クックとホイートストンの電信

Cooke and Wheatstone電信は、イギリスの発明家William Fothergill Cookeとイギリスの科学者Charles Wheatstoneによって発明された1830年代の初期の電気電信システムでした。それは針電信の一形態であり、商用サービスに入れられた最初の電信システムでした。レシーバーは、ボード上の文字を指すように電磁コイルによって移動できる多数の針で構成されていました。この機能は、コードを学習したくない初期ユーザーや、スタッフのトレーニングに投資したくない雇用主に好まれていました。

後のシステムでは、文字板が不要になり、針の動きからコードが直接読み取られました。これは、針の数が減り、より複雑なコードになったために生じました。この変更は、針の数に関連する電信線の使用数を減らす経済的な必要性に動機付けられました。初期設備の一部の絶縁が劣化し、元のワイヤの一部が使用できなくなったため、変更はより緊急になりました。クックとホイートストーンの最も成功したシステムは、最終的に1本針システムであり、1930年代まで使用され続けました。

クックとホイートストンの電信は、殺人犯のジョン・タウェルの逮捕に関与した。タウェルがロンドン行きの列車に乗り込んだことがわかったら、電報を使ってパディントンの終点まで信号を送り、そこで彼を逮捕させました。犯罪との戦いにおける電信のこの使用の新規性は、大きな宣伝を生み出し、一般大衆による電信の受け入れと使用の増加につながった。

発明者

電信は、ウィリアム・フォザーギル・クックとチャールズ・ホイートストンのコラボレーションから生まれました。二人の目的が異なるため、これは幸せなコラボレーションではありませんでした。クックは発明家であり起業家であり、彼の発明の特許を取得し商業的に活用したいと考えていました。一方、ホイートストンは商業的ベンチャーに興味のない学者でした。彼は自分の結果を公開し、他の人が自由に結果を利用できるようにするつもりでした。見通しのこの違いは、最終的に、発明の優先権の主張をめぐる二人の男性の間の激しい論争につながった。彼らの違いは、クックの役を務めるマーク・イサンバード・ブルネルとホイートストンの役を務めるジョン・フレデリック・ダニエルとの仲裁に持ち込まれました。クックは最終的にロイヤリティと引き換えにホイートストンの利益を買い取った。

クックは、ホイートストンとのパートナーシップの前に電信を構築するためのいくつかのアイデアを持ち、専門家の助言のために科学者マイケル・ファラデーに相談していました。 1836年、クックは、実験用電位計システムと、電磁戻り止めを備えた時計仕掛けのメカニズムを含む機械式電信機の両方を構築しました。ただし、実際に実行されたモデルの科学的知識の多くは、ホイートストンから来ました。クックの以前のアイデアはほとんど放棄されました。

歴史

1837年1月、クックは60コードの電信機の設計をリバプールとマンチェスター鉄道の取締役に提案しました。これは彼らの目的には複雑すぎました。当面の必要性は、リバプール駅と駅の外の長いトンネルを通る急な傾斜の頂上にあるロープ運搬エンジンハウスとの間の簡単な信号通信でした。騒音と汚染を避けるために、この時点では主要駅へのロープ運搬が一般的であり、この場合、勾配が急すぎて機関車が単独で上昇することができませんでした。必要だったのは、エンジンハウスへの運搬開始の指示など、いくつかの簡単な信号だけでした。 Cookeは1837年4月末までに、より少ないコードでよりシンプルなバージョンを作成するように要求されました。しかし、鉄道はホイッスルを備えた空気式電信を代わりに使用することを決定しました。この後、クックはホイートストンとパートナーシップを結びました。

1837年5月、クックとホイートストーンは、アルファベット文字を指すように移動できるボード上の多数の針を使用する電信システムの特許を取得しました。この特許は5本針システムを推奨していますが、コーディングに必要な文字数に応じて、任意の数の針を使用できます。ロバート・スティーブンソンがロンドンとバーミンガムの間に建設している鉄道線に、ロンドンのユーストンとカムデン・タウンの間に4本針システムが設置されました。 1837年7月25日に実証されました。これはリバプールプロジェクトと同様のアプリケーションでした。馬車はカムデンタウンで切り離され、重力でユーストンに移動しました。カムデンタウンのエンジンハウスに信号を送り、キャリッジを牽引して待機中の機関車まで傾斜を戻すシステムが必要でした。リバプールでのように、電気電信は最終的に拒否され、ホイッスル付きの空気圧システムが支持されました。

クックとホイートストーンは、1838年にパディントン駅からウェストドレートンまでの13マイル（21 km）にグレートウェスタン鉄道に設置された電信で最初の商業的成功を収めました。実際、これは世界で最初の商業電信でした。これは5本針、6線式のシステムでした。ケーブルはもともと、鋼管の地下に設置されていました。しかし、ケーブルは絶縁劣化の結果としてすぐに故障し始めました。暫定措置として、2本の針システムを使用しましたが、残りの3本の作業用地下ワイヤで使用しました。ディスプレイから読み取るだけでなく、新しいコードを学習する必要があったため、電信史上初めて熟練した電信オペレーターが必要でした。

1843年にラインがスラウまで延長されたとき、1本の針、2線式のシステムが設置されました。 Cookeはまた、ケーブルを埋設リードパイプに敷設することから、より安価で保守が容易な、絶縁体からポールに絶縁されていないワイヤを吊り下げるシステム、彼が特許を取得し、急速に一般的な方法になったシステムに変更しました。この拡張は、鉄道会社がまだ実験的であると考えているシステムに資金を提供したくないため、クック自身の費用で行われました。この時点まで、グレートウエスタンは排他的使用を主張し、クックの公共電信局を開く許可を拒否していました。クックの新しい合意により、クックが公共の電信サービスを初めて確立するために、クックの公的オフィスを開く権利と引き換えに、鉄道がシステムを無料で使用できるようになりました。 1シリングに対して定額料金が課された（後のすべての電信サービスとは異なり、1シリング）が、多くの人が奇妙な機器を見るためだけにこれを支払った。

この時点から、ロンドンから建設中の新しい鉄道で電気電信の使用が拡大し始めました。ロンドンおよびブラックウォール鉄道（別のロープ運搬式アプリケーション）は、1840年に開通したときにクックとホイートストンの電信を備えており、他の多くの人々がそれに続きました。ブラックウォール鉄道にかかる距離（4マイル）は、蒸気信号を送るには遠すぎたため、エンジニアのロバートスティーブンソンは電気ソリューションを強く支持しました。 1845年2月、ナインエルムスからゴスポートまでの88マイルの路線がロンドンおよびサウスウェスタン鉄道に沿って完成し、それまでのどの路線よりもはるかに長くなりました。海軍本部は、この回線の民間2本針電信機をポーツマスの基地に接続するために資本コストの半分と年間£1,500を支払い、最終的に光学電信機に取って代わりました。 1845年9月、金融会社のジョン・ルイス・リカードとクックが電気電信会社を設立しました。この会社はクックとホイートストンの特許を買い取り、電信事業をしっかりと確立しました。 1869年に会社は国有化され、郵便局の一部になりました。 1本針の電信はイギリスの鉄道で非常に成功し、19世紀の終わりには15,000セットがまだ使用されていました。一部は1930年代に就役しました。

タウェル逮捕

殺人容疑者のジョン・タウェルは、1845年1月1日にスラウからパディントンへの針電文の使用後に逮捕された。これは、殺人犯を捕らえるための電信の最初の使用であると考えられる。メッセージは：

殺人者はソルトヒルでコミットされ、疑わしい殺人者は、午後742時に左回りの電車でロンドンまでファーストクラスのチケットをとることになりました。彼は第2クラスのコンパートメントの最後のコンパートメントにいます

Cooke and Wheatstoneシステムは、句読点、小文字、または一部の文字をサポートしていませんでした。 2本針システムでも、J、Q、Zの文字が省略されています。したがって、「ジャスト」と「クエーカー」のスペルミス。これにより、パディントンの受信オペレーターは、KWAを受信した後、再送信を繰り返し要求しましたが、これは間違いであると思われました。これは、小さな男の子が単語を完成させることを送信オペレーターに許可するまで続き、その後理解されました。到着後、タウェルは探偵によって近くのコーヒーショップに連れて行かれ、そこで逮捕されました。この事件の新聞報道は、電気電信に多大な宣伝を与え、それをしっかりと世間に広めました。

広く公表されたタウェルの逮捕は、電信をより一般の注目を集め、鉄道信号を超えて広く使用されるようになった2つの出来事のうちの1つでした。もう一つのイベントは、ビクトリア女王の次男アルフレッド・アーネスト・アルバートの誕生の電報による発表でした。このニュースは、発表から40分というかつてない速さでタイムズに掲載されました。

鉄道ブロック作業

信号ブロックシステムは、線路をブロックに分割し、信号を使用して、すでにブロックにある列車が去るまで別の列車がブロックに入るのを防ぐ列車安全システムです。このシステムは、1842年にTelegraphic RailwaysまたはSingle LineでCookeにより、単線でのより安全な作業方法として提案されました。以前は、列車の分離は厳密な時間割のみに依存しており、予期せぬ出来事を許容できませんでした。ブロック作業の最初の使用は、おそらくジョージスティーブンソンがノースミッドランド鉄道のクレイクロストンネルにクックとホイートストンの電信を設置した1839年のことでしょう。ブロック作業に特化した機器は1841年に設置されました。ブロック作業が標準になり、現在に至っています。ただし、最新の技術により、最も忙しい鉄道の固定ブロックを移動ブロックに置き換えることができました。

操作

クックとホイートストーンの電信は、通電している巻線からの電磁誘導によって、時計回りまたは反時計回りに短い距離を回転させることができる多数の磁気針で構成されていました。移動の方向は、電信線の電流の方向によって決定されました。ボードには、各グリッドの交点に文字が付いた菱形のグリッドが付いていたため、2本の針にエネルギーを与えると特定の文字を指すように配置されました。

Cooke and Wheatstoneシステムに必要なワイヤの数は、使用する針の数と同じです。針の数によって、エンコードできる文字の数が決まります。 Cooke and Wheatstoneの特許は5本の針を推奨しており、これは初期のデモモデルの数でした。 2、3、4、5、6 ...の針から取得できるコードの数は、それぞれ2、6、12、20、30 ...です。

送信側には2列のボタンがあり、各列のコイルごとに1組のボタンがありました。オペレーターは各行から1つのボタンを選択しました。これにより、2つのコイルがそれぞれバッテリーのプラスとマイナスの端に接続されました。コイルのもう一方の端は電信線に接続され、そこから受信ステーションのコイルの一端に接続されました。受信モードでは、受信コイルのもう一方の端はすべて共通になりました。したがって、電流は両端の同じ2つのコイルを通って流れ、同じ2つの針にエネルギーを与えました。このシステムでは、針は常にペアで通電され、常に反対方向に回転しました。

5本針電信

20の可能な針位置を備えた5本針の電信は、完全なアルファベットをエンコードできない6つのコードでした。省略された文字はC、J、Q、U、X、Zでした。この電信の大きなセールスポイントは、使いやすく、オペレーターのトレーニングがほとんど必要ないことでした。送信される文字が送信側と受信側の両方のオペレーターに表示されるため、学習するコードはありません。

PaddingtonからWest Draytonへの電信は、5本針システムでしたが、当初は5本ではなく6本のワイヤを使用していました。 6番目のワイヤは、針を独立して操作できるように共通の戻りを提供し、より多くの利用可能なコードの可能性を与えることでした。ただし、これらのコードを使用すると、単純なアルファベットコードのようにグリッドからディスプレイを一目で読み取ることができないため、より広範なオペレータトレーニングが必要になります。電信システムは後に戻り線の必要性を回避するためにアースリターンを使用することになりましたが、この原則はクックとホイートストンの電信の時点では確立されていませんでした。最終的にワイヤの数を減らす経済的な必要性は、使用の単純さよりも強いインセンティブを証明し、クックとホイートストンは2本針の電信を開発するようになりました。

2本針電信

2本針の電信には3本のワイヤが必要であり、各針に1本、共通の戻り線が1本あります。コーディングは5本針の電信とは多少異なり、ディスプレイから読み取るのではなく、学習する必要がありました。針は、左または右にすばやく連続して1回、2回、または3回移動するか、両方向に1回すばやく移動できます。どちらか、または両方を一緒に移動できます。これにより、合計24個のコードが生成され、そのうちの1つが停止コードに取り込まれました。したがって、3つの文字が省略されました。J、Q、およびZは、それぞれG、K、およびSに置き換えられました。

元々、電信には別のオペレーターが注意を向けたいときに鳴るベルが取り付けられていました。これは非常に迷惑であることが判明したため、削除されました。エンドストップに対する針のクリックは、注意を引くのに十分であることがわかりました。

一本針電信

このシステムは、パディントンからウェストドレイトン線の故障したマルチワイヤテレグラフを置き換えるために開発されました。必要なのは2本のワイヤだけでしたが、より複雑なコードと遅い伝送速度を必要としました。 2本針システムでは3ユニットのコード（つまり、各文字を表すために最大3回の針の動き）が必要でしたが、1本針システムでは4ユニットのコードを使用しましたが、アルファベット全体をエンコードするのに十分なコードがありました。前の2本針システムと同様に、コードユニットは、針を素早く左右にすばやくたわませることで構成されていました。針が動いたときにポストが打たれ、リングが鳴りました。オペレーターが針を見ずに針が移動した方向を聞くことができるように、左右の動きに異なるトーンが提供されました。

コード

コードは、使用されるたびに洗練され、適応されました。 1867年までに5本針コードに数字が追加されました。これは、共通の戻り用に6本目のワイヤを用意することで達成され、1本の針だけを動かすことができました。元の5本のワイヤでは、共通のワイヤが提供されていなかったため、針をペアで、常に反対方向にしか移動できませんでした。理論的には、一般的なリターンシグナリングでさらに多くのコードを使用できますが、すべてのコードをグリッド表示ディスプレイで使用できるわけではありません。数字は、ダイヤモンドグリッドの端の周りにマークを付けることで作成されました。針1から5は、それぞれ右から1番から5番、左から6番から9番、0番に通電されています。電信セットには、針の移動方向に応じてバッテリーのプラスまたはマイナスのいずれかの端子に共通のリターンを接続できるようにするための2つの追加ボタンが用意されています。

また、1867年までに、Q（）およびZ（）のコードが1本針コードに追加されましたが、明らかにJではありません。ただし、Q（）、Z（）、およびJ（）のコードは、数字のシフト（）および文字のシフト（）の6ユニットコードとともに、後の針の電信のプレート。 waitやrepeatなどのオペレーター制御用に、多数の複合コードが追加されました。これらの化合物は、モールス符号で見られるプロサインに似ており、2つの文字が文字ギャップなしで一緒に実行されます。 2本針の数字シフトと文字シフトコードも複合であるため、オーバーバーで記述されています。

4本針の電信に使用されるコードは不明であり、どの機器も残っていません。どの文字が12の可能なコードに割り当てられたのかさえわかりません。

ノート