På bilden är en modell av en järnvägsvagn introducerad på Stockton &Darlington Railway. Hur kom vi härifrån till höghastighetståg? Time &Life Pictures/Getty Images Chugging över korta sträckor eller hela kontinenter, tåg fungera som en viktig transportform över hela världen. Kallas även järnvägar eller järnvägar, tåg transporterar inom sina bilar passagerare eller gods - som råvaror, leveranser eller färdiga varor - och ibland båda.
Tillbaka innan de vilda idéerna om människor som bröderna Wright, Henry Ford och Gottlieb Daimler, du hade begränsade möjligheter att resa runt i stan och landet. Asfalterade vägar korsade inte alltid landsbygden. Även med vägar, hästfordon kämpade fortfarande med att flytta människor och varor, speciellt i dåligt väder. Redan 1550, pragmatiska tyskar konstruerade och använde träjärnvägssystem, menar att hästvagnar och vagnar kunde färdas lättare och snabbare över träskenor än grusvägar. I slutet av 1700 -talet, järnhjul och skenor hade en uppe i trä.
Men det var inte förrän ångloket uppfanns 1797 i England som järnvägen som vi känner den började ta form. Stockton &Darlington Railroad Company i England blev den första offentliga järnvägen som transporterade passagerare och gods. Ångdrivna lok transporterade sex kolbilar och upp till 450 passagerare en sträcka på 14 kilometer på mindre än en timme. Hästar kunde bara inte toppa det.
Över havet, B&O Railroad Company etablerade sig som det första amerikanska järnvägsföretaget 1827. År 1860, Amerikanska järnvägsarbetare hade lagt mer än 30, 000 miles (48, 280 kilometer) spår, mer än i hela världen [källa:AAR]. Järnvägar fungerade som det huvudsakliga transportsättet och gjorde det billigt och enkelt att skicka varor och varor, även för fackliga och förbundsarméer under inbördeskriget.
Efter inbördeskriget, det amerikanska järnvägsnätet expanderade igen, och landets första transkontinentala järnväg färdigställdes 1869. Städer växte fram längs järnvägslinjerna, och järnvägen skyndade på västerutvidgningen. I början av 1900 -talet, Amerikanska järnvägar opererade 254, 000 miles (408, 773 kilometer) spår. Diesellok hade ersatt ånglok.
Men i mitten av 1900-talet nedgången på de amerikanska järnvägarna hade börjat. Ett utvecklat motorvägssystem för motorvägar och omfattande federala bestämmelser krävde tåg. I den pågående energikrisen, dock, tåg, som går på diesel och ibland till och med biodiesel, kan återfå sin tidigare popularitet bland passagerare när vi rör oss genom 2000 -talet.
Bli inte urspårad. Håll dig kvar när vi pratar om tågteknik, hur tåg flyttar människor och gods, och vad framtiden för järnvägstransporter kan innebära.
Innehåll
När vi säger tåg, vi menar inte bara en Thomas the Tank Engine. Vi syftar snarare på hela paketet:järnvägsvagnar, järnvägsspår, omkopplare, signaler och ett lok, även om inte alla tåg är beroende av lok för att dra dem, men de flesta tåg vi nämner gör.
Med loken som leder vägen, sammankopplade järnvägsvagnar följer, fylld med gods och passagerare - även cirkusdjur i vissa fall. Järnvägsspåret styr tåget och gör några andra saker som vi ska prata om senare. Eftersom många tåg kör på samma spår, switchar och signaler styr trafiken. Låt oss bryta ner det.
Jobbet för lokomotiv är att ändra den kemiska energin från bränslet (trä, kol, dieselbränsle) i rörelsens kinetiska energi. De första loken gjorde detta med en ångmotor, som du kan läsa mer om i Hur Steam -teknik fungerar. De ång lok varade i ungefär ett sekel, men så småningom ersattes av diesellok , ett mäktigt mekaniskt underverk som kan bestå av en gigantisk motor tillsammans med elektriska generatorer eller generatorer för att ge elenergi till tåget. Faktiskt, diesellok har sin egen artikel - Hur diesellok fungerar. Många tåg sprider flera lok genom hela deras sortiment för att öka och fördela kraften.
Förutom ång- och dieseldrivna lok, många tåg kör enbart på elektrisk kraft. De får elen från en tredje skena, eller elektrisk ledning, längs banan. Transformatorer överför spänningen från ledningarna, och den elektriska strömmen driver motorerna (AC eller DC) på hjulen. Elektriska lok används på tunnelbanor och många pendeltågssystem.
Operatörerna styr tåget med hjälp av gasreglaget, backväxel och broms. De strypa styr lokets hastighet. De backväxel gör att loket kan backa. De broms låter loket sakta ner och stanna. Oavsett typ, lok använder motorbromsar och handbromsar. Luftbromsar använder högtrycksluft för att driva bromsfoten mot hjulet. Friktionen mellan bromsbelägget och hjulen bromsar hjulens rörelser. Operatören stryper också motorn för att sänka tåget, som när du tar av foten från gaspedalen när du stoppar din bil. En mekanisk handbroms används också om luftbromsarna misslyckas (vanligtvis när det inte är tillräckligt lufttryck för att driva dem).
Alla järnvägsvagnar har en underrede som innehåller hjul och ett upphängningssystem för att buffra resan. I vardera änden av underredet, kopplingar , som är som krokar, koppla ihop bilarna.
Vad som finns ovanpå underredet beror på vilken typ av järnvägsvagn, och det finns flera.
Fortsätt läsa för att lära dig om vad guider tränar på sina resor.
Banden i dessa tågspår nära Queensland, Australien, är trä, och skenorna som sträcker sig in i fjärran ser ut att vara gjorda av stål. Tim Graham/Getty Images Järnvägsspår styr tåget, fungerar som den lågfriktionsyta som tåget går på och överför ofta tågets vikt till marken nedanför. Spåret kan också ge elektrisk ström längs den tredje skenan, som du kommer ihåg.
Ett järnvägsspår består av två parallella stålskenor som ligger ett bestämt avstånd från varandra, ringde mätare . Standardmätaren är 4 fot 8,5 tum (1, 435 millimeter). Rälsen är förbundna med varandra via järnväg band (kallas slipers i Europa), som kan vara av trä eller betong. Rälsen är vanligtvis bultade på bandet. Banden sätts i det lösa gruset eller ballast . Ballast består ofta av lösa stenar som hjälper till att överföra lasten till det underliggande fundamentet. Banden "flyter" på ballasten och banans vikt håller dem stabiliserade.
När järnvägsarbetare lägger tågspår, de använder ofta en stålbalk med platt botten som liknar stålkonstruktionens balkar. Rälsen har en bred bas eller fot, en smal väv och ett huvud (bredare än nätet, men inte lika bred som foten). Rälsenas vikter varierar från 80 till 160 pund (36 till 73 kilo) per gård beroende på vilken typ av tåg som körs på spåren och landet. Segment av järnvägsspår kan anslutas till varandra med bultade plattor som kallas fiskplattor, men de flesta moderna järnvägssegment är svetsade ihop för att ge en smidig körning.
Under skenorna, banan är ibland dämpad eller ballastad. Fundamentet kan vara av sand eller betong. I många fall, järnvägsspår är förhöjda över den omgivande marken och har dräneringssystem för att ta bort vatten. De kan också omges av staket för att förhindra att djur och människor vandrar vidare till spåren. Till sist, elektriska tåg kommer att ha antingen en tredje kraftskena eller överhängande ledningar som försörjer elen.
Stålspår kan vara raka eller böjda för att styra tåget eftersom stål lätt böjs i form. Beroende på topografin, vissa kurvor kan vara något vinklade eller bankade för att hjälpa tåget att stanna på spåret när det förhandlar om kurvan. På olika punkter längs banan, skenor kan ha växlar , som kan flytta ett tåg från ett spår till ett annat. Växlar och medföljande spår är viktiga för att kontrollera trafiken. Till exempel, när två tåg kör på samma spår, en omkopplare kan tillåta ett tåg att dra av till ett hållspår medan det andra passerar. En omkopplare kan också ändra tågets riktning som att flytta det från en nord-syd spår till en öst-väst. Många järnvägsstationer har byta gårdar där tåg monteras och flyttas till olika spår.
Till sist, signaler längs spåren håller tågoperatörerna informerade om trafikförhållandena framöver. Signaler styr tågtrafik precis som trafikljus som styr biltrafik på vägar. Förutom signaler, många lok har radioapparater och datorterminaler som övervakar trafikförhållanden med hjälp av information från signalcentraler, som liknar flygkontrollstationer.
Nu när vi har mekaniken nere, låt oss se hur de passar ihop för att flytta paket och människor.
Tågmätare och vagnarEn populär myt är att standardtågmätaren baserades på den romerska vagnens bredd. Det här är osant, särskilt eftersom romarna inte använde vagnar för att transportera varor och förnödenheter. Standard tågmätare på 4 fot 8,5 tum (1, 435 millimeter) valdes av den brittiska uppfinnaren George Stephenson, som konstruerade det första järnvägssystemet. Stephenson hade arbetat med olika järnvägar som användes i brittiska gruvor och bestämde sig för vad som nu är standardmätaren.
Detta Wyoming godstågs öppna malmbilar är fyllda med kol, en gemensam last för godståg. Michael Melford/Getty Images Järnvägar är kanske det billigaste sättet att transportera gods över land. Enligt Association of American Railroads (AAR), det amerikanska godstågssystemet leder världen i trafikmängd, mängden frakt, intäkter, prisvärdhet, mil spår och andra åtgärder.
USA:s godstransporter omfattar följande kategorier:
[källa:AAR]
Gods järnvägar bär massor av saker, men den vanligaste posten är kol till elkraftverk (44 procent tonnage och 21 procent intäkter). Kemikalier, jordbruksprodukter, icke -metalliska mineraler, blandade transporter och andra varor utgör de stora kategorierna. Under 2007, Klass I -järnvägar drog mer än 1,9 miljarder ton (1,7 miljarder ton) gods och tjänade cirka 53 miljarder dollar. Gods järnvägar tjänar pengar baserat på vikten av frakt och den sträcka som rest. Branschen använder ton-mil som grundenhet, och järnvägar i klass I transporterade mer än 1,7 biljoner ton-mil under 2007 [källa:AAR].
I USA, järnvägsföretagen äger själva järnvägsspåren. Markbidrag från den federala regeringen till järnvägarna på 1800 -talet gjorde det möjligt för järnvägarna att äga spåren. Vidare, Amerikanska godstransportföretag är privatägda och drivna, utan statsbidrag. Medan järnvägar äger några av de tusentals godsvagnar som används, bilföretag och andra avsändare äger faktiskt de flesta av dem.
De internationella ledarna inom godståg är USA, Ryssland och Kina. Till skillnad från USA, Europeiska järnvägar är mestadels statligt ägda. De transporterar främst passagerare och i mycket mindre grad, frakt. Dock, denna inställning ändras, och att transportera gods blir allt viktigare. Europeiska järnvägar tjänar inte lika mycket pengar på att transportera gods som deras amerikanska motsvarigheter gör. Deras situation verkar likna situationen för amerikanska godståg innan Staggers Rail Act 1980 antogs.
På passagerarfronten, dock, Europeiska järnvägar ligger miljontals meter före, som du kommer att läsa om nästa.
Staggers Rail Act från 1980Före 1980, Amerikanska järnvägar reglerades kraftigt av den federala regeringen, som fastställer de avgifter som järnvägar kan ta ut, bland många andra regler. Vid 1970 -talet, järnvägarna var nästan i konkurs. Kongressen kan antingen avreglera järnvägarna eller nationalisera dem. Lagstiftare valde det förra. Staggers Rail Act från 1980 gav järnvägarna frihet att bestämma transportvägar, fastställa priser för flytt av gods och effektivisera förfaranden för försäljning av järnvägslinjer. Lagen fastställde maximala priser som järnvägar kan ta ut och förfaranden för att förhindra övergrepp från järnvägsföretag. Sedan domen antogs, järnvägar har blivit mer konkurrenskraftiga och har ökat sina intäkter och trafikvolym avsevärt. Det verkar som om järnvägar kan vara en pengare.
Loungen på Amtraks Coast Starlight -tåg ser ganska bekväm ut, så varför är det inte fler som åker på den enda rikstäckande passagerarjärnvägen i USA? Lee Foster/Getty Images Tidigt på tågresor i USA, godståg som erbjuds persontrafik, men tjänade inte så mycket pengar. År 1970, Kongressen skapade Amtrak för att ta över persontrafik från godstrafikföretagen. Amtrak driver korridortjänster mitt i större stadsområden på östkusten, Mellanvästern och västkusten. Det erbjuder också längdåkningstjänster.
Amtrak kör på spår som ägs av värdbanor. Faktiskt, 70 procent av Amtrak -rutterna ägs av fraktföretag i klass I. Det betjänar mer än 500 destinationer i 46 stater. Under 2007, Amtrak transporterade 25,8 miljoner passagerare (i genomsnitt 70, 000 passagerare på 300 tåg dagligen).
Amtrak tar emot federal, statligt och lokalt stöd mot att erbjuda passagerar- och pendeltjänster. Trots regeringens stöd och ökat ryttarskap, Amtrak har inte gått med vinst. Under 2007, Amtraks kostnader översteg intäkterna med cirka 1 miljard dollar. En möjlig orsak till bristen är det faktum att Amtrak står inför hård konkurrens från bilar och flygbolag, men mer om det senare.
Däremot, Europeiska järnvägssystem ägnar sig främst åt persontrafik. De flesta europeiska järnvägar är statligt ägda. 1959, Eurail -gruppen skapades för att hantera den ökade turismbelastningen. Organisationen samordnar och marknadsför passagerartågstrafik bland 30 europeiska länder. Det europeiska nätverket förbinder de flesta europeiska städer. Eurails höghastighetståg har blivit konkurrenskraftiga med flygbolagen och är effektivare än bilar.
Ryssland, Kina, Korea, Japan och Australien erbjuder också persontåg. Varje land har ett omfattande järnvägsnät för personresor. Vidare, det europeiska tågnätet kopplas till järnvägar som reser till Kina, Indien och Sydostasien. Dock, inte alla länder eller kontinenter har etablerat internationella järnvägsnät. Varken Afrika eller Central- eller Sydamerika skryter med sådana nätverk. Och medan Mexiko, Peru, Brasilien, Sydafrika och Marocko har tåg, dessa tåg kör på spår som enbart finns i dessa länder.
Vi kan inte låta denna sida sluta med att nämna några av våra favorit berömda persontåg.
Kommer tågresor att hinna med i mer än några utvalda länder? Fortsätt läsa för att ta reda på det.
Planerar du att se världen med järnväg?Funderar du på att ta en tågresa i USA? Du kan lära dig om rutter, scheman, och bokningar online på Amtraks hemsida. Om du är på väg mot Europa, du kanske vill leta upp Eurails passagerarrutter och scheman, liksom reservationer, på Eurails hemsida.
Höghastighetståg som Frankrikes TGV-tåg kan dominera skenorna i framtiden, men ibland hamnar de i spektakulära vrak, för, precis som ett vanligt gammalt tåg. Michael Dunning/Getty Images Framgången för det amerikanska godstransportsystemet har visat att transport av gods med järnväg kan vara ekonomiskt, effektiv och lönsam. Tåg är en viktig del av ett lands infrastruktur, så hur ser deras framtid ut?
Tågtransportens framtid kommer att bestämmas av pris och tillgänglighet av olja, regeringarnas beslutsamhet att hitta alternativa resesätt och allmänhetens efterfrågan på ekonomiska, snabb transport. Till exempel, Europas höga persontågstrafik drivs delvis av historiskt prejudikat och bensinpriset. Det har förbättrats med framsteg för höghastighetståg och dedikerade passagerarjärnvägslinjer.
I USA, persontågstrafiken har inte tagit sig an av flera skäl:
Dock, när oljepriset stiger, Amerikaner kommer att söka alternativa medel för långväga resor, och tåg är en bra kandidat.
Men det är inte lätt att omarbeta amerikanska järnvägar för persontrafik. Till exempel, resenärer kommer sannolikt att vilja ha höghastighetståg som i Europa och Japan. Men höghastighetståg är dyra att bygga och underhålla. De fungerar också bäst på dedikerade passagerarjärnvägar. Vidare, järnvägarna måste nå fler städer och destinationer än de gör nu. Så, att göra järnvägar till en viktig form av persontransporter kommer att kräva investeringar för att bygga ut och förbättra järnvägssystemen. Om denna expansion kommer att göras av regeringen eller privata företag återstår att se. Och det kommer förmodligen inte att hända förrän den allmänna efterfrågan på persontågstrafik ökar.
Ny teknik som magnetisk svävning eller maglevtåg kan öka tåghastigheten ännu mer. Dessa tåg har inga hjul utan färdas snarare på supraledande magnetiska skenor, men de är dyra att bygga och underhålla.
Fortsätt chugga med för mer intressanta tåghistorier, som hur Great Train Robbery fungerade.
