Телеграф Кука и Уитстона был ранней электрической телеграфной системой, изобретенной в 1830-х годах английским изобретателем Уильямом Фотергиллом Куком и английским ученым Чарльзом Уитстоном . Это была разновидность игольчатого телеграфа и первая телеграфная система, введенная в коммерческую эксплуатацию. Приемник состоял из нескольких игл, которые можно было перемещать с помощью электромагнитных катушек, чтобы указывать на буквы на доске. Эта функция понравилась первым пользователям, которые не хотели изучать коды, и работодателям, которые не хотели вкладывать средства в обучение персонала.
В более поздних системах от буквенной доски отказались, и код считывался непосредственно с движения игл. Это произошло из-за того, что количество игл было уменьшено, что привело к более сложным кодам. Изменение было мотивировано экономической необходимостью сократить количество используемых телеграфных проводов, что было связано с количеством игл. Изменение стало более насущным, поскольку изоляция некоторых ранних установок ухудшилась, в результате чего некоторые из исходных проводов стали непригодными для использования. Самой успешной системой Кука и Уитстона в конечном итоге стала система с одной иглой, которая продолжала использоваться до 1930-х годов.
Телеграф Кука и Уитстона сыграл свою роль в поимке убийцы Джона Тауэлла . Как только стало известно, что Тауэлл сел на поезд до Лондона, телеграф был использован для подачи сигнала на конечную станцию в Паддингтоне и его ареста там. Новизна такого использования телеграфа в борьбе с преступностью вызвала большой резонанс и привела к росту общественного признания и использования телеграфа.
Телеграф возник в результате сотрудничества Уильяма Фотергилла Кука и Чарльза Уитстона , наиболее известного школьникам по одноименному мосту Уитстона . Их сотрудничество не было счастливым, поскольку их цели различались. Кук был изобретателем и предпринимателем, который хотел запатентовать и коммерчески использовать свои изобретения. Уитстон, с другой стороны, был академиком, не заинтересованным в коммерческих предприятиях, и он намеревался опубликовать свои результаты и позволить другим свободно использовать их. [1] Эта разница во взглядах в конечном итоге привела к ожесточенному спору между двумя мужчинами по поводу претензий на приоритет изобретения. Их разногласия были переданы в арбитраж, где Марк Изамбард Брюнель выступал от имени Кука, а Джон Фредерик Даниэль выступал от имени Уитстона. В конечном итоге Кук выкупил долю Уитстона в обмен на роялти. [2]
У Кука были некоторые идеи по созданию телеграфа до его партнерства с Уитстоном, и он консультировался с ученым Майклом Фарадеем за экспертным советом. В 1836 году Кук построил как экспериментальную электрометрическую систему, так и механический телеграф, включающий часовой механизм с электромагнитным фиксатором . Однако большая часть научных знаний для модели, фактически реализованной на практике, исходила от Уитстона. Ранние идеи Кука были в значительной степени заброшены. [3]
В январе 1837 года Кук предложил директорам Ливерпульско -Манчестерской железной дороги проект механического телеграфа с 60 кодами. [4] Это было слишком сложно для их целей; немедленно требовалась простая сигнальная связь между станцией Ливерпуль и депо канатной тяги на вершине крутого склона через длинный туннель за пределами станции. Канатная тяга на главные станции была обычным явлением в то время, чтобы избежать шума и загрязнения, и в этом случае уклон был слишком крутым, чтобы локомотив мог подняться без посторонней помощи. Все, что требовалось, это несколько простых сигналов, таких как указание депо начать тягу. Куку было поручено построить более простую версию с меньшим количеством кодов, что он и сделал к концу апреля 1837 года. [5] Однако железная дорога решила использовать вместо этого пневматический телеграф, оснащенный свистками. [6] Вскоре после этого Кук вступил в партнерство с Уитстоном. [7]
В мае 1837 года Кук и Уитстон запатентовали телеграфную систему, которая использовала несколько игл на доске, которые можно было перемещать, чтобы указывать на буквы алфавита. В патенте рекомендовалась пятиигольная система, но можно было использовать любое количество игл в зависимости от количества символов, которые требовалось закодировать. Четырехигольная система была установлена между Юстоном и Кэмден-Тауном в Лондоне на железнодорожной линии, которую строил Роберт Стефенсон между Лондоном и Бирмингемом . Она была успешно продемонстрирована 25 июля 1837 года. [8] Это было похожее применение на проект Ливерпуля. Вагоны отцеплялись в Кэмден-Тауне и ехали под действием силы тяжести в Юстон. Требовалась система, чтобы подать сигнал в паровозное депо в Кэмден-Тауне, чтобы начать буксировку вагонов обратно вверх по склону к ожидающему локомотиву. Как и в Ливерпуле, электрический телеграф в конце концов был отвергнут в пользу пневматической системы со свистками. [9]
Кук и Уитстон добились своего первого коммерческого успеха с телеграфом, установленным в 1838 году на Большой Западной железной дороге на протяжении 13 миль (21 км) от станции Паддингтон до Уэст-Дрейтона . Действительно, это был первый коммерческий телеграф в мире. [10] Это была пятистрелочная, шестипроводная [9] система. Первоначально кабели были проложены под землей в стальном трубопроводе. Однако вскоре кабели начали выходить из строя из-за ухудшения изоляции. [11] В качестве временной меры использовалась двухстрелочная система с тремя оставшимися рабочими подземными проводами, которые, несмотря на использование только двух стрелок, имели большее количество кодов. [12] Поскольку новый код нужно было выучить, а не просто считывать с дисплея, это был первый случай в истории телеграфа, когда потребовались квалифицированные операторы телеграфа. [13]
Когда в 1843 году линия была продлена до Слау, была установлена одноигольная двухпроводная система. [14] Кук также перешел от прокладки кабелей в зарытых свинцовых трубах к менее дорогой и простой в обслуживании системе подвешивания неизолированных проводов на столбах с керамическими изоляторами, системе, которую он запатентовал, [15] и которая быстро стала наиболее распространенным методом. [16] Это расширение было сделано за счет собственных средств Кука, поскольку железнодорожная компания не желала финансировать систему, которую она все еще считала экспериментальной. До этого момента Great Western настаивала на исключительном использовании и отказывала Куку в разрешении на открытие общественных телеграфных отделений. Новое соглашение Кука предоставило железной дороге бесплатное использование системы в обмен на право Кука открывать общественные отделения, впервые установив общественную телеграфную службу. [17] Взималась фиксированная ставка (в отличие от всех более поздних телеграфных служб, которые взимали плату за слово) в один шиллинг , но многие люди платили ее только для того, чтобы увидеть странное оборудование. [18]
С этого момента использование электрического телеграфа начало расти на новых железных дорогах, строившихся из Лондона. London and Blackwall Railway (еще одно применение канатной тяги) была оборудована телеграфом Кука и Уитстона, когда она открылась в 1840 году, и многие другие последовали за ней. [19] Расстояние, необходимое для Blackwall Railway (четыре мили), было слишком большим для паровой сигнализации, и инженер Роберт Стефенсон решительно поддержал электрическое решение. [20] В феврале 1845 года была завершена 88-мильная линия от Найн-Элмс до Госпорта вдоль London and South Western Railway , намного длиннее любой другой линии до того времени. Адмиралтейство заплатило половину капитальных затрат и 1500 фунтов стерлингов в год за частный двухстрелочный телеграф на этой линии, чтобы соединить ее со своей базой в Портсмуте , окончательно заменив оптический телеграф . [21] В сентябре 1845 года финансист Джон Льюис Рикардо и Кук основали Electric Telegraph Company . Эта компания выкупила патенты Кука и Уитстона и прочно основала телеграфный бизнес. В 1869 году компания была национализирована и стала частью Главного почтамта . [22] Однострелочный телеграф оказался весьма успешным на британских железных дорогах, и 15 000 аппаратов все еще использовались в конце девятнадцатого века. Некоторые оставались в эксплуатации в 1930-х годах. [23]
Телеграф Кука и Уитстона в основном ограничивался Соединенным Королевством и Британской империей. Однако некоторое время он также использовался в Испании. [24] После национализации телеграфного сектора в Великобритании Почтовое ведомство медленно заменило разнообразные системы, которые оно унаследовало, включая телеграф Кука и Уитстона, на систему телеграфа Морзе. [25]
Подозреваемый в убийстве Джон Тауэлл был задержан после использования игольчатого телеграфного сообщения из Слау в Паддингтон 1 января 1845 года. Считается, что это было первое использование телеграфа для поимки убийцы. Сообщение было следующим:
В СОЛТ-ХИЛЛЕ СОВЕРШЕНО УБИЙСТВО, И ПОДОЗРЕВАЕМЫЙ УБИЙЦА БЫЛ ЗАМЕТЕН ВЗЯТЫМ В ЛОНДОН С БИЛЕТОМ ПЕРВОГО КЛАССА НА ПОЕЗДЕ, КОТОРЫЙ ОТПРАВЛЯЛСЯ ИЗ СЛАУ В 7:42 ПО ВЕЧЕРУ. ОН ОДЕЖДА КВАКРИСТА, В ДЛИННОМ ПАЛЬТО, КОТОРОЕ ДОХОДИТ ПОЧТИ ДО НОГИ. ОН НАХОДИТСЯ В ПОСЛЕДНЕМ ОТДЕЛЕНИИ ВТОРОГО КЛАССА [26]
Система Кука и Уитстона не поддерживала знаки препинания, строчные буквы или некоторые буквы. Даже двухигольная система пропускала буквы J, Q и Z; отсюда и опечатки в словах «just» и «Quaker». Это вызвало некоторые трудности у принимающего оператора в Паддингтоне, который неоднократно запрашивал повторную отправку после получения KWA, что, по его мнению, было ошибкой. Это продолжалось до тех пор, пока маленький мальчик не предложил оператору-отправителю закончить слово, после чего оно было понято. После прибытия Тауэлла в близлежащую кофейню проследовал детектив и был там арестован. Газетное освещение этого инцидента дало большую огласку электрическому телеграфу и твердо поставило его в поле зрения общественности. [26]
Широко разрекламированный арест Тауэлла был одним из двух событий, которые привлекли к телеграфу большее внимание общественности и привели к его широкому использованию за пределами железнодорожной сигнализации. Другим событием было объявление по телеграфу о рождении Альфреда Эрнеста Альберта , второго сына королевы Виктории . Новость была опубликована в The Times с беспрецедентной скоростью в течение 40 минут после объявления. [27]
Система сигнальных блоков — это система безопасности движения поездов, которая делит путь на блоки и использует сигналы для предотвращения входа другого поезда в блок, пока поезд, уже находящийся в блоке, не покинет его. Система была предложена Куком в 1842 году в Telegraphic Railways or the Single Way как более безопасный способ работы на отдельных линиях . Ранее разделение поездов основывалось только на строгом расписании, которое не могло учитывать непредвиденные события. Первое использование блоковых работ, вероятно, произошло в 1839 году, когда Джордж Стефенсон установил телеграф Кука и Уитстона в туннеле Клей-Кросс на железной дороге Северного Мидленда . Инструменты, предназначенные для блоковых работ, были установлены в 1841 году. [28] Блоковые работы стали нормой и остаются таковыми по сей день, за исключением того, что современные технологии позволили заменить фиксированные блоки на подвижные на самых загруженных железных дорогах. [29]
Телеграф Кука и Уитстона состоял из ряда магнитных стрелок, которые можно было заставить поворачиваться на короткое расстояние по часовой стрелке или против часовой стрелки с помощью электромагнитной индукции от возбуждающей обмотки. Направление движения определялось направлением тока в телеграфных проводах. Доска была размечена ромбовидной сеткой с буквой на каждом пересечении сеток, и была устроена таким образом, что когда две стрелки были возбуждены, они указывали на определенную букву.
Число проводов, требуемых системой Кука и Уитстона, равно числу используемых игл. Патент Кука и Уитстона рекомендует пять игл, и это было число в их ранних демонстрационных моделях. Число символов, которые можно получить с помощью кода, похожего на тот, который использовала система из пяти игл, зависит от числа доступных игл; обобщая, с помощью числа игл можно кодировать символы. [30] Итак:
На передающем конце было два ряда кнопок, по паре кнопок для каждой катушки в каждом ряду. Оператор выбирал одну кнопку из каждого ряда. Это соединяло две катушки с положительным и отрицательным концами батареи соответственно. Другие концы катушек были соединены с телеграфными проводами и оттуда с одним концом катушек на приемной станции. Другие концы приемных катушек, находясь в режиме приема, были все объединены вместе. Таким образом, ток протекал через те же две катушки на обоих концах и возбуждал те же две иглы. С этой системой иглы всегда возбуждались парами и всегда вращались в противоположных направлениях. [31]
Пятиигольчатый телеграф с двадцатью возможными положениями иглы не хватало шести кодов для кодирования полного алфавита. Были пропущены буквы C, J, Q, U, X и Z. [32] Преимуществом этого телеграфа было то, что он был прост в использовании и требовал небольшого обучения оператора. Не нужно было изучать код, поскольку отправляемая буква была наглядно показана как отправляющему, так и принимающему оператору.
В какой-то момент была добавлена возможность независимого перемещения одной стрелки. Это потребовало дополнительного проводника для общего возврата, возможно, посредством возврата по земле . [9] Это значительно увеличило доступное кодовое пространство , но использование произвольных кодов потребовало бы более обширной подготовки оператора, поскольку дисплей не мог быть прочитан на глаз с сетки, как простые буквенные коды. Из-за этого дополнительная функциональность использовалась только для добавления цифр путем указания стрелки на требуемую цифру, отмеченную по краю доски. [33] Экономическая необходимость в сокращении количества проводов в конечном итоге оказалась более сильным стимулом, чем простота использования, и привела Кука и Уитстона к разработке двухстрелочного и однострелочного телеграфов. [12]
Двухстрелочный телеграф требовал трех проводов, по одному для каждой стрелки и общего возврата. Кодирование несколько отличалось от пятистрелочного телеграфа и его нужно было выучить, а не считывать с дисплея. Стрелки могли двигаться влево или вправо один, два или три раза в быстрой последовательности или один раз в обоих направлениях в быстрой последовательности. Любая стрелка или обе вместе могли быть перемещены. Это давало в общей сложности 24 кода, один из которых был занят стоп-кодом. Таким образом, три буквы были пропущены: J, Q и Z, которые были заменены на G, K и S соответственно. [26]
Первоначально телеграф был оснащен колокольчиком, который звонил, когда другой оператор требовал внимания. Это оказалось настолько раздражающим, что его убрали. Было обнаружено, что щелчка иглы о ее концевой упор было достаточно, чтобы привлечь внимание. [34]
Эта система была разработана для замены неисправного многопроводного телеграфа на линии Паддингтон-Уэст-Дрейтон. Она требовала всего два провода, но более сложный код и более медленную скорость передачи. В то время как двухигольная система нуждалась в трехэлементном коде (то есть до трех движений игл для представления каждой буквы), одноигольная система использовала четырехэлементный код, но имела достаточно кодов для кодирования всего алфавита. Как и в предыдущей двухигольной системе, кодовые единицы состояли из быстрых отклонений иглы влево или вправо в быстрой последовательности. Игла ударялась о столб, когда он двигался, заставляя его звонить. Для левых и правых движений были предусмотрены разные тона, так что оператор мог слышать направление иглы, не глядя на нее. [23]
Коды совершенствовались и адаптировались по мере их использования. К 1867 году к пятистрелочному коду были добавлены цифры. Это было достигнуто за счет предоставления шестого провода для общего возврата, что позволило перемещать только одну стрелку. С исходными пятью проводами было возможно перемещать стрелки только парами и всегда в противоположных направлениях, поскольку не было предоставлено общего провода. Теоретически возможно гораздо больше кодов с сигнализацией общего возврата, но не все из них можно удобно использовать с дисплеем индикации сетки. Цифры были введены путем маркировки их по краю ромбовидной сетки. Стрелки с 1 по 5 при подаче питания вправо указывали на цифры с 1 по 5 соответственно, а влево на цифры с 6 по 9 и 0 соответственно. На телеграфных аппаратах были предусмотрены две дополнительные кнопки, чтобы общий возврат можно было подключить либо к положительному, либо к отрицательному выводу батареи в соответствии с желаемым направлением перемещения стрелки. [36]
Также к 1867 году коды для Q (
) и Z (
) [примечание 3] были добавлены к одноигольному коду, но, по-видимому, не для J. Однако коды для Q (.svg/1280px-C&W_code_Q(2).svg.png){kind=small}
), Z (.svg/1280px-C&W_code_Z(2).svg.png){kind=small}
), и J (
) отмечены на пластинах более поздних стрелочных телеграфов вместе с шестизначными кодами для сдвига чисел (
) и сдвиг букв (
). [37] Было добавлено множество составных кодов для управления оператором, таких как wait и repeat . Эти составные коды похожи на прознаки, которые можно найти в коде Морзе , где два символа идут вместе без пробела. Двухстрелочные коды цифрового сдвига и буквенного сдвига также являются составными, поэтому они были написаны с чертой сверху. [38]
иследует читать. Он говорит, что «каждая из этих букв состоит из двух отклонений в каждую сторону» (страницы 221–222), что предполагает, что они эквивалентныисоответственно, а не другой код.
