Tåg är ett komplext system av lok, bilar, spår, växlar, signaler och styrutrustning som förflyttar människor och gods över hela världen. Från de första ångmaskinerna på 1700-talet till dagens höghastighetsmaglev, har järnvägstekniken utvecklats för att erbjuda effektiva, säkra och miljövänliga transporter.
Tidiga träskenor dök upp i Tyskland omkring 1550, men det verkliga genombrottet kom med det engelska ångloket från 1797. Stockton &Darlington Railway blev den första allmänna linjen som transporterade passagerare och gods – sex kolbilar och upp till 450 passagerare på mindre än en timme över 9 miles.
I USA började Baltimore &Ohio Railroad sin verksamhet 1827. År 1860 hade amerikanska arbetare lagt över 30 000 miles (48 280 km) spår, en siffra som överträffade världssumman vid den tiden. Under inbördeskriget blev järnvägar en strategisk livlina för både unionens och konfedererade arméer.
Efter kriget avslutades den första transkontinentala linjen 1869, vilket utlöste en snabb expansion västerut. I början av 1900-talet körde amerikanska järnvägar 254 000 miles (408 773 km). Ånga gav vika för diesel i mitten av seklet, men en nedgång följde uppkomsten av motorvägar och federal reglering. Idag kan diesel- och biodieseltåg återigen bli mainstream mitt i energiprisernas volatilitet.
Moderna lokomotiv omvandlar kemisk energi till kinetisk rörelse. Ångmotorer dominerade i ett sekel innan dieselmotorer – ofta utrustade med elektriska generatorer – tog över. Många långdistanståg använder flera lokomotiv för kraftdistribution.
Ellok drar ström från en tredje järnväg eller luftledning med hjälp av transformatorer och dragmotorer. De är vanliga på tunnelbanor och pendeltågar.
Styrningen sker via gasreglage (hastighet), backväxel och bromsar. Luftbromsar – högtrycksluft som verkar på bromsbelägg – är det primära systemet, med mekaniska handbromsar som säkerhetsstöd. Kopplingar kopplar ihop bilar, och varje bils underrede rymmer hjul och fjädring.
Typiska bilar är lådbilar, malmbilar, tankbilar, platta bilar, släpvagnar, containerbilar och personbilar – vissa med panoramafönster eller sovkupéer.
Spår består av två parallella stålskenor med fast spårvidd. Standardmåttet är 1435 mm (4ft8½in). Räls fästs vid band (sleepers) av trä eller betong, som vilar på barlast – lösa stenar som fördelar vikten.
Moderna skenor är vanligtvis svetsade för en smidig gång, även om vissa sektioner använder fiskplattor. Spåren kan vara raka, böjda eller kantade för att underlätta färd i hög hastighet. Växlar flyttar bilar mellan spår och signalsystem – både visuella och elektroniska – hanterar trafik som trafikljus på vägar.
USA:s godsjärnvägar är världens största i volym, intäkter och körsträcka. Klass I-järnvägar – sex stora transportörer – drar över 67 % av det nationella godset över 5 150–51 499 km spår.
Fraktkategorier:kol (44 % tonnage, 21 % intäkter), kemikalier, jordbruksprodukter, icke-metalliska mineraler och blandade transporter. 2007 flyttade ClassI-järnvägar 1,9 miljarder ton (1,7 miljarder ton) och tjänade cirka 53 miljarder USD, och levererade 1,7 biljoner ton-mil.
Järnvägar äger spår men de flesta godsvagnar ägs av speditörer eller leasingbolag. I USA är branschen privatägd utan statliga subventioner, medan många europeiska järnvägar är statsägda och fokuserar främst på passagerarservice.
Amtrak, etablerat 1970, trafikerar 70 % av sina rutter på godsspår och betjänar 500+ destinationer i 46 delstater. 2007 transporterade den 25,8 miljoner passagerare men hade ett underskott på 1 miljard dollar.
Europas nätverk är till stor del statligt ägt och erbjuder höghastighetstjänster som konkurrerar med flygbolagen. Nyckeltjänster inkluderar Eurostar (Storbritannien-Frankrike-Belgien), TGV (Frankrike) och Orient Express Heritage Line.
Andra stora passagerarnätverk finns i Ryssland, Kina, Japan, Korea och Australien, även om de flesta kontinentala förbindelser fortfarande är begränsade.
Järnvägens framtid beror på bränslepriser, regeringens politik och allmänhetens efterfrågan på snabba och ekonomiska resor. Höghastighetståg – som kräver dedikerade linjer – kan få dragkraft när oljekostnaderna stiger. Maglev-tågen lovar ännu högre hastigheter men står inför höga bygg- och underhållskostnader.
Investeringar i infrastruktur, oavsett om det är offentligt eller privat, kommer att vara avgörande för att utöka täckningen, förbättra hastigheterna och integrera ny teknik.
Lokomotiv omvandlar bränsle till kinetisk energi; förare kontrollerar hastigheten med gas, backväxel och bromsar.
Spår består av parallella skenor med fast spårvidd, uppburna av band och ballast.
Moderna elektriska lok använder dragmotorer utan växlar; dieselmotorer kraftgeneratorer som matar dessa motorer.
Standardmått:1 435 mm.
Elektriska tåg drar ström från en tredje skena eller luftledning, som matar dragmotorer för att flytta hjulen.
