。 大量の廃棄物。 獣脂何ポンド。 石油、廃棄物、獣脂のコスト。 石油、廃棄物、獣脂の 1 マイルあたりのコスト。 料金。 1マイルあたりのコスト。 料金。 1マイルあたりのコスト。 貨物。 乗客。
等価貨物走行距離。 トン当たり、等価マイル当たりのコスト。 乗客の走行距離を均等化します。 トン当たり、等価マイル当たりのコスト。

——、総監。
4515番。
A. および B. 鉄道。機関車の保守費用および作業量、1 トンあたりの費用、1 マイルあたりの乗客数、修理の内容と金額、車両の寸法および現状に関する年次報告書 (1856 年)。
エンジンの名前または番号。 購入元の建設業者または製造工場の名前。 適用される用途。 道路上での通信工事の日付。 エンジンの一般的な特性と主な寸法。 走行距離 機関車の運用と維持にかかる全費用、および 1 マイルあたりの費用。 サービス時間。 収入、または機関車によって行われた仕事の量。 エンジンの合計等価走行距離。 エンジンの比較効果。 修理の内容。 機械の現状。
重み。 入札の容量（ガロン単位）。 シリンダー。 接続モード。 駆動輪。 平均シリンダー圧力 75 ポンドにおける相対的なパワー、または牽引力。 ボイラー 機関士と消防士の費用。 石油、廃棄物、獣脂のコスト。 燃料費。 修理。 合計。 アクティブなサービスの時間（日数）。 休息時の時間（日数）。 修理中の時間。 乗客。 商品。 混合列車。
燃料と水を含むエンジンの全重量。 駆動輪にかかる重量。 飼料を入れた入札の重量。 ボアの直径。 脳卒中。 番号。 直径。 格子エリア。 加熱面全体。 爆発口の領域。 使用された石油のガロン数。 1パイントの石油を得るために何マイルも走ります。 使用された廃棄物の重量。 使用された獣脂の重量 廃油、獣脂にかかる費用。 石油、廃棄物、獣脂の走行 1 マイルあたりのコスト。 使用された燃料のコード。 燃料費。 走行1マイルあたりの燃料費。 エンジンの修理費用。 エンジン修理の1マイルあたりの費用 合計費用。 1マイル走行あたりの総コスト。 車は1マイルを運びました。 1マイルあたり1台あたりのコスト。 貨車は1マイルを運びました。 貨車の1マイルあたりのコスト。 1マイル運ばれた貨物のトン数 貨物輸送の1トンあたり1マイルあたりのコスト。 混合列車の走行距離。 混合列車の 1 トンあたり (総計) 1 マイルあたりのコスト。

再現部、第1番。 再現部、第2番。 再現部、第3番。
再現部、第4番。 再現部、第5番。

稼働中の貨物機関車の 1 トンあたり、等距離マイルあたりのコスト。 稼働中の機関車の等距離当たり、乗客当たりのコスト。 貨物機関車のうち、稼働状態にあるのは全体の —— パーセントです。機関車1台の平均稼働日は年間 —— 日で、稼働日ごとに修理に —— 日、休止に —— 日かかります。 3 と同様。旅客用、貨物用機関車の代わりに使用します。 総トン数から純トン数までの貨物輸送量に対する等価マイル当たりの相対コスト。総トン数から純トン数までの旅客輸送量に対する等価マイル当たりの相対コスト。 __________________________________
機関士と機関助手。燃料。油、獣脂、廃棄物。修理。 合計。 機関士と機関助手。燃料。油、獣脂、廃棄物。修理。 合計。 総監警視。
454
電信。

421. 磁気電信は近年、長距離鉄道の通信手段として利用されるようになり、列車の運行調整、命令伝達、そして全線および全列車の正確な状況を総監督に常時知らせるという目的において、これ以上のものはないでしょう。以下は、前述のマッカラム氏の報告書からの抜粋です。

単線鉄道は、電信を適切に利用することで、複線鉄道よりも安全かつ効率的になる可能性があります。複線は反対方向に走行する列車間の衝突を防ぐことしかできませんが、電信は反対方向または同方向の列車の衝突を効果的に防止できるからです。ヨーロッパと我が国の鉄道の歴史から導き出された確固たる事実として、同方向に走行する列車間の衝突は、これまでで最も致命的で悲惨な事故であり、最も厳重に防ぐ必要があることが分かっています。全長の4分の1に相当する分岐器を賢明に配置し、適切に配線された電信を備えた単線鉄道は、電信なしで運行される連続複線鉄道の建設に多額の費用を費やすよりも、より安全で収益性の高い投資となるでしょう。

「同じ方向に移動する高速列車と低速列車の衝突は、次の規則を適用することで防止されます。「低速列車の車掌は、時刻表で到着予定の駅に到着したら、直ちにその区間の監督者に報告しなければなりません。」 455「より速い列車に追い抜かれた場合、当該列車は当該区間の監督官の特別の命令がない限り、当該快速列車が通過するまで当該駅を出発してはならない。」このような状況下では、緩行列車は区間監督官の裁量により、前進を指示されることがある。監督官は遅延列車の位置を十分に把握しているため、その妥当性について容易に判断を下すことができるため、遅延列車は緩行列車を考慮せずに走行することが許可される一方で、緩行列車は完全にその進路から外れることができる。

「注記：電信による列車の運行では、何も偶然に任せません。指令は対向列車の車掌と機関士に伝えられ、どちらの列車も発車する前に、指令内容を理解した旨の返答が返されます。」

通過地点は固定され、明確に定められており、どちらの列車ももう 一方の列車が到着するまでその地点を超えて進んではならないという明確な命令が下される。一方、電信設備がない場合、車掌は一般的な規則とそれに対する個々の理解に従う。これらの規則は概ね、列車が停車した場合、通常の通過地点に最初に到着した列車は、数分待った後、他の列車と出会うまで「出会うことを期待して」慎重に進み、駅間の「中間地点」に到達できなかった列車は後退を要求され（これは常に危険な手段である）、もう一方の列車は前進を許される、というものである。遅延した列車は、出会う可能性のある同クラスの他のすべての列車に対して同じ規則が適用され、全行程を通じて危険で不確実な進行を続けることになる。このようなシステムの歴史は、鉄道規則の不完全さについて深刻な論評を提供している。

「前述のシステムの下での衝突の可能性は、突然の衝突を回避するための様々な手段の発明を促した。 456列車の進行を阻止する装置。そして、それらが回避しようとした困難は、その性質上避けられないものだという、現実的というよりは想像上の印象の下で考案されたように思われる。しかし、通常の注意を払うことと電信を使用することで、完全に制御できる可能性がある。これらの発明の中には、いかなる状況下でも採用するだけの十分なメリットを持つものもあることは疑いようがないが、他のものは、上記の理由から全く価値がない。実際、それらの使用に頼ることは、多くの場合、無謀さを生み出し、危険を招き、回避しようとする弊害を軽減するどころか、むしろ増大させるのではないかという疑問さえある。

ニューヨーク・アンド・エリー鉄道。

422. アメリカの鉄道工学と経営の好例として、ジャージー シティからエリー湖のダンケルクまで伸びる上記の路線が挙げられます。その支線には 496 マイルの道路があり、年間 100 万ドル以上の労働力と 200 台以上の機関車、約 3,000 台の車両が使用され、年間 500 万ドル以上の収益と 268 万ドルの支出があります。

1855年9月30日までのこの道路の総工費は、設備を含めて約3,375万ドルでした。トラス橋は129基で、総延長は15,692フィート（約4,700メートル）、架台橋、縦桁橋、杭橋は64基で、総延長は5,489フィート（約1,600メートル）、高架橋は3基で、総延長は1,274フィート（約340メートル）、アーチ暗渠は167基で、スパンは3フィートから30フィート（約9.8メートル）、ボックス暗渠は527基で、スパンは1フィートから12フィート（約3.8メートル）、木小屋は92棟で、総延長は14,200フィート（約4,700メートル）、建物は435棟、分岐器は433基で、有効長は387,914フィート（約1,270メートル）、総延長は504,205フィート（約154,205メートル）です。

膨大な取引量にもかかわらず 457このような道路では、従業員の組織と管理が非常に完璧であるため、ニューヨークの事務所に座っている総監督は、1マイル以内で、各車両または機関車がどこにあり、何をしているのか、何を積んでいるのか、荷送人と荷受人は誰なのか、各駅や他の列車の到着時間と出発時間がいつでもわかる。したがって、いつでも欠陥や不注意に気づいて修正し、実際に道路全体を制御できる。

459
付録。
A.
10 進演算。
工学分野における算術と計量における十進法の利点は、いくら強調してもし過ぎることはありません。土木技術者も機械技術者も、0.7854、3.1416といった十進法の表現を「必然的に」使用します。なぜこのシステムを完全に採用しないのでしょうか？十進法を使えばすべての計算がはるかに簡単になり、測定もより正確に行えます。最も完璧な度量衡システムは、間違いなくフランスのシステムです。すべての長さはメートルを単位として採用されており、機械工が時計を作るにしても機関車を作るにしても、その目盛りはメートル法です。メートルは正確に1
10000000極から赤道までの距離の1/3は、ロードス島からダンケルク（フランス）までの570マイルの子午線を測定することによって求められました。したがって、この尺度は

ミリメートル .001 または1
1000
センチメートル .01 または1
100
デシメートル .1 または⅒
メートル 1.
デカメートル 10.
ヘクトメートル 100。
キロメートル 1000。
ミリメートル 10000。
460メートルは3.280899フィート、または39.370788英国インチです。英国とアメリカのフィートはヤードの1/3です。ヤードは35000
351393ロンドンの緯度、海面、真空中で、振り子が秒単位で振動する様子。標準的なアメリカの尺度は、ロンドンのトラウトン社が米国沿岸測量局のために製造した82インチの棒である。土木工学では、ほぼ完全に十進法が採用されている。実際、他の方法では計算がほぼ無限に続く。鎖は100フィートの長さで、100個のリンクに分かれている。巻尺にはフィート、10分の1、100分の1の目盛りが付いている。水準器にはフィート、10分の1、1000分の1、1000分の1の目盛りが付いている。英国のフィートは広く採用されており、振り子からいつでも得られるため、メートルを導入しようとするのは最善ではないかもしれないが、フィートは確かに十進法で分割されるべきである。分割は次のようになる。

.001 または1
1000
.01 または1
100
.1 または⅒

1. 10. 
       100。
       1000。
       このように一定の比率を維持し、増加または減少ごとに比率を変更しません。

8
8= 1インチ。
12インチ = 1フィート。
16½ フィート = 1 ロッド。
40ロッド = 1ハロン。
8 ハロン = 1 マイル。
3 フィート = 1 ヤード。
6 フィート = 1 ファゾム。
461
B.
代数式。
この作品は代数問題の解決に詳しくない人々の手に渡るかもしれないので、次のことを述べるのが最善だと考えられました。

a + a は、aに a を加算したもの、つまり 2 aを意味します。

a – aはaより小さいa、つまり 0を表します。

a × a、aにaを掛けたもの、またはa の平方、a 2 です(下記参照)。

a ÷ a、}
} a をaで割った値、つまり 1 です。
またはああ
​}
a 2 、 aの平方、またはa × a

a 3、つまりaの3乗、つまりa × a × a。

√ a 、 aの平方根、またはa ½

∛ a 、 aの立方根または3乗根、またはa の⅓

a + b + c
dは、 a、b、cの合計をdで割ることを示しています。

( a + b + c ) dまたはa + b + c × dは、 a、b、 cの合計にdを掛けることを意味します。

一般的に、掛け算を表すにはa × bと書く代わりに、単にabと書きます。

上記の兆候は、どのような形でも複合される可能性がある。

∜([[( a + b ) c
d] / m ] ¾ )。
ここでは、まずcとaとbの和の積をとり、これをdで割り、商の 4 分の 3 をmで割ります。そして最後に、最後の結果の 4 乗根を抽出し、それが式の値となります。

以下の例は、公式の使用法を示しています。第6章土工編の「平均運搬量」の項を参照してください。

462いくつかの質量の土の平均運搬量を求めよ。m m′ m″ m n をそれぞれの質量、dd′ d″ d n をそれぞれの運搬量とする。Sを質量の合計、D を平均運搬量とすると、以下の式が得られる。

D =md + m′ d′ + m″ d″ + m n d n
S。
価値観を メートル ＝ 100 また d ＝ 100
メートル ＝ 200 d′ ＝ 50
メートル ＝ 300 d″ ＝ 75
m n ＝ 400 d n ＝ 200
合計は1000で、

D =100 × 100 + 200 × 50 + 300 × 75 + 400 × 200
1000= 122.5 フィート
第8章「木製の橋」では、次のような表現があります。

S =4ベッドルーム、 2バス
ルーム;
b = 10の場合
d = 12
そしてl = 20
Sは

4 × 10 × 144
20= 288。
第9章「鉄の橋」では、

T =ph
2 f√h 2 + 4 f 2 ;
そしてp = 4000
h = 500
f = 80
我々は持っています

4000 × 500
2 × 80√( 500 2 + (4 × 80 2 ) ) = 6562202.
463第13章「外部レールの立面図」では、

E = (ウェストバージニア州2
32 R/ W ) g、
そしてW = 50
V = 20
グラム= 5
R = 2000
我々は持っています

E = (50 × 400
32 × 2000/50 ) 5 = 0.03
そして最後に、第14章の後半では、次の式が示されています。

D = √([ n ( d + c ) 2 ]
0.7854）A
B、
そしてn = 200
d = 1
c = 1.5
A = 4
B = 3
我々は持っています

D = √([200(2 + 1½) 2 ]
0.7854）4
3、
1 + 1½ =5
2そして（5
2）2は25
4、
また、200 ×25
4= 1250,
1250 ×4
3= 1666,
1666÷0.7854 = 2121,
最終的に、√2121 = 446 に非常に近づきました。
464
C.
度量衡
材料の名前。 1立方フィートあたりの重量。
空気 0.077ポンド
地球 112ポンド。
水 62.5ポンド
氷 58.0ポンド
砂 132.0ポンド
粘土 120.0ポンド
チョーク 155.0ポンド
レンガ 110.0ポンド 第11章「石工」を参照。
レンガ造り 95.0ポンド
乾燥モルタル 96.0ポンド
砂岩 140.0ポンド
石灰岩 142.0ポンド 平均86〜198。
花崗岩 175.0ポンド
石炭、瀝青質 60～80.0ポンド
石炭、無煙炭 85～95.0ポンド
コーラ 50～65.0ポンド
石炭、運河 75～80.0ポンド
錬鉄 480.0ポンド
鋳鉄 450.0ポンド
鋼鉄 487.0ポンド

硬い木材。

緑 62.0ポンド
空気乾燥 46.0ポンド
窯乾燥 40.0ポンド

柔らかい木。

緑 53.0ポンド
空気乾燥 30.0ポンド
窯乾燥 28.0ポンド

1ブッシェルあたりの重量。
小麦 60ポンド。
トウモロコシ 70ポンド。
465殻付きトウモロコシ 56ポンド。
ライ麦 56ポンド。
オート麦 35ポンド。
大麦 47ポンド。
ジャガイモ、アイルランド 60ポンド。
ジャガイモ、サツマイモ 55ポンド。
豆、白 60ポンド。
豆、ヒマシ 46ポンド。
ブラン 20ポンド。
クローバーの種 60ポンド。
ティモシー 45ポンド。
麻 44ポンド。
亜麻 56ポンド。
そば 52ポンド。
乾燥桃 33ポンド。
乾燥リンゴ 24ポンド。
玉ねぎ 57ポンド。
粗塩 50ポンド
麦芽 38ポンド。
コーンミール 48ポンド。
塩、細粒 55ポンド。
D.
バーミンガムゲージの価値
番号。 サイズはインチです。
0 0.340
1 .300
2 .284
3 .259
4 .238
5 .220
6 .203
7 .180
8 .105
9 .148
46610 .134
11 .120
12 .100
13 .095
14 .083
15 .072
16 .065
17 .058
18 .049
19 .042
20 .035
21 .032
22 .028
23 .025
24 .022
25 .020
26 .018
27 .016
28 .014
29 .013
30 .012
E.
機関車ボイラー
クラークとオーバーマンの考えが正しいとすれば、内側に水がある垂直煙道と外側に水 がある水平煙道の価値は、以下の通りである。水平管の表面積の半分（上半分）が利用可能であるが、この半分は、同じ面積の垂直管の表面積の2倍の速さで蒸気を生成する。したがって、外側に熱を加えることによる直径の増加、あるいはオーバーマンが高く評価した凸面への熱の適用の利点を考慮に入れなければ、同じ絶対管面積であれば、どちらの位置でも蒸発量は同じになる。

467モンゴメリの垂直煙道ボイラーを機関車の熱源と熱利用に応用する以下の方法は、ほぼすべての要件を満たすと思われます。元の炉殻はそのままに、駆動軸をわずかに通過するように前方に伸ばし、側面をレールから2フィート以内に下げ、底部を閉じます。次に、この中に、内箱の延長となる長方形の箱を配置します。この箱の上部は半円形の頂部の直径弦から約9インチ上にあり、2つの箱の側面と底部の間には3～4インチの水空間を残します。内箱には垂直の管を充填します。上部と下部は煙道板で、管の一方の端はねじ込み、もう一方の端にはねじ込みシンブルが取り付けられています。この管はいつでも取り外して清掃することができ、上下にかかる巨大な圧力から内箱を効果的に保護します。管内の圧力は端部の接合部をしっかりと保持する傾向がありますが、一般的なボイラーでは逆の現象が起こります。

燃焼ガスが排出されるまで十分な熱を保持するためには、管の背面面積を前端よりも小さくする必要があります。この要件は、前端から後端にかけて管の数を減らし、管径を大きくすることで容易に満たすことができます。一般的なボイラーでは、フェルール面積が煙道面積よりも小さいため、高温ガスを管に引き込むために実際に必要なよりも強い送風が用いられます。一方、垂直管式ボイラーでは、ガス面積はどの箇所でも均一に大きくすることができます。

また、炉から煙室へのガスの通過途中のどの地点でも、新鮮な空気をバレルのどの部分にでも導入することで、任意の量の酸素を供給できます。このようにして、燃焼室の利点（もしあれば）は、伝熱面積を1インチも犠牲にすることなく得られます。空気は管の間に取り入れるだけで、管内には入れないからです。これは、中空のステーボルトか、必要に応じて開閉できる大きな開口部によって実現できます。

ボイラーを通過するガスをそのままにしておけば、モンゴメリの3番目の主張、つまり管の上部半分に熱を加えることによって得られる効果は、何の努力もせずに得られる。そして、通過する熱を煙道にどう加えたいとしても、 468煙室にベネチアンブラインドダンパーを設置することで、ガスの動きを完全に制御できます。このダンパーは2つの部分から構成されており、上部と下部が独立して動くため、管のどの部分にも熱を当てることができます。もちろん、煙道の上部の大部分を加熱することで、循環の可能性が高まります。

ボイラーの平面が広すぎると、円筒形の胴体よりも爆発しやすいのではないかという反論もあるかもしれない。ウィリアム・フェアバーン（イギリス）が最近、機関車の火室の破裂を例に挙げて行った実験では、平面がボイラーの中で最も強度の高い形状であることが示された。フェアバーン自身の言葉を借りれば、「平面はボイラーの上部、あるいは円筒形部分よりも強度が優れているという決定的な証拠」である。フェアバーンの実験によると、厚さ1/4インチと3/8インチの2枚のプレートを、中心から中心まで4インチのネジステーボルトで接続すると、1平方インチあたり1,000ポンド以上の荷重に耐えられることがわかった。

このようなエンジンの設計により、中程度の大きさのボイラーと低い重心で、任意の量の加熱面を常に確保できます。

上で説明したエンジンのコストは、一般的な形式に比べて約 500 ドル増加し、その年間利息は 30 ドルになりますが、これは新しい計画によって節約される必要があります (たとえば、木材 10 コード) 。

これを超える節約は純粋な利益です。

F.
等級が鉄道運営コストに与える影響
鉄道の運営コストは、勾配の急峻さが増すと増加します。第一に、勾配の機械的影響、第二に、道路の輸送能力の低下です。鉄道の維持管理コストは複数の項目で構成されており、そのうちいくつかは勾配に左右されますが、多くはそうではありません。勾配の影響を受ける主な項目は、燃料消費量、機関車の費用、そして勾配が急峻な場合はレールの摩耗です。 469砂を登る必要があるほどの急勾配で、下り坂でブレーキをかける必要があるほどの急勾配では、レールはいくぶん摩耗します。それほど急勾配でない場合は、上部構造の修理はそれほど増加しません。より急な勾配では、より重い機関車、またはより多くの機関車を使用する必要があります。重い機関車は一般に、1対の車輪にかかる重量は同じで、軽い機関車ほどではない場合もよくあります。また、総転がり重量が増加すると摩耗力が増しますが、荷重が集中しないため、レールのたわみは少なくなります。したがって、上部構造の摩耗に対する勾配の影響は、無視できないほど小さいと思われます。機関車の初期費用は、急勾配で稼働できるようにするには、1,000 ドルから 2,500 ドルに増加する可能性があります。両方の機関車の車輪が同じサイズである場合、より高い蒸気圧が必要になり、その結果（第 14 章を参照）より多くの燃料が必要になります。蒸気の力は同じであれば、車輪が小さくなり、シリンダーも大きくなり、（第 14 章）より多くの燃料が必要になります。

エンジンの仕事を倍にすると、消費される燃料の量は決して倍にはなりませんが (第 14 章を参照)、約 90 パーセント増加します。

イギリスの主要鉄道会社 5 社の経費の分担は、ある時期、次のとおりでした。

給与 6.83ドル
道と作品 15.76
機関車 35.15
車 38.14
雑貨 3.69

 100ドル

エンジンの割合 35.00
ベルギーの道路では、

給与 5.47ドル
道と作品 26.62
機関車 49.96
車 14.80
雑貨 3.15

 100ドル

機関車の割合 50.00
470ニューヨーク州の鉄道（2,200マイル）（州技術者報告書、1854年）

給与 10.00ドル
道と作品 15.00
機関車 40.00
車 20.00
雑貨 15.00

 100ドル

機関車の割合 40.00
上記のすべての平均割合は機関車に課せられる機関車費用全体の41⅔を占め、燃料は62.5パーセントを吸収します。そして、2倍の作業量には90パーセント多くの燃料が必要となるため、2倍の抵抗（例えば1マイルあたり25フィート）を生じる勾配での作業コストは、90
100の62
100の42
100、つまり列車運行コストの約22％に相当します。これに機関車資本の利子の5分の5が加わり、25フィートの勾配の悪影響として、

C = 機関車資本、
D = 年間労働コスト、
の1/36
100C +22
100D。
例。
機関車の首都 100万ドル
作業コスト 20万
平坦な道路の年間費用（6パーセント） 6万ドル
+ 20万

     26万ドル

そして、連続25フィートの勾配のある道路で 6万ドル
+ 6,000
+ 20万

• 200,000 ×22
  100、 または 44,000

合計 31万ドル
471あるいは、平坦な道路の作業費用の120%で、増加率は20%、あるいはその他の不測の事態を5%考慮すると25%、また、50フィートの勾配による増加も50%となる。列車全体を牽引するのに機関車1台で済む限り、同様に計算される（機関車の寸法を変えることで出力が増加する）。列車を休止させる必要があり、2台以上の機関車が必要な場合は、当然ながら割合は増加する。列車を休止させるべきポイントは、積載量または勾配に応じて、運行費用を比較することで容易に判断できる。

G.
A. および B. 鉄道向け旅客機関車の仕様
要件。
速度は停車時間を含めて時速 20 マイル、燃料、木材、列車重量 150 トン、最大勾配 60 フィート/マイル、最大曲線 3° または半径 1,910 フィート、中心から中心まで 2 フィートの枕木でレールは 1 ヤードあたり 60 ポンド。

全体図と寸法。
外部接続; 最高のエイムズタイヤをつけた 5 フィートの駆動輪 4 つ、すべてのタイヤはフランジ付き、水平シリンダーは内径 15 インチ、ストローク 20 インチ。センターベアリング トラック、内側および外側ベアリング、および Lightener ボックス。しっかりと補強された四角い錬鉄製フレーム、4 ～ 30 インチの Whitney and Sons 製鋳鉄製トラック ホイール、中心から中心まで 60 インチの広がり。リフティング リンク モーション、ロッカー、後述のバルブを介して作動。トラックには前後の安全チェーン、車軸下の安全ビームが付属。運転手重量 30,000 ポンド、トラック重量 10,000 ポンド。テンダーは 2 台のトラックに搭載され、それぞれ 4 ～ 30 インチの Whitney and Sons 製ホイール、中心から中心まで 54 インチの広がり。

472
詳細な仕様。
ボイラー。火格子は幅 38 インチ、長さ 54 インチ、表面はレールより 20 インチ上、火格子バーは前端の 6 インチは鋳物製、深さ 4 インチ、厚さ 3/4 インチとし、3/4 インチ間隔で隙間なく配置する。下端は各側面に深さ 1/2 インチ、幅 1/4 インチの面取りを施す。火格子バーの中央は厚さ 1 インチ、深さ 4 インチの錬鉄製バーで支え、図面に示すように取り付ける。火室。炉殻の外側の側面は幅 51 インチ、長さ 62 インチ。レールより上 8 フィートの頂部は、後部ドームを支える 3/8 インチのアングル鋼板で作る。角は半径 4 インチの丸みをつけたフランジで接合する。炉殻の頂部はバレル頂部より 9 インチ上に上げ、上面は長さ 20 インチの傾斜オフセットで接続する。端板は側面と上面に重ね接合する。炉室と胴体の接合部は二重リベット留めとする。炉は厚さ 1/2 インチの銅板、管部は 3/4 インチ、重ね継ぎ、幅 42 1/2 インチ、内部長さ 51 1/2 インチとする。側面水空間は底部で 3 インチの余裕を持たせ、炉側面を内側に傾斜させることで内箱上部で 4 インチまで広げる。前面空間は 4 インチ、後面空間は底部で 4 インチ、上部で 5 インチとする。出入口は錬鉄製のリングを 5/8 インチのリベットで留め、扉は 3/8 インチの板に 1/4 インチのシールドを設ける。炉と外殻の接合には 7/8 インチの銅製ステーボルトを使用し、両端をねじ止めしてリベット留めし、中心間距離を 44 インチとする。炉冠の幅方向に敷かれた 8 本の屋根リブは、各々深さ 6 インチ、厚さ ¾ インチで、端部で二重溶接、中央でリベット留めされ、中心間の距離 5 インチで T ヘッド ボルトで固定され、バーは ⅜ インチのシンブルで冠板より上に上げられる。ドーム開口部、ネックリングはアングル鉄製で、4 ～ 1 ⅛ インチのステーで屋根リブと接続され、図面のように接続および配置される。炉の背面および管板は上部でフランジが付けられ、冠は側面で下向きにフランジが付けられるが、背面および前面ではフランジが付けられない。直径 26 インチ、高さ 24 インチのドーム 1 個が火室シェルの冠部に配置され、ドームのボイラーへの開口部は直径 16 インチである。ドームの下部は錬鉄製、上部は鋳鉄製で、地合接合部で取り付けられる。 473炉と胴は底部で幅3インチ、深さ2.5インチの錬鉄製バーで接続する。ボイラー全体は内外とも完全にコーキングする。バレルは最高級のフィラデルフィア型木炭鉄製で、火室に隣接する主冠の外側は直径44インチ、煙室端に隣接する外側は直径43インチ、長さ10フィート、両端に3インチのアングルアイアンを取り付ける。前面ドームは1/2インチの鋼板を一体加工し、直径23インチ。ボイラーの端板は6本の1インチのロッドで支えられ、ブロック状に割り付けられ、プレートにリベット留めされる。バレルプレートは3/4インチのリベットでリベット留めされ、ピッチは1.75インチ。煙室は長さ2フィート4インチ、バレルと同じ直径で、3
16インチプレートはしっかりとリベット留めされ、アングルアイアンにボルトで固定されているため、内部の修理のために簡単に取り外すことができます。フロントチューブシート6
8インチ。管140 本、外径 2 インチ、火側厚さ No. 9、煙側厚さ No. 14、長さ 10 フィート、1/2 インチ間隔。管の煙室端は、ベネチアン ブラインド ダンパーで任意に閉じられる。煙突は外径 1/4 インチの鉄製、直径 16 インチ、最上部がバレルの頂上から 6 フィート 6 インチ上にあり、適切な煙突、コーン、および点火装置が取り付けられている。灰受けは 1/4 インチのプレートで 1/2 インチのアングル鉄製、上端にバンドがあり、前後にドアが取り付けられ、深さ 7 インチ、レールから 6 インチ離れている。 蒸気管は、6 インチの No. 10 銅管でボイラーの全長にわたっており、ドームで 5 インチの鋳鉄製スタンド パイプに接続されている。煙室にある鋳鉄製枝管はバルブ チェストにつながり、直径 5 インチ。絞り弁は、図面に示すように、煙室の鋳鉄製箱内に設置し、蒸気ポートと同等以上の面積を有するものとする。配管の方向転換は、角度ではなく曲線で行うものとする。排気管はNo.10銅製とし、下端の直径は5インチとし、8平方インチから4平方インチの可変噴流孔を設け、ペチコート管で囲むものとする。

シリンダーは、内径15インチ、ストローク20インチ、または外側から研磨面の外側まで28¾インチの長さで、鋳物厚さ⅞インチ、カバー厚さ1⅛インチで、図に示すように水平に設置し、メインフレームと水平トラスブレースにしっかりとボルト締めする。ヘッドは研磨ジョイントで取り付ける。バルブシートは、蒸気ポート14×1⅜インチ、排気ポート14×2½インチ、バルブ外側ラップ5/8インチ、内側は空。1
16バルブの4¾インチストロークにインチリードを徐々に 474投球が減少するにつれて増加し、わずかになる5
16蒸気室は水平面にボルトで固定され、接合部は 4 インチのピッチで 3/4 インチのボルトで接地されています。

バルブ機構。最も承認された形式の昇降軸、セクター、レバー、ロッカーなどを備えた変速リンク。スローが 5 1/4 インチのソリッド偏心部品 4 個が、4 つの角型止めネジで車軸に固定され、両端に鋭い溝が切られた硬化鋼ダイスが車軸に押し付けられる。ダイスと車軸の摩擦により、偏心部品が所定の位置に保持される。鋳鉄製の偏心ストラップにはオイル キャップが鋳込まれ、内側に溝が切られていて、偏心部品を密閉して塵埃の侵入を防ぐ。リンクはソリッドに鍛造され、浸炭焼入れされ、スロットの内側の幅は 17 インチ、長さは 2 1/4 インチ。スロット周辺の鉄の厚さは 1 1/2 インチ、横方向の厚さは全体の厚さは 2 インチ。図に示すように、深さ 7/8 の鉄製偏心ロッド、中心間距離 5 1/2 フィートがリンクと偏心部品に固定される。リンクは、駆動車軸の中心と中間ギアのリンク中心間の距離より 6 インチ小さい半径に湾曲している。リンク、ボックス、スタック等は、焼入れされた錬鉄製とする。ピストンは、外側に1つのコンポジションリングと、バビット金属を充填した2つの円周溝を備え、内側に錬鉄製のリングを1つ備えている。外側リングは1箇所で斜めに切断され、各縁には小さな錬鉄製のフラップが設けられ、蒸気の分岐点からの漏れを防ぐ。ピストングランドとバルブロッドは、鋳鉄製のボックスに、真鍮製またはコンポジション製のブッシングでしっかりと固定する。

フレームは良質なスクラップ材から4×2インチの鍛造品とし、主梁は端から端まで直線状にし、台座を溶接する。後端部分は鍛造の重厚なフットプレートとし、前端部分は平らな面に7×14インチのオーク材の梁を配置する。片側の台座にはすべて調整キーを設ける。平均4.5×7/8インチの平らなボイラー支柱は幅広の支柱でボイラーにリベット留めする。炉への取り付けはロジャース式伸縮支柱を使用し、フレームの詳細は図面に示す通りとする。フレームは、エンジンの作動部品を収容するために必要な位置に正確に設置する。

車輪、車軸、およびバネ。鋳鉄製の駆動輪4個、厚さ2インチのフランジ付きエイムズ製タイヤを装着。タイヤ直径5フィート。タイヤは1輪あたり0.072インチの真円度に旋削し、車輪は完全にバランス調整されている。残りの車軸はスクラップまたはブルーム製とし、前輪は直径7インチ、後輪は6インチ、ベアリング長さ8インチ。カラーは鋳鉄製。 475止めねじで固定され、車軸は円筒形で、中央部が端部より小さくならない。17枚の鋼板からなる4つのスプリングは、それぞれ4×⅜×40インチである。スプリング間にはイコライジングレバーが設けられる。台車内部のベアリングスプリングはイコライザーから吊り下げられ、イコライザーは車軸箱に当接する。

スライド、ポンプ、コネクティングロッド等。スライドは、厚さ3インチ、幅1.25インチの平鋼製錬鉄製で、焼入れ処理済み。クロスヘッドベアリングは鋳鉄製で、長さ16インチ、厚さ2インチ。ポンプは真鍮製フルストロークポンプ。5
16ポンプ本体は 1 インチ厚で 1⅞ インチのプランジャー付き、クロスヘッドに固定されクロスヘッドで操作される錬鉄製のラム。水路は本体内 2 インチ、バルブ内は 1 3/4 インチ。2 1/4 インチの中空ボールが付いたボールバルブが 3 つあり、1 つは吸入用、2 つは吐出用。パイプは 1/8 インチ厚、直径 2 インチ、吸入は鉄、吐出は銅、吐出パイプには真鍮のコックがあり、キャブのロッドで操作する。ポンプの強制側の空気室はバレルの容量に等しく、吸入側も同じ半分。平らな連接棒は溶接なしで固体の杭から鍛造されている。すべてのスタブ端にバベットライニングのボックスがある。ストラップはそれぞれ 2 本のボルトで固定され、各ベアリングに 1 つのキーがある。安全弁は、1 つは直径 3.5 インチで後部ドーム上に、もう 1 つは直径 4 インチとし、両方とも適切に取り付けられ、適切な梁とバネ秤が付属する。砲身は厚さ1/2インチの毛フェルトで覆い、ロシア製の鉄ジャケットを装着する。シリンダーは厚さ1/2インチのフェルトコートで保護し、真鍮ケースに収める。

機関車には、ベル、ホイッスル、計器、ヒーター、給油口、ブローオフコック、その他のコック、銘板、オイルカップ、砂場、工具、オイル缶など、通常の備品がすべて備わっていること。操縦桿は長さ5フィート、2.5インチ×4インチの平らな水平の木製バーで、中央に重厚な部品を備え、全体がしっかりと吊り下げられ、しっかりと支えられていること。運転席は、突き出たコーニスを備え、窓、ドアなどは最善の状態で備え付けられ、きちんと組み立てられていること。機関車全体は、きれいに塗装され、ニス塗りされていること。牽引バーは、レールから30インチの高さで機関車のフレームにしっかりと固定され、二重の楕円形スプリングによって炭水車の中央ビームに接続されていること。

テンダー。タンク容量は1,600ガロン。上面と側面のプレートは1/8インチ、底板は3/4インチで、内外ともリベットとコーキングでしっかりと固定されている。ブレーキは、すべての車輪の両側に1つの車輪から作動する。 476車輪、つまり16箇所にブレーキブロックが取り付けられており、安全チェーンとバネで吊り下げて車輪から離す。バネ1つは長さ26インチ、10個のレバー3×5
16各車輪に1インチの厚みを持たせる。フレームは熟成オーク材で10×4インチ、中央の梁は5×20インチ。全体に丁寧に塗装とニス塗りを施す。

一般条項。
機関車と炭水車の両方の材料はすべて最高品質のものを使用し、すべての製作は最も徹底的かつ職人技の技で行われます。機関車と炭水車は、あらゆる点でこれまで——工場から出荷された最高のものと同等です。詳細は添付の図面をご覧ください。

H.
鉄道と駅による輸送の相対的なコスト
鉄道システムの開始時に、鉄道会社は旅行費用の大幅な削減を期待し、また実際にそれを実行したが、次のことが分かる。

決議：「取締役はここに、乗客と貨物の輸送料金を、彼らの意見では現在の料金が低すぎるすべての場合において、ただちに値上げし、今後は会社に費用の完全な報酬と輸送による正当な利益をもたらさないすべての業務を拒否するよう、真剣にかつ緊急に要請される。」

鉄道料金がなぜこれほど低く設定されていたのか、それを証明するのは難しいだろう。

8人の乗客を駅馬車で100マイル輸送する費用は、おおよそ次のようになります。一般道路の費用が1マイルあたり1000ドルで、駅馬車旅行に投じられた資本の10分の1を使用すると仮定します。1回の旅行の1日あたりの利息は

477
（ 100 × 1000 ×6
100) / 365 ÷ 10 または 1.64ドル

10頭の馬と1つのステージ、
（ 1500 + 500 ×6
100) /365 または 0.33

運転手と厩務員の日当、 5.00
厩舎費用、修理費等の日割り利息 1.03

8人の乗客を100マイル移動させる総費用、 8.00ドル
乗客1人を1マイル移動させるコスト .01

もう一度言います。鉄道の費用が1マイルあたり2万5000ドル、100マイルあたり250万ドルだとします。そして1日に10本の列車を運行するとしたら、1本の列車に対する日利は6%です。

（ 2500000 ×6
100） /365 ÷ 10 = 41.10ドル

機関車は1万ドルかかる。
2台の車は4,000ドル、
（14000 ×6
100) /365は 2.30

そして、日々の道路や設備の費用、 43.40ドル
100で割ると1マイルあたりのセントになります。 0.43

1両の車両に積載できる乗客の平均数は（ニューヨーク州技術者報告書参照）、17人である。2両の車両では34人である。43
34＝ 1⅓セント

1マイルあたり、乗客1人あたりの1日の費用は、道路と設備の使用に対して、 1⅓セント

維持費と運営費は、乗客 1 人あたり、1 マイルあたりです (1854 年のニューヨーク州技術者の報告書を参照)。 1¼セント

鉄道で一人の乗客を1マイル運ぶのにかかる総費用は 27
12セント

輸送の相対的なコストは、

    ステージ別では、 1セント
    鉄道では、 27
12セント

478そして相対電荷はこうなる。

    ステージ別では、 5セント
    鉄道では、 3セント
そして比較利益は5から1を引いた4から3から2を引いたものとなる。7
12、 または5
12; または 1 ～ 9.6 として表されます。

I.
機関車による実験旅行の結果を記録するためのフォーム。
異なる機関車が行う仕事を比較するには、消費される物質の相対量だけでなく、速度、荷重、曲線、勾配などによって異なる仕事の正確な性質も知っておく必要があります。以下の空欄を埋めることで、比較のための完全な情報が得られることが確認されています。

駅、
到着時間、
出発時刻、
時間が流れ、
時間は止まり、
距離、
上昇、
秋、
曲率の​​度数、
等距離、
車が奪われ、
車は去って、
駅間の積載量、
列車の等距離走行距離、
ゲージ圧、
セクターのノッチ、
使用燃料、
使用される水、
水1ガロンあたりの燃料ポンド数、
479等距離走行距離、トン当たり、または乗客当たりの燃料ポンド数、
比較効果、
K.
機関車の適正重量
一定の荷物を運ぶには、機関車は一定の出力を必要とします。この出力を発揮するには、レール上で滑らないように十分な荷重が駆動装置にかかります。この荷重は、レールの状態が最良の場合、牽引力の3倍から、最悪の場合、牽引力の10倍、あるいはそれ以上にまで変化します。砂がない場合の適正な平均荷重は6分の1ですが、砂がある場合はさらに低くなります。砂は勾配のある場所やレールの状態が悪い場所では必ず使用されます。したがって、適切な重量を求めるには、路面の最も硬い地点での牽引力を推定し、それを6倍にすればよいのです。

例。
60 フィートの勾配で時速 20 マイルで 200 トン (機関車と炭水車を含む) を牽引するには、どれくらいの重さの機関車が必要ですか。

レベルの抵抗は

200 × (20 × 20
171+ 8 ) = 2,060 ポンド。

グレードによる抵抗

200 × (60
5280× 2240 ） = 5,200 ポンド。

曲線による抵抗

200 × 5= 1,000 ポンド。

そして抵抗全体は 8,260 ポンド。
これに6を掛けると 49,560 ポンド。
または22.1トン、これに5トンの必要な荷重を加える。 480トラックで、全体の重量は 27.1 トンです。これは、時速 20 マイルで 60 フィートの勾配を越えて 200 トンを牽引するために必要な機関車の重量です。

あるいは、一般的には、

Wとしましょう ＝ 機関車、炭水車、列車の重量（トン）
Vとしましょう ＝ 時速（マイル）
させてa
b ＝ 等級を表す分数、
cとします ＝ 最も急峻な曲線による抵抗は、信頼できるデータがないため、5ポンドと仮定すると、1トン当たりのポンド数で表されます。
そしてエンジンの重量としては、

[ W (V 2
171+ 8 ) +a
b× 2240 + 5 ] 6/2240 =
トラックの重量を除いたエンジンの重量。

粘着力がドライバーの重量の4分の1であると仮定し、積載量が150トン、速度が時速20マイル、勾配が1マイルあたり40フィートとすると、上記の式は次のようになります。

[ 150 (20 × 20
171+ 8 ) + (40
52802240 ) + 5 ] 4/2240 =
約9トン。

これに 5 トンを加えると、全体の重量は 14 トンになります。

481
図158.

482
転写者のメモ
p. xvから始まる正誤表に記載されている修正を行いました。
32ページ 2 行目はテキストではなくカットに関するものだったので、 エラーは修正されませんでした。
画像内のテキストが正しい向きになるように画像を回転させました。
4ページの「面積2,827マイル」を「面積2,827平方マイル」に変更しました。
12ページに「一般地形」の小見出しを追加しました。
40ページの「11480.667」を「11,480,667」に変更しました。
54ページの「+ 5,297.334 + 4,437.334」を「+ 5,297,334 + 4,437,334」に変更しました。
89ページに「SLOPES」の小見出しを追加しました。
97ページに「鉄道区間の形状」の小見出しを追加しました。
115ページに「岩盤掘削」および「発破および採石」の小見出しを追加しました。
298ページに「側線と横断線」の小見出しを追加しました。
304ページの「1時間あたり18.24立方フィート」を「1時間あたり18.24立方フィートの水」に変更しました 。
314ページの表の右側の列「1 トンあたりのポンドでの抵抗」のすべてのコンマを小数点に変更し、以前の表現と一致するようにしました。
401ページに「列車の遅延」の小見出しを追加しました。
403ページに「建物の分類」、「建物の所在地」、「ターミナル旅客ビル」の小見出しを追加しました。
405ページに「ターミナル貨物棟」および「機関庫および付属設備」の小見出しを追加しました 。
407ページに「WOOD SHED AND TANK」の小見出しを追加しました。
静かに誤字を修正しました。
時代錯誤で非標準的なスペルを印刷のまま残しました。
* プロジェクト グーテンベルク電子書籍「鉄道建設ハンドブック」の終了。アメリカのエンジニア向け。*
《完》