El transporte por ferrocarril
Antecedentes
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| El transporte por ferrocarril |
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El transporte por ferrocarril es un medio de transporte de pasajeros y mercancías a través de vehículos de ruedas que se ejecuta en vías del tren. En contraste con el transporte por carretera, donde los vehículos sólo se ejecutan sobre una superficie preparada, vehículos ferroviarios están también direccionalmente guiado por las pistas en las que se ejecutan. Track lo general consiste de acero raíles instalados en traviesas / lazos y lastre, en la que el material rodante, por lo general equipado con ruedas de metal, se mueve. Sin embargo, otras variaciones también son posibles, como vía en placa, donde los carriles están fijados a una base de hormigón que descansa sobre un subsuelo preparado.
El material rodante en los sistemas de transporte ferroviario en general, tiene una menor resistencia de fricción en comparación con los vehículos de carretera y los coches de viajeros y mercancías (coches y vagones) se puede acoplar en largos trenes . La la operación se lleva a cabo por una empresa ferroviaria, proporcionando transporte entre estaciones de tren o instalaciones de clientes de carga. La energía es proporcionada por locomotoras que o bien dibujan energía eléctrica de una sistema de electrificación ferroviaria o producir su propio poder, por lo general por motores diesel. La mayoría de las pistas son acompañados por un sistema de señalización. Los ferrocarriles son un sistema de transporte terrestre segura en comparación con otras formas de transporte. El transporte ferroviario es capaz de altos niveles de pasajeros y la utilización de la carga y la eficiencia energética, pero a menudo es menos flexible y más de capital -Intensivo de transporte por carretera es, cuando se consideran los niveles de tráfico inferiores.
Los más antiguos, ferrocarriles hombre de ceñida datan del siglo sexto antes de Cristo, con Periandro, una de las Siete Sabios de Grecia, acreditados con su invención. El transporte ferroviario floreció después del desarrollo británico de la máquina de vapor como fuente viable de poder en los siglos 18 y 19. Con las máquinas de vapor, era posible construir vías de ferrocarril, que eran un componente clave de la revolución industrial . También, ferrocarriles redujeron los costos de envío, y permitieron menos bienes perdidos. El cambio de los canales a los ferrocarriles permitieron "mercados nacionales" en el que los precios variaban muy poco de ciudad en ciudad. Los estudios han demostrado que la invención y el desarrollo del ferrocarril en Europa fue uno de los más importantes inventos tecnológicos de finales del siglo 19 por los Estados Unidos, sin la cual, el PIB habría sido inferior en un 7,0% en 1890. En la década de 1880, electrificada trenes se introdujeron, y también los primeros tranvías y sistemas de tránsito rápido entró en vigor. A partir de la década de 1940, los ferrocarriles no electrificados en la mayoría de los países tenían su vapor locomotoras sustituido por locomotoras diesel-eléctricas, con el proceso de ser casi completo en el año 2000. Durante la década de 1960, electrificadas sistemas ferroviarios de alta velocidad se introdujeron en Japón y algunos otros países. Otras formas de transporte terrestre guiado fuera de las definiciones de ferrocarril tradicionales, como monorraíl o maglev , se han intentado, pero han tenido un uso limitado.
Historia
La historia del crecimiento, decadencia y resurgimiento del transporte ferroviario se puede dividir en varios períodos discretas definidas por los principales medios de propulsión utilizados.
Pre-vapor
La evidencia más temprana de un ferrocarril fue un 6 kilómetros (3.7 millas) Diolkos wagonway, que transportan los barcos a través de la Corinto istmo en Grecia durante el siglo sexto antes de Cristo. Camiones empujados por esclavos corrieron en surcos en la piedra caliza, que proporcionaron el elemento de pista. Los Diolkos corrió durante más de 600 años.
Ferrocarriles comenzaron reapareciendo en Europa después de la Edad Media . El registro más antiguo conocido de un ferrocarril en Europa a partir de este período es una vidriera en el Ministro de Friburgo en Alemania, que data de alrededor de 1350. En 1515, Cardenal Matthäus Lang escribió una descripción de la Reisszug, una funicular en el Castillo de Hohensalzburg en Austria . La línea originalmente utilizado rieles de madera y un cuerda de cáñamo transporte, y fue operado por el poder humano o animal. Todavía existe la línea, aunque de forma actualizada, y es uno de los ferrocarriles más antiguos aún funcionando.
En 1550, ferrocarriles de vía estrecha con barandas de madera eran comunes en las minas de Europa. En el siglo 17, wagonways madera eran comunes en el Reino Unido para el transporte de carbón desde las minas hasta los muelles del canal para el transbordo a los barcos. Ferroviario en funcionamiento más antiguo del mundo, construido en 1758, es el Middleton Ferrocarril en Leeds . En 1764, la primera ferrocarril gravedad en los Estados Unidos fue construido en Lewiston, Nueva York. El primer tranvía permanente era el Leiper ferrocarril en 1810.
El primer ferrocarril placa de hierro hecho con placas de fundición en la parte superior de los carriles de madera, se tuvo en uso en 1768. Esto permitió una variación de manómetro para ser utilizado. Al principio sólo bucles de globo se podrían utilizar para el torneado, pero más tarde, puntos móviles se tuvieron en uso que permitió para la conmutación. Desde la década de 1790, Canales de bordes de hierro comenzaron a aparecer en el Reino Unido. En 1803, William Jessop abrió la Surrey hierro de ferrocarril en el sur de Londres, podría decirse que el primer ferrocarril público de caballos del mundo. La invención de la barandilla de hierro forjado por John Birkinshaw en 1820 permitió a los cortos, quebradizos, ya menudo desiguales rieles de hierro, emitidos para extender a 15 pies (4,6 m) de longitud. Estos fueron sucedidos por acero en 1857.
Edad de vapor
El desarrollo de la máquina de vapor durante la revolución industrial en el Reino Unido impulsó las ideas para el móvil locomotoras de vapor que podrían remolcar trenes en las vías. James Watt motores de vapor patentado 's de 1769 (revisada en 1782) fueron los motores de baja presión pesados que no eran adecuados para su uso en las locomotoras. Sin embargo, en 1804, el uso de vapor a alta presión, Richard Trevithick demostró el primer Tren de la locomotora de ceñida en Merthyr Tydfil, Reino Unido. Acompañado con Andrew Vivian, funcionó con éxito desigual, rompiendo algunas de las placas de hierro fundido quebradizas. Dos años más tarde, el primer pasajero ferrocarril tirado por caballos se abrió cerca entre Swansea y Refunfuños.
Primeros ferrocarriles de vapor británicos
En 1811, John Blenkinsop diseñó el primer ferrocarril éxito y práctico locomotora-a cremallera trabajó por una locomotora de vapor entre Middleton Colliery y Leeds en el Middleton Ferrocarril. La locomotora, Salamanca, fue construido el año siguiente. En 1825, George Stephenson construyó el Locomotion para el Stockton y Darlington Railway, al noreste de Inglaterra, que fue el primer tren de vapor pública en el mundo. En 1829, construyó El cohete, que fue introducido en y ganó los ensayos de Rainhill . Este éxito llevó a Stephenson establecer su empresa como el constructor preeminente de las locomotoras de vapor utilizados en los ferrocarriles en el Reino Unido, los Estados Unidos y gran parte de Europa.
En 1830, la primera tren interurbano, el ferrocarril Liverpool-Manchester , abrió. El indicador es el usado para las primeras wagonways y había sido adoptado para el Stockton y Darlington Railway. El 1435 mm (4 pies 8 1/2 pulgadas) de ancho se conocía como el internacional ancho de vía estándar, utilizado por cerca del 60% de los ferrocarriles del mundo. Esto estimuló la expansión del transporte ferroviario fuera del Reino Unido.
A principios de la década de 1850, Gran Bretaña tenía más de 7.000 kilómetros de ferrocarril, "un logro impresionante dado que habían transcurrido veinte años desde la apertura del ferrocarril Liverpool-Manchester.
Los primeros ferrocarriles en los EE.UU.
Ferrocarriles (como se les conoce en los EE.UU.) fueron construidos en una escala mucho más grande que los de la Europa continental, tanto en términos de las distancias recorridas y también en la gálibo adoptado, lo que permitió a las locomotoras más pesadas y trenes de dos pisos.
La era del ferrocarril en los Estados Unidos comenzó en 1830, cuando la locomotora de Peter Cooper, Tom Thumb, primero al vapor a lo largo de 13 millas (21 km) de Baltimore y Ohio vía férrea. En 1833, segundo ferrocarril de la nación corrió 136 millas (219 km) de Charleston a Hamburgo, en Carolina del Sur. No fue sino hasta la década de 1850, sin embargo, ferrocarriles ofrecen servicio de larga distancia a precios razonables. Un viaje desde Filadelfia a Charleston incluyó ocho calibres diferentes, lo que significaba que los pasajeros y de carga tuvieron que cambiar de tren en siete ocasiones. Sólo en lugares como Bowling Green, Kentucky, los ferrocarriles estaban conectados el uno al otro.
La Baltimore y Ohio, que abrió sus puertas en el año 1830 fue el primero en evolucionar desde una sola línea a la red en los Estados Unidos. Hacia 1831, un tren de vapor conectada Albany y Schenectady, Nueva York, una distancia de 16 millas, que fue cubierto en 40 minutos.
Los años entre 1850 y 1890 tuvieron un crecimiento fenomenal en el sistema ferroviario de Estados Unidos, que en su apogeo constituyó un tercio del kilometraje total del mundo. Aunque la guerra civil americana coloca el cese temporal de las principales novedades, el conflicto sí demostró la enorme importancia estratégica de los ferrocarriles en tiempos de guerra. Después de la guerra, las principales novedades son el primer ferrocarril elevado construido en Nueva York en 1867, así como la importancia simbólica primer ferrocarril transcontinental fue terminado en 1869.
Electrificación y dieselización
Los experimentos con los ferrocarriles eléctricos fueron iniciadas por Robert Davidson en 1838. Completó un carro de baterías capaz de 6,4 km / h (4 mph). La Gross-Lichterfelde Tranvía fue el primero en utilizar la electricidad alimenta a los trenes en ruta, cuando se inauguró en 1881. Cables aéreos se tuvieron en uso en el Mödling y Hinterbrühl Tranvía en Austria en octubre de 1883. En un principio, esta fue tomada en el uso de los tranvías que, hasta entonces, habían sido tirados por caballos tranvías . La primera línea principal de trenes totalmente electrificada convencional era los 106 kilometros Línea de Valtellina en Italia que se abrió el 4 de septiembre de 1902. Durante la década de 1890, muchas grandes ciudades, como Londres , París y Ciudad de Nueva York utiliza la nueva tecnología para construir tránsito rápido para los desplazamientos urbanos. En ciudades más pequeñas, los tranvías se hicieron comunes y eran a menudo el único modo de el transporte público hasta la introducción de autobuses en la década de 1920. En América del Norte, interurbanos se convirtió en un modo común para llegar a zonas suburbanas. Al principio, todos los ferrocarriles eléctricos usados corriente continua, pero, en 1904, el Stubaital Line en Austria abrió con corriente alterna .
Las locomotoras de vapor requieren grandes reservas de mano de obra para limpiar, cargar, mantener y ejecutar. Después de la Segunda Guerra Mundial , el aumento espectacular de los costes laborales en los países desarrollados hizo vapor una forma cada vez más costoso de fuerza motriz. Al mismo tiempo, la guerra había obligado a las mejoras en la tecnología de los motores de combustión interna que hizo locomotoras diesel más barato y más potente. Esto hizo que muchos empresas ferroviarias para iniciar programas para convertir todas las secciones no electrificadas de vapor para locomoción diesel.
Después de la construcción a gran escala de las autopistas después de la guerra, el transporte ferroviario se hizo menos popular para los desplazamientos y el transporte aéreo comenzó a tomar grandes cuotas de mercado de los trenes de pasajeros de larga distancia. La mayoría de los tranvías fueron sustituidos ya sea por tránsitos rápidos o autobuses, mientras que los altos costos de transbordo causaron trenes de carga de corta distancia para ser competitivos. La crisis del petróleo de 1973 dio lugar a un cambio de mentalidad y la mayoría de los sistemas de tranvía que habían sobrevivido en la década de 1970 siguen siendo hoy en día. Al mismo tiempo, contenerización permitido trenes de carga para ser más competitivos y participa en transporte intermodal de mercancías. Con la introducción del 1964 Shinkansen tren de alta velocidad en Japón, los trenes podría volver a tener una posición dominante en viajes interurbanos. Durante la década de 1970, la introducción de sistemas de tránsito rápido automatizados permite la operación más barato. La década de 1990 vio un mayor enfoque en de accesibilidad y de piso bajo los trenes. Muchos tranvías se han actualizado a tren ligero y muchas ciudades que cerró sus viejos tranvías han vuelto a abrir nuevos sistemas ferroviarios luz.
Innovaciones
Muchos puntos de referencia en equipos e infraestructura condujo a la creciente utilización de los ferrocarriles. Algunas de las características innovadoras que tienen lugar en los siglos 19 y 20 incluyen los coches de madera sustituidas con los coches completamente de acero, que proporcionan una mayor seguridad y mantenimiento; hierro carriles reemplazados con acero carriles, que proporcionan una mayor velocidad y capacidad con menor peso y costo; coches estufa calentada a vapor de calefacción-cars, hilo de locomotora; alumbrado de gas a iluminación eléctrica, con el uso de de la batería / unidad alternador debajo del coche; desarrollo de aire acondicionado con equipo adicional y la parte de abajo del compartimiento para hielo. Algunos rodante innovador incluido el peso ligero, con motor diesel Streamliner, que era un tren modernista, estilo aerodinámico, con un chorro de contornos; luego vino el coche ultra-ligero, con motor de combustión interna en el coche de energía de cada tren; otros incluyeron el coche cúpula, trenes-propulsados turbinado, de dos niveles de material rodante, y los trenes eléctricos de alta tecnología / de alta velocidad.
Aún más, en la primera mitad del siglo 20, los elementos de infraestructura adoptaron cambios tecnológicos, incluyendo el carril de soldadura continua que era 1/4 millas de largo; uso traviesa de hormigón; las principales líneas de doble seguimiento; terminal intermodal y manipulación; avances en propulsión diesel-eléctrica para incluir CA sistemas de tracción y sistemas de frenos de propulsión; y just-in-time control de inventario. Más allá de la tecnología, incluso la gestión de los sistemas visto mejoras con la adopción de preocupaciones de impacto ambiental; aumentado la preocupación de los empleados y seguridad pública; introducción de redes ferroviarias área urbana y agencias públicas para afrontarlos; y la reducción del empleo en la industria con un mayor uso de contratistas y consultores.
Trenes
Un tren es una serie conectada de vehículos ferroviarios que se mueven a lo largo de la pista. Propulsión para el tren es proporcionada por una locomotora o de motores individuales en múltiples unidades autopropulsadas. La mayoría de los trenes llevan una carga de pago, aunque existen coches que no generan ingresos para el propio uso del ferrocarril, como por con fines de mantenimiento de vía. La conductor del motor controla la locomotora o otros coches de la energía, aunque transporte de personas y algunos tránsitos rápidos son sin conductor.
Acarreo
Tradicionalmente, los trenes se extraen mediante una locomotora. Esto implicó una sola o múltiples vehículos motorizados que se encuentran en la parte delantera del tren y proporcionando una adherencia suficiente para transportar el peso del tren completo. Esto sigue siendo dominante para los trenes de carga y se utiliza a menudo para los trenes de pasajeros. La push-pull tren tiene el coche de pasajeros final equipado con una cabina de conducción para que el conductor del motor se puede controlar de forma remota la locomotora. Esto permite que uno de los inconvenientes de la locomotora del tren de ceñida a ser eliminado, ya que la locomotora no necesita ser movido a la final del tren cada vez que el tren cambia de dirección. La vagón es un vehículo utilizado para el transporte de los viajeros y de mercancías.
Una unidad múltiple ha impulsado las ruedas a través de todo el tren. Estos se utilizan para los sistemas de transporte y tranvía rápidos, así como muchos trenes de pasajeros de corto y de largo recorrido. La autovía es un solo coche, autoalimentado. Múltiples unidades tienen una cabina de conductor en cada extremo de la unidad y se desarrollaron después de la capacidad de construir motores eléctricos y motores lo suficientemente pequeño como para caber bajo el entrenador. Hay sólo unas pocas unidades múltiples de carga, la mayoría de los cuales son puestos trenes de alta velocidad.
La fuerza motriz
Las locomotoras de vapor son locomotoras con un motor de vapor que proporciona adherencia. El carbón , el petróleo o la madera se quema en una cámara de combustión. El calor hierve el agua en el caldera de tubos de humos para crear vapor a presión. El vapor viaja a través de la Smokebox antes de salir por la chimenea. En el proceso, se alimenta un pistón que transmite la potencia directamente a través de una biela (US: barra principal) y un muñequilla (US: wristpin) en el rueda motriz (US controlador principal) o a una manivela en un eje motor. Las locomotoras de vapor se han eliminado en la mayoría de las partes del mundo por razones económicas y de seguridad, aunque muchos se conservan en buen estado de funcionamiento por ferrocarriles patrimoniales.
Locomotoras eléctricas consumen energía desde una fuente estacionaria a través de una cable aéreo o tercer carril. Algunos también o en lugar utilice un de la batería. La transformador en la locomotora convierte la alta tensión, de baja potencia actual a bajo voltaje, alta corriente utilizado en el motores eléctricos que accionan las ruedas. Locomotoras modernas utilizan motores de inducción AC de tres fases. Las locomotoras eléctricas son la tracción más potente. También son los más baratos para funcionar y proporcionar menos ruido y ninguna contaminación del aire local. Sin embargo, requieren altas inversiones de capital tanto para la líneas aéreas y la infraestructura de apoyo. En consecuencia, la tracción eléctrica se utiliza en los sistemas urbanos, líneas con alto tráfico y para el ferrocarril de alta velocidad.
Locomotoras diesel utilizan un motor diesel como la motor primario. La transmisión de energía puede ser tanto diesel-eléctrica, diesel-mecánica o diesel-hidráulica pero diesel-eléctrico es dominante. Locomotoras diesel-eléctricos están diseñados para funcionar como diesel-eléctrica en secciones no electrificadas y como locomotoras eléctricas en secciones electrificadas.
Los métodos alternativos de energía motriz incluyen la levitación magnética , tirado por caballos, cable, la gravedad, neumática y turbina de gas.
Los trenes de pasajeros
Un tren de pasajeros viaja entre las estaciones donde los pasajeros pueden embarcar y desembarcar. La supervisión del tren es el deber de un gerente / tren guardia. Los trenes de pasajeros son parte del transporte público y, a menudo constituyen el tallo del servicio, con autobuses que alimentar a las estaciones. Los trenes de pasajeros pueden implicar una variedad de funciones incluyendo larga distancia de viaje entre ciudades, viajes de cercanías al día, o los servicios locales de transporte urbano. Incluso incluyen una diversidad de vehículos, velocidades de funcionamiento, a la derecha de los requisitos de forma, y la frecuencia del servicio. Los trenes de pasajeros por lo general se pueden dividir en dos operaciones: tren interurbano y de tránsito intracity. Considerando que, de tren interurbano implicar velocidades más altas, las rutas más largas, y la frecuencia más baja (normalmente programada), tránsito intracity implica velocidades más bajas, las rutas más cortas y mayor frecuencia (especialmente durante las horas pico).
Los trenes interurbanos son los trenes de larga distancia que operan con pocas paradas entre ciudades. Los trenes suelen tener comodidades como coche comedor. Algunas líneas también proporcionan más de la noche con los servicios coches-cama. Se dan algunos trenes de largo recorrido un nombre específico. Los trenes regionales son los trenes de media distancia que conectan las ciudades con las áreas periféricas, cerco, o prestan un servicio regional, haciendo más paradas y con velocidades más bajas. Los trenes de cercanías sirven suburbios de las zonas urbanas, proporcionando un diario los desplazamientos de servicio. Aeropuerto conexiones ferroviarias proporcionan un acceso rápido de los centros urbanos a aeropuertos.
El tren de alta velocidad, son trenes especiales interurbanos que operan a velocidades mucho más altas que los ferrocarriles convencionales, el límite que se considera a 200 320 km / h. Los trenes de alta velocidad se utilizan sobre todo para el servicio de larga distancia y la mayoría de los sistemas están en Europa occidental y Asia oriental. La récord de velocidad es 574,8 kmh (357,2 mph), establecido por una francesa modificado TGV . levitación magnética trenes como el Shanghai uso de tren del aeropuerto imanes debajo de a caballo, que atraen a sí mismos hacia arriba, hacia la parte de abajo de un carril-guía y esta línea ha logrado algo más alto las velocidades máximas en la operación del día a día de ferrocarriles de alta velocidad convencionales, aunque sólo en distancias cortas. Debido a sus velocidades aumentadas, alineaciones de rutas de tren de alta velocidad tienden a ser más pronunciadas grados y curvas amplias en comparación con los ferrocarriles convencionales. Su alta energía cinética se traduce en mayores proporciones caballos de fuerza-a-ton (20 CV / tonelada); esto permite que los trenes para acelerar y mantener velocidades más altas y negocian pendientes pronunciadas ya que el impulso se acumula y recupera en rebajas (reduciendo corte, relleno y requisitos de túneles). Dado que las fuerzas laterales actúan en las curvas, curvaturas están diseñados con la más alta radio posible. Todas estas características son drásticamente diferentes de las operaciones de transporte de mercancías, lo que justifica líneas exclusivas de alta velocidad ferroviaria si es económicamente factible.
El tránsito rápido es un sistema intracity construido en las grandes ciudades y tiene la capacidad más alta de cualquier sistema de transporte de pasajeros. Es a desnivel y comúnmente construido bajo tierra o elevado. A nivel de calle, pequeños tranvías pueden ser utilizados. Rieles ligeros se actualizan los tranvías que tienen acceso sin escalones, sus propias secciones de derecho de vía y a veces subterráneo. Sistemas de monorriel operan sistemas de capacidad como elevadas, medianas. La mover la gente es un conductor de tren, a desnivel que sirve pocas emisoras, como un servicio de transporte. Debido a la amplia variedad de sistemas de tránsito rápido sin mucha uniformidad, la alineación de ruta varían ampliamente con formas de derecho de diversas (terrenos privados, lado de la carretera, la mediana de la calle) y características geométricas (curvas cerradas o amplios, empinadas o grados suaves). Por ejemplo, la Chicago El trenes están diseñados con los coches extremadamente cortos para negociar las curvas cerradas en el Loop. NJ de CAMINO tienen coches de tamaño similar para dar cabida a las curvas en los túneles trans-Hudson. De San Francisco BART de operar coches grandes en sus rutas bien diseñados.
Tren de carga
A lances tren de carga carga utilizando vagones especializados para el tipo de mercancías. Los trenes de carga son muy eficientes, con economía de escala y de alta eficiencia energética. Sin embargo, su uso puede ser reducida por la falta de flexibilidad, si hay necesidad de transbordos en ambos extremos del viaje debido a la falta de pistas a los puntos de recogida y entrega. Las autoridades a menudo fomentan el uso del transporte ferroviario de carga, debido a su perfil medioambiental.
Los trenes de contenedores se han convertido en el tipo dominante en los EE.UU. para el transporte no a granel. Los contenedores pueden ser fácilmente transbordados a otros modos, como barcos y camiones, utilizando grúas. Esto ha sucedido a la vagón (el carro de carga), donde la carga tuvo que ser cargado y descargado en el tren manualmente. La intermodal contenerización de la carga ha revolucionado el la oferta de la cadena logística de la industria, lo que reduce significativamente los costes de la nave. En Europa, la Vagón de paredes corredizas ha reemplazado en gran medida la carros cubiertos ordinarios. Otros tipos de coches incluyen vagones refrigerados , stock cars para el ganado y autoracks para vehículos de carretera. Cuando ferrocarril se combina con el transporte por carretera, un RoadRailer permitirá remolques para ser conducidos en el tren, lo que permite una fácil transición entre carretera y ferrocarril.
Manejo a granel representa una ventaja clave para el transporte ferroviario. Bajos costes o incluso cero transbordo combinados con la eficiencia energética y los bajos costos de inventario permiten a los trenes para manejar abultan mucho más barato que por carretera. Carga a granel típica incluye carbón, mineral, granos y líquidos. A granel se transporta en coches descapotable,- vagones tolva y carros tanque.
Infraestructura
Derecho de vía
Las vías del tren están puestos sobre la tierra en propiedad o arrendadas por la empresa ferroviaria. Debido a la conveniencia de mantener los grados modestos, rieles menudo se establecerán en rutas indirectas en terreno montañoso o montañoso. Requisitos de longitud y grado de ruta se pueden reducir mediante el uso de alterna esquejes, puentes y túneles, todos los cuales pueden aumentar considerablemente los gastos de capital necesarios para desarrollar un derecho de paso, al tiempo que reduce significativamente los costos de operación y permitiendo mayores velocidades en curvas de radio más largas. En zonas densamente urbanizadas, ferrocarriles veces se colocan en túneles para minimizar los efectos sobre las propiedades existentes.
Trackage
Track consta de dos rieles paralelos de acero, anclado perpendicular a los miembros de llamadas lazos (durmientes) de madera, hormigón, acero o plástico para mantener una distancia constante de diferencia, o ancho de vía. Anchos de vía por lo general se clasifican como Ancho de vía normal (1435 mm (4 pies 8 1/2 in)) utiliza en aproximadamente el 60% de las líneas ferroviarias existentes en el mundo, Vía ancha y De vía estrecha. Además del ancho de vía, las pistas se establecerán para conformarse con un Gálibo que define la altura máxima y el ancho de los vehículos ferroviarios y sus cargas para garantizar el paso seguro a través de puentes, túneles y otras estructuras.
La pista de guía a las bridas, ruedas cónicas, manteniendo los coches en la pista sin dirección activa y, por tanto, permitan a los trenes sean mucho más tiempo que los vehículos de carretera. Los carriles y los lazos se colocan generalmente sobre una base hecha de tierra comprimido en la parte superior de la cual se coloca un lecho de lastre para distribuir la carga de las ataduras y para evitar que la pista de pandeo como el suelo se asienta en el tiempo bajo el peso de los vehículos que pasan por encima.
El lastre también sirve como un medio de drenaje. Algunos pista más moderno en zonas especiales se adjunta por fijación directa sin lastre. Track puede ser prefabricado o montado en su lugar. Por soldadura de carriles para formar longitudes de carril continuo soldado, desgaste adicional en el material rodante causada por la brecha pequeña superficie en las uniones entre los carriles pueden ser contrarrestadas; esto también hace que para un viaje más tranquilo (trenes de pasajeros).
En curvas del carril exterior puede estar a un nivel más alto que el carril interior. Esto se llama peralte o peralte. Esto reduce las fuerzas que tienden a desplazar a la pista y lo convierte en un viaje más cómodo para el ganado y de pie o pasajeros sentados en pie. Una cantidad dada de peralte será el más efectivo sobre una gama limitada de velocidades.
Desvíos, también conocidos como puntos e interruptores, son el medio para dirigir un tren en una sección divergente de la pista. Laid similar a la pista normal, un punto consiste típicamente en una rana (cruce común), contracarriles y dos carriles de cambio. Los carriles de cambio se pueden mover izquierda o la derecha, bajo el control del sistema de señalización, para determinar qué camino el tren va a seguir.
Los picos en los durmientes de madera pueden aflojarse con el tiempo, pero se separaron y lazos podridos pueden ser reemplazados individualmente con nuevas traviesas de madera o sustitutos de concreto. Lazos de concreto también pueden desarrollar grietas o fracturas, y también pueden ser reemplazados individualmente. Si los rieles resolver debido al hundimiento del suelo, pueden ser levantadas por maquinaria especializada y lastre adicional apisonada bajo los vínculos para nivelar los rieles.
Periódicamente, el lastre debe ser removido y reemplazado con lastre limpio para asegurar un drenaje adecuado. Alcantarillas y otros pasajes de agua deben estar libres no sea agua es incautado por el trackbed, causando deslizamientos de tierra. Donde vías férreas se colocan a lo largo de los ríos, la protección adicional se coloca generalmente para prevenir la erosión streambank en momentos de mucho agua. Bridges requieren inspección y mantenimiento, ya que están sujetos a grandes aumentos repentinos de estrés en un corto período de tiempo cuando un tren pesado cruza.
Sistemas de inspección de tren
La inspección de material ferroviario es esencial para la circulación segura de los trenes. Muchos tipos de Detectores de defectos están en uso en los ferrocarriles del mundo. Estos dispositivos utilizan tecnologías varían de un remo simplista y cambie a infrarrojos y de barrido láser, e incluso ultrasónica análisis de audio. Su uso se ha evitado muchos accidentes ferroviarios durante los 70 años que han sido utilizados.
Señalización
Señalización ferroviaria es un sistema utilizado para controlar el tráfico de trenes de manera segura para evitar que los trenes choquen. Guiadas por el fijo carriles de baja fricción, los trenes son particularmente sensibles a la colisión, ya que con frecuencia operan a velocidades que no les permiten detener rápidamente o dentro de distancia de vista del conductor. La mayoría de las formas de control de trenes implican autorización de movimiento que se transmite de los responsables de cada sección de una red ferroviaria de la tripulación del tren. No todos los métodos requieren el uso de señales, y algunos sistemas son específicos de ferrocarriles de vía única.
El proceso de señalización se lleva a cabo tradicionalmente en una caja de señal, un pequeño edificio que alberga el Marco de palanca necesario para el señalero para operar interruptores y equipos de la señal. Estos se colocan en varios intervalos a lo largo de la ruta de un ferrocarril, el control de secciones especificadas de pista. Más desarrollos tecnológicos recientes han hecho tal doctrina operacional superfluo, con la centralización de las operaciones de señalización para salas de control regionales. Esto ha sido posible por el incremento en el uso de las computadoras, permitiendo vastos tramos de vía a controlar desde una única ubicación. El método común de la señalización de bloqueo divide la pista en zonas protegidas por las combinaciones de señales de bloqueo, las normas de funcionamiento y dispositivos de control automático, de manera que sólo un tren puede estar en un bloque en cualquier momento.
Electrificación
El sistema de electrificación proporciona energía eléctrica a los trenes, por lo que puede funcionar sin un motor primario a bordo. Esto permite reducir los costes operativos, sino que requiere grandes inversiones de capital a lo largo de las líneas. Sistemas Mainline y tranvía normalmente tienen cables aéreos, que cuelgan de los postes a lo largo de la línea. Tránsito rápido a desnivel a veces usan una planta tercer carril.
El poder puede ser alimentado como directa o corriente alterna . Las tensiones continuas más comunes son 600 y 750 V para el tranvía y sistemas de tránsito rápido, y 1500 y 3000 V para líneas principales. Los dos sistemas de corriente alterna dominantes son 15 kV AC y 25 kV AC.
Estaciones
Una estación de tren sirve como un área donde los pasajeros pueden subir y bajar de los trenes. La estación de mercancías es un patio que se utiliza exclusivamente para la carga y descarga. Estaciones de pasaje de gran tamaño tienen al menos un edificio proporcionando facilidades para los pasajeros, tales como la compra de boletos y comida. Estaciones más pequeñas normalmente sólo consisten en un plataforma. Estaciones tempranas fueron construidas a veces con tanto de pasajeros como de mercancías instalaciones.
Plataformas se utilizan para permitir el fácil acceso a los trenes, y están conectados entre sí a través pasos inferiores, la pasarela y de nivel cruces. Algunas estaciones grandes se construyen como cul-de-sac, con trenes que sólo operan a partir de una dirección. Estaciones más pequeñas normalmente servir a zonas residenciales locales, y pueden tener conexión al alimentador servicios de autobús. Estaciones grandes, en particular, estaciones centrales, sirven como el principal concentrador de transporte público de la ciudad, y tienen de transferencia disponible entre los servicios ferroviarios, y para los servicios de transporte, tranvía o autobuses rápidos.
Operaciones
Propiedad
Desde la década de 1980, ha habido una tendencia creciente para dividir las empresas ferroviarias, con compañías que poseen el material rodante separado de aquellos que poseen la infraestructura. Esto es particularmente cierto en Europa, donde se requiere este acuerdo por la Unión Europea. Esto ha permitido el libre acceso por cualquier operador de tren a cualquier parte de la red ferroviaria europea.
En los EE.UU., prácticamente todas las redes de ferrocarril y la infraestructura fuera de la Corredor Nordeste son de propiedad privada por las líneas de transporte de mercancías. Líneas de pasajeros, principalmente Amtrak, operar como inquilinos en las líneas de transporte de mercancías. En consecuencia, las operaciones deben estar estrechamente sincronizados y coordinados entre los ferrocarriles de carga y de pasajeros, con trenes de pasajeros a menudo siendo enviados por el ferrocarril de la carga de acogida. Debido a este sistema compartido, ambos están regulados por la Administración Federal de Ferrocarriles (FRA) y siga el AREMA normas para el trabajo de pista y Normas AAR para vehículos.
Financiamiento
La principal fuente de ingresos para las empresas ferroviarias es de ingresos por entradas (para el transporte de pasajeros) y tasas de embarque de carga. Descuentos y pases mensuales a veces están disponibles para los viajeros frecuentes. Los ingresos de carga puede ser vendido por ranura recipiente o para un tren entero. A veces, el remitente es titular de los coches y sólo alquila el transporte. Para el transporte de pasajeros, anuncio el ingreso puede ser significativo.
Gobierno puede optar por dar subsidios a la operación ferroviaria, ya que el transporte ferroviario tiene menos externalidades que otros modos dominantes de transporte. Si la empresa ferroviaria es de propiedad estatal, el estado puede simplemente proporcionar subsidios directos a cambio de un aumento de la producción. Si se han privatizado las operaciones, hay varias opciones disponibles. Algunos países tienen un sistema donde la infraestructura es propiedad de una agencia del gobierno o una empresa, con acceso abierto a las pistas para cualquier empresa que cumpla con los requisitos de seguridad. En tales casos, el Estado puede optar por proporcionar las pistas de forma gratuita o por un precio que no cubre todos los gastos. Esto es visto como análogo al gobierno proporcionar libre acceso a las carreteras. Para las operaciones de pasajeros, un subsidio directo se puede pagar a un operador de propiedad pública, o la obligación de servicio público de licitación puede ser helt, y un contrato de duración limitada adjudicado a la oferta más baja.
Servicio ferroviario de pasajeros nacional de Estados Unidos, Amtrak, es una compañía de ferrocarril privado fletado por el gobierno. Del mismo modo, de Canadá sistema de Via Rail opera de la misma manera. Dado que los servicios privados de pasajeros perdieron terreno significativo en la competencia para el automóvil y el avión y se vio obligado a cabo el mercado, se convirtieron en accionistas de Amtrak, ya sea con una cuota de entrada de efectivo o renunciar a sus locomotoras y material rodante. Ayuda Gobierno apoya Amtrak suministrando la puesta en marcha de capital y lo compensa pierde al final de la año fiscal.
Seguridad
El transporte por ferrocarril es una de las formas más seguras de los viajes por tierra. Los trenes pueden viajar a muy alta velocidad, pero son pesados, no pueden desviarse de la pista y requieren una gran distancia para detenerse. Accidentes posibles incluyen descarrilamiento (saltar la pista), una colisión con otro tren o colisión con un automóvil u otro vehículo en los pasos a nivel. Las últimas cuentas de la mayoría de los accidentes ferroviarios y bajas. Las medidas de seguridad más importantes para prevenir los accidentes son estrictas reglas de operación, por ejemplo, señalización ferroviaria y portones o separación de grado en los cruces. Tren silbatos, campanas o bocinas advierten de la presencia de un tren, mientras que las señales en tierra mantienen las distancias entre los trenes.
Un elemento importante en la seguridad de muchas redes interurbanas de alta velocidad, tales como la japonesa Shinkansen es el hecho de que sólo los trenes pasan en las líneas ferroviarias dedicadas, sin los pasos a nivel. Esto elimina efectivamente la posibilidad de colisión con automóviles, otros vehículos y peatones, reduce enormemente la probabilidad de colisión con otros trenes y ayuda a garantizar los servicios siguen siendo oportuna.
Mantenimiento
Como en cualquier infraestructura de activos, los ferrocarriles deben mantenerse al día con la inspección y el mantenimiento periódico con el fin de minimizar los efectos de los fallos de infraestructura que pueden interrumpir las operaciones de ingresos de carga y servicios de pasajeros. Debido a que los pasajeros se consideran los más cruciales de carga y por lo general operan a velocidades más altas, los grados más escarpados, y mayor capacidad / frecuencia, sus líneas son especialmente importantes. Las prácticas de inspección incluyen coches geometría de la vía o la inspección a pie. Mantenimiento Curva especialmente para los servicios de tránsito incluye calibración, ajuste sujetador, y la sustitución del carril. Ondulación Rail es un problema común con los sistemas de transporte, debido al alto número de ejes luz, pasajes de la rueda que se traducen en la molienda de la interfaz de rueda / carril. Desde el mantenimiento puede solaparse con las operaciones, ventanas de mantenimiento (horas de la noche, fuera de las horas pico, alterando los horarios de trenes o rutas) deben ser seguidos de cerca. Además, la seguridad de pasajeros durante los trabajos de mantenimiento (inter-pista de esgrima, el almacenamiento adecuado de los materiales, los avisos de trabajo de pista, peligros de equipo cerca de los estados) debe considerarse en todo momento. A veces, los problemas de acceso de mantenimiento pueden surgir debido a los túneles, estructuras elevadas y paisajes urbanos congestionados. Aquí, el equipo especializado, se utilizan versiones más pequeñas de artes mantenimiento convencional.
Desemejante carreteras o redes de carreteras donde la capacidad se desagregan en viajes disociados más segmentos de ruta individuales, capacidad ferroviaria se considera fundamentalmente un sistema de red. Como resultado, muchos componentes son causas y efectos de las interrupciones del sistema. El mantenimiento debe reconocer la amplia gama de rendimiento de una ruta (tipo de servicio de tren, originación / destino, efectos estacionales), la capacidad de la línea (longitud, el terreno, el número de pistas, tipos de control de trenes), el rendimiento del tren (velocidades máximas, aceleración / deceleración tasas), y características de servicio con rutas compartidas pasajeros-carga (apartaderos, las capacidades terminales, rutas de conmutación, y el tipo de diseño).
Impacto
Energía
El transporte ferroviario es un eficiente de la energía, pero intensiva en capital, los medios de transporte terrestre mecanizada. Las pistas proporcionan superficies lisas y duras en que las ruedas del tren pueden rodar con un mínimo de fricción. un vehículo en movimiento en y / oa través de un medio (tierra, mar o aire) requiere la superación de la resistencia al movimiento. Resistencia total de un vehículo terrestre (en libras o newtons) es una función cuadrática de la velocidad del vehículo:
donde:
- Rdenota resistencia total
- undenota resistencia constante inicial
- bdenota velocidad constante relacionada
- cdenota constante que es función de la forma, el área frontal, y los lados del vehículo
- vdenota la velocidad
- v 2denota la velocidad, cuadrado
En esencia, la resistencia se diferencia entre el punto de contacto del vehículo y la superficie de la calzada. Ruedas de metal en rieles de metal tienen una ventaja significativa de la superación de la resistencia frente a las ruedas con llantas de goma sobre cualquier superficie de la carretera (tren - 0,001 g a 10 mph y 0,024 g a 60 millas por hora; camión - 0,009 g a las 10 millas por hora y 0.090 a 60 millas por hora) . En términos de capacidad de carga que combinan velocidad y el tamaño que se mueve en un día (toneladas-millas / día):
- humano - puede llevar 100 libras. 20 millas por día (una tonelada-milla / día)
- caballo y carretilla - llevar 4 toneladas-millas / día
- carro de caballos en buen pavimento - llevar 10 toneladas-millas / día
- totalmente camión utilitario - puede llevar a 20.000 toneladas-millas / día
- de largo recorrido en tren - puede transportar 500.000 toneladas-millas / día La mayoría de los trenes tienen 250 a 400 camiones de la carretera, esta manera de hacer el camino más seguro.
En términos de fuerza motriz, la relación de potencia y peso, utilizado para superar la resistencia al movimiento cuando locomotoras convierten el combustible para calentar para la propulsión de una barcaza de movimiento lento requiere 0,2 CV / tonelada neta, un ferrocarril y la tubería requiere 2,5 CV / tonelada neta, y camión requiere 10 CV / tonelada neta. Sin embargo, a velocidades más altas, un ferrocarril supera la barcaza y demuestra más económica.
A modo de ejemplo, un carro moderno típico puede contener hasta 113 toneladas de carga en dos de cuatro ruedas bogies. La pista distribuye el peso del tren de manera uniforme, lo que permite significativamente mayores cargas por eje y la rueda que en el transporte por carretera, que conduce a un menor desgaste en el camino permanente. Esto puede ahorrar energía en comparación con otras formas de transporte, como el transporte por carretera, que depende de la fricción entre los neumáticos de goma y la carretera. Los trenes tienen una pequeña área frontal en relación con la carga que están llevando, lo que reduce la resistencia del aire y por lo tanto el uso de energía.
Además, la presencia de la pista guiado de las ruedas permite a los trenes muy largos para ser tirados por uno o unos pocos motores y conducidos por un solo operador, incluso en las curvas, lo que permite economías de escala, tanto en el uso de mano de obra y energía; por el contrario, en el transporte por carretera, más de dos articulaciones provoca coleando y hace que el vehículo inseguro.
Uso
Debido a estas ventajas, el transporte ferroviario es una forma importante de pasajeros y de carga de transporte en muchos países. Es omnipresente en Europa, con una red integrada que cubre prácticamente todo el continente. En la India, China, Corea del Sur y Japón, muchos millones usan los trenes como el transporte regular. El transporte ferroviario de mercancías es generalizada y muy utilizado en América del Norte, pero el transporte ferroviario interurbano de pasajeros en ese continente es relativamente escaso fuera del corredor noreste, debido a la pérdida de competencia con otros modos preferidos, en particular los automóviles y aviones.
África y América del Sur tienen algunas redes extensas, como en África del Sur, África del Norte y Argentina, pero algunos ferrocarriles en estos continentes son líneas aisladas. Australia cuenta con una red general escasa acorde con su densidad de población, pero tiene algunas zonas con redes importantes, sobre todo en el sureste. Además de la línea transcontinental este-oeste ya existente en Australia, una línea de norte a sur se ha construido. El ferrocarril más alto del mundo es la línea a Lhasa, en el Tíbet, en parte, corriendo sobre el territorio permafrost. La región occidental de Europa tiene la densidad de ferrocarril más alto del mundo y tiene muchos trenes individuales que operan a través de varios países a pesar de las diferencias técnicas y de organización en cada red nacional.
Beneficios sociales y económicos
Ferrocarriles también se han demostrado que contribuyen a la vitalidad social y la competitividad económica en su capacidad para transportar grandes cantidades de clientes y trabajadores de centros de las ciudades y suburbios interiores (es decir, de Washington DC como un centro cultural / política debido al sistema de Metrorail, San Francisco animado 's el centro debido al sistema de BART). Hong Kong ha reconocido ferrocarril como "la columna vertebral del sistema de transporte público "y, como tal, desarrollado su sistema de autobuses de franquicia y de la infraestructura vial en la alineación compherensive con sus servicios ferroviarios. Grandes ciudades chinas como Beijing , Shanghai y Guangzhou reconocen líneas de transporte ferroviario como las líneas marco y autobús como el cuerpo principal de sus sistemas de transporte metropolitanos. El japonés Shinkansen fue construido para satisfacer la creciente demanda de tráfico en el "corazón de la industria y la economía de Japón", situado en el Tokio - línea de Kobe.
Opuesto a Ampliación de vía, indicativo de la política de transporte de Estados Unidos, que incentive el desarrollo de los suburbios en la periferia, lo que contribuye al aumento de millas recorridas por vehículo, las emisiones de carbono , el desarrollo de espacios totalmente nuevos, y el agotamiento de las reservas naturales, ferrocarriles crecimiento del canal hacia metropolitanas aglomeraciones ya lo largo de su arteria. Estos acuerdos revalorizar espacios de la ciudad, locales impuestos , vivienda valores y promoción de desarrollo de uso mixto.
