Железнодорожный транспорт

редактировать

Способ транспортировки

Железнодорожный транспорт (также известный как железнодорожный транспорт ) является средством перевозки пассажиров и грузов на колесных транспортных средствах, движущихся по рельсам, которые расположены на путях. В отличие от автомобильного транспорта, где транспортные средства движутся по подготовленной ровной поверхности, рельсовые транспортные средства (подвижной состав ) направляются по путям, по которым они движутся. Гусеницы обычно состоят из стальных рельсов, установленных на шпалах (шпалах), установленных в балласте, по которым движется подвижной состав, обычно оснащенный металлическими колесами. Возможны и другие варианты, например, дорожка для плит. Здесь рельсы крепятся к бетонному фундаменту, опирающемуся на подготовленную поверхность.

Карта мировой железнодорожной сети (интерактивная карта )
вагонетка 16-го века, пример раннего железнодорожного транспорта поезд KTT, использовавшийся MTR Corporation Limited в Гонконг на маршруте Гуандун через поезд (KCRC), пример современного железнодорожного транспорта A серии DR2800, проходящего мимо железнодорожной станции Сицзяотин в Руифан. Район, Нью-Тайбэй, Тайвань Экскурсионный поезд SL Hitoyoshi с паровым транспортом , курсирующий между Кумамото и Хитоёси в Кюсю, Япония

Подвижной состав в системе железнодорожного транспорта обычно имеет более низкое сопротивление трению, чем резина - вышедшие из строя автотранспортные средства, поэтому пассажирские и грузовые вагоны (вагоны и вагоны) могут быть соединены в более длинные составы. операция выполняется железнодорожной компанией, обеспечение перевозок между железнодорожными станциями или объектами грузовых клиентов. Электроэнергия обеспечивается локомотивы, которые либо потребляют электроэнергию из системы электрификации железных дорог, либо производят свою собственную энергию, обычно с помощью дизельных двигателей или, исторически, паровые двигатели. Большинство треков сопровождается сигнальной системой . Железные дороги - безопасная наземная транспортная система по сравнению с другими видами транспорта. Железнодорожный транспорт способен обеспечить высокий уровень использования пассажиров и грузов и энергоэффективность, но часто менее гибок и капиталоемок, чем автомобильный транспорт, если учесть более низкие уровни движения.

Самые старые известные железные дороги, перевозимые людьми и животными, восходят к 6 веку до нашей эры в Коринфе, Греция. Затем в середине XVI века в Германии появился железнодорожный транспорт в виде конных фуникулеров и вагонов. Развитие современного железнодорожного транспорта началось с разработки британцами паровозов в начале XIX века. Таким образом, железнодорожная система в Великобритании является старейшей в мире. Построенный Джорджем Стивенсоном и компанией его сына Роберта Роберт Стивенсон и компания, Locomotion No. 1 является первым паровозом. для перевозки пассажиров на государственной железнодорожной линии Стоктон-энд-Дарлингтонская железная дорога в 1825 году. Джордж Стефенсон также построил первую в мире междугороднюю железнодорожную линию общего пользования, на которой все время использовались только паровозы, Ливерпульско-Манчестерская железная дорога, открытая в 1830 году. С паровыми двигателями можно было построить магистральные железные дороги, которые были ключевым элементом промышленной революции. Кроме того, железные дороги сократили расходы на перевозки и позволили уменьшить потери товаров по сравнению с водным транспортом, который время от времени сталкивался с потоплением судов. Переход от каналов к железным дорогам позволил создать «национальные рынки», на которых цены очень мало варьировались от города к городу. Распространение железнодорожной сети и использование железнодорожных расписаний привело к стандартизации времени (времени железных дорог) в Великобритании на основе среднего времени по Гринвичу. До этого в крупных городах местное время менялось относительно GMT. Изобретение и развитие железной дороги в Соединенном Королевстве было одним из важнейших технологических изобретений XIX века. Первая в мире подземная железная дорога, Metropolitan Railway (часть лондонского метро ), открылась в 1863 году.

В 1880-х годах электрифицирована были введены поезда, что привело к электрификации трамвайных путей и систем скоростного транспорта. Начиная с 1940-х годов, на неэлектрифицированных железных дорогах в большинстве стран паровозы были заменены на дизельные -электрические локомотивы, и к 2000-м годам этот процесс был почти завершен. В течение 1960-х годов электрифицированные высокоскоростные железнодорожные системы были внедрены в Японии, а затем и в некоторых других странах. Многие страны находятся в процессе замены тепловозов на электровозы, в основном из-за экологических проблем, ярким примером которых является Швейцария, которая полностью электрифицировала свою сеть. Другие формы управляемого наземного транспорта, выходящие за рамки традиционных определений железных дорог, такие как монорельс или маглев, были опробованы, но получили ограниченное применение.

После спада после Второй мировой войны из-за конкуренции со стороны автомобилей и самолетов, железнодорожный транспорт в последние десятилетия возродился из-за перегруженности дорог и роста цен на топливо, а также правительств инвестирование в железнодорожный транспорт как средство сокращения CO2выбросов в контексте озабоченности по поводу глобального потепления.

Содержание

  • 1 История
    • 1.1 Древние системы
    • 1.2 Предварительный пар
      • 1.2.1 Введены деревянные рельсы
      • 1.2.2 Введены металлические рельсы
    • 1.3 Введена паровая энергия
    • 1.4 Введена электрическая мощность
    • 1.5 Введена дизельная энергия
    • 1.6 Высокоскоростной рельс
  • 2 поезда
    • 2.1 Транспортировка
    • 2.2 Движущая сила
    • 2.3 Пассажирские поезда
    • 2.4 Грузовые поезда
  • 3 Инфраструктура
    • 3.1 Полоса отчуждения
    • 3.2 Путь
    • 3.3 Системы контроля поездов
    • 3.4 Сигнализация
    • 3.5 Электрификация
    • 3.6 Станции
  • 4 Операции
    • 4.1 Собственность
    • 4.2 Финансирование
    • 4.3 Безопасность
    • 4.4 Техническое обслуживание
  • 5 Социальные, экономические и энергетические аспекты
    • 5.1 Энергия
      • 5.1.1 Энергоэффективность
    • 5.2 Использование
    • 5.3 Социально-экономические выгоды
      • 5.3.1 Модернизация
      • 5.3.2 Модель корпоративного управления
        • 5.3.2.1 Перевозка грузов и пассажиров
        • 5.3.2.2 Основа частной финансовой системы
        • 5.3.2.3 Изобретая современный менеджмент
        • 5.3.2.4 Карьерный путь
      • 5.3.3 Транспорт
      • 5.3.4 Роли военного времени и воздушные цели
      • 5.3.5 Отрицательные воздействия
    • 5.4 Загрязнение
    • 5.5 Современные железные дороги как индикатор экономического развития
    • 5.6 Субсидии
      • 5.6.1 Азия
        • 5.6.1.1 Китай
        • 5.6.1.2 Индия
      • 5.6.2 Европа
        • 5.6.2.1 Россия
      • 5.6.3 Северная Америка
        • 5.6.3.1 США
  • 6 См. Также
  • 7 Ссылки
  • 8 Примечания
  • 9 Внешние ссылки

История

История железнодорожного транспорта началась в 6 веке до нашей эры в Древней Греции. Его можно разделить на несколько дискретных периодов, определяемых основными средствами используемого материала пути и движущей силы.

Древние системы

Свидетельства показывают, что имелась дорога длиной от 6 до 8,5 км Диолкос, вымощенная дорожным покрытием, по которой лодки пересекали Коринфский перешеек в Греция примерно с 600 г. до н. Э. Колесные транспортные средства, запряженные людьми и животными, двигались по канавкам в известняке, который служил элементом пути, не позволяющим вагонам покинуть намеченный маршрут. Диолкос использовался более 650 лет, по крайней мере, до I века нашей эры. Позже были построены мощеные дорожки в Римском Египте.

Pre-steam

Введены деревянные рельсы

Reisszug в 2011 г.

В 1515 г. кардинал Маттеус Ланг написал описание Reisszug, фуникулера железной дороги в крепости Хоэнзальцбург в Австрии. Первоначально на линии использовались деревянные рельсы и тяговый трос пеньки, и она приводилась в действие силой человека или животных через колесо гусеницы. Линия все еще существует и работает, хотя и в обновленном виде, и, возможно, является самой старой действующей железной дорогой.

Minecart показан в De Re Metallica (1556). Направляющий штифт помещается в паз между двумя деревянными досками.

Вагонные дороги (или трамвайные пути ) с деревянными рельсами, запряженными лошадьми, начали появляться в 1550-х годах, чтобы облегчить транспортировку бочек с рудой в и из шахт, и вскоре стал популярным в Европе. Подобная операция была проиллюстрирована в Германии в 1556 году Георгием Агриколой в его работе De re Metallica. На этой линии использовались тележки «Hund» с колесами без фланцев, движущимися по деревянным доскам, и вертикальный штифт на тележке, вставляемый в зазор между досками, чтобы поддерживать его правильное движение. Шахтеры назвали фургоны Hunde («собаки») из-за шума, который они производили на путях.

Есть много упоминаний об их использовании в Центральной Европе в 16 веке. Такая транспортная система позже использовалась немецкими горняками в Калдбек, Камбрия, Англия, возможно, с 1560-х годов. В Прескот, недалеко от Ливерпуля, где-то около 1600, возможно, уже в 1594 году была построена вагонная дорога. Принадлежащая Филиппу Лейтону линия доставляла уголь из карьера около Прескот-холла до конечной остановки примерно в полумиле отсюда. Фуникулер был проложен в Брозли в Шропшире незадолго до 1604 года. Он доставлял уголь для Джеймса Клиффорда из его шахт в реку Северн для погрузки. на баржи и доставлены в прибрежные города. Wollaton Wagonway, завершенный в 1604 году Huntingdon Beaumont, иногда ошибочно называют самой ранней британской железной дорогой. Он проходил от Стрелли до Воллатон около Ноттингема.

Миддлтонская железная дорога в Лидсе, построенная в 1758 году. позже стал старейшей действующей железной дорогой в мире (кроме фуникулеров), хотя теперь и в модернизированном виде. В 1764 году первая железная дорога в Америке была построена в Льюистоне, штат Нью-Йорк..

Представлены металлические рельсы

В конце 1760-х годов компания Coalbrookdale начала крепить плиты из чугун на верхнюю поверхность деревянных реек. Это позволило использовать вариант калибра. Сначала для поворота можно было использовать только воздушные петли, но позже были задействованы подвижные точки, которые позволяли переключаться.

Реплика вагона "Little Eaton Tramway", рельсы - платные

Была введена система, в которой колеса без фланцев двигались по L-образным металлическим пластинам - они стали известны как пластины. Джон Карр, менеджер угольной шахты Шеффилда, изобрел этот рельс с фланцами в 1787 году, хотя точная дата его появления оспаривается. Бенджамин Аутрам использовал пластинчатый рельс для вагонов, обслуживающих его каналы, и изготовил их на своем металлургическом заводе в Баттерли. В 1803 году Уильям Джессоп открыл Суррейская железная дорога, двухпутная платная дорога, которую иногда ошибочно называют первой в мире железной дорогой общего пользования, на юге Лондона.

Изготовлен чугунный рельс с краями рыбного живота. от Outram на металлургическом заводе Butterley Company для Cromford and High Peak Railway (1831 г.). Это гладкие направляющие для колес с фланцами.

Между тем, Уильям Джессоп ранее успешно использовал форму цельнометаллических кромочных направляющих и колеса с фланцами для расширения до Лесной канал Чарнвуд в Нанпантан, Лафборо, Лестершир в 1789 году. В 1790 году Джессоп и его партнер Outram начали производство перил. Джессоп стал партнером компании Butterley в 1790 году. Первой общественной эстакадой (а значит, и первой общественной железной дорогой) была построена Lake Lock Rail Road в 1796 году. Хотя основным назначением линии была транспортировка угля, она также возили пассажиров.

Эти две системы строительства железных железных дорог, L-образная пластина-направляющая и гладкая кромочная направляющая, продолжали существовать бок о бок вплоть до начала 19 века. Колесо с фланцем и кромочная рейка в конечном итоге доказали свое превосходство и стали стандартом для железных дорог.

Чугун, используемый в рельсах, оказался неудовлетворительным, потому что он был хрупким и ломался при больших нагрузках. Кованое железо, изобретенное Джоном Биркиншоу в 1820 году, заменило чугун. Кованое железо (обычно называемое просто «железом») было пластичным материалом, который мог подвергаться значительной деформации перед разрушением, что делало его более подходящим для железных рельсов. Но производство железа было дорогим, пока Генри Корт не запатентовал процесс лужения в 1784 году. В 1783 году Корт также запатентовал процесс прокатки, который в 15 раз быстрее уплотнял и формовать железо, чем молотить. Эти процессы значительно снизили стоимость производства чугуна и рельсов. Следующим важным достижением в производстве чугуна стал горячий дутьевой, разработанный Джеймсом Бомонтом Нилсоном (патент 1828 г.), который значительно снизил количество кокса (топлива) или древесного угля. необходимо для производства чугуна. Кованое железо было мягким материалом, содержащим шлак или окалину. Мягкость и окалина имели тенденцию к деформации и расслоению железных рельсов, и они прослужили менее 10 лет. Иногда они длились всего год при высокой посещаемости. Все эти разработки в производстве железа в конечном итоге привели к замене композитных деревянных / железных рельсов на более качественные железные рельсы.

Внедрение бессемеровского процесса, позволяющего производить сталь недорого, привело к эпохе большого расширения железных дорог, которая началась в конце 1860-х годов. Стальные рельсы прослужили в несколько раз дольше железных. Стальные рельсы сделали возможными более тяжелые локомотивы, что позволило использовать более длинные поезда и повысить производительность железных дорог. В процессе Бессемера в сталь вводился азот, из-за чего сталь становилась хрупкой с возрастом. мартеновская печь начала заменять бессемеровский процесс ближе к концу XIX века, улучшая качество стали и еще больше снижая затраты. Таким образом, сталь полностью заменила использование железа в рельсах, став стандартом для всех железных дорог.

Первый пассажирский конский вагон или трамвай, Суонси и Мамблз Железнодорожный был открыт между Суонси и Мамблс в Уэльсе в 1807 году. Лошади оставались предпочтительным видом трамвайного транспорта даже после появления паровых машин до конца XIX века, потому что они были чище по сравнению с паровыми трамваями, которые вызывали дым в улицы города.

Представлена ​​паровая энергия

В 1784 году Джеймс Ватт, шотландский изобретатель и инженер-механик, запатентовал конструкцию для паровоза. Ватт усовершенствовал паровую машину из Thomas Newcomen, которая до сих пор использовалась для откачки воды из шахт, и в 1769 году разработал поршневой двигатель, способный приводить в движение колесо. Это был большой стационарный двигатель, питавший хлопчатобумажные фабрики и различное оборудование; Состояние технологии котлов потребовало использования пара низкого давления, действующего на вакуум в цилиндре, что потребовало отдельного конденсатора и воздушного насоса. Тем не менее, по мере совершенствования конструкции котлов Уотт исследовал использование пара высокого давления, действующего непосредственно на поршень, что повысило вероятность создания двигателя меньшего размера, который можно было бы использовать для привода транспортного средства. Следуя его патенту, сотрудник Ватта Уильям Мердок в том же году создал рабочую модель самоходной паровой повозки.

Реплика двигателя Тревитика в Национальном музее набережной, Суонси.

Первый полномасштабный действующий железнодорожный паровоз был построен в Соединенном Королевстве в 1804 году Ричардом Тревитиком, британским инженером, родившимся в Корнуолле. При этом для привода двигателя на один рабочий ход использовался пар высокого давления. В системе трансмиссии использовался большой маховик для выравнивания действия штока поршня. 21 февраля 1804 года состоялось первое в мире путешествие по железной дороге на паровой тяге, когда безымянный паровоз Тревитика тащил поезд по трамвайному пути металлургического завода Пенидаррен возле Мертир Тидвил в Южный Уэльс. Позже Тревитик продемонстрировал локомотив, работающий на отрезке кольцевого рельсового пути в Блумсбери, Лондон, Поймай меня, кто сможет, но так и не вышел за пределы экспериментальной стадии с железнодорожными локомотивами, не в последнюю очередь потому, что его двигатели были слишком тяжелыми для использовавшейся тогда чугунной гусеницы.

Локомотив Саламанки

Первым коммерчески успешным паровозом был реечный локомотив Мэтью Мюррея Саламанка построен для Миддлтонской железной дороги в Лидсе в 1812 году. Этот двухцилиндровый локомотив был достаточно легким, чтобы не сломать перила отслеживает и решает проблему сцепления с помощью зубчатого колеса с использованием зубцов, отлитых со стороны одной из направляющих. Таким образом, это была первая зубчатая железная дорога .

. За ней в 1813 г. последовал локомотив Puffing Billy, построенный Кристофером Блэкеттом и Уильямом Хедли для Wylam Colliery Railway, первый успешный локомотив, работающий только на сцеплении. Это было достигнуто путем распределения веса между несколькими колесами. Пыхтящий Билли теперь выставлен в Музее науки в Лондоне, что делает его старейшим из существующих локомотивов.

Передвижение в Дарлингтонском железнодорожном центре и музее

В 1814 году Джордж Стивенсон, вдохновленный ранними локомотивами Тревитика, Мюррея и Хедли, убедил менеджера Киллингворта шахты, где он работал, позволить ему построить паровой двигатель машина. Стивенсон сыграл ключевую роль в разработке и широкомасштабном внедрении паровоза. Его проекты значительно улучшили работы более ранних пионеров. Он построил локомотив Блюхер, а также успешный локомотив с фланцевым соединением колес. В 1825 году он построил локомотив Locomotion для Стоктон-энд-Дарлингтонской железной дороги на северо-востоке Англии, который в 1825 году стал первой общественной паровой железной дорогой в мире, хотя в ней использовались как лошадиные, так и лошадиные силы. мощность и мощность пара на разных трассах. В 1829 году он построил локомотив Rocket, который выиграл Rainhill Trials. Этот успех привел к тому, что Стивенсон основал свою компанию как ведущего производителя паровозов для железных дорог в Великобритании и Ирландии, Соединенных Штатах и ​​большей части Европы. Первой общественной железной дорогой, на которой все время использовались только паровозы, была Ливерпульско-Манчестерская железная дорога, построенная в 1830 году.

Паровая энергия продолжала оставаться доминирующей энергетической системой на железных дорогах во всем мире. уже более века.

Внедрение электроэнергии

Первый известный электровоз был построен в 1837 году химиком Робертом Дэвидсоном из Абердина в Шотландии, и он питался от гальванические элементы (батареи). Таким образом, это был также самый ранний аккумуляторный электровоз. Позже Дэвидсон построил более крупный локомотив под названием Galvani, представленный на выставке Королевского шотландского общества искусств в 1841 году. Семитонный автомобиль имел два с прямым приводом реактивных двигателей, с фиксированными электромагнитами, действующими на стальные стержни, прикрепленные к деревянному цилиндру на каждой оси, и простыми переключателями . Он буксировал груз массой шесть тонн со скоростью четыре мили в час (6 километров в час) на расстояние в полторы мили (2,4 километра). Он был испытан на Эдинбургско-Глазго железной дороге в сентябре следующего года, но ограниченная мощность от батарей помешала его обычному использованию. Он был разрушен железнодорожниками, которые увидели в нем угрозу своей занятости.

трамвай Лихтерфельде, 1882 Железная дорога в 1890-х годах в Хельсинки, Финляндия

Вернер фон Сименс продемонстрировал электрическую железную дорогу в 1879 году в Берлине. Первая в мире линия электрического трамвая Gross-Lichterfelde Tramway открылась в Лихтерфельде недалеко от Берлина, Германия, в 1881 году. Она была построена компанией Siemens. Трамвай работал на постоянном токе 180 вольт, который питался по ходовым рельсам. В 1891 году путь был оборудован воздушным проводом , и линия была продлена до станции Берлин-Лихтерфельде Западная. Электрическая железная дорога Фолька открылась в 1883 году в Брайтоне, Англия. Железная дорога все еще работает, что делает ее старейшей действующей электрической железной дорогой в мире. Также в 1883 году Mödling and Hinterbrühl Tram открылся недалеко от Вены в Австрии. Это была первая в мире регулярная линия трамвая с питанием от воздушной линии. Пять лет спустя в США в 1888 г. впервые в США были внедрены электрические тележки на Пассажирской железной дороге Ричмонд-Юнион с использованием оборудования, разработанного Фрэнком Дж. Спрэгом.

Baltimore Ohio electric. двигатель

Первое использование электрификации на главной линии было на четырехмильном участке Baltimore Belt Line Baltimore and Ohio Railroad (BO) в 1895 году, соединяющем основная часть BO к новой линии до Нью-Йорка через серию туннелей по краям центра Балтимора. Электричество быстро стало предпочтительным источником энергии для метро, ​​чему способствовало изобретение Спрагом в 1897 году системы управления поездами с несколькими единицами. К началу 1900-х годов большинство уличных железных дорог было электрифицировано.

Sketch showing about a dozen people standing on an underground railway platform with a train standing at the platform. Several more people are visible inside the train, which has the words "Baker St" visible on its side. Пассажиры, ожидающие посадки в поезд метро лондонского метрополитена в начале 1900-х годов (эскиз неизвестного художника)

Открытие лондонского метрополитена, старейшей подземной железной дороги в мире в 1863 году, а в 1890 году компания начала оказывать электрические услуги с использованием системы четвертой железной дороги на железной дороге Сити и Южного Лондона, которая теперь является частью Лондонского метрополитена Северная линия. Это была первая крупная железная дорога, в которой использовалась электрическая тяга. Это первая в мире глубокая электрическая железная дорога, она проходит от лондонского Сити под Темзой до Стоквелла на юге Лондона.

Maschinenfabrik Первый коммерческий локомотив с приводом от переменного тока компании Oerlikon, трамвай в Лугано, Швейцария, 1896 г.

Первый практичный электровоз AC был разработан Чарльзом Брауном., затем работал в Oerlikon, Цюрих. В 1891 году Браун продемонстрировал передачу электроэнергии на большие расстояния с использованием трехфазного переменного тока между гидроэлектростанцией в Лауффен-на-Неккаре и Франкфурт-на-Майне Запад, расстояние 280 км. Используя опыт, который он приобрел во время работы на Jean Heilmann над конструкциями парово-электрических локомотивов, Браун заметил, что трехфазные двигатели имеют более высокое отношение мощности к весу, чем постоянного тока. Двигатели и из-за отсутствия коммутатора были проще в производстве и обслуживании. Однако они были намного больше, чем двигатели постоянного тока того времени, и их нельзя было установить на подкладных тележках : их можно было перевозить только внутри локомотивов.

В 1894 году венгерский инженер Калман Кандо разработал новый тип трехфазных асинхронных электродвигателей и генераторов для электровозов. Конструкции Кандо начала 1894 года были впервые применены в коротком трехфазном трамвае переменного тока в Эвиан-ле-Бен (Франция), который был построен между 1896 и 1898 годами.

В 1896 году Oerlikon установил первый коммерческий образец трамвая. система на трамвае Лугано. Каждый 30-тонный локомотив имел два двигателя мощностью 110 кВт (150 л.с.), работающие от трехфазного тока 750 В 40 Гц, питаемые от двойных воздушных линий. Трехфазные двигатели работают с постоянной скоростью и обеспечивают рекуперативное торможение и хорошо подходят для крутых маршрутов, а первые трехфазные локомотивы для магистральных линий были поставлены компанией Brown (к тому времени в сотрудничестве с Вальтер Бовери ) в 1899 г. на 40 км линии Бургдорф – Тун, Швейцария.

Прототип электровоза переменного тока Ганца в Вальтеллине, Италия, 1901 г.

Итальянские железные дороги первыми в мире внедрили электрическую тягу на всей длине магистрали, а не на ее коротком участке. Линия 106 км Вальтеллина была открыта 4 сентября 1902 г. по проекту Кандо и команды завода Ганца. Электрическая система была трехфазной на 3 кВ 15 Гц. В 1918 году Кандо изобрел и разработал вращающийся фазовый преобразователь , позволяющий электровозам использовать трехфазные двигатели при питании по единственному воздушному проводу, по которому передается однофазный переменный ток простой промышленной частоты (50 Гц) высокого напряжения. напряжение в национальных сетях.

Важный вклад в более широкое распространение тяги переменного тока был внесен французской компанией SNCF после Второй мировой войны. Компания провела испытания при переменном токе 50 Гц и установила его в качестве стандарта. После успешных испытаний SNCF частота 50 Гц, теперь также называемая промышленной частотой, была принята в качестве стандарта для магистральных линий по всему миру.

Представлена ​​дизельная мощность

Схема нефтяного двигателя Priestman от Парового двигателя и газа и масла двигателей (1900) Джона Перри

Самые ранние зарегистрированные примеры двигателя внутреннего сгорания для железнодорожного транспорта включали прототип, разработанный Уильямом Дентом Пристманом, который был исследован сэром Уильямом Томсоном в 1888, который описал его как «[нефтяной двигатель Пристмана], установленный на грузовике, который работает на временной линии рельсов, чтобы показать приспособление нефтяного двигателя для локомотивных целей». В 1894 году двухосная машина мощностью 20 л.с. (15 кВт), построенная Priestman Brothers, использовалась на доках корпуса.

. В 1906 году Рудольф Дизель, Адольф Клозе и производитель паровых и дизельных двигателей Гебрюдер Зульцер основали компанию Diesel-Sulzer-Klose GmbH для производства дизельных локомотивов. Компания Sulzer производит дизельные двигатели с 1898 года. Прусские государственные железные дороги заказали у компании тепловоз в 1909 году. Первый в мире тепловоз с двигателем работал летом 1912 года на железной дороге Винтертур – Романсхорн в г. Швейцария, но не имела коммерческого успеха. Вес локомотива составлял 95 тонн, мощность - 883 кВт, максимальная скорость - 100 км / ч. Небольшие партии опытных тепловозов были произведены в ряде стран до середины 1920-х годов.

Швейцарское и Немецкое совместное производство: первый в мире функциональный дизель-электрический железнодорожный вагон 1914

Существенный прорыв произошел в 1914 году, когда Герман Лемп, General Electric инженер-электрик, разработал и запатентовал надежную электрическую систему управления постоянным током (последующие улучшения были также запатентованы Lemp). В конструкции Лемпа использовался один рычаг для скоординированного управления как двигателем, так и генератором, и он был прототипом для всех систем управления дизель-электровозом. В 1914 году Waggonfabrik Rastatt с электрооборудованием Brown, Boveri Cie и дизельные двигатели от Swiss Sulzer AG. Они были классифицированы как (de.wiki ). Первое регулярное использование дизель-электрических локомотивов было в переключении (маневровых). General Electric произвела несколько небольших переключающих локомотивов в 1930-х годах (знаменитый коммутатор «44-тонный » был представлен в 1940 году) Westinghouse Electric и Baldwin начали сотрудничать в создании переключающих локомотивов, начиная с 1929 года.

В В 1929 году Канадские национальные железные дороги стали первой североамериканской железной дорогой, которая использовала дизельные двигатели для магистральных перевозок с двумя единицами, 9000 и 9001, производства Westinghouse.

Высокоскоростная железная дорога

Хотя паровые и дизельные перевозки, достигающие скорости до 200 км / ч, были запущены в Европе до 1960-х годов, они не имели большого успеха.

Серия 0 Синкансэн, представленная в 1964 году, вызвала бум междугородних поездов.

Первый электрифицированный высокоскоростной рельс Токайдо Синкансэн был введен в 1964 году между Токио и Осакой в Японии. С тех пор высокоскоростной железнодорожный транспорт, работающий со скоростью до и выше 300 км / ч, был построен в Японии, Испании, Франции, Германии, Италии, Китайской Народной Республике, Тайване (Республика Китай), Соединенное Королевство, Южная Корея, Скандинавия, Бельгия и Нидерланды. Строительство многих из этих линий привело к резкому сокращению ближнемагистральных рейсов и автомобильного трафика между соединенными городами, такими как коридор Лондон – Париж – Брюссель, Мадрид – Барселона, Милан – Рим – Неаполь, а также многие другие крупные города.

Высокоскоростные поезда обычно курсируют по путям стандартной колеи из цельносварного рельса на с разнесением по классу справа -проход, который имеет в своей конструкции большой радиус поворота. Хотя высокоскоростные железные дороги чаще всего предназначены для пассажирских перевозок, некоторые высокоскоростные системы также предлагают грузовые перевозки.

Поезда

Поезд - это соединенный ряд рельсовых транспортных средств, движущихся по рельсам. Движение поезда обеспечивается отдельным локомотивом или отдельными двигателями в составе самоходных агрегатов. Большинство поездов несут коммерческую нагрузку, хотя существуют некоммерческие вагоны для собственного использования железной дорогой, например, для обслуживания пути. Машинист двигателя (инженер из Северной Америки) управляет локомотивом или другими силовыми автомобилями, хотя люди, движущиеся и некоторые скоростные перевозки находятся под автоматическим управлением.

Транспортировка

Российский тепловоз 2ТЭ10У

Традиционно для буксировки поездов используется локомотив. Это предполагает размещение одного или нескольких транспортных средств в передней части поезда, обеспечивающих достаточное тяговое усилие, чтобы буксировать вес целого поезда. Такое расположение остается доминирующим для грузовых поездов и часто используется для пассажирских поездов. Концевой пассажирский вагон двухтактного поезда оборудован кабиной машиниста, чтобы машинист мог дистанционно управлять локомотивом. Это позволяет устранить один из недостатков поезда, буксируемого локомотивом, поскольку локомотив не нужно перемещать вперед каждый раз, когда поезд меняет направление. железнодорожный вагон - транспортное средство, используемое для перевозки пассажиров или грузов.

У составной части есть ведущие колеса по всему поезду. Они используются в системах скоростного транспорта и трамвая, а также во многих пассажирских поездах ближнего и дальнего следования. Вагон представляет собой одиночный самоходный вагон, который может иметь электрический привод или приводиться в действие дизельным двигателем . Несколько блоков имеют кабину водителя на каждом конце блока и были разработаны с учетом возможности создания электродвигателей и достаточно малы, чтобы поместиться под тренером. Есть только несколько единиц грузовых перевозок, большинство из которых являются высокоскоростными почтовыми поездами.

Движущая сила

A RegioSwinger Множественный блок Хорватских железных дорог

Паровозы - это локомотивы с паровым двигателем , обеспечивающим сцепление. Уголь, нефть или древесина сжигается в топке, кипящая вода в котле для создания повышенного давления. пар. Пар проходит через дымовую камеру , а затем выходит через дымоход или дымовую трубу. При этом он приводит в действие поршень , который передает мощность напрямую через шатун (США: главный стержень) и шатун (США: шпилька) на шатуне ведущее колесо (главный привод в США) или кривошип на ведущей оси. Паровозы были выведены из эксплуатации в большинстве стран мира из соображений экономии и безопасности, хотя многие из них сохраняются в рабочем состоянии историческими железными дорогами.

Электровозы получают энергию от стационарного источника через контактный провод или третий рельс. Некоторые также или вместо них используют батарею. В локомотивах, которые питаются от высокого напряжения переменного тока, трансформатор в локомотиве преобразует высокое напряжение с низким током в низковольтную сильноточную энергию, используемую в тяговых двигателях . приводящие в движение колеса. В современных локомотивах могут использоваться трехфазные асинхронные двигатели переменного тока или двигатели постоянного тока. Электровозы при определенных условиях - самая мощная тяга. Они также являются самыми дешевыми в эксплуатации, производят меньше шума и не загрязняют местный воздух. Однако они требуют больших капитальных вложений как в воздушные линии , так и в вспомогательную инфраструктуру, а также в генерирующую станцию, необходимую для производства электроэнергии. Соответственно, электрическая тяга используется на городских сетях, линиях с интенсивным движением и на высокоскоростных рельсах.

Тепловозы используют дизельный двигатель в качестве тягача. Передача энергии может быть дизель-электрической, дизель-механической или дизель-гидравлической, но преобладает дизель-электрическая. Электродизельные локомотивы предназначены для работы как дизель-электрические на неэлектрифицированных участках и как электровозы на электрифицированных участках.

Альтернативные методы использования движущей силы включают магнитную левитацию, тягу на лошади, кабель, гравитацию, пневматику и газовую турбину <978.>Пассажирские поезда Внутренний вид верхней палубы двухэтажного вагона VR InterCity2

Пассажирский поезд движется между станциями, где пассажиры могут садиться и выходить. Наблюдение за поездом является обязанностью охранника / начальника поезда / проводника. Пассажирские поезда являются частью общественного транспорта и часто составляют основу движения автобусов, идущих до станций. Пассажирские поезда обеспечивают междугородние поездки на большие расстояния, ежедневные пригородные поездки или услуги местного городского транспорта, работая с различными транспортными средствами, рабочими скоростями, требованиями полосы отчуждения и частотой обслуживания. Частота обслуживания часто выражается в количестве поездов в час (т / ч). Пассажирские поезда обычно бывают двух типов: междугородные железнодорожные и внутригородские перевозки. В то время как междугородние железные дороги предполагают более высокие скорости, более длинные маршруты и более низкую частоту (обычно по расписанию), внутригородский транзит включает более низкие скорости, более короткие маршруты и более высокую частоту (особенно в часы пик).

Внутренний вид производимого высокоскоростного сверхскоростного поезда. в Китае

Междугородние поезда - это поезда дальнего следования, которые курсируют между городами с несколькими остановками. Поезда обычно имеют такие удобства, как вагон-ресторан. Некоторые линии также предоставляют услуги ночлега с использованием спальных вагонов . Некоторым поездам дальнего следования присвоено специальное название. Региональные поезда - это поезда средней дальности, которые соединяют города с отдаленными, близлежащими районами или предоставляют региональные услуги, м делать больше остановок и иметь более низкие скорости. Пригородные поезда обслуживают пригороды городских районов, обеспечивая ежедневные поездки на работу. Железнодорожное сообщение с аэропортом обеспечивает быстрый доступ из центра города к аэропортам.

Высокоскоростная железная дорога - это специальные междугородние поезда, которые курсируют на гораздо более высоких скоростях, чем обычные железные дороги, при этом предел считается допустимым. на скорости от 200 до 350 километров в час (от 120 до 220 миль в час). Высокоскоростные поезда используются в основном для дальних перевозок, и большинство систем находится в Западной Европе и Восточной Азии. В поездах с магнитной левитацией, таких как Шанхайский поезд на магнитной подвеске, используются находящиеся под движением магниты, которые притягиваются вверх к нижней стороне рельсов, и эта линия достигла несколько более высоких пиковых скоростей в повседневных поездках. дневная эксплуатация по сравнению с обычными высокоскоростными железными дорогами, но только на короткие расстояния. Из-за повышенной скорости трассы маршрутов для высокоскоростных железных дорог, как правило, имеют более широкие кривые, чем обычные железные дороги, но могут иметь более крутые уклоны, по которым легче преодолевать подъемы поездам с большой кинетической энергией.

Их высокая кинетическая энергия означает более высокое отношение мощности к тонне (например, 20 лошадиных сил на короткую тонну или 16 киловатт на тонну); это позволяет поездам ускоряться и поддерживать более высокие скорости и преодолевать крутые уклоны по мере нарастания импульса и его восстановления при спусках (снижение требований к выемке, насыпи и проходке туннелей). Поскольку на изгибы действуют поперечные силы, изгибы проектируются с максимально возможным радиусом. Все эти особенности резко отличаются от грузовых операций, что оправдывает использование эксклюзивных высокоскоростных железнодорожных линий, если это экономически целесообразно.

Высокоскоростные железнодорожные перевозки - это междугородние железнодорожные перевозки, максимальная скорость которых выше, чем у обычных междугородных поездов, но скорости не такие высокие, как у высокоскоростных поездов. Эти услуги предоставляются после усовершенствования традиционной железнодорожной инфраструктуры для поддержки поездов, которые могут безопасно работать на более высоких скоростях.

Региональный железнодорожный поезд SEPTA

Скоростной транзит - это внутригородская система, построенная в крупных городах и обладающая самой высокой пропускной способностью среди всех систем пассажирского транспорта. Обычно он разделен на уровни и обычно строится под землей или на возвышении. На уровне улицы можно использовать меньшие трамваи . Легкие рельсы - это модернизированные трамваи, которые имеют свободный от ступеней доступ, собственную полосу отвода, а иногда и участки под землей. Монорельсовые системы - это надземные системы средней грузоподъемности. пассажирский вагон - это поезд без машиниста, разнесенный по классам, который обслуживает только несколько станций в качестве челнока. Из-за отсутствия единообразия систем скоростного транспорта маршруты маршрутов различаются, с разными полосами отвода (частная земля, обочина дороги, середина улицы) и геометрическими характеристиками (резкие или широкие повороты, крутые или нежные сорта). Например, поезда Chicago 'L' разработаны с очень короткими вагонами для преодоления крутых поворотов на Loop. В Нью-Джерси PATH есть вагоны аналогичного размера, чтобы приспособиться к поворотам в туннелях за Гудзоном. Сан-Франциско BART управляет большими вагонами на своих маршрутах.

Товарные поезда

Насыпные грузы минералов

Грузовой поезд перевозит грузы, используя фрахт автомобили специализированные по виду товаров. Грузовые поезда очень эффективны, с экономией на масштабе и высокой энергоэффективностью. Однако их использование может быть сокращено из-за отсутствия гибкости, если возникнет необходимость перевалки в обоих концах маршрута из-за отсутствия путей к пунктам приема и доставки. Власти часто поощряют использование грузового железнодорожного транспорта из-за его известности.

Контейнерные поезда стали в США бета-типом для перевозки насыпных грузов. Контейнеры можно легко перегрузить на другие виды транспорта, например на корабли и грузовики, с помощью кранов. Это пришло на смену крытому вагону (вагон-погрузка), где груз нужно было загружать и выгружать в поезд вручную. Интермодальная контейнеризация грузов произвела революцию в отрасли цепочек поставок логистики, значительно снизив судовые расходы. В Европе вагон с раздвижными стенками в значительной степени вытеснил обычные крытые вагоны. Другие типы вагонов включают рефрижераторы, вагоны-рефрижераторы для скота и автогрейдеры для дорожных транспортных средств. Когда железнодорожный транспорт сочетается с автомобильным транспортом, дорожный прицеп позволяет перемещать прицепы на поезд, обеспечивая легкий переход между автомобильным и железнодорожным транспортом.

Обработка насыпных грузов представляет собой ключевое преимущество для железнодорожного транспорта. Низкие или даже нулевые затраты на перевалку в сочетании с энергоэффективностью и низкими затратами на складские запасы позволяют поездам обрабатывать насыпные намного дешевле, чем автомобильным транспортом. Типичный навалочный груз включает уголь, руду, зерно и жидкости. Насыпные грузы перевозятся в полувагонах, хопперах и цистернах.

Инфраструктура

Слева: железнодорожные стрелочные переводы; Справа: Управление транзита Чикаго диспетчерская 18 путеводителей на возвышении Чикаго L северное и южное направление Пурпурный и Коричневый линии , пересекающие с восточными и западными линиями розового и зеленого, а также повторяющуюся оранжевую линию над колодцами и Лейк-стрит перекресток в кольце на приподнятом полосе отвода.

Полоса отвода

Железнодорожные пути прокладываются на землях, принадлежащих или арендованных железнодорожной компанией. Из-за желательности сохранения умеренных уклонов рельсы часто будут прокладывать в обходных маршрутах в холмистой или гористой местности. Требования к длине маршрута и уклону могут быть уменьшены за счет использования чередующихся вырубок , мостов и туннелей - все это может значительно увеличить капитальные затраты, необходимые для создания полосы отвода, при значительном сокращении эксплуатационных расходов и позволяет увеличить скорость на поворотах с большим радиусом. В густонаселенных районах железные дороги иногда прокладывают в туннелях, чтобы минимизировать воздействие на существующие объекты.

Путь

Карта железных дорог в Европе с основными операционными линиями, показанными черным, историческими железными дорогами зелеными и бывшими маршрутами голубым Длинный грузовой поезд, пересекающий Стони-Крик Виадук на Канадской Тихоокеанской железной дороге на юге Британской Колумбии

Путь состоит из двух параллельных стальных рельсов, прикрепленных перпендикулярно к элементам, называемым шпалами (шпалы) из дерева, бетона, стали или пластика, чтобы поддерживать постоянное расстояние друг от друга, или колея железных дорог. Ширина колеи обычно подразделяется на стандартная колея (используется примерно на 55% существующих в мире железнодорожных линий), широкая колея и узкая колея. Помимо ширины колеи, рельсы будут проложены в соответствии с габаритной шириной, которая определяет максимальную высоту и ширину для железнодорожных транспортных средств и их грузов для обеспечения безопасного проезда через мосты, туннели и другие конструкции.

Гусеница направляет конические колеса с фланцами, удерживая автомобили на рельсах без активного рулевого управления и, следовательно, позволяя поездам быть намного длиннее, чем автотранспортные средства. Рельсы и шпалы обычно размещаются на фундаменте из сжатого грунта, поверх которого помещается слой балласта для распределения нагрузки от шпал и предотвращения продольного изгиба так как земля со временем оседает под весом проезжающих мимо транспортных средств.

Балласт также служит средством дренажа. Некоторые более современные пути на специальных участках крепятся без балласта. Гусеница может быть сборной или собранной на месте. Путем сварки рельсов вместе с образованием отрезков непрерывного сварного рельса можно противодействовать дополнительному износу подвижного состава, вызванному небольшим поверхностным зазором в стыках между рельсами; это также способствует более тихой поездке.

На поворотах внешний рельс может быть выше внутреннего рельса. Это называется виражом или наклоном. Это уменьшает силы, способные сместить гусеницу, и делает поездку более комфортной для стоящего скота и стоящих или сидящих пассажиров. Заданная величина виража наиболее эффективна в ограниченном диапазоне скоростей.

Стрелки, также известные как стрелочные переводы и стрелочные переводы, служат для направления поезда на расходящийся участок пути. Уложенная аналогично обычному рельсовому пути, точка обычно состоит из крестовины (общий переход), контрольных рельсов и двух стрелочных переводов. Стрелочные рельсы можно перемещать влево или вправо под управлением системы сигнализации, чтобы определить, по какому пути будет следовать поезд.

Шипы в деревянных стяжках со временем могут ослабнуть, но расколотые и гнилые стяжки можно индивидуально заменить новыми деревянными стяжками или заменителями бетона. Бетонные стяжки также могут образовывать трещины или трещины, и их также можно заменить по отдельности. Если рельсы оседают из-за просадки грунта, их можно поднять с помощью специальной техники и утрамбовать дополнительный балласт под шпалами для выравнивания рельсов.

Периодически балласт необходимо снимать и заменять чистым балластом для обеспечения надлежащего дренажа. Водопроводные трубы и другие проходы для воды должны быть чистыми, чтобы вода не попала в полотно гусеницы и не вызвало оползней. Там, где вдоль рек размещаются путепроводы, обычно устанавливают дополнительную защиту для предотвращения эрозии русла реки во время паводка. Мосты требуют осмотра и обслуживания, поскольку они подвергаются значительным скачкам напряжения за короткий период времени, когда проезжает тяжелый поезд.

Системы контроля поездов

A Детектор горячих подшипников с блоком тянущего оборудования

Осмотр железнодорожного оборудования необходим для безопасного движения поездов. Многие типы детекторов дефектов используются на железных дорогах мира. Эти устройства используют технологии, которые варьируются от упрощенного манипулятора до инфракрасного и лазерного сканирования и даже ультразвукового анализа звука. Их использование позволило избежать многих железнодорожных аварий за 70 лет эксплуатации.

Сигнальный ящик

Бардон Хилл в Англии (показан здесь в 2009 году) - это ящик Midland Railway, датируемый 1899 годом, хотя оригинальный механический рычаг рама была заменена электрическими переключателями.

Железнодорожная сигнализация - это система, используемая для безопасного управления железнодорожным движением и предотвращения столкновения поездов. Направляемые фиксированными рельсами , которые создают низкое трение, поезда однозначно восприимчивы к столкновениям, поскольку они часто работают на скоростях, которые не позволяют им быстро останавливаться или в пределах видимости водителя; дорожные транспортные средства, которые сталкиваются с более высоким уровнем трения между резиновыми шинами и дорожным покрытием, имеют гораздо более короткий тормозной путь. Большинство форм управления поездом включают в себя передачу полномочий на движение от ответственных за каждый участок железнодорожной сети поездной бригаде. Не все методы требуют использования сигналов, а некоторые системы характерны только для однопутных железных дорог.

Процесс сигнализации традиционно выполняется в сигнальной будке, небольшом здании, в котором находится рычажная рама, необходимая сигнальщику для управления переключателями и сигнальным оборудованием. Они размещаются в различных интервалах вдоль маршрута железной дороги, контролируя определенные участки пути. Более поздние технологические разработки сделали такую ​​операционную доктрину излишней с централизацией операций сигнализации на региональные диспетчерские. Этому способствовало более широкое использование компьютеров, позволяющих контролировать огромные участки пути из одного места. Обычный метод блочной сигнализации делит путь на зоны, охраняемые комбинациями сигналов блокировки, правил работы и устройств автоматического управления, так что только один поезд может находиться в блоке в любое время.

Электрификация

Система электрификации обеспечивает поезда электроэнергией, поэтому они могут работать без первичного двигателя на борту. Это позволяет снизить эксплуатационные расходы, но требует больших капитальных вложений. Магистральные и трамвайные системы обычно имеют воздушные провода, которые свешиваются на столбах вдоль линии. Для ускоренного транзита с разделением уровней иногда используется заземление третья шина.

. Питание может подаваться как постоянный (постоянный ток) или переменный ток (переменный ток). Наиболее распространенные напряжения постоянного тока составляют 600 и 750 В для трамвайных и скоростных систем и 1500 и 3000 В для магистралей. Две доминирующие системы переменного тока: 15 кВ и 25 кВ.

Станции

Товарная станция в Люцерне, Швейцария

A железнодорожная станция служит зона, где пассажиры могут садиться и выходить из поездов. товарная станция - это площадка, которая используется исключительно для погрузки и разгрузки грузов. На больших пассажирских станциях есть как минимум одно здание, обеспечивающее пассажирам такие удобства, как покупка билетов и еды. Меньшие станции обычно состоят только из платформы. Ранние станции иногда строились как с пассажирскими, так и с грузовыми помещениями.

Платформы используются для облегчения доступа к поездам и соединяются друг с другом через подземные переходы, пешеходные мосты и железнодорожные переезды. Некоторые крупные станции построены как тупики, и поезда ходят только с одного направления. Меньшие станции обычно обслуживают местные жилые районы и могут иметь подключение к фидерным автобусам. Крупные станции, в частности центральные станции, служат в качестве основного узла общественного транспорта для города и имеют возможность пересадки между железнодорожными линиями и скоростным транспортом, трамваем или автобусом.

Операции

Собственность

В Соединенных Штатах железные дороги, такие как Union Pacific, традиционно владеют и управляют как своим подвижным составом, так и инфраструктурой, причем сама компания обычно находятся в частной собственности.

С 1980-х годов наблюдается усиление тенденции к разделению железнодорожных компаний, при этом компании, владеющие подвижным составом, отделены от компаний, владеющих инфраструктурой. Это особенно верно в отношении Европы, где такая договоренность требуется Европейским союзом. Это сделало возможным открытый доступ любого оператора поездов к любой части европейской железнодорожной сети. В Великобритании железнодорожные пути принадлежат государству, а государственный орган (Network Rail ) управляет, обслуживает и развивает путь, в то время как компании по эксплуатации поездов управляют поездами с момента приватизации в 1990-х годах..

В США практически все железнодорожные сети и инфраструктура за пределами Северо-восточного коридора находятся в частной собственности грузовых линий. Пассажирские линии, в основном Amtrak, действуют как арендаторы грузовых линий. Следовательно, операции должны быть тесно синхронизированы и координированы между грузовыми и пассажирскими железными дорогами, при этом пассажирские поезда часто отправляются принимающей грузовой железной дорогой. Благодаря этой общей системе оба регулируются Федеральным управлением железных дорог (FRA) и могут следовать рекомендациям AREMA для путевых работ и стандартам AAR для транспортных средств..

Финансирование

Основным источником доходов железнодорожных компаний являются доходы от билетов (для пассажирских перевозок) и сборы за транспортировку грузов. Для частых путешественников иногда доступны скидки и месячные абонементы (например, сезонный билет и проездной ). Выручка от фрахта может быть продана за один контейнерный отсек или за целый поезд. Иногда грузоотправитель владеет машинами и арендует только транспортировку. Для пассажирского транспорта реклама доход может быть значительным.

Правительства могут выбрать субсидирование железнодорожных перевозок, поскольку у железнодорожного транспорта меньше внешних факторов, чем у других доминирующих видов транспорта. Если железнодорожная компания находится в государственной собственности, государство может просто предоставить прямые субсидии в обмен на увеличение производства. Если предприятия были приватизированы, доступны несколько вариантов. В некоторых странах есть система, в которой инфраструктура принадлежит государственному агентству или компании - с открытым доступом к путям для любой компании, которая отвечает требованиям безопасности. В таких случаях государство может выбрать предоставление треков бесплатно или за плату, которая не покрывает все расходы. Это рассматривается как аналог предоставления правительством бесплатного доступа к дорогам. Для пассажирских перевозок может быть выплачена прямая субсидия государственному оператору, или может быть проведен тендер государственных услуг и заключен ограниченный по времени контракт с участником, предложившим самую низкую цену. Общие железнодорожные субсидии ЕС составили 73 миллиарда евро в 2005 году.

Amtrak, пассажирская железнодорожная служба США, и канадская Via Rail являются частными железнодорожными компаниями, зафрахтованными их соответствующими национальные правительства. Поскольку частные пассажирские перевозки сократились из-за конкуренции со стороны автомобилей и авиакомпаний, они стали акционерами Amtrak либо за наличные, либо за отказ от локомотивов и подвижного состава. Правительство субсидирует Amtrak, предоставляя стартовый капитал и компенсируя убытки в конце финансового года.

Безопасность

Согласно Евростат и Европейское железнодорожное агентство, риск летального исхода для пассажиров и пассажиров на европейских железных дорогах в 28 раз ниже по сравнению с использованием автомобилей (на основе данных стран-членов ЕС-27, 2008–2010 гг.).

Поезда могут путешествовать на очень высоких скоростях, но они тяжелые, не могут отклониться от трассы и требуют больших расстояний для остановки. К возможным несчастным случаям относятся: сход с рельсов (скачок с рельсов); столкновение с другим поездом; или столкновение с автомобилями, другими транспортными средствами или пешеходами на железнодорожных переездах, на долю которых приходится большинство всех железнодорожных аварий и несчастных случаев. Чтобы свести к минимуму риск несчастных случаев, наиболее важными мерами безопасности являются строгие правила эксплуатации, например железнодорожная сигнализация и ворота или разделение уровней на переходах. Свистки, колокольчики или гудки предупреждают о присутствии поезда, в то время как сигналы у рельсов поддерживают расстояние между поездами.

На многих высокоскоростных междугородних сетях, таких как Япония Синкансэн, поезда ходят по выделенным железнодорожным линиям без железнодорожных переездов. Это важный элемент безопасности системы, поскольку он эффективно исключает возможность столкновения с автомобилями, другими транспортными средствами или пешеходами и значительно снижает вероятность столкновения с другими поездами. Еще одним преимуществом является то, что услуги в междугородной сети остаются пунктуальными.

Техническое обслуживание

Как и в случае любого объекта инфраструктуры , железные дороги должны не отставать от периодических проверок и технического обслуживания, чтобы минимизировать влияние сбоев инфраструктуры, которые могут нарушить работу грузовых и пассажирских перевозок. Сервисы. Поскольку пассажиры считаются наиболее важным грузом и обычно работают на более высоких скоростях, крутых склонах и с большей пропускной способностью / частотой, их линии особенно важны. Методы проверки включают вагоны с геометрией пути или пеший осмотр. Техническое обслуживание кривых, особенно для транспортных услуг, включает замеры, затяжку крепежных деталей и замену рельсов.

Гофры рельсов - обычная проблема для транспортных систем из-за большого количества проходов для легких осей и колес, которые приводят к шлифованию поверхности контакта колеса с рельсом. Поскольку техническое обслуживание может совпадать с операциями, окна технического обслуживания (ночные часы, непиковые часы, изменение расписания поездов или маршрутов) должны строго соблюдаться. Кроме того, во время работ по техническому обслуживанию (ограждения между путями, надлежащее хранение материалов, уведомления о работе путей, опасности оборудования вблизи штатов) необходимо всегда учитывать безопасность пассажиров. Иногда проблемы с доступом для обслуживания могут возникать из-за туннелей, эстакад и перегруженных городских пейзажей. Здесь используется специализированное оборудование или уменьшенные версии обычного оборудования для технического обслуживания.

В отличие от автомагистралей или дорожных сетей, где пропускная способность разбита на несвязанные поездки по отдельным сегментам маршрута, железная дорога Емкость по сути считается сетевой системой. В результате многие компоненты являются причинами и следствиями системных сбоев. Техническое обслуживание должно учитывать широкий спектр характеристик маршрута (тип движения поездов, пункт отправления / назначения, сезонные воздействия), пропускную способность линии (длина, рельеф, количество путей, типы управления поездом), пропускную способность поездов (максимальные скорости, ускорение / замедление ставки), а также услуги с общими пассажирско-грузовыми путями (подъездные пути, пропускная способность терминалов, маршруты переключения и тип конструкции).

Социальные, экономические и энергетические аспекты

Энергетика

Оранжевый локомотив, тянущий груз BNSF Железнодорожные перевозки в США Элегантный белый пассажирский поезд на станции Немецкий Intercity Express (ICE)

Железнодорожный транспорт - энергоэффективный, но капиталоемкий средства наземного механизированного транспорта. Гусеницы обеспечивают гладкую и твердую поверхность, по которой колеса поезда могут катиться с относительно низким уровнем трения. Для перемещения транспортного средства по среде (суше, морю или воздуху) и / или через нее необходимо, чтобы оно преодолевало сопротивление движению, вызванное трением. Общее сопротивление наземного транспортного средства (в фунтах или ньютонах ) представляет собой квадратичную функцию скорости транспортного средства:

R = a + bv + cv 2 { \ displaystyle \ qquad \ qquad R = a + bv + cv ^ {2}}\ qquad \ qquad R = a + bv + cv ^ 2

где:

R обозначает полное сопротивление
a обозначает начальное постоянное сопротивление
b обозначает скорость -связанная константа
c обозначает константу, которая является функцией формы, площади лобовой части и сторон транспортного средства
v обозначает скорость
v обозначает скорость в квадрате

По существу, сопротивление различается между точкой контакта транспортного средства и поверхностью проезжей части. Металлические колеса на металлических рельсах имеют значительное преимущество в преодолении сопротивления по сравнению с колесами с резиновыми шинами на любом дорожном покрытии (железная дорога - 0,001 г при 10 милях в час (16 км / ч) и 0,024 г при 60 милях в час (97 км / ч). ч); грузовик - 0,009 г при 10 милях в час (16 км / ч) и 0,090 при 60 милях в час (97 км / ч)). С точки зрения грузоподъемности, сочетающей скорость и размер, перемещаемые за день:

  • человек - может нести 100 фунтов (45 кг) на 20 миль (32 км) в день, или 1 tmi / день ( 1,5 ткм / день)
  • лошадь и тачка - может перевозить 4 тонны / день (5,8 т.км / день)
  • телега с лошадью по хорошему асфальту - может перевозить 10 тонн / день день (14 ткм / день)
  • полностью утилитарный грузовик - может перевозить 20000 тонн / день (29000 ткм / день)
  • поезд дальнего следования - может перевозить 500000 тонн / день (730 000 ткм / день) Большинство поездов уезжают с дороги на 250–400 грузовиков, что делает дорогу более безопасной.

С точки зрения соотношения мощности к весу, тихоходной барже требуется 0,2 лошадиных силы на короткую тонну (0,16 кВт / т), для железной дороги и трубопровода требуется 2,5 лошадиных силы на короткую тонну (2,1 кВт / т), а для грузовика требуется 10 лошадиных сил на короткую тонну (8,2 кВт / т). Однако на более высоких скоростях железная дорога преодолевает баржу и оказывается наиболее экономичной.

Например, типичный современный вагон может вместить до 113 тонн (125 коротких тонн) груза на двух четырехколесных колесах тележки. Гусеница распределяет вес поезда равномерно, позволяя значительно увеличить нагрузку на ось и колесо, чем на автомобильном транспорте, что приводит к меньшему износу на постоянном пути. Это может сэкономить энергию по сравнению с другими видами транспорта, такими как автомобильный транспорт, который зависит от трения между резиновыми шинами и дорогой. Поезда имеют небольшую переднюю поверхность по сравнению с грузом, который они несут, что снижает сопротивление воздуха и, следовательно, потребление энергии.

Кроме того, наличие гусеницы, направляющей колеса, позволяет тянуть очень длинные поезда одним или несколькими двигателями и управлять одним оператором даже на поворотах, что позволяет добиться экономии за счет масштаба как в рабочей силе, так и в использовании энергии; Напротив, в автомобильном транспорте более двух сочленений вызывают «рыбий хвост» и делают автомобиль небезопасным.

Энергоэффективность

Если рассматривать только энергию, затрачиваемую на движение транспортных средств, и на примере городской территории Лиссабона, электропоезда кажутся в среднем В 20 раз эффективнее, чем автомобили для перевозки пассажиров, если учесть затраты энергии на расстояние одного пассажира при аналогичной занятости. Принимая во внимание автомобиль с расходом топлива около 6 л / 100 км (47 миль на галлон ‑imp ; 39 миль на галлон ‑US) топлива, средняя вместимость автомобиля в Европе составляет около 1,2 пассажиров на автомобиль (коэффициент занятости около 24%), и что один литр топлива составляет около 8,8 кВтч (32 МДж), что в среднем составляет 441 Втч (1590 кДж) на пассажиро-километр. Это можно сравнить с современным поездом со средней загруженностью 20% и потреблением около 8,5 кВт⋅ч / км (31 МДж / км; 13,7 кВт⋅ч / миль), что соответствует 21,5 Втч (77 кДж) на пассажиро-километр., В 20 раз меньше легкового.

Использование

Благодаря этим преимуществам железнодорожный транспорт является основным видом пассажирских и грузовых перевозок во многих странах. Он широко распространен в Европе, его интегрированная сеть охватывает практически весь континент. В Индии, Китае, Южной Корее и Японии многие миллионы людей используют поезда в качестве регулярного транспорта. В Северной Америке грузовой железнодорожный транспорт широко распространен и широко используется, но междугородные пассажирские железнодорожные перевозки относительно редки за пределами Северо-восточного коридора из-за возросшего предпочтения других видов транспорта, особенно автомобилей и самолетов. Южная Африка, Северная Африка и Аргентина имеют разветвленную железнодорожную сеть, но некоторые железные дороги в других частях Африки и Южной Америки являются изолированными линиями. Австралия имеет в целом разреженную сеть, соответствующую ее плотности населения, но есть районы со значительными сетями, особенно на юго-востоке. В дополнение к ранее существовавшей трансконтинентальной линии восток-запад в Австралии была построена линия с севера на юг. Самая высокая железная дорога в мире - это линия , ведущая в Лхасу в Тибете, частично пролегающую по территории вечной мерзлоты. Западная Европа имеет самую высокую плотность железных дорог в мире, и многие отдельные поезда там курсируют через несколько стран, несмотря на технические и организационные различия в каждой национальной сети.

Социально-экономические выгоды

Японский Синкансэн серии E5

Модернизация

Железные дороги играют центральную роль в формировании современности и идей прогресса. Процесс модернизации в XIX веке включал переход от пространственно ориентированного мира к ориентированному на время миру. Точное время было очень важно, и каждый должен был знать, какое время, что привело к появлению часовых башен для вокзалов, часов в общественных местах, карманных часов для железнодорожников и путешественников. Поезда уходили вовремя (раньше никогда не уходили). Напротив, в досовременную эпоху пассажирские корабли уходили, когда у капитана было достаточно пассажиров. В досовременную эпоху местное время устанавливали на полдень, когда солнце было на пике. В каждом месте с востока на запад было разное время, и это изменилось с введением стандартных часовых поясов. Распечатанные расписания были удобны для путешественников, но более сложные расписания, называемые приказы поездов, были еще более важны для поездных бригад, ремонтных рабочих, персонала станции, а также для ремонтных и обслуживающих бригад., который знал, когда ждать приезда поезда. Большинство путей было однопутным, с разъездами и сигналами, позволяющими отводить поезда с более низким приоритетом. Расписания рассказывали всем, что делать, где быть и когда именно. Если плохая погода нарушала работу системы, телеграфисты немедленно передавали исправления и обновления по всей системе. Подобно тому, как железные дороги как бизнес-организации создали стандарты и модели для современного крупного бизнеса, расписание движения поездов также было адаптировано для бесчисленных применений, таких как расписания автобусов, паромов и самолетов, для радио- и телевизионных программ, для школьных расписаний, для заводского времени. часы. В современном мире правят часы и расписание.

Модель корпоративного управления

Согласно историку Генри Адамсу, системе железных дорог требовались:

энергия поколения, поскольку для этого требовалось создание всего нового машинного оборудования - капитала, банков, шахт, печей, магазинов, электростанций, технических знаний, механического населения, а также постоянного изменения социальных и политических привычек, идей и институтов. чтобы соответствовать новому масштабу и новым условиям. Поколение между 1865 и 1895 годами уже было заложено железными дорогами, и никто не знал об этом лучше, чем само поколение.

Воздействие может быть изучено через пять аспектов: судоходство, финансы, менеджмент, карьера и реакция населения.

Перевозка грузов и пассажиров

Сначала они создали высокоэффективную сеть для перевозки грузов и пассажиров на большом национальном рынке. Результатом стало трансформирующее воздействие на большинство секторов экономики, включая производство, розничную и оптовую торговлю, сельское хозяйство и финансы. В Соединенных Штатах теперь был интегрированный национальный рынок размером практически с Европу, без внутренних барьеров или тарифов, все поддерживаемый общим языком, финансовой системой и общей правовой системой.

Основа частной финансовой системы.

Финансирование железных дорог послужило основой для резкого расширения частной (негосударственной) финансовой системы. Строительство железных дорог было намного дороже заводов. В 1860 году общая сумма акций и облигаций железных дорог составляла 1,8 миллиарда долларов; В 1897 году он достиг 10,6 миллиарда долларов (по сравнению с общим государственным долгом в 1,2 миллиарда долларов). Финансирование поступало от финансистов со всего Северо-Востока и из Европы, особенно из Великобритании. Около 10 процентов финансирования поступило от государства, особенно в форме грантов на землю, которые могут быть реализованы при открытии определенного количества путей. Формирующаяся американская финансовая система была основана на железнодорожных облигациях. К 1860 году Нью-Йорк был доминирующим финансовым рынком. Британцы вложили значительные средства в железные дороги по всему миру, но больше всего в Соединенных Штатах; К 1914 году общая сумма составила около 3 миллиардов долларов. В 1914–1917 годах они ликвидировали свои американские активы, чтобы оплатить военные поставки.

Изобретая современное управление

Руководство железных дорог разработало сложные системы, которые могли справиться с более сложные одновременные отношения, чем мог мечтать местный владелец фабрики, который мог патрулировать каждую часть своей фабрики за считанные часы. Инженеры-строители стали высшим руководством железных дорог. Ведущими американскими новаторами были Западная железная дорога Массачусетса и железная дорога Балтимора и Огайо в 1840-х годах, Эри в 1850-х и Пенсильвания в 1860-х.

Карьерный путь

Железные дороги изобрели железные дороги карьерный рост в частном секторе как для рабочих, так и для белых воротничков. Железная дорога стала для молодых людей карьерой всей жизни; женщин почти никогда не нанимали. Типичный карьерный путь включает молодого человека, нанятого в 18 лет рабочим в цеху, повышенного до квалифицированного механика в 24 года, тормозного мастера в 25 лет, грузового кондуктора в 27 лет и кондуктора в возрасте 57 лет. очерчены. Образованные молодые люди начинали с канцелярской или статистической работы, а затем перешли к агентам станций или бюрократам в штаб-квартире дивизии или центрального управления. На каждом уровне у них было все больше и больше знаний, опыта и человеческого капитала. Их было очень трудно заменить, им практически гарантировалась постоянная работа, предоставлялась страховка и медицинское обслуживание. Наем, увольнение и ставки заработной платы устанавливались не мастерами, а центральными администраторами, чтобы свести к минимуму фаворитизм и личные конфликты. Все делалось по книге, посредством которой все более сложный набор правил диктовал каждому, что именно следует делать в любых обстоятельствах, и в точности, каковы будут их звания и зарплата. К 1880-м годам профессиональные железнодорожники вышли на пенсию, и для них были изобретены пенсионные системы.

Транспорт

Железные дороги способствуют социальной активности и экономической конкурентоспособности, доставляя множество клиентов и рабочих в город. центры и внутренние пригороды. Гонконг признал железную дорогу «основой системы общественного транспорта » и в этом качестве разработал свою франчайзинговую автобусную систему и дорожную инфраструктуру в полном соответствии со своими железнодорожными услугами. Крупные города Китая, такие как Пекин, Шанхай и Гуанчжоу, признают железнодорожные транзитные линии в качестве основы, а автобусные линии - в качестве основной части своих городских транспортных систем. Японская линия Синкансэн была построена для удовлетворения растущего спроса на трафик в «центре промышленности и экономики Японии», расположенном на линии Токио - Кобе.

Роли во время войны и воздушные цели

Немецкие солдаты в железнодорожном вагоне по пути на фронт в августе 1914 года. Сообщение на машине гласит: Von München über Metz nach Paris . (Из Мюнхена через Мец в Париж).

В десятилетие 1863-70 гг. Интенсивное использование железных дорог во время Гражданской войны в США и в войнах Германии против Австрии и Франции обеспечило скорость передвижения, неслыханную во времена лошади. На протяжении большей части 20-го века железная дорога была ключевым элементом военных планов по быстрой мобилизации, позволяя быстро и эффективно транспортировать большое количество резервистов к их пунктам сбора и солдат пехоты на фронт. линий. Западному фронту во Франции во время Первой мировой войны требовалось много эшелонов с боеприпасами в день. Железнодорожные станции и мосты в Германии и оккупированной Франции были основными целями авиации союзников во Второй мировой войне.

Негативное воздействие

Рост железных дорог в направлении плотных городов агломераций и вдоль их артерии, в отличие от расширения шоссе, что свидетельствует о транспортной политике США, которая поощряет развитие пригородов на периферии, что способствует увеличению пройденных транспортных миль, выбросы углерода, освоение новых участков и истощение природных запасов. Эти меры переоценивают городские пространства, местные налоги, жилищные ценности и продвигают смешанную застройку.

. Строительство первой железной дороги Австро-Венгерской империи из От Вены до Праги в 1837–1842 гг. Пришли обещания нового процветания. Строительство оказалось дороже, чем предполагалось, и принесло меньше доходов, поскольку у местной промышленности не было национального рынка. В городе за городом прибытие железной дороги вызвало гнев местных жителей из-за шума, запаха и загрязнения, вызванного поездами, а также из-за ущерба, нанесенного домам и окружающей земле сажей от двигателя и раскаленными углями; и поскольку большинство путешествий было очень местным, обычные люди редко использовали новую строку.

Загрязнение

Исследование 2018 года показало, что Открытие Пекинского метрополитена привело к снижению «концентрации большинства загрязнителей воздуха (PM2,5, PM10, SO2, NO2 и CO), но мало повлияло на загрязнение озоном»

Современные железные дороги как индикатор экономического развития

Европейские экономисты развития утверждали, что наличие современной железнодорожной инфраструктуры является важным показателем экономического развития страны: эта перспектива особенно хорошо проиллюстрирована через Базовый индекс инфраструктуры железнодорожного транспорта (известный как индекс BRTI).

Субсидии

Азия

Китай

В 2014 году общие расходы на железнодорожные перевозки составили Китай стоил 130 миллиардов долларов и, вероятно, останется на том же уровне до конца следующего пятилетнего периода страны (2016–2020 гг.).

Индия

Индийские железные дороги субсидируются примерно на 260 миллиардов вон (3,6 миллиарда долларов США), из которых около 60% приходится на пригородные поезда и поездки на короткие расстояния.

Европа

Согласно данным Европейской железной дороги 2017 года. Индекс производительности для интенсивности использования, качества обслуживания и показателей безопасности, европейские национальные железнодорожные системы высшего уровня состоят из Швейцарии, Дании, Финляндии, Германии, Австрии, Швеции и Франции. Уровни эффективности показывают положительную корреляцию между государственными затратами и производительностью конкретной железнодорожной системы, а также выявляют различия в стоимости, которую страны получают в обмен на свои государственные затраты. Дания, Финляндия, Франция, Германия, Нидерланды, Швеция и Швейцария демонстрируют относительно высокое соотношение цены и качества, в то время как Люксембург, Бельгия, Латвия, Словакия, Португалия, Румыния и Болгария уступают по среднему соотношению производительности и стоимости среди европейских стран.

Европейские железнодорожные субсидии в евро на пассажиро-километр в 2008 году
СтранаСубсидия в миллиардах евроГод
Германия 17,02014
Франция 13,22013
Италия 8,12009
Швейцария 5,82012
Испания 5,12015
Соединенное Королевство 4,52015
Бельгия 3,42008
Нидерланды 2,52014
Австрия 2,32009
Дания 1,72008
Швеция 1,62009
Польша 1,42008
Ирландия 0,912008
Россия

В 2016 Русский Железные дороги получили 94,9 млрд рублей (около 1,4 млрд долларов США) из m правительство.

Северная Америка

США

В 2015 году финансирование из США федеральное правительство для Amtrak составило около 1,4 миллиарда долларов США. К 2018 году ассигнованное финансирование увеличилось примерно до 1,9 млрд долларов США.

См. Также

  • значок Портал поездов
  • значок Транспортный портал
  • Портал списков

Литература

Примечания

Внешние ссылки

Викицитатник содержит цитаты, связанные с: Железнодорожным транспортом
Викискладе есть медиафайлы, связанные с Железнодорожным транспортом.
Найдите железную дорогу в Wiktionary, бесплатном словаре.
В Wikivoyage есть путеводитель по Путешествие по железной дороге.
Последняя правка сделана 2021-06-03 06:44:11
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте