Järnvägstransporter
Järnvägstransport (även känd som tågtransport ) är ett transportmedel som transporterar passagerare och gods på hjulfordon som körs på räls, som är inbyggda i spår . Till skillnad från vägtransporter , där fordonen körs på en förberedd plan yta, styrs rälsfordon ( rullande materiel ) av spåren på vilka de körs. Spår består vanligtvis av stålskenor , installerade på slipers (slipers) inställda i ballast , på vilka den rullande materielen, vanligtvis försedd med metallhjul, rör sig. Andra varianter är också möjliga, såsom "platta spår", där rälsen fästs på ett betongfundament vilande på en förberedd underyta.
| Del av en serie om |
| järnvägstransporter |
|---|
 |
|
|
| Infrastruktur |
|
|
| Service och rullande materiel |
|
| Specialsystem |
|
|
| Miscellanea |
 Transportportal
|
| Del av en serie |
| om |
|---|
| transportsätt |
 |
| Ämnen |
|
Transportportal
|
Rullande materiel i ett järnvägstransportsystem möter i allmänhet lägre friktionsmotstånd än gummidäcksfordon, så person- och godsvagnar (vagnar och vagnar) kan kopplas till längre tåg . Verksamheten utförs av ett järnvägsföretag som tillhandahåller transporter mellan tågstationer eller godskunder . Kraften tillhandahålls av lokomotiv som antingen hämtar elektrisk kraft från ett järnvägselektrifieringssystem eller producerar sin egen kraft, vanligtvis med dieselmotorer eller, historiskt sett, ångmaskiner . De flesta spår åtföljs av ett signalsystem . Järnvägar är ett säkert landtransportsystem jämfört med andra transportformer. Järnvägstransporter klarar av högt passagerar- och godsutnyttjande och energieffektivitet, men är ofta mindre flexibla och mer kapitalintensiva än vägtransporter, när lägre trafiknivåer beaktas.
De äldsta kända järnvägarna som dras av människor/djur går tillbaka till 600-talet f.Kr. i Korinth , Grekland . Järnvägstransporter började sedan i mitten av 1500-talet i Tyskland i form av hästdrivna bergbanor och vagnar . Moderna järnvägstransporter började med den brittiska utvecklingen av ångloket i Merthyr Tydfil när Richard Trevithick drev ett ånglok och lastade vagnar mellan Penydarren Ironworks och Abercynon 1802. Järnvägssystemet i Storbritannien är alltså det äldsta i världen. Byggd av George Stephenson och hans son Roberts företag Robert Stephenson and Company , är Locomotion 1825. No. 1 det första ångloket som transporterar passagerare på en allmän järnväg, Stockton och Darlington Railway George Stephenson byggde också den första publiken mellanstadsjärnvägslinjen i världen för att endast använda ångloken, Liverpool och Manchester Railway som öppnade 1830 . Med ångmaskiner kunde man bygga huvudjärnvägar, som var en nyckelkomponent i den industriella revolutionen . Järnvägar minskade också kostnaderna för frakt och tillät färre förlorat gods, jämfört med vattentransporter, som då och då stod inför sjunkande fartyg. Bytet från kanaler till järnvägar möjliggjorde "nationella marknader" där priserna varierade mycket lite från stad till stad. Utbredningen av järnvägsnätet och användningen av järnvägstidtabeller ledde till standardiseringen av tid (järnvägstid) i Storbritannien baserat på Greenwich Mean Time. Dessförinnan varierade större städer sin lokala tid i förhållande till GMT. Uppfinningen och utvecklingen av järnvägen i Storbritannien var en av 1800-talets viktigaste tekniska uppfinningar. Världens första tunnelbana, Metropolitan Railway (en del av Londons tunnelbana ), öppnade 1863.
På 1880-talet introducerades elektrifierade tåg, vilket ledde till elektrifiering av spårvägar och snabbtrafiksystem. Från och med 1940-talet hade de icke-elektrifierade järnvägarna i de flesta länder sina ånglok ersatta av dieselelektriska lokomotiv, och processen var nästan avslutad på 2000-talet. Under 1960-talet introducerades elektrifierade höghastighetsjärnvägssystem i Japan och senare i några andra länder. Många länder håller på att ersätta diesellok med elektriska lokomotiv, främst på grund av miljöhänsyn, ett anmärkningsvärt exempel är Schweiz , som helt har elektrifierat sitt nätverk. Andra former av guidad marktransport utanför de traditionella järnvägsdefinitionerna, som monorail eller maglev , har prövats men har sett begränsad användning.
Efter en nedgång efter andra världskriget på grund av konkurrens från bilar och flygplan, har järnvägstransporterna haft en återhämtning under de senaste decennierna på grund av trängsel på vägarna och stigande bränslepriser, samt att regeringar investerar i järnväg som ett sätt att minska CO 2 -utsläppen i oro över den globala uppvärmningen .
Historia
Järnvägstransporternas historia började i förhistorisk tid.
Gamla system
Bevis tyder på att det fanns en 6 till 8,5 km lång Diolkos asfalterad spårbana, som transporterade båtar över Korintnäset i Grekland från omkring 600 f.Kr. Hjulfordon dragna av män och djur körde i spår i kalksten , vilket gav spårelementet, vilket hindrade vagnarna från att lämna den avsedda vägen. Diolkos var i bruk i över 650 år, åtminstone fram till 1:a århundradet e.Kr. Asfalterade banor byggdes också senare i det romerska Egypten .
I Kina har en järnväg upptäckts i sydvästra Henan-provinsen nära Nanyang . Den var koldaterad till att vara cirka 2200 år gammal, från Qin-dynastin. Skenorna var gjorda av hårt trä och behandlade mot korrosion, medan järnvägsbanden gjordes av trä som inte behandlats och sedan dess ruttnat. Qin-järnvägen designades för att tillåta hästar att galoppera fram till nästa järnvägsstation, där de skulle bytas ut mot en ny häst. Järnvägen antas ha använts för att transportera varor till frontlinjens trupper och för att fixa muren. [ opålitlig källa? ]
Förånga moderna system
Träskenor infördes
År 1515 skrev kardinal Matthäus Lang en beskrivning av Reisszug , en bergbana vid fästningen Hohensalzburg i Österrike. Linjen använde ursprungligen träskenor och ett hampatransportrep och drevs av mänsklig eller djurkraft, genom ett tramphjul . Banan finns fortfarande och är i drift, dock i uppdaterad form och är möjligen den äldsta operativa järnvägen.
Vagnar (eller spårvägar ) med träräls, dragna av hästar, började dyka upp på 1550-talet för att underlätta transporten av malmbaljor till och från gruvor, och blev snart populära i Europa. En sådan operation illustrerades i Tyskland 1556 av Georgius Agricola i hans verk De re metallica . Denna linje använde "Hund"-vagnar med oflänsade hjul som körde på träplankor och en vertikal stift på lastbilen som passade in i springan mellan plankorna för att hålla den igång på rätt väg. Gruvarbetarna kallade vagnarna för Hunde (”hundar”) av det oväsen de gjorde på spåren.
Det finns många referenser till deras användning i Centraleuropa på 1500-talet. Ett sådant transportsystem användes senare av tyska gruvarbetare i Caldbeck , Cumbria , England, kanske från 1560-talet. En vagn byggdes vid Prescot , nära Liverpool , någon gång runt 1600, möjligen så tidigt som 1594. Ägs av Philip Layton, transporterade linjen kol från en grop nära Prescot Hall till en ändstation ungefär en halv mil (800 m) bort. En bergbana gjordes också vid Broseley i Shropshire någon gång före 1604. Denna transporterade kol för James Clifford från hans gruvor ner till floden Severn för att lastas på pråmar och transporteras till städer vid floden. Wollaton Wagonway , färdigställd 1604 av Huntingdon Beaumont , har ibland felaktigt citerats som den tidigaste brittiska järnvägen. Den gick från Strelley till Wollaton nära Nottingham .
Middleton Railway i Leeds , som byggdes 1758, blev senare världens äldsta operativa järnväg (förutom bergbanor), om än nu i en uppgraderad form. År 1764 byggdes den första järnvägen i Amerika i Lewiston, New York .
Metallskenor introducerade
I slutet av 1760-talet började Coalbrookdale Company att fixera plattor av gjutjärn på den övre ytan av träskenorna. Detta gjorde det möjligt att använda en variation av mätare . Till en början kunde endast ballongöglor användas för vändning, men senare togs rörliga punkter i bruk som möjliggjorde byte.
Ett system introducerades där oflänsade hjul löpte på L-formade metallplattor – dessa blev kända som plattbanor . John Curr , en chef för gruvan i Sheffield, uppfann denna flänsförsedda skena 1787, även om det exakta datumet för detta är omtvistat. Plattskenan togs upp av Benjamin Outram för vagnar som betjänade hans kanaler, och tillverkade dem på hans Butterley järnverk . År 1803 öppnade William Jessop Surrey Iron Railway , en dubbelspårig platväg, som ibland felaktigt citeras som världens första allmänna järnväg, i södra London.
Samtidigt hade William Jessop tidigare använt en form av järnkantskena och flänsade hjul framgångsrikt för en förlängning av Charnwood Forest Canal vid Nanpantan , Loughborough , Leicestershire 1789. År 1790 började Jessop och hans partner Outram tillverka kantskenor. . Jessop blev delägare i Butterley Company 1790. Den första offentliga kantvägen (därmed också den första allmänna järnvägen) som byggdes var Lake Lock Rail Road 1796. Även om det primära syftet med linjen var att transportera kol, bar den också passagerare.
Dessa två system för att bygga järnjärnvägar, "L"-plåtskenan och den släta kantskenan, fortsatte att existera sida vid sida till långt in på tidigt 1800-tal. Det flänsade hjulet och kantskenan visade så småningom sin överlägsenhet och blev standarden för järnvägar.
Gjutjärn som användes i räls visade sig vara otillfredsställande eftersom det var sprött och gick sönder under tunga belastningar. Smidesjärnet som uppfanns av John Birkinshaw 1820 ersatte gjutjärn . Smidesjärn (vanligtvis bara kallat "järn") var ett segt material som kunde genomgå avsevärd deformation innan det gick sönder, vilket gjorde det mer lämpligt för järnskenor. Men järn var dyrt att tillverka tills Henry Cort patenterade pölprocessen 1784. 1783 patenterade Cort också rullningsprocessen , som var 15 gånger snabbare på att konsolidera och forma järn än att hamra. Dessa processer sänkte avsevärt kostnaderna för att producera järn och räls. Nästa viktiga utveckling inom järnframställning var varmblästring utvecklad av James Beaumont Neilson (patenterad 1828), som avsevärt minskade mängden koks (bränsle) eller träkol som behövdes för att producera tackjärn. Smidesjärn var ett mjukt material som innehöll slagg eller slagg . Mjukheten och slagg tenderade att göra järnskenor deformeras och delamineras och de höll i mindre än 10 år. Ibland varade de så lite som ett år under hög trafik. Alla dessa utvecklingar inom tillverkningen av järn ledde så småningom till att kompositskenor av trä/järn ersattes med överlägsna järnskenor.
Introduktionen av Bessemer-processen , som gjorde det möjligt att tillverka stål billigt, ledde till eran av stor expansion av järnvägar som började i slutet av 1860-talet. Stålskenor höll flera gånger längre än järn. Stålskenor gjorde tyngre lok möjliga, vilket möjliggjorde längre tåg och förbättrade järnvägarnas produktivitet. Bessemerprocessen införde kväve i stålet, vilket gjorde att stålet blev skört med åldern. Den öppna härdugnen började ersätta Bessemerprocessen i slutet av 1800-talet, vilket förbättrade stålkvaliteten och sänkte kostnaderna ytterligare. Således ersatte stål helt användningen av järn i räls, och blev standard för alla järnvägar.
Den första hästvagnen eller spårvagnen för passagerare , Swansea och Mumbles Railway öppnades mellan Swansea och Mumbles i Wales 1807. Hästar förblev det föredragna transportsättet för spårvagnstransport även efter ångmaskinernas ankomst fram till slutet av 1800-talet, eftersom de var renare jämfört med till ångdrivna spårvagnar som orsakade rök på stadens gator.
Ångkraft införd
År 1784 patenterade James Watt , en skotsk uppfinnare och maskiningenjör, en design för ett ånglok . Watt hade förbättrat Thomas Newcomens ångmaskin , som hittills använts för att pumpa ut vatten ur gruvor, och utvecklade en fram- och återgående motor 1769 som kunde driva ett hjul. Detta var en stor stationär motor som drev bomullsbruk och en mängd olika maskiner; pannteknikens tillstånd nödvändiggjorde användningen av lågtrycksånga som verkade på ett vakuum i cylindern, vilket krävde en separat kondensor och en luftpump . Icke desto mindre, när konstruktionen av pannor förbättrades, undersökte Watt användningen av högtrycksånga som verkar direkt på en kolv, vilket ökade möjligheten för en mindre motor som kan användas för att driva ett fordon. Efter sitt patent producerade Watts anställd William Murdoch en fungerande modell av en självgående ångvagn det året.
Det första fullskaliga fungerande järnvägsångloket byggdes i Storbritannien 1804 av Richard Trevithick , en brittisk ingenjör född i Cornwall . Denna använde högtrycksånga för att driva motorn med ett kraftslag. Transmissionssystemet använde ett stort svänghjul för att jämna ut kolvstångens verkan. Den 21 februari 1804 ägde världens första ångdrivna järnvägsresa rum när Trevithicks namnlösa ånglok drog ett tåg längs spårvägen till Penydarren järnverk, nära Merthyr Tydfil i södra Wales . Trevithick demonstrerade senare ett lokomotiv som körde på ett stycke cirkulärt järnvägsspår i Bloomsbury , London, Catch Me Who Can , men kom aldrig längre än experimentstadiet med järnvägslok, inte minst för att hans motorer var för tunga för gjutjärnsplattbanan sedan i bruk.
.jpg)
Det första kommersiellt framgångsrika ångloket var Matthew Murrays kuggstångslok Salamanca byggt för Middleton Railway i Leeds 1812. Detta tvåcylindriga lokomotiv var tillräckligt lätt för att inte bryta kanträlsspåret och löste problemet med vidhäftning med en kugg- hjul med tänder gjutna på sidan av en av skenorna. Därmed var det också den första rackjärnvägen .
Detta följdes 1813 av loket Puffing Billy byggt av Christopher Blackett och William Hedley för Wylam Colliery Railway, det första framgångsrika loket som endast körs med vidhäftning . Detta åstadkoms genom fördelningen av vikten mellan ett antal hjul. Puffing Billy visas nu på Science Museum i London och är det äldsta loket som finns.
År 1814 övertalade George Stephenson , inspirerad av de tidiga lokomotiven från Trevithick, Murray och Hedley, chefen för Killingworth - gruvan där han arbetade för att låta honom bygga en ångdriven maskin. Stephenson spelade en avgörande roll i utvecklingen och det breda antagandet av ångloket. Hans design förbättrade avsevärt de tidigare pionjärernas arbete. Han byggde loket Blücher , också ett framgångsrikt fläns -hjul vidhäftningslok. 1825 byggde han lokomotivet Locomotion för Stockton och Darlington Railway i nordöstra England, som blev den första offentliga ångjärnvägen i världen 1825, även om den använde både hästkraft och ångkraft på olika banor. År 1829 byggde han lokomotivet Rocket , som gick in och vann Rainhill Trials . Denna framgång ledde till att Stephenson etablerade sitt företag som den framstående byggare av ånglok för järnvägar i Storbritannien och Irland, USA och stora delar av Europa. Den första allmänna järnvägen som använde endast ånglok, hela tiden, var Liverpool och Manchester Railway , byggd 1830.
Ångkraft fortsatte att vara det dominerande kraftsystemet inom järnvägar runt om i världen i mer än ett sekel.
Elkraft införs
Det första kända elektriska loket byggdes 1837 av kemisten Robert Davidson från Aberdeen i Skottland, och det drevs av galvaniska celler (batterier). Således var det också det tidigaste batterielektriska loket. Davidson byggde senare ett större lokomotiv vid namn Galvani , utställt på Royal Scottish Society of Arts Exhibition 1841. Det sju ton tunga fordonet hade två direktdrivna reluktansmotorer , med fasta elektromagneter som verkar på järnstänger fästa vid en träcylinder på varje axel, och enkla kommutatorer . Den drog en last på sex ton i fyra miles per timme (6 kilometer i timmen) en sträcka på en och en halv miles (2,4 kilometer). Den testades på Edinburgh och Glasgow Railway i september följande år, men den begränsade kraften från batterier hindrade dess allmän användning. Den förstördes av järnvägsarbetare, som såg den som ett hot mot deras anställningstrygghet.
Werner von Siemens demonstrerade en elektrisk järnväg 1879 i Berlin. Världens första elektriska spårvagnslinje, Gross-Lichterfelde Tramway , öppnade i Lichterfelde nära Berlin , Tyskland, 1881. Den byggdes av Siemens. Spårvagnen gick på 180 volt likström som försörjdes av löpskenor. 1891 försågs banan med en luftledning och linjen förlängdes till Berlin-Lichterfelde West station . Volk 's Electric Railway öppnade 1883 i Brighton , England. Järnvägen är fortfarande i drift, vilket gör den till den äldsta operativa elektriska järnvägen i världen. Också 1883 Mödling och Hinterbrühl Spårvagn nära Wien i Österrike. Det var den första spårvagnslinjen i världen i linjetrafik som drevs från en luftledning. Fem år senare, i USA var elektriska vagnar pionjärer 1888 på Richmond Union Passenger Railway , med hjälp av utrustning designad av Frank J. Sprague .
Den första användningen av elektrifiering på en huvudlinje var på en fyra mil lång sektion av Baltimore Belt Line i Baltimore and Ohio Railroad (B&O) 1895 som förbinder huvuddelen av B&O med den nya linjen till New York genom en serie av tunnlar runt kanterna av Baltimores centrum. Elektricitet blev snabbt den strömförsörjning som valdes för tunnelbanor, understödd av Spragues uppfinning av tågkontroll med flera enheter 1897. I början av 1900-talet var de flesta gatujärnvägar elektrifierade.
Londons tunnelbana , världens äldsta tunnelbana, öppnade 1863, och den började fungera elektriska tjänster genom att använda ett fjärde järnvägssystem 1890 på City and South London Railway , nu en del av Londons tunnelbana Northern line . Detta var den första större järnvägen som använde elektrisk dragkraft . Världens första djupgående elektriska järnväg, den går från City of London , under Themsen , till Stockwell i södra London.
Det första praktiska elektriska AC -loket designades av Charles Brown , som då arbetade för Oerlikon , Zürich. 1891 hade Brown demonstrerat kraftöverföring på långa avstånd, med hjälp av trefas växelström , mellan ett vattenkraftverk i Lauffen am Neckar och Frankfurt am Main West, ett avstånd på 280 km. Med hjälp av erfarenhet som han hade fått när han arbetade för Jean Heilmann med konstruktioner av ångelektriska lokomotiv, observerade Brown att trefasmotorer hade ett högre effekt-till-vikt-förhållande än DC -motorer och, på grund av frånvaron av en kommutator , var enklare att tillverka och underhålla. Men de var mycket större än dåtidens likströmsmotorer och kunde inte monteras i golvboggier : de kunde bara bäras i lokkarosser.
År 1894 utvecklade den ungerska ingenjören Kálmán Kandó en ny typ av 3-fas asynkrona elektriska drivmotorer och generatorer för elektriska lokomotiv. Kandós tidiga mönster från 1894 applicerades först i en kort trefasig AC-spårväg i Évian-les-Bains (Frankrike), som byggdes mellan 1896 och 1898.
1896 installerade Oerlikon det första kommersiella exemplet av systemet på Luganos spårväg . Varje 30-tons lok hade två 110 kW (150 hk) motorer som drivs av trefas 750 V 40 Hz matade från dubbla luftledningar. Trefasmotorer går med konstant hastighet och ger regenerativ bromsning , och är väl lämpade för branta rutter, och de första trefasloken på huvudlinjen levererades av Brown (då i samarbete med Walter Boveri ) 1899 på 40:an km Burgdorf–Thun-linjen , Schweiz.
Italienska järnvägar var de första i världen att införa elektrisk dragkraft för hela längden av en huvudlinje snarare än en kort sträcka. Den 106 km långa Valtellina -linjen öppnades den 4 september 1902, designad av Kandó och ett team från Ganz-fabriken. Det elektriska systemet var trefas vid 3 kV 15 Hz. År 1918 uppfann och utvecklade Kandó den roterande fasomvandlaren , som gjorde det möjligt för elektriska lok att använda trefasmotorer samtidigt som de försörjs via en enda luftledning, som bär den enkla industriella frekvensen (50 Hz) enfas AC i de nationella högspänningsnäten.
Ett viktigt bidrag till det bredare antagandet av AC-dragkraft kom från SNCF i Frankrike efter andra världskriget. Företaget genomförde försök vid AC 50 Hz och etablerade det som en standard. Efter SNCF:s framgångsrika försök antogs 50 Hz, nu även kallad industriell frekvens, som standard för huvudledningar över hela världen.
Dieselkraft introducerad
De tidigaste registrerade exemplen på en förbränningsmotor för järnvägsbruk inkluderade en prototyp designad av William Dent Priestman, som undersöktes av Sir William Thomson 1888 som beskrev den som en "[ Priestman-oljemotor] monterad på en lastbil som arbetas på en tillfällig linje av skenor för att visa anpassningen av en petroleummotor för lokomotivändamål." . 1894 användes en 20 hk (15 kW) tvåaxlad maskin byggd av Priestman Brothers på Hull Docks .
År 1906 grundade Rudolf Diesel , Adolf Klose och ång- och dieselmotortillverkaren Gebrüder Sulzer Diesel-Sulzer-Klose GmbH för att tillverka dieseldrivna lok. Sulzer hade tillverkat dieselmotorer sedan 1898. Preussiska statsjärnvägarna beställde ett diesellokomotiv från företaget 1909. Världens första dieseldrivna lok kördes sommaren 1912 på järnvägen Winterthur–Romanshorn i Schweiz, men var inte ett lokomotiv. kommersiell framgång. Lokvikten var 95 ton och effekten var 883 kW med en maxhastighet på 100 km/h. Små antal prototyper av diesellok tillverkades i ett antal länder fram till mitten av 1920-talet. Sovjetunionen drev tre experimentella enheter av olika design sedan slutet av 1925, även om endast en av dem ( E el-2 ) visade sig vara tekniskt genomförbar.
Ett betydande genombrott inträffade 1914, när Hermann Lemp , en elektrisk ingenjör från General Electric , utvecklade och patenterade ett pålitligt elektriskt styrsystem för likström (efterföljande förbättringar patenterades också av Lemp). Lemps design använde en enda spak för att styra både motor och generator på ett samordnat sätt, och var prototypen för alla dieselelektriska lokstyrsystem . År 1914 tillverkades världens första funktionella diesel-elektriska järnvägsvagnar för Königlich-Sächsische Staatseisenbahnen ( Kungliga Saxon State Railways ) av Waggonfabrik Rastatt med elektrisk utrustning från Brown, Boveri & Cie och dieselmotorer från schweiziska Sulzer AG . De klassificerades som DET 1 och DET 2 ( de.wiki ) . Den första regelbundna användningen av dieselelektriska lok var i växling (shunter) tillämpningar. General Electric tillverkade flera små kopplingslok på 1930-talet (den berömda " 44-tonners " växlaren introducerades 1940) Westinghouse Electric och Baldwin samarbetade för att bygga kopplingslok med början 1929.
År 1929 blev Canadian National Railways den första nordamerikanska järnvägen att använda dieslar i huvudlinje med två enheter, 9000 och 9001, från Westinghouse.
Höghastighetståg
Även om ång- och dieseltjänster som nådde hastigheter upp till 200 km/h startades före 1960-talet i Europa, var de inte särskilt framgångsrika [ citat behövs ] .
Den första elektrifierade höghastighetstågen Tōkaidō Shinkansen introducerades 1964 mellan Tokyo och Osaka i Japan. Sedan dess har höghastighetståg , som fungerar i hastigheter upp till och över 300 km/h, byggts i Japan, Spanien, Frankrike, Tyskland, Italien, Folkrepubliken Kina, Taiwan (Republiken Kina), Storbritannien , Sydkorea , Skandinavien , Belgien och Nederländerna . Byggandet av många av dessa linjer har resulterat i den dramatiska nedgången av kortdistansflyg och biltrafik mellan anslutna städer, såsom korridoren London–Paris–Bryssel, Madrid–Barcelona, Milano–Rom–Neapel, såväl som många andra stora linjer. [ citat behövs ]
Höghastighetståg kör normalt på standardspår av kontinuerligt svetsad räls på gradseparerad höger-till-förväg som har en stor svängradie i sin design. Medan höghastighetståg oftast är utformad för passagerarresor, erbjuder vissa höghastighetssystem också godstjänster.
Bevarande
Sedan 1980 har järnvägstransporterna förändrats dramatiskt, men ett antal historiska järnvägar fortsätter att fungera som en del av levande historia för att bevara och underhålla gamla järnvägslinjer för tjänster av turisttåg.
Tåg
Ett tåg är en sammanhängande serie rälsfordon som rör sig längs spåret. Framdrivning för tåget tillhandahålls av ett separat lokomotiv eller från enskilda motorer i självgående flera enheter. De flesta tåg bär en intäktsbelastning, även om icke-inkomstvagnar finns för järnvägens eget bruk, till exempel för underhåll av vägen . Motorföraren ingenjör i Nordamerika) kontrollerar lokomotivet eller andra motorvagnar, även om personbilar och vissa snabba transiter är under automatisk kontroll.
Åkeri
Traditionellt dras tåg med hjälp av ett lokomotiv. Detta innebär att ett eller flera motordrivna fordon är placerade längst fram på tåget, vilket ger tillräcklig dragkraft för att dra vikten av det fulla tåget. Detta arrangemang förblir dominerande för godståg och används ofta för persontåg. Ett push-pull-tåg har ändvagnen utrustad med en förarhytt så att motorföraren kan fjärrstyra loket. Detta gör att en av det lokdragna tågets nackdelar kan undanröjas, eftersom loket inte behöver flyttas fram på tåget varje gång tåget ändrar riktning. En järnvägsvagn är ett fordon som används för transport av antingen passagerare eller gods.
En multipel enhet har drivna hjul genom hela tåget. Dessa används för snabbtrafik och spårvagnssystem, samt många både kort- och långdistans passagerartåg. En rälsvagn är en singel, självdriven bil, och kan vara elektriskt framdriven eller driven av en dieselmotor . Flera enheter har en förarhytt i varje ände av enheten och utvecklades efter förmågan att bygga elmotorer och andra motorer som är tillräckligt små för att passa under bussen. Det finns bara ett fåtal fraktenheter, varav de flesta är höghastighetståg.
Drivkraft
.JPG)
Ånglok är lok med en ångmaskin som ger vidhäftning. Kol , petroleum eller ved bränns i en eldstad , kokande vatten i pannan för att skapa ånga under tryck. Ångan går genom röklådan innan den lämnar den via skorstenen eller rökskorsten. I processen driver den en kolv som överför kraft direkt genom en vevstake (US: huvudstång) och en vevtapp (US: wristpin) på drivhjulet (USA:s huvuddrivare) eller till en vev på en drivaxel. Ånglok har fasats ut i de flesta delar av världen av ekonomiska och säkerhetsskäl, även om många bevaras i fungerande skick av arvsjärnvägar .
Elektriska lok drar ström från en stationär källa via en luftledning eller tredje skena . Vissa använder också eller istället ett batteri . I lok som drivs av högspänningsväxelström , omvandlar en transformator i loket högspänningen, lågströmseffekten till lågspänning, hög ström som används i traktionsmotorerna som driver hjulen. Moderna lok kan använda trefasiga AC-induktionsmotorer eller likströmsmotorer . Under vissa förhållanden är ellok den mest kraftfulla dragkraften. [ citat behövs ] De är också billigast i drift och ger mindre buller och inga lokala luftföroreningar. De el . kräver dock höga kapitalinvesteringar både för luftledningarna och den stödjande infrastrukturen, såväl som den genereringsstation som behövs för att producera Följaktligen används elektrisk dragkraft på urbana system, linjer med hög trafik och för höghastighetståg.
Diesellok använder en dieselmotor som drivkraft . Energiöverföringen kan vara antingen dieselelektrisk , dieselmekanisk eller dieselhydraulisk men dieselelektrisk är dominerande. Elektrodiesellok är byggda för att köras som dieselelektriska på oelektrifierade sektioner och som elektriska lok på elektrifierade sektioner.
Alternativa metoder för drivkraft inkluderar magnetisk levitation , hästdragning, kabel , gravitation, pneumatik och gasturbin .
Persontåg
Ett persontåg stannar vid stationer där passagerare kan gå ombord och gå av. Tillsynen av tåget är en vakt/tågledare/konduktörs uppgift . Persontåg är en del av kollektivtrafiken och utgör ofta kärnan i tjänsten, med bussar som matar till stationer. Persontåg tillhandahåller långväga intercity-resor, dagliga pendlingsresor eller lokala stadstrafiktjänster, som trafikerar en mängd olika fordon, drifthastigheter, krav på förrätt och servicefrekvens. Tjänstefrekvenser uttrycks ofta som ett antal tåg per timme (tph). Persontåg kan vanligtvis vara i två typer av drift, intercity järnväg och intracity transit. Medan intercity-järnvägar innebär högre hastigheter, längre sträckor och lägre frekvens (vanligtvis schemalagd), innebär transit inom stadstrafik lägre hastigheter, kortare sträckor och högre frekvens (särskilt under rusningstid).
.jpg)
Intercitytåg är långdistanståg som trafikerar med få stopp mellan städer. Tåg har vanligtvis bekvämligheter som en matvagn . Vissa linjer tillhandahåller även övernattningstjänster med sovvagnar . Vissa långdistanståg har fått ett specifikt namn . Regionaltåg är medeldistanståg som förbinder städer med ytterområden, eller ger en regional trafik, gör fler stopp och har lägre hastigheter. Pendeltåg trafikerar förorter till stadsområden och ger en daglig pendlingstjänst . Flygtågsförbindelser ger snabb åtkomst från stadskärnor till flygplatser .
Höghastighetståg är speciella intercitytåg som trafikerar mycket högre hastigheter än konventionella järnvägar, gränsen anses vara 200 till 350 kilometer i timmen (120 till 220 mph). Höghastighetståg används mest för långdistanstrafik och de flesta systemen finns i Västeuropa och Östasien. Magnetiska levitationståg som Shanghai maglev-tåg använder underkörande magneter som drar sig uppåt mot undersidan av en styrbana och denna linje har uppnått något högre topphastigheter i daglig drift än konventionella höghastighetsjärnvägar, även om endast över korta avstånd. På grund av deras ökade hastigheter tenderar ruttlinjer för höghastighetståg att ha bredare kurvor än konventionella järnvägar, men kan ha brantare lutningar som lättare klättras av tåg med stor kinetisk energi.
Deras höga kinetiska energi översätts till högre hästkraft-till-ton-förhållanden (t.ex. 20 hästkrafter per kort ton eller 16 kilowatt per ton); detta gör det möjligt för tåg att accelerera och bibehålla högre hastigheter och ta sig i branta lutningar när momentum byggs upp och återhämtas i nedgraderingar (minskar kraven på skärning, fyllning och tunnling). Eftersom sidokrafter verkar på kurvor utformas krökningar med högsta möjliga radie. Alla dessa egenskaper skiljer sig dramatiskt från godstransporter, vilket motiverar exklusiva järnvägslinjer för höghastighetståg om det är ekonomiskt genomförbart.
Höghastighetståg är intercitytåg som har högre topphastigheter än konventionella intercitytåg men hastigheterna är inte lika höga som de i höghastighetståg. Dessa tjänster tillhandahålls efter förbättringar av den konventionella järnvägsinfrastrukturen för att stödja tåg som kan trafikera säkert i högre hastigheter.
Rapid transit är ett intracity-system byggt i stora städer och har den högsta kapaciteten av alla passagerartransportsystem. Den är vanligen gradseparerad och vanligen byggd under jord eller förhöjd. På gatuplan kan mindre spårvagnar användas. Spårvägar är uppgraderade spårvagnar som har stegfri tillfart, egen förkörningsrätt och ibland sträckor under jord. Monorail- system är förhöjda system med medelhög kapacitet. En people mover är ett förarlöst, gradseparerat tåg som endast trafikerar ett fåtal stationer, som en skyttel. På grund av bristen på enhetlighet i system för snabba transitering varierar ruttanpassningen, med olika förkörningsrättigheter (privat mark, sida av vägen, gatumedian) och geometriska egenskaper (skarpa eller breda kurvor, branta eller svaga lutningar). Till exempel Chicago 'L'- tågen designade med extremt korta bilar för att klara de skarpa kurvorna i slingan . New Jerseys PATH har bilar av liknande storlek för att rymma kurvor i trans-Hudson-tunnlarna. San Franciscos BART driver stora bilar på sina rutter.
Godståg
.jpg)
Godståg transporterar gods med godsvagnar som är specialiserade på godstypen. Godståg är mycket effektiva, med stordriftsekonomi och hög energieffektivitet. Användningen av dem kan dock minskas på grund av bristande flexibilitet, om det finns behov av omlastning i båda ändar av resan på grund av brist på spår till upphämtnings- och leveransställena. Myndigheter uppmuntrar ofta användningen av godstransporter på järnväg på grund av dess effektivitet och för att minska vägtrafiken.
Containertåg har blivit allmänt använda på många platser för allmän gods, särskilt i Nordamerika, där dubbel stapling minskar kostnaderna. Containers kan enkelt lastas om mellan andra transportsätt, såsom fartyg och lastbilar, och vid spåravbrott . Containers har efterträtt lådvagnen (vagnlast), där lasten måste lastas och lossas i tåget manuellt. Den intermodala containeriseringen av gods har revolutionerat logistikbranschen för försörjningskedjan , vilket minskat fraktkostnaderna avsevärt. I Europa har den skjutbara väggvagnen i stort sett ersatt de vanliga täckta vagnarna . Andra typer av bilar inkluderar kylbilar , lagerbilar för boskap och autorack för vägfordon. När järnväg kombineras med vägtransport, kommer en roadrailer att tillåta att släpvagnar körs på tåget, vilket möjliggör enkel övergång mellan väg och järnväg.
Bulkhantering är en viktig fördel för järnvägstransporter. Låga eller till och med noll omlastningskostnader i kombination med energieffektivitet och låga lagerkostnader gör att tåg kan hantera bulk mycket billigare än på väg. Typiska bulklaster inkluderar kol, malm, spannmål och vätskor. Bulk transporteras i bilar med öppen topp , tankbilar och tankbilar .
Infrastruktur
Förkörsrätt
Järnvägsspår läggs på mark som ägs eller arrenderas av järnvägsbolaget. På grund av önskvärdheten av att bibehålla blygsamma lutningar, kommer räls ofta att läggas i kretslopp i kuperad eller bergig terräng. Sträcklängds- och lutningskraven kan minskas genom att använda alternerande skärningar , broar och tunnlar – alla dessa kan avsevärt öka de kapitalutgifter som krävs för att utveckla en framträdesrätt, samtidigt som driftskostnaderna reduceras avsevärt och högre hastigheter på längre radier tillåter kurvor. I tätbebyggda områden läggs ibland järnvägar i tunnlar för att minimera effekterna på befintliga fastigheter.
Spår
Banan består av två parallella stålskenor, förankrade vinkelrätt mot element som kallas slipers (band) av timmer, betong, stål eller plast för att hålla ett konsekvent avstånd från varandra, eller rälsprofil . Järnvägsspår kategoriseras vanligtvis som standardspår (används på cirka 70% av världens befintliga järnvägslinjer), bredspår och smalspår . Utöver spårvidden kommer spåren att läggas för att överensstämma med en lastprofil som definierar maximal höjd och bredd för järnvägsfordon och deras laster för att säkerställa säker passage genom broar, tunnlar och andra strukturer.
Banan styr de koniska, flänsade hjulen och håller bilarna på banan utan aktiv styrning och tillåter därför tåg att vara mycket längre än vägfordon. Skenorna och banden placeras vanligtvis på ett fundament av sammanpressad jord, ovanpå vilken är placerad en bädd av ballast för att fördela belastningen från banden och för att förhindra att spåret buktar sig när marken med tiden lägger sig under fordonens vikt. passerar ovanför.
Ballasten fungerar också som ett medel för dränering. Något mer modernt spår i specialområden fästs direkt utan ballast. Banan kan vara prefabricerad eller monterad på plats. Genom att svetsa samman skenor för att bilda längder av kontinuerligt svetsad skena kan ytterligare slitage på rullande materiel som orsakas av det lilla ytgapet vid skarvarna mellan rälsen motverkas; detta ger också en tystare körning.
På kurvor kan den yttre skenan ligga på en högre nivå än den inre skenan. Detta kallas superelevation eller cant . Detta minskar krafterna som tenderar att förskjuta spåret och ger en bekvämare åktur för stående boskap och stående eller sittande passagerare. En given mängd överhöjd är mest effektiv över ett begränsat hastighetsområde.
Pekar och växlar - även kända som växlar - är sättet att styra ett tåg in på en divergerande spårsektion. En punkt, som ligger på samma sätt som normalt spår, består vanligtvis av en groda (gemensam korsning), kontrollräls och två växelskenor. Växelskenorna kan flyttas åt vänster eller höger, under kontroll av signalsystemet, för att bestämma vilken väg tåget ska följa.
Spikar i träslipsar kan lossna med tiden, men kluvna och ruttna slipsar kan individuellt ersättas med nya träslipsar eller betongsubstitut. Betongband kan också utveckla sprickor eller sprickor, och kan även bytas ut individuellt. Skulle rälsen sätta sig på grund av jordsättningar, kan de lyftas av specialiserade maskiner och ytterligare ballast pressas under banden för att jämna ut rälsen.
Regelbundet måste ballast tas bort och ersättas med ren ballast för att säkerställa tillräcklig dränering. Kulvertar och andra passager för vatten måste hållas rena så att inte vatten kan upptäckas av spårbädden och orsaka jordskred. Där spårbäddar är placerade längs floder, placeras vanligtvis extra skydd för att förhindra erosion av bäckbankar under tider med högvatten. Broar kräver inspektion och underhåll, eftersom de utsätts för stora påfrestningar på kort tid när ett tungt tåg korsar.
Inkompatibilitet med mätare
Användningen av olika spårvidder i olika regioner i världen, och ibland inom samma land, kan hindra passagerares och godsrörelser. Ofta installeras utarbetade överföringsmekanismer där två rader med olika tjocklek möts för att underlätta förflyttning över brytningen . Länder med flera spårvidder i bruk, som Indien och Australien , har investerat kraftigt för att förena sina järnvägsnät. Kina utvecklar en moderniserad Eurasian Land Bridge för att transportera gods på järnväg till Västeuropa.
Tåginspektionssystem
Inspektionen av järnvägsutrustning är avgörande för säker rörelse av tåg. Många typer av defektdetektorer används på världens järnvägar. Dessa enheter använder teknik som varierar från en förenklad paddel och växlar till infraröd och laserskanning, och till och med ultraljudsljudanalys . Deras användning har undvikit många järnvägsolyckor under de 70 år som de har använts.
Signal
Järnvägssignalering är ett system som används för att kontrollera järnvägstrafiken på ett säkert sätt för att förhindra att tåg kolliderar. Tågen styrs av fasta skenor som genererar låg friktion och är unikt känsliga för kollision eftersom de ofta kör i hastigheter som inte gör det möjligt för dem att stanna snabbt eller inom förarens siktavstånd; vägfordon, som möter högre friktion mellan sina gummidäck och vägbanan, har mycket kortare bromssträcka. De flesta former av tågkontroll innebär att rörelsebefogenheter överförs från de ansvariga för varje sektion av ett järnvägsnät till tågpersonalen. Alla metoder kräver inte användning av signaler, och vissa system är specifika för enkelspåriga järnvägar.
Signaleringsprocessen utförs traditionellt i en signallåda , en liten byggnad som inrymmer den spakram som krävs för att signalmannen ska kunna manövrera växlar och signalutrustning. Dessa placeras med olika intervall längs en järnvägssträcka och kontrollerar specificerade spåravsnitt. Nyare teknisk utveckling har gjort en sådan operationell doktrin överflödig, med centraliseringen av signaleringsoperationer till regionala kontrollrum. Detta har underlättats av den ökade användningen av datorer, vilket gör att stora spåravsnitt kan övervakas från en enda plats. Den vanliga metoden för blocksignalering delar upp spåret i zoner som skyddas av kombinationer av blocksignaler, driftregler och automatiska styranordningar så att endast ett tåg kan vara i ett block vid varje tillfälle.
Elektrifiering
Elektrifieringssystemet förser tågen med elektrisk energi, så att de kan fungera utan en drivkraft ombord. Detta möjliggör lägre driftskostnader, men kräver stora kapitalinvesteringar i linje med detta. Huvudlednings- och spårvagnssystem har normalt luftledningar, som hänger från stolpar längs linjen. Grade-separerad snabb transitering använder ibland en slipad tredje skena .
Strömmen kan matas som likström (DC) eller växelström (AC). De vanligaste likspänningarna är 600 och 750 V för spårvagns- och snabbtrafiksystem, och 1 500 och 3 000 V för stamledningar. De två dominerande AC-systemen är 15 kV och 25 kV .
Stationer
En järnvägsstation fungerar som ett område där passagerare kan gå på och av tåg. En godsstation är en gård som uteslutande används för lastning och lossning av gods. Stora passagerarstationer har minst en byggnad som erbjuder bekvämligheter för passagerare, såsom att köpa biljetter och mat. Mindre stationer består vanligtvis bara av en plattform . Tidiga stationer byggdes ibland med både passagerar- och godsfaciliteter.
Plattformar används för att möjliggöra enkel tillgång till tågen och är anslutna till varandra via gångtunneler , gångbroar och plankorsningar . Vissa stora stationer är byggda som återvändsgränd , med tåg som endast kör från en riktning. Mindre stationer betjänar normalt lokala bostadsområden och kan ha anslutning till matarbusstjänster. Stora stationer, i synnerhet centralstationer , fungerar som stadens huvudsakliga kollektivtrafikknutpunkt och har överföringar tillgängliga mellan järnvägstjänster och till snabba transit-, spårvagns- eller busstjänster.
Operationer
Äganderätt
Sedan 1980-talet har det funnits en ökande trend att dela upp järnvägsföretag, där företag som äger den rullande materielen är separerade från de som äger infrastrukturen. Detta gäller särskilt i Europa, där detta arrangemang krävs av Europeiska unionen. Detta har möjliggjort öppet tillträde för alla tågoperatörer till vilken del av det europeiska järnvägsnätet som helst. I Storbritannien är järnvägsspåret statligt, med ett offentligt kontrollerat organ ( Network Rail ) som driver, underhåller och utvecklar spåret, medan tågoperatörer har kört tågen sedan privatiseringen på 1990-talet .
I USA är praktiskt taget alla järnvägsnät och infrastruktur utanför nordöstra korridoren privatägda av godslinjer. Passagerarlinjer, främst Amtrak , fungerar som hyresgäster på fraktlinjerna. Följaktligen måste verksamheten vara nära synkroniserad och samordnad mellan gods- och passagerarjärnvägar, med persontåg som ofta sänds av värdgodsjärnvägen. På grund av detta delade system regleras båda av Federal Railroad Administration (FRA) och kan följa AREMA:s rekommenderade praxis för banarbete och AAR -standarder för fordon.
Finansiering
Den huvudsakliga inkomstkällan för järnvägsföretag är biljettintäkter (för persontransporter) och fraktavgifter för gods. Rabatter och månadskort är ibland tillgängliga för frekventa resenärer (t.ex. säsongskort och tågkort) . Fraktintäkter kan säljas per containerplats eller för ett helt tåg. Ibland äger avsändaren bilarna och hyr bara transporten. För persontransporter annonsintäkterna vara betydande.
Regeringar kan välja att ge stöd till järnvägsdrift, eftersom järnvägstransporter har färre externa effekter än andra dominerande transportsätt. Om järnvägsbolaget är statligt kan staten helt enkelt ge direkta subventioner i utbyte mot ökad produktion. Om verksamheten har privatiserats finns flera alternativ. Vissa länder har ett system där infrastrukturen ägs av en statlig myndighet eller företag – med öppen tillgång till spåren för alla företag som uppfyller säkerhetskraven. Staten kan i sådana fall välja att tillhandahålla spåren kostnadsfritt, eller mot en avgift som inte täcker alla kostnader. Detta ses som analogt med att regeringen ger fri tillgång till vägar. För passagerartrafik kan ett direktbidrag betalas ut till en offentligt ägd operatör, eller så på allmän trafikplikt hållas och ett tidsbegränsat kontrakt tilldelas den lägsta anbudsgivaren. EU:s totala järnvägssubventioner uppgick till 73 miljarder euro 2005.
Via Rail Canada och USA:s passagerarjärnvägstjänst Amtrak är privata järnvägsbolag chartrade av sina respektive nationella regeringar. Eftersom privata passagerartjänster minskade på grund av konkurrens från bilar och flygbolag, blev de aktieägare i Amtrak antingen med en kontant inträdesavgift eller genom att avstå från sina lok och rullande materiel. Regeringen subventionerar Amtrak genom att tillhandahålla startkapital och kompensera för förluster i slutet av räkenskapsåret . [ sida behövs ]
Säkerhet
Tåg kan färdas i mycket höga hastigheter, men de är tunga, kan inte avvika från spåret och kräver stora avstånd för att stanna. Möjliga olyckor inkluderar: urspårning (hoppa banan); en kollision med ett annat tåg; eller kollision med bilar, andra fordon eller fotgängare vid plankorsningar, vilket står för majoriteten av alla järnvägsolyckor och olyckor. För att minimera risken för olyckor är de viktigaste säkerhetsåtgärderna strikta driftregler, t.ex. järnvägssignalering , och grindar eller gradavskiljning vid korsningar. Tågvisslingar , ringklockor eller horn varnar för närvaron av ett tåg, medan signaler längs marken upprätthåller avstånden mellan tågen. En annan metod som används för att öka säkerheten är tillägget av plattformsskärmdörrar för att skilja plattformen från tågspår. Dessa förhindrar obehörigt intrång på spåren som kan resultera i olyckor som orsakar allvarlig skada eller dödsfall, samt ger andra fördelar som att förhindra att skräp byggs upp på spåren som kan utgöra en brandrisk.
På många höghastighetsnät mellan städer, som Japans Shinkansen , går tågen på dedikerade järnvägslinjer utan plankorsningar. Detta är ett viktigt inslag i systemets säkerhet eftersom det effektivt eliminerar risken för kollision med bilar, andra fordon eller fotgängare, och avsevärt minskar sannolikheten för kollision med andra tåg. En annan fördel är att tjänsterna på intercitynätet förblir punktliga.
Underhåll
Som i alla infrastrukturtillgångar måste järnvägarna hålla jämna steg med periodisk inspektion och underhåll för att minimera effekten av infrastrukturfel som kan störa fraktintäkter och passagerartjänster. Eftersom passagerare anses vara den mest avgörande lasten och vanligtvis kör i högre hastigheter, brantare lutningar och högre kapacitet/frekvens, är deras linjer särskilt viktiga. Inspektionsmetoder inkluderar spårgeometriska bilar eller gånginspektion. Kurvunderhåll speciellt för transittjänster inkluderar mätning, åtdragning av fästelement och byte av räls.
Rälskorrugering är ett vanligt problem med transitsystem på grund av det stora antalet lättaxlade hjulpassager som resulterar i slipning av gränssnittet mellan hjul och räl. Eftersom underhåll kan överlappa driften måste underhållsfönster (natttid, lågtrafik , ändrade tågscheman eller rutter) följas noga. Dessutom måste passagerarnas säkerhet under underhållsarbeten (stängsel mellan spår, korrekt förvaring av material, meddelanden om spårarbete, faror med utrustning nära stater) alltid beaktas. Ibland kan underhållsproblem uppstå på grund av tunnlar, förhöjda strukturer och överbelastade stadsbilder. Här används specialutrustning eller mindre versioner av konventionella underhållsredskap.
Till skillnad från motorvägar eller vägnät där kapaciteten är uppdelad i okopplade resor över enskilda sträckningssegment, anses järnvägskapacitet i grunden vara ett nätverkssystem. Som ett resultat är många komponenter orsaker och effekter av systemstörningar. Underhållet måste erkänna det stora utbudet av en rutters prestanda (typ av tågtjänst, ursprung/destination, säsongspåverkan), en linjes kapacitet (längd, terräng, antal spår, typer av tågkontroll), tågens genomströmning (maxhastigheter, acceleration/ retardationshastigheter) och servicefunktioner med delade passagerar-fraktspår (sidospår, terminalkapacitet, byte av rutter och designtyp).
Sociala, ekonomiska och energiska aspekter
Energi
Transporter på järnväg är ett energieffektivt men kapitalkrävande medel för mekaniserade landtransporter. Spåren ger jämna och hårda ytor på vilka tågets hjul kan rulla med en relativt låg friktionsnivå. Att flytta ett fordon på och/eller genom ett medium (land, hav eller luft) kräver att det övervinner motstånd mot dess rörelse orsakad av friktion. Ett landfordons totala motstånd (i pund eller Newton ) är en kvadratisk funktion av fordonets hastighet:
var:
- R betecknar totalt motstånd;
- a betecknar initialt konstant motstånd;
- b betecknar hastighetsrelaterad konstant;
- c betecknar konstant som är en funktion av form, frontarea och sidor av fordonet; och
- v betecknar hastighet.
I huvudsak skiljer sig motståndet mellan ett fordons kontaktpunkt och vägbanan. Metallhjul på metallskenor har en betydande fördel att övervinna motstånd jämfört med hjul med gummidäck på alla vägbanor (järnväg – 0,001g i 10 miles per timme (16 km/h) och 0,024g vid 60 miles per timme (97 km/h) h); lastbil – 0,009 g i 10 miles per timme (16 km/h) och 0,090 i 60 miles per timme (97 km/h)). När det gäller lastkapacitet som kombinerar hastighet och storlek som flyttas på en dag:
- människa – kan bära 100 pund (45 kg) i 20 miles (32 km) per dag, eller 1 tmi /dag (1,5 tkm /dag)
- häst och skottkärra – kan bära 4 tmi/dag (5,8 tkm/dag)
- hästkärra på bra trottoar – kan bära 10 tmi/dag (14 tkm/dag)
- helt nyttolastbil – kan bära 20 000 tmi/dag (29 000 tkm/dag) [ citat behövs ]
- långdistanståg – kan bära 500 000 tmi/dag (730 000 tkm/dag) De flesta tåg tar 250–400 lastbilar av vägen, vilket gör vägen säkrare.
När det gäller förhållandet mellan hästkrafter och vikt kräver en långsamtgående pråm 0,2 hästkrafter per kort ton (0,16 kW/t), en järnväg och rörledning kräver 2,5 hästkrafter per kort ton (2,1 kW/t), och lastbil kräver 10 hästkrafter pr. kort ton (8,2 kW/t). Men vid högre hastigheter övervinner en järnväg pråmen och visar sig vara mest ekonomisk.
Som ett exempel kan en typisk modern vagn rymma upp till 113 ton (125 korta ton) gods på två fyrhjuliga boggier . Banan fördelar tågets vikt jämnt, vilket tillåter betydligt större belastningar per axel och hjul än vid vägtransporter, vilket leder till mindre slitage på den permanenta vägen. Detta kan spara energi jämfört med andra transportformer, som vägtransporter, som beror på friktionen mellan gummidäck och väg. Tågen har en liten frontyta i förhållande till den last de bär, vilket minskar luftmotståndet och därmed energianvändningen.
Dessutom gör närvaron av spår som styr hjulen att mycket långa tåg kan dras av en eller ett fåtal motorer och köras av en enda operatör, även runt kurvor, vilket möjliggör skalfördelar i både arbetskraft och energianvändning ; däremot, vid vägtransporter, orsakar mer än två artikulationer fisksvans och gör fordonet osäkert.
Energieffektivitet
Med tanke på bara den energi som går åt för att flytta transportmedlen, och med exemplet med stadsområdet Lissabon , verkar elektriska tåg i genomsnitt vara 20 gånger effektivare än bilar för att transportera passagerare, om vi tar hänsyn till energi som spenderas per passagerarsträcka med liknande yrkeskvoter. Med tanke på en bil med en förbrukning på cirka 6 l/100 km (47 mpg -imp ; 39 mpg -US ) bränsle, har den genomsnittliga bilen i Europa en beläggning på cirka 1,2 passagerare per bil (beläggningsgrad cirka 24%) och att en liter bränsle uppgår till cirka 8,8 kWh (32 MJ), vilket motsvarar i genomsnitt 441 Wh (1 590 kJ) per passagerarkilometer. Detta kan jämföras med ett modernt tåg med en genomsnittlig beläggning på 20 % och en förbrukning på cirka 8,5 kW⋅h/km (31 MJ/km; 13,7 kW⋅h/mi), vilket motsvarar 21,5 Wh (77 kJ) per passagerarkilometer 20 gånger mindre än bilen.
Användande
På grund av dessa fördelar är järnvägstransporter en viktig form av passagerar- och godstransporter i många länder. Det finns överallt i Europa, med ett integrerat nätverk som täcker praktiskt taget hela kontinenten. I Indien, Kina, Sydkorea och Japan använder många miljoner tåg som reguljär transport. I Nordamerika är godsjärnvägstransporter utbredda och flitigt använda, men intercity passagerarjärnvägstransporter är relativt knappa utanför nordöstra korridoren , på grund av ökad preferens för andra transportsätt, särskilt bilar och flygplan. [ sida behövs ] Men att implementera nya och förbättrade sätt som att göra det lättillgängligt inom stadsdelar kan hjälpa till att minska pendlare från att använda privata fordon och flygplan.
Sydafrika, norra Afrika och Argentina har omfattande järnvägsnät, men vissa järnvägar på andra håll i Afrika och Sydamerika är isolerade linjer. Australien har ett allmänt gles nätverk som anstår dess befolkningstäthet men har vissa områden med betydande nätverk, särskilt i sydost. Utöver den tidigare existerande öst–väst transkontinentala linjen i Australien har en linje från norr till söder byggts. Den högsta järnvägen i världen är linjen till Lhasa i Tibet, som delvis går över permafrostterritorium. Västeuropa har den högsta järnvägstätheten i världen och många enskilda tåg där trafikerar flera länder trots tekniska och organisatoriska skillnader i varje nationellt nät.
Sociala och ekonomiska konsekvenser
Modernisering
Järnvägar är centrala för bildandet av modernitet och idéer om framsteg. Moderniseringsprocessen på 1800-talet innebar en övergång från en rumsligt orienterad värld till en tidsorienterad värld. Exakt tid var avgörande, och alla var tvungna att veta vad klockan var, vilket resulterade i klocktorn för järnvägsstationer, klockor på offentliga platser, fickur för järnvägsarbetare och för resenärer. Tågen gick i tid (de gick aldrig tidigt). Däremot, i den förmoderna eran, lämnade passagerarfartygen när kaptenen hade tillräckligt med passagerare. I den förmoderna eran sattes lokal tid vid middagstid, då solen stod som högst. Varje plats från öst till väst hade en annan tid och det förändrades med införandet av standardtidszoner. Tryckta tidtabeller var en bekvämlighet för resenärerna, men mer utarbetade tidtabeller, kallade tågorder , var ännu viktigare för tågpersonalen, underhållsarbetarna, stationspersonalen och för reparations- och underhållspersonalen, som visste när de kunde förvänta sig ett tåg skulle komma. Mest spårning var enkelspårig, med sidospår och signaler för att tillåta lägre prioriterade tåg att köras på sidospår. Schema berättade för alla vad de skulle göra, var de skulle vara och exakt när. Om dåligt väder störde systemet, vidarebefordrade telegrafister omedelbara korrigeringar och uppdateringar i hela systemet. Precis som järnvägar som företagsorganisationer skapade standarder och modeller för moderna storföretag, så anpassades också järnvägstidtabellen till otaliga användningsområden, såsom tidtabeller för bussar, färjor och flygplan, för radio- och tv-program, för skolscheman, för fabriker klockor. Den moderna världen styrdes av klockan och tidtabellen.
Nationsbyggande
Forskare har kopplat järnvägar till framgångsrika nationsbyggande ansträngningar av stater.
Modell för företagsledning
Enligt historikern Henry Adams behövde järnvägssystemet:
- en generations energi, för det krävde att alla nya maskiner skapades – kapital, banker, gruvor, ugnar, butiker, kraftverk, teknisk kunskap, mekanisk befolkning, tillsammans med en stadig ombyggnad av sociala och politiska vanor, idéer, och institutioner för att passa den nya skalan och passa de nya förutsättningarna. Generationen mellan 1865 och 1895 var redan intecknad i järnvägarna, och ingen visste den bättre än generationen själv.
Effekten kan undersökas genom fem aspekter: sjöfart, ekonomi, ledning, karriärer och folklig reaktion.
Frakt frakt och passagerare
Först tillhandahöll de ett mycket effektivt nätverk för frakt och passagerare över en stor nationell marknad. Resultatet var en omvandlande inverkan på de flesta sektorer av ekonomin, inklusive tillverkning, detaljhandel och grossisthandel, jordbruk och finans. Förenta staterna hade nu en integrerad nationell marknad praktiskt taget lika stor som Europa, utan interna hinder eller tullar, allt med stöd av ett gemensamt språk, och finansiellt system och ett gemensamt rättssystem.
Grunden för det privatekonomiska systemet
Järnvägsfinansiering utgjorde grunden för en dramatisk expansion av det privata (icke-statliga) finansiella systemet. Byggandet av järnvägar var mycket dyrare än fabriker. År 1860 var den sammanlagda summan av järnvägsaktier och obligationer 1,8 miljarder dollar; 1897 nådde den 10,6 miljarder dollar (jämfört med en total statsskuld på 1,2 miljarder dollar). Finansiering kom från finansiärer i hela nordost, och från Europa, särskilt Storbritannien. Cirka 10 procent av finansieringen kom från staten, framför allt i form av markanslag som kunde realiseras när ett visst antal spår öppnades. Det framväxande amerikanska finansiella systemet var baserat på järnvägsobligationer. New York var 1860 den dominerande finansmarknaden. Britterna satsade stort på järnvägar runt om i världen, men ingenstans mer än i USA; Den totala summan uppgick till cirka 3 miljarder dollar 1914. 1914–1917 likviderade de sina amerikanska tillgångar för att betala för krigsmateriel.
Uppfinner modern ledning
Järnvägsledningen designade komplexa system som kunde hantera mycket mer komplicerade samtidiga relationer än vad den lokala fabriksägaren kunde drömma om som kunde patrullera varje del av sin egen fabrik på några timmar. Civilingenjörer blev den högsta ledningen för järnvägar. De ledande amerikanska innovatörerna var Western Railroad of Massachusetts och Baltimore and Ohio Railroad på 1840-talet, Erie på 1850-talet och Pennsylvania på 1860-talet.
Karriärvägar
Järnvägarna uppfann karriärvägen inom den privata sektorn för både arbetare och tjänstemän. Järnvägsverksamhet blev en livstidskarriär för unga män; kvinnor anställdes nästan aldrig. En typisk karriärväg skulle se en ung man anställd vid 18 års ålder som butiksarbetare, befordras till skicklig mekaniker vid 24 års ålder, bromsmän vid 25, godskonduktör vid 27 och passagerarkonduktör vid 57 års ålder. Karriärvägar för tjänstemän var likaså avgränsat. Utbildade unga män började i kontors- eller statistiskt arbete och flyttade upp till stationsagenter eller byråkrater vid divisionens eller centrala högkvarteret. På varje nivå hade de mer och mer kunskap, erfarenhet och humankapital . De var mycket svåra att ersätta och var praktiskt taget garanterade fasta jobb och försågs med försäkring och sjukvård. Anställnings-, avskeds- och lönesatser fastställdes inte av arbetsledare, utan av centrala administratörer, för att minimera favorisering och personlighetskonflikter. Allt gjordes enligt boken, där en allt mer komplex uppsättning regler dikterade för alla exakt vad som skulle göras under alla omständigheter, och exakt vad deras rang och lön skulle vara. På 1880-talet gick karriärjärnvägarna i pension och pensionssystem uppfanns för dem.
Transport
Järnvägar bidrar till social livskraft och ekonomisk konkurrenskraft genom att transportera mängder av kunder och arbetare till stadskärnor och inre förorter . Hongkong har erkänt järnvägen som "ryggraden i kollektivtrafiksystemet " och som sådan utvecklat sitt franchiseavtal med busssystem och väginfrastruktur i omfattande anpassning till deras järnvägstjänster. Kinas stora städer som Peking , Shanghai och Guangzhou erkänner järnvägstransitlinjer som ramverket och busslinjer som huvuddelen av deras storstadstransportsystem. Den japanska Shinkansen byggdes för att möta den växande trafikefterfrågan i "hjärtat av Japans industri och ekonomi" som ligger på linjen Tokyo - Kobe .
Krigsroller och luftmål
Under 1863-70 decenniet gav den kraftiga användningen av järnvägar under det amerikanska inbördeskriget och i Tysklands krig mot Österrike och Frankrike en rörelsehastighet som var okänd på hästarnas dagar. Under stora delar av 1900-talet var järnväg en nyckelbeståndsdel i krigsplaner för snabb militär mobilisering , vilket möjliggjorde snabb och effektiv transport av ett stort antal reservister till deras uppsamlingsplatser och infanterisoldater till frontlinjerna. Västfronten i Frankrike under första världskriget krävde många tåglaster med ammunition om dagen. Järnvägsbangårdar och broar i Tyskland och ockuperade Frankrike var stora mål för allierad flygmakt under andra världskriget.
Positiva effekter
Järnvägar kanaliserar tillväxt mot täta tätorter och längs deras artärer, [ citat behövs ] i motsats till motorvägsexpansion , vilket tyder på USA:s transportpolitik, som uppmuntrar utveckling av förorter i periferin, vilket bidrar till ökade fordonsmilar tillryggalagda , koldioxidutsläpp , utveckling av grönområden och utarmning av naturreservat . [ tveksamt ] [ citat behövs ] Dessa arrangemang omvärderar stadsutrymmen, lokala skatter , bostadsvärden och främjande av utveckling med blandad användning .
Negativa effekter
Bryant Chad fann att på 1840-talet Österrikes ankomst av järnvägar och ånglok gjorde lokalbefolkningen upprörd på grund av buller, lukt och föroreningar som orsakades av tågen och skadorna på hem och den omgivande marken som orsakades av motorns sot och brinnande glöd; och eftersom de flesta resor var mycket lokala använde vanliga människor sällan den nya linjen.
Förorening
En studie från 2018 fann att öppnandet av tunnelbanan i Peking orsakade en minskning av "de flesta av luftföroreningskoncentrationerna (PM2,5, PM10, SO2, NO2 och CO) men hade liten effekt på ozonföroreningar."
Modern järnväg som ekonomisk utvecklingsindikator
Europeiska utvecklingsekonomer har hävdat att förekomsten av modern järnvägsinfrastruktur är en viktig indikator på ett lands ekonomiska framsteg: detta perspektiv illustreras särskilt genom Basic Rail Transportation Infrastructure Index (känd som BRTI Index).
Subventioner
Asien
Kina
Under 2014 var Kinas totala järnvägsutgifter 130 miljarder dollar och kommer sannolikt att förbli i samma takt under resten av landets nästa femårsperiod (2016–2020). [ citat behövs ]
Indien
Indian Railways subventioneras med cirka 260 miljarder pund (3,3 miljarder USD), varav cirka 60 % går till pendeltåg och kortdistansresor.
Europa
Enligt European Railway Performance Index 2017 för användningsintensitet, servicekvalitet och säkerhetsprestanda, består de europeiska nationella järnvägssystemen i toppskiktet av Schweiz, Danmark, Finland, Tyskland, Österrike, Sverige och Frankrike. Prestationsnivåer visar ett positivt samband mellan offentliga kostnader och ett givet järnvägssystems prestanda, och avslöjar också skillnader i det värde som länder får i utbyte för sina offentliga kostnader. Danmark, Finland, Frankrike, Tyskland, Nederländerna, Sverige och Schweiz får relativt hög valuta för pengarna, medan Luxemburg, Belgien, Lettland, Slovakien, Portugal, Rumänien och Bulgarien underpresterar i förhållande till det genomsnittliga förhållandet mellan prestanda och kostnad bland europeiska länder.
| Land | Subvention i miljarder euro | År |
|---|---|---|
 Tyskland
|
17,0 | 2014 |
 Frankrike
|
13.2 | 2013 |
 Italien
|
8.1 | 2009 |
 Schweiz
|
5.8 | 2012 |
 Spanien
|
5.1 | 2015 |
 Storbritannien
|
4.5 | 2015 |
 Belgien
|
3.4 | 2008 |
 Nederländerna
|
2.5 | 2014 |
 Österrike
|
2.3 | 2009 |
 Danmark
|
1.7 | 2008 |
 Sverige
|
1.6 | 2009 |
 Polen
|
1.4 | 2008 |
 Irland
|
0,91 | 2008 |
Ryssland
2016 fick ryska järnvägar 94,9 miljarder rubel (cirka 1,4 miljarder USD) från regeringen.
Nordamerika
Förenta staterna
Under 2015 var finansieringen från den amerikanska federala regeringen för Amtrak cirka 1,4 miljarder USD. År 2018 hade anslagna medel ökat till cirka 1,9 miljarder USD.
Se även
- Urspårning
- Miljödesign inom järnvägstransporter
- Transportens historia
- Internationella järnvägsförbundet
- Lista över länder efter järnvägstransportnätets storlek
- Lista över länder efter järnvägsanvändning
- Lista över järnvägsrelaterade tidskrifter
- Lista över järnvägsföretag
- Lista över yrken inom järnvägsindustrin
- Terminologi för passagerarjärnväg
- Järnvägstransporter per land
- Mega projekt
- Min järnväg
- Översikt över järnvägstransporter
- Järnvägssystemteknik
- Spårvidd
Anteckningar
Källor
- Duffy, Michael C. (2003). Elektriska järnvägar 1880–1990 . IET . ISBN 978-0-85296-805-5 .
Vidare läsning
- Burton, Anthony. Railway Empire: How the British Gave Railways to the World (2018) utdrag
- Chant, Christopher. Världens järnvägar: järnvägstransporternas historia och utveckling (Chartwell Books, 2001).
- Tro, Nicholas. The World the Railways Made (2014) utdrag
- Freeman, Michael. "Järnvägen som kulturell metafor: "Vilken typ av järnvägshistoria?" Återbesök." Journal of Transport History 20.2 (1999): 160–167.
- Mukhopadhyay, Aparajita. Imperial Technology and 'Native'Agency: A Social History of Railways in Colonial India, 1850–1920 (Taylor & Francis, 2018).
- Nock, OS Railways då och nu: en världshistoria (1975) online
- Nock, OS World atlas of railways (1978) online
- Nock, OS 150 years of main line railways (1980) online
- Pirie, Gordon. "Spåra järnvägshistorier." Journal of Transport History 35.2 (2014): 242–248.
- Sawai, Minoru, red. Utvecklingen av järnvägsteknik i Östasien i jämförande perspektiv ( #Sringer, 2017)
- Tågtidningen. The Historical Guide to North American Railroads (3:e upplagan 2014)
- Wolmar, Christian. Blod, järn och guld: Hur järnvägarna förvandlade världen (Public Affairs, 2011).
externa länkar
| Nationalbibliotek | |
|---|---|
| Övrig | |
