O transporte ferroviário
Informações de fundo
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O transporte ferroviário é um meio de transporte de passageiros e mercadorias por meio de veículos de rodas em execução no carris. Em contraste com transporte rodoviário, onde os veículos apenas correr sobre uma superfície preparada, veículos ferroviários também são direcionalmente guiada pelas trilhas nas quais eles rodam. Pista geralmente consiste de aço carris instalados em dormentes / laços e balastro, no qual o material circulante, geralmente equipados com rodas de metal, se move. No entanto, outras variações são também possíveis, tais como faixa laje onde os carris estão fixados a uma fundação de betão que descansa sobre um subsolo preparado.
O material circulante em sistemas de transporte ferroviário em geral tem menor resistência de atrito quando comparado com veículos rodoviários, e os passageiros e de mercadorias carros (carruagens e vagões) pode ser acoplado em mais trens . O a operação é levada a cabo por um empresa ferroviária, fornecendo transporte entre estações de trem ou instalações de clientes de frete. A energia é fornecida pela locomotivas que quer desenhar energia elétrica a partir de uma sistema de eletrificação ferroviária ou produzir sua própria energia, geralmente por motores diesel. A maioria das faixas são acompanhados por uma sistema de sinalização. Ferrovias são um sistema de transportes terrestres seguro quando comparado a outras formas de transporte. O transporte ferroviário é capaz de níveis elevados de passageiros e de carga utilização e eficiência energética, mas muitas vezes é menos flexível e mais capitais do que -intensive transporte rodoviário é, quando os níveis de tráfego mais baixos são considerados.
Os mais antigos, caminhos de ferro transportado pelo homem datam do século 6 aC, com Periander, um dos Sete Sábios da Grécia, creditado com sua invenção. O transporte ferroviário floresceu após o desenvolvimento britânico da máquina a vapor como uma fonte viável de poder nos séculos 18 e 19. Com motores a vapor, foi possível construir ferroviárias importantes, que eram um componente-chave da revolução industrial . Além disso, ferrovias reduziu os custos de transporte, e permitiu menos bens perdidos. A mudança de canais para ferrovias permitidos para os "mercados nacionais", nas quais os preços variaram muito pouco de cidade em cidade. Estudos têm demonstrado que a invenção eo desenvolvimento do transporte ferroviário na Europa foi uma das invenções tecnológicas mais importantes do final do século 19 para os Estados Unidos, sem a qual, o PIB teria sido inferior em 7,0% em 1890. Na década de 1880, electrificada trens foram introduzidos, e também os primeiros bondes e sistemas de trânsito rápido surgiu. Começando na década de 1940, as ferrovias não eletrificada na maioria dos países teve seu vapor locomotivas substituído por locomotivas diesel-elétricas, com o processo sendo quase completa em 2000. Durante os anos 1960, eletrificadas sistemas ferroviários de alta velocidade foram introduzidos no Japão e alguns outros países. Outras formas de transporte terrestre guiada fora das definições ferroviárias tradicionais, tais como monotrilho ou maglev , foram tentados, mas tenho visto uso limitado.
História
A história do crescimento, queda e ressurgimento de transporte ferroviário pode ser dividido em vários períodos distintos definidos pelos principais meios de força motriz utilizados.
Pré-vapor
Os primeiros indícios de uma estrada de ferro foi de 6 km (3,7 mi) Diolkos wagonway, que transportado entre os barcos Corinto istmo na Grécia durante o século 6 aC. Caminhões empurrado por escravos correu em sulcos em pedra calcária, que forneceu o elemento pista. Os Diolkos correu por mais de 600 anos.
Ferrovias começaram a reaparecer na Europa depois dos Idade das Trevas . O registro mais antigo conhecido de uma ferrovia na Europa a partir deste período é uma janela de vidro colorido no Minster de Freiburg im Breisgau, na Alemanha, datando de cerca de 1350. Em 1515, Cardeal Matthäus Lang escreveu uma descrição do Reisszug, uma funicular no Hohensalzburg Castle in Austria . A linha originalmente usado trilhos de madeira e uma cânhamo corda de transporte, e foi operado por força humana ou animal. A linha ainda existe, embora de forma atualizada, e é uma das ferrovias mais antigas ainda a funcionar.
Por 1550, ferrovias de bitola estreita com trilhos de madeira eram comuns em minas na Europa. Até o século 17, wagonways de madeira eram comuns no Reino Unido para o transporte de carvão das minas ao cais canal para Transbordo para barcos. Mais antiga ferroviária de trabalho do mundo, construído em 1758, é o Middleton Railway em Leeds . Em 1764, o primeiro ferrovia gravidade nos Estados Unidos foi construído em Lewiston, Nova Iorque. O primeiro foi o tramway permanente Leiper estrada de ferro em 1810.
A primeira estrada de ferro chapa de ferro feita com placas de ferro fundido em cima de trilhos de madeira, foi levado em uso em 1768. Isto permitiu uma variação de bitola a utilizar. Só à primeira loops de balão podia ser usado para transformar, mas mais tarde, pontos móveis foram tomados em uso que permitiu para interrupção. A partir dos anos 1790, de ferro borda trilhos começaram a aparecer no Reino Unido. Em 1803, William Jessop abriu o Surrey Ferro Railway no sul de Londres, sem dúvida primeira ferrovia pública puxado a cavalo do mundo. A invenção do forjado grade de ferro por John Birkinshaw em 1820, permitiu que os trilhos de ferro curtas, frágeis e, muitas vezes irregulares expressos para ser estendido para 15 pés (4,6 m) comprimentos. Estes foram sucedidos por aço em 1857.
Idade do vapor
O desenvolvimento do motor de vapor durante a revolução industrial no Reino Unido estimulou idéias para celular locomotivas a vapor que poderia transportar trens em trilhas. James Watt motores de vapor patenteada 's de 1769 (revista em 1782) foram os motores de baixa pressão pesados que não eram adequados para uso em locomotivas. No entanto, em 1804, utilizando o vapor de alta pressão, Richard Trevithick demonstrou o primeiro trem arrastou-a locomotiva no Merthyr Tydfil, Reino Unido. Acompanhado com Andrew Vivian, ele correu com sucesso misto, quebrando algumas das placas de ferro fundido frágeis. Dois anos mais tarde, o primeiro passageiro puxada por cavalos ferroviária foi inaugurada nas proximidades entre Swansea e Mumbles.
Primeiras ferrovias vapor britânicos
Em 1811, John Blenkinsop projetou a primeira estrada de ferro locomotiva bem sucedido e prático-um rack de estrada de ferro trabalhado por uma locomotiva a vapor entre Middleton Colliery e Leeds na Middleton Railway. A locomotiva, Salamanca, foi construído no ano seguinte. Em 1825, George Stephenson construiu o A locomoção para a Stockton e Darlington Railway, Inglaterra do leste norte, que foi o primeiro comboio a vapor pública no mundo. Em 1829, ele construiu The Rocket, que foi inscrito e venceu as experimentações de Rainhill . Esse sucesso levou a Stephenson estabelecer sua empresa como o construtor preeminente de locomotivas a vapor utilizados em ferrovias no Reino Unido, Estados Unidos e grande parte da Europa.
Em 1830, o primeiro ferroviária interurbana, o Liverpool e Manchester Railway , abriu. O medidor foi utilizado para os primeiros wagonways e tinha sido adotado para a Stockton e Darlington Railway. A 1.435 milímetros (4 ft 8 1/2 in) largura ficou conhecido como o internacional bitola padrão, usado por cerca de 60% das estradas de ferro do mundo. Isso impulsionou a expansão do transporte ferroviário fora do Reino Unido.
No início da década de 1850 a Inglaterra teve mais de 7.000 milhas de estrada de ferro, "uma conquista impressionante, dado que apenas 20 anos se passaram desde a abertura do Liverpool e Manchester Railway.
Ferrovias início em os EUA
Estradas de ferro (como são conhecidos em os EUA) foram construídos em uma escala muito maior do que aqueles na Europa Continental, tanto em termos das distâncias percorridas e também no gabarito adotado, o que permitiu mais pesadas locomotivas e trens de dois andares.
A era da estrada de ferro nos Estados Unidos começou em 1830, quando locomotiva de Peter Cooper, Tom Thumb, primeiro no vapor ao longo de 13 milhas (21 km) de Baltimore e Ohio ferrovia. Em 1833, segundo ferroviária do país correu 136 milhas (219 quilômetros) a partir de Charleston para Hamburgo na Carolina do Sul. Não até a década de 1850, porém, ferrovias oferecido serviço de longa distância a preços razoáveis. Uma viagem de Filadélfia para Charleston envolveu oito calibres diferentes, o que significa que os passageiros e de carga teve que trocar de trem sete vezes. Apenas em lugares como Bowling Green, Kentucky, as ferrovias foram ligados um ao outro.
O Baltimore e Ohio, que abriu em 1830, foi o primeiro a evoluir a partir de uma única linha de uma rede nos Estados Unidos. Por 1831, um comboio a vapor ligado Albany e Schenectady, Nova Iorque, a uma distância de 16 milhas, que foi coberto em 40 minutos.
Os anos entre 1850 e 1890 viu um crescimento fenomenal no sistema ferroviário dos EUA, que em seu pico constituíram um terço da quilometragem total do mundo. Embora a guerra civil americana colocado a suspensão temporária de novos desenvolvimentos importantes, o conflito fez demonstrar a enorme importância estratégica da rede ferroviária em tempos de guerra. Após a guerra, os principais desenvolvimentos incluem a primeira estrada de ferro elevado construído em Nova York em 1867, bem como a importância simbólica primeira ferrovia transcontinental foi concluída em 1869.
Eletrificação e dieselização
Experimentos com ferrovias elétricas foram iniciadas por Robert Davidson em 1838. Ele completou um carro movido a bateria capaz de 6,4 km / h (4 mph). O Gross-Lichterfelde Tramway foi o primeiro a usar a eletricidade alimentada para os comboios em rota, quando abriu em 1881. Fios aéreos foram levados em uso no Mödling e Hinterbrühl Tram na Áustria, em outubro de 1883. No início, isso foi levado em uso em carros eléctricos que, até então, tinham sido puxadas a cavalo bondes . A primeira central de comboios completamente eletrificada convencional foi a 106 km Linha de Valtellina em Itália, que foi inaugurado em 4 de Setembro de 1902. Durante a década de 1890, muitas grandes cidades, como Londres , Paris e Nova York usou a nova tecnologia para construir trânsito rápido para deslocações urbanas. Em cidades menores, bondes tornou-se comum e muitas vezes eram o único modo de transportes públicos até à introdução do ônibus na década de 1920. Na América do Norte, interurbans tornou-se um modo comum para chegar a áreas suburbanas. No início, todas as ferrovias elétricas usadas corrente contínua, mas, em 1904, o Linha Stubaital, na Áustria abriu com corrente alternada .
Locomotivas a vapor requerem grandes poças de trabalho de limpar, de carga, manter e executar. Após a Segunda Guerra Mundial , aumentaram drasticamente os custos do trabalho nos países desenvolvidos fez vapor uma forma cada vez mais cara de força motriz. Ao mesmo tempo, a guerra forçou melhorias na tecnologia de motor de combustão interna que fez locomotivas diesel mais barato e mais poderoso. Isto causou muitos empresas ferroviárias para iniciar programas para converter todas as seções não eletrificadas de vapor para diesel locomoção.
Após a construção em grande escala de auto-estradas após a guerra, o transporte ferroviário tornou-se menos popular para deslocações e transportes aéreos começou a tomar grandes quotas de mercado dos comboios de passageiros de longo curso. A maioria dos carros eléctricos ou foram substituídos por trânsitos rápidos ou ônibus, enquanto os altos custos de transbordo causados trens de carga de curta distância para se tornar não competitiva. A crise do petróleo de 1973 levou a uma mudança de mentalidade ea maioria dos sistemas eléctricos que tinham sobrevivido em 1970 permanecem até hoje. Ao mesmo tempo, contentorização permitiu trens de carga para se tornar mais competitiva e participar em transporte intermodal de mercadorias. Com a introdução de 1964 Shinkansen ferroviária de alta velocidade no Japão, trens poderia voltar a ter uma posição dominante no viagens intermunicipais. Durante os anos 1970, a introdução de sistemas automatizados de trânsito rápido permitiu operação mais barato. A década de 1990 viu um maior enfoque na acessibilidade e de piso baixo trens. Muitos bondes foram atualizados para metropolitano ligeiro e muitas cidades que fecharam suas velhas bondes foram reabertas novos sistemas ferroviários luz.
Inovações
Muitos pontos de referência em equipamentos e infra-estrutura levou ao crescente uso de ferrovias. Algumas características inovadoras realizadas nos séculos 19 e 20 incluídos carros de madeira substituídas por carros totalmente em aço, o que proporcionou maior segurança e manutenção; ferro trilhos substituídos por aço trilhos, o que proporcionou maior velocidade e capacidade com menor peso e custo; carros-aquecido a vapor fogão de aquecimento-carros, canalizada a partir de locomotiva; iluminação a gás para iluminação elétrica, com uso de bateria / unidade alternador debaixo do carro; desenvolvimento de ar condicionado com equipamentos underbody adicional e compartimento de gelo. Alguns inovador material circulante incluído o peso leve, diesel-powered streamliner, que era um trem modernista, aerodinamicamente-denominado com contornos fluidos; em seguida, veio o carro ultra-leve com motor de combustão interna em poder do carro de cada trem; outros incluíram o carro cúpula, trens turbinada potência, dois níveis de material circulante, e os comboios eléctricos de alta tecnologia / de alta velocidade.
Ainda mais, na primeira metade do século 20, os elementos de infra-estrutura adotada mudanças tecnológicas, incluindo o trilho continuamente soldado que foi quarto milhas de comprimento; uso dormente de concreto; rastreamento dupla principais linhas; terminal intermodal e tecnologia manipulação; avanços na propulsão diesel-elétrico para incluir AC sistemas de tração e sistemas de travagem de propulsão; e just-in-time de controle de estoque. Além da tecnologia, até mesmo de gestão de sistemas de melhorias com a adoção de visto preocupações de impacto ambiental; maior preocupação do empregado e segurança pública; introdução de redes ferroviárias área urbanas e órgãos públicos para gerenciá-los; ea redução da dimensão do emprego da indústria com maior uso de empreiteiros e consultores.
Trens
Um trem é uma série conectada de veículos ferroviários que se movem ao longo da via. Propulsion para o trem é fornecido por uma locomotiva separada ou de motores individuais em várias unidades autopropulsados. A maioria dos trens transportar uma carga de receitas, apesar de existirem carros não comerciais para uso próprio da ferrovia, como por fins de manutenção de passagem. O maquinista controla a locomotiva ou outros carros de poder, embora pessoas motores e alguns trânsitos rápidos são driverless.
Transporte
Tradicionalmente, os trens são puxados usando uma locomotiva. Isto envolveu um único ou vários veículos com motor a ser localizado na parte da frente do comboio e proporcionar uma aderência suficiente para transportar o peso do comboio completo. Esta continua a ser dominante para comboios de mercadorias e é frequentemente utilizado para comboios de passageiros. A push-pull trem tem o carro fim passageiro equipado com uma cabina de condução para que o motorista motor pode controlar remotamente a locomotiva. Isso permite que um dos inconvenientes do trem rebocados por locomotiva para ser removida, uma vez que a locomotiva não necessita de ser movido para a extremidade do comboio de cada vez que o comboio muda de direcção. A vagão de trem é um veículo utilizado para o transporte quer de passageiros ou de carga.
Uma unidade múltipla tem alimentado as rodas ao longo de todo o trem. Estes são utilizados para sistemas rápidos de trânsito e eléctrico, bem como muitos trens de passageiros de curto e de longo curso. A vagão é, um carro único auto-alimentado. Várias unidades têm uma cabina de condução em cada extremidade da unidade e foram desenvolvidos na sequência da capacidade de construir motores elétricos e motores pequenos o suficiente para caber sob o treinador. Há apenas alguns frete várias unidades, a maioria dos quais são pós trens de alta velocidade.
Força motriz
Locomotivas a vapor são locomotivas com um motor a vapor que proporciona aderência. carvão , petróleo ou madeira é queimada em um fornalha. O calor ferve a água no caldeira fogo-tubo para criar o vapor pressurizado. O vapor percorre a Smokebox antes de sair através da chaminé. No processo, ele alimenta uma pistão que transmite energia diretamente através de um biela (US: haste principal) e um crankpin (US: wristpin) no roda motriz (US condutor principal) ou a um manivela sobre um eixo motor. Locomotivas a vapor foram eliminadas progressivamente em muitas partes do mundo, por razões económicas e de segurança, embora muitos são preservados a fim de trabalho por ferrovias património.
Locomotivas elétricas de extrair energia a partir de uma fonte fixa através de um fio aéreo ou terceiro trilho. Alguns também ou em vez usar um bateria. A transformador na locomotiva converte a alta tensão, de baixa potência atual de baixa tensão, alta corrente usada no motores elétricos que alimentam as rodas. Locomotivas modernas usam trifásicos motores de indução AC. Locomotivas eléctricas são os mais poderosos tração. Eles também são os mais baratos para executar e fornecer menos ruído e nenhuma poluição do ar local. No entanto, eles exigem altos investimentos de capital, tanto para a linhas aéreas e as infra-estruturas de apoio. Assim, tração elétrica é usada em sistemas urbanos, linhas com alto tráfego e para o transporte ferroviário de alta velocidade.
Locomotivas diesel usar um como o motor diesel motor primário. A transmissão de energia pode ser tanto diesel-elétrico, diesel-mecânica ou diesel-hidráulico mas diesel-elétrico é dominante. Locomotivas Electro-diesel são construídos para funcionar como diesel-elétrico em seções não eletrificadas e como locomotivas elétricas em seções eletrificadas.
Métodos alternativos de força motriz incluem levitação magnética , -puxado a cavalo, cabo, gravidade, pneumática e turbina a gás.
Os trens de passageiros
Um trem de passageiros viaja entre as estações onde os passageiros podem embarcar e desembarcar. A supervisão do comboio é o dever de um guarda gerente / trem. Os trens de passageiros fazem parte do transporte público e muitas vezes tornam-se a haste do serviço, com autocarros a alimentação de estações. Os trens de passageiros pode envolver uma variedade de funções, incluindo viagens de longa distância interurbano, viagens pendulares diárias, ou serviços de trânsito urbanos locais. Eles até mesmo incluir uma diversidade de veículos, velocidades de funcionamento, o direito de requisitos maneira, e frequência de serviço. Os trens de passageiros geralmente pode ser dividido em duas operações: ferroviária interurbana e de trânsito intracity. Considerando que, ferroviária interurbana envolvem velocidades mais altas, rotas mais longas e menor freqüência (normalmente agendado), o trânsito intracity envolve velocidades mais baixas, rotas mais curtas, e maior freqüência (especialmente nos horários de pico).
Os comboios intercidades são trens de longa distância que operam com algumas paradas entre as cidades. Trens normalmente têm comodidades como um Carro de jantar. Algumas linhas também oferecem over-night serviços com carros de sono. Alguns trens de longa distância foi dado um nome específico. Os trens regionais são trens de média distância que conectam cidades com áreas periféricas, cerco, ou fornecer um serviço regional, tornando mais paradas e ter velocidades mais baixas. Trens servem subúrbios de áreas urbanas, oferecendo uma diária pendulares serviço. Aeroporto ligações ferroviárias fornecem acesso rápido dos centros urbanos para aeroportos.
Ferroviárias de alta velocidade são trens interurbanos especiais que operam em velocidades muito mais elevadas do que ferrovias convencionais, o limite a ser considerado em 200-320 km / h. Trens de alta velocidade são usadas principalmente para o serviço de longo curso ea maioria dos sistemas estão na Europa Ocidental e no Leste Asiático. O recorde de velocidade é 574,8 kmh (357,2 mph), criado por um francês modificado TGV . levitação magnética trens, como o Shanghai uso de trem do aeroporto de menores de equitação ímãs que atraem-se para cima para a parte inferior de uma guia e esta linha tem conseguido um pouco mais alta velocidades de pico na operação do dia-a-dia de ferrovias de alta velocidade convencionais, embora apenas em curtas distâncias. Devido às suas velocidades aumentadas, alinhamentos de rota para trens de alta velocidade tendem a ser os tipos mais íngremes e curvas mais amplas em comparação com ferrovias convencionais. Sua alta energia cinética se traduz em maiores proporções potência-a-ton (20 cv / ton); isso permite que os trens para acelerar e manter velocidades mais altas e negociar rampas íngremes como impulso acumula e recuperado em downgrades (redução da corte, preenchimento e requisitos de tunelamento). Desde forças laterais agir em curvas, curvaturas são projetados com o maior raio possível. Todas estas características são radicalmente diferentes das operações de transporte de mercadorias, justificando, assim, linhas ferroviárias exclusivos de alta velocidade, se for economicamente viável.
Trânsito rápido é um sistema intracity construído nas grandes cidades e tem a maior capacidade de qualquer sistema de transporte de passageiros. É grau separadas e comumente construída no subsolo ou elevada. Ao nível da rua, menores bondes pode ser usado. Trilhos leves são bondes que têm acesso livre a passo, as suas próprias seções direita de passagem e, por vezes, atualizado subterrâneo. Monotrilhos operam, sistemas de média capacidade como elevadas. A mover as pessoas é uma driverless, trem desnivelado que serve apenas algumas estações, como um serviço de transporte. Devido à grande variedade de sistemas de trânsito rápido sem muita uniformidade, alinhamento rota variam muito com diversas formas de direito de (terra privada, lado da estrada, rua mediana) e características geométricas (curvas acentuadas ou grandes, íngremes ou notas suaves). Por exemplo, a Chicago El trens são projetados com carros extremamente curtos para negociar as curvas acentuadas na Loop. NJ de PATH têm carros de porte semelhante para acomodar curvas nos túneis trans-Hudson. De San Francisco BART operar carros grandes em suas rotas bem-projetados.
Trem de carga
Um trem de carga lanços carga usando vagões especializados para o tipo de mercadorias. Os trens de carga são muito eficiente, com economia de escala e de alta eficiência energética. No entanto, a sua utilização pode ser reduzida por falta de flexibilidade, se houver necessidade de transbordo em ambas as extremidades da viagem devido à falta de faixas para os pontos de recolha e de entrega. Frequentemente, as autoridades incentivar o uso do transporte ferroviário de carga, devido ao seu perfil ambiental.
Trens de contêineres se tornaram o tipo dominante em os EUA para o transporte não-granel. Os recipientes podem ser facilmente transbordar para outros modos, como navios e caminhões, usando guindastes. Este conseguiu o vagão (vagão de carga), em que a carga tinha de ser carregado e descarregado para o comboio manualmente. O intermodal conteinerização de carga revolucionou o fornecimento da cadeia logística da indústria, reduzindo significativamente os custos de navio. Na Europa, o deslizamento vagão parede foi largamente ultrapassada a vagões cobertos comuns. Outros tipos de carros incluem carros de geladeira , vagões de gado para o gado e autoracks para veículos rodoviários. Quando ferroviário é combinado com o transporte rodoviário, um roadrailer permitirá reboques para ser conduzido para o comboio, permitindo a fácil transição entre rodoviário e ferroviário.
Movimentação de granéis representa uma vantagem fundamental para o transporte ferroviário. Custos de baixa ou mesmo nula de transbordo combinados com eficiência energética e custos de inventário baixos permitem trens para lidar com granel muito mais barato que por estrada. Carga a granel típico inclui carvão, minério, grãos e líquidos. Massa é transportado em carros de topo aberto, carros funil e vagões-tanque.
Infra-estrutura
Prioridade
Trilhas Railway são colocadas sobre terras de propriedade ou arrendados pela empresa ferroviária. Devido à conveniência de manter notas modestas, trilhos, muitas vezes, ser colocados em caminhos tortuosos em terreno montanhoso ou montanhoso. Requisitos de comprimento e grau de trajecto pode ser reduzido pelo uso de alternada estacas, pontes e túneis-tudo o que pode aumentar significativamente os gastos de capital necessários para desenvolver um direito de passagem, reduzindo significativamente os custos operacionais e permitindo velocidades mais altas nas curvas de raio longo. Em áreas densamente urbanizadas, caminhos de ferro às vezes são colocados em túneis para minimizar os efeitos sobre as propriedades existentes.
Sirgagem
Pista consiste de dois carris de aço paralelas, ancorada perpendicular aos membros chamados laços (travessas) de madeira, betão, aço ou plástico para manter uma distância consistente para além, ou bitola. Os gabaritos são geralmente classificados como Bitola padrão (1,435 milímetros (4 ft 8 1/2 in)) usado em cerca de 60% das linhas ferroviárias existentes no mundo, Bitola larga e Bitola estreita. Além do calibre do trilho, as faixas serão estabelecidas para se conformar com um Carregando medidor que define a altura máxima e largura para veículos ferroviários e suas cargas para assegurar uma passagem segura através de pontes, túneis e outras estruturas.
A trilha orienta as cônicas, rodas com flange, mantendo os carros na pista sem direção ativa e, portanto, permitindo que os trens para ser muito mais do que os veículos rodoviários. Os carris e laços são geralmente colocadas sobre uma base feita de terra compactada no topo do qual é colocado um leito de lastro para distribuir a carga das amarras e para prevenir a faixa da encurvadura quando o chão se estabelece ao longo do tempo, sob o peso dos veículos que passam por cima.
O balastro também serve como meio de drenagem. Alguns pista mais moderno em áreas especiais é presa por fixação direta sem lastro. Pista pode ser pré-fabricados ou montados no lugar. Por soldadura trilhos em conjunto para formar comprimentos de trilho contínuo soldado, desgaste adicional no material circulante causada pela pequena diferença de superfície nas juntas entre os trilhos podem ser combatidos; Isso também contribui para uma condução mais silenciosa (comboios de passageiros).
Em curvas do carril externo pode estar a um nível mais elevado do que o carril interior. Isso é chamado de superelevação ou não posso. Isso reduz as forças que tendem a deslocar a pista e contribui para uma condução mais confortável para ficar em pé ou gado e passageiros sentados. Uma determinada quantidade de sobreelevação será a mais eficaz sobre uma gama limitada de velocidades.
Agulhas, também conhecidos como pontos e interruptores, são o meio de dirigir um trem em uma seção divergente de pista. Laid semelhante ao trajecto normal, um ponto consiste tipicamente de uma frog (comum do cruzamento), trilhos de verificação e dois trilhos de switch. Os carris de comutação pode ser movido para a esquerda ou para a direita, sob o controlo do sistema de sinalização, para determinar o caminho que vai seguir o comboio.
Spikes em dormentes de madeira pode soltar ao longo do tempo, mas dividida e laços podres podem ser substituídos individualmente com novos laços de madeira ou substitutos de concreto. Dormentes de concreto pode também desenvolver fissuras ou fendas, e também podem ser substituídos individualmente. Se os trilhos se contentar devido à subsidência do solo, que pode ser levantada por máquinas especializadas e de lastro adicional socada sob os laços para nivelar os trilhos.
Periodicamente, de lastro deve ser removido e substituído com lastro limpo para assegurar uma drenagem adequada. Pontões e outras passagens para a água devem ser mantidas limpas para que a água é apreendido pela trackbed, causando deslizamentos de terra. Onde trackbeds são colocados ao longo dos rios, proteção adicional é geralmente colocado para evitar a erosão Streambank durante os períodos de alta água. Pontes exigem inspeção e manutenção, uma vez que eles estão sujeitos a grandes surtos de estresse em um curto período de tempo quando um trem pesado atravessa.
Sistemas de trem de inspecção
A inspeção de equipamento ferroviário é essencial para a circulação segura dos comboios. Muitos tipos de detectores de defeitos estão em uso em estradas de ferro do mundo. Esses dispositivos utilizam tecnologias variam de uma pá simplista e mude para infravermelho e de varredura a laser, e mesmo análise de áudio ultra-sônica. Seu uso tem evitado muitos acidentes ferroviários ao longo dos 70 anos eles têm sido usados.
Sinalização
Sinalização ferroviária é um sistema utilizado para controlar o tráfego ferroviário de segurança para evitar que os comboios colidam. Sendo guiado por fixo rails com baixo atrito, os comboios são excepcionalmente suscetíveis a colisão, uma vez que freqüentemente operam em velocidades que não permitem-lhes para parar rapidamente ou a uma distância de mira do motorista. A maioria das formas de controle de trens envolvem autorização de movimento que está sendo passado dos responsáveis para cada seção de uma rede ferroviária para a tripulação. Nem todos os métodos requerem o uso de sinais, alguns sistemas de e são específicos para ferrovias trilha simples.
O processo de sinalização é tradicionalmente realizada num Caixa de sinal, um pequeno prédio que abriga o quadro alavanca necessária para o sinaleiro para operar switches e equipamentos de sinal. Estes são colocados em vários intervalos ao longo da rota de uma estrada de ferro, controlando seções especificadas pista. Desenvolvimentos tecnológicos mais recentes têm feito tal doutrina operacional supérflua, com a centralização das operações de sinalização para salas de controle regionais. Isto tem sido facilitado pelo aumento do uso de computadores, permitindo que vastas camadas da faixa a ser monitorado a partir de um único local. O método comum de sinalização bloco divide a faixa em zonas vigiadas por combinações de sinais de bloqueio, as regras operacionais e dispositivos de controle automático para que apenas um trem pode estar em um bloco a qualquer momento.
Eletrificação
O sistema de electrificação fornece energia elétrica para os trens, para que possam operar sem uma força motriz a bordo. Isto permite reduzir os custos operacionais, mas requer grandes investimentos de capital ao longo das linhas. Sistemas Mainline e eléctrico normalmente têm fios aéreos, que pendem de postes ao longo da linha. Trânsito rápido separados por grau às vezes usam um terreno terceiro trilho.
O poder pode ser alimentado como direta ou corrente alternada . As tensões mais comuns são 600 DC e 750 V para o eléctrico e sistemas de trânsito rápido, e 1500 e 3000 V para linhas principais. Os dois sistemas de corrente alternada dominantes são 15 kV e AC 25 kV AC.
Estações
A estação ferroviária serve como uma área onde os passageiros podem embarcar e desembarcar dos trens. A estação de mercadorias é um quintal que é exclusivamente utilizado para o carregamento e descarregamento de carga. Grandes estações de passageiros, pelo menos, um edifício fornecendo conveniências para os passageiros, tais como compra de bilhetes e comida. Estações menores tipicamente consistem apenas de um plataforma. Estações iniciais foram, por vezes, construída com tanto de passageiros e instalações de mercadorias.
As plataformas são utilizadas para permitir o acesso fácil para os comboios, e estão ligados uns aos outros através passagens inferiores, passadiço e de cruzamentos de nível. Algumas grandes estações são construídas como cul-de-sac, com os trens operando apenas a partir de uma direção. Estações menores normalmente servem zonas residenciais locais, e pode ter conexão com serviços de ônibus alimentador. Estações grandes, em particular estações centrais, servir como o principal hub de transporte público para a cidade, e tem transporte disponível entre serviços ferroviários, e para serviços de trânsito, bonde ou ônibus rápidos.
Operações
Propriedade
Desde os anos 1980, tem havido uma tendência crescente para dividir as empresas ferroviárias, com empresas proprietárias do material circulante separados daqueles que é proprietária da infra-estrutura. Isto é particularmente verdadeiro na Europa, onde este arranjo é necessária pela União Europeia. Isto permitiu acesso aberto por qualquer operador de transporte ferroviário para qualquer parte da rede ferroviária europeia.
Em os EUA, praticamente todas as redes ferroviárias e infra-estrutura fora da Corredor Nordeste são propriedade privada de linhas de transporte de mercadorias. Linhas de passageiros, principalmente Amtrak, funcionar como inquilinos sobre as linhas de transporte de mercadorias. Consequentemente, as operações devem ser cuidadosamente sincronizados e coordenados entre ferrovias de carga e passageiros, com comboios de passageiros, muitas vezes sendo expedidos pela estrada de ferro do frete host. Devido a este sistema compartilhado, ambos são regulados pela Administração Ferroviária Federal (FRA) e siga o AREMA normas para o trabalho na pista e AAR normas para veículos.
Financiamento
A principal fonte de renda para as empresas de transporte ferroviário é de receita dos bilhetes (para transporte de passageiros) e taxas de embarque de carga. Descontos e passes mensais são às vezes disponíveis para viajantes frequentes. Receita de frete pode ser vendido por slot recipiente ou para todo um trem. Às vezes, o remetente é dono dos carros e apenas aluga o transporte. Para o transporte de passageiros, propaganda renda pode ser significativo.
Governo pode optar por dar subsídios à exploração do sistema ferroviário, uma vez que o transporte ferroviário tem menos externalidades do que os outros modos de transporte dominantes. Se a empresa ferroviária é estatal, o Estado pode simplesmente fornecer subsídios directos em troca de um aumento da produção. Se as operações foram privatizadas, várias opções estão disponíveis. Alguns países têm um sistema em que a infra-estrutura é propriedade de uma agência do governo ou empresa, com acesso aberto às pistas para qualquer empresa que atenda aos requisitos de segurança. Nesses casos, o Estado pode optar por fornecer as faixas gratuitamente, ou por uma taxa que não cobrem todos os custos. Isto é visto como análogo ao governo proporcionar livre acesso a estradas. Para as operações de passageiros, um subsídio direto pode ser concedido a um operador de propriedade pública, ou obrigação de serviço público de concurso pode ser helt, e um contrato por tempo limitado concedido à proposta mais baixa.
Serviço nacional de US ferroviário de passageiros, Amtrak, é uma empresa ferroviária privada fretada pelo governo. Da mesma forma, do Canadá sistema Via Rail opera da mesma forma. Como os serviços de passageiros privados perdeu terreno significativo da concorrência para o automóvel e avião e foi forçado a sair do mercado, tornaram-se acionistas da Amtrak ou com uma taxa de entrada de dinheiro ou abrir mão de suas locomotivas e material circulante. Auxílio Governo apoia Amtrak fornecendo start-up de capital e torna-se para perde no final do ano fiscal.
Segurança
O transporte ferroviário é uma das mais seguras formas de viajar terra. Os trens podem viajar em uma velocidade muito alta, mas eles são pesados, são incapazes de desviar-se da pista e exigem uma grande distância para parar. Acidentes possíveis incluem descarrilamento (saltar a faixa), uma colisão com outro trem ou colisão com um automóvel ou outro veículo em passagens de nível. As últimas contas para a maioria dos acidentes ferroviários e de acidentes. As medidas mais importantes de segurança para evitar acidentes são estritas normas de exploração, por exemplo, sinalização ferroviária e portões ou da separação de classe em cruzamentos. Trem apitos, campainhas ou buzinas alertam para a presença de um trem, enquanto os sinais de via manter as distâncias entre trens.
Um elemento importante para a segurança de muitos redes de alta velocidade inter-cidades, como a japonesa Shinkansen é o fato de que apenas os comboios circulam em linhas férreas dedicadas, sem passagens de nível. Isso elimina efetivamente o potencial de colisão com automóveis, outros veículos e pedestres, reduz drasticamente a probabilidade de colisões com outros comboios e ajuda a garantir serviços de permanecer pontual.
Manutenção
Como em qualquer infra-estrutura de ativos, ferrovias deve manter-se com inspeção e manutenção periódica, a fim de minimizar o efeito das falhas de infra-estrutura que podem perturbar as operações de receitas de transporte de mercadorias e serviços de passageiros. Porque os passageiros são considerados os mais carga fundamental e geralmente operam em velocidades mais altas, os graus mais acentuados e maior capacidade / frequência, suas linhas são especialmente importantes. Práticas de inspecção incluem carros geometria da via ou a pé inspeção. Manutenção curva especialmente para serviços de trânsito inclui aferição, prendedor de aperto, e substituição ferroviário. Corrugation Rail é um problema comum com os sistemas de trânsito devido ao alto número de luz eixos, passagens de roda que resultam na moagem da interface roda / carril. Desde manutenção podem sobrepor-se com as operações, janelas de manutenção (horas noturnas, horários fora de pico, alterando horários de trem ou rotas) devem ser acompanhados de perto. Além disso, a segurança dos passageiros durante os trabalhos de manutenção (esgrima inter-pista, o armazenamento adequado de materiais, avisos de trabalho trilha, perigos de equipamentos próximos estados) deve ser considerada em todos os momentos. Às vezes, problemas de acesso de manutenção podem surgir devido a túneis, estruturas elevadas, e urbanas congestionadas. Aqui, equipamento especializado, versões menores de engrenagem manutenção convencional são utilizados.
Ao contrário estradas ou redes de estradas, onde a capacidade é desagregados em viagens não-vinculados mais de segmentos de rota individuais, capacidade ferroviária está fundamentalmente considerado um sistema de rede. Como resultado, muitos componentes são causas e efeitos das interrupções do sistema. Manutenção deve reconhecer a vasta gama de desempenho de uma rota (tipo de serviço ferroviário, originação / destino, impactos sazonais), a capacidade da linha (comprimento, terreno, número de faixas, tipos de controle de trem), taxa de transferência de trem (velocidades max, aceleração / desaceleração taxas), e recursos de serviços com trilhas compartilhadas de passageiros e frete (tapumes, as capacidades de terminais, rotas de comutação, e tipo de construção).
Impacto
Energia
O transporte ferroviário é uma eficiente em termos de energia, mas de capital intensivo, meios de transporte terrestre mecanizada. As faixas fornecer superfícies lisas e duras em que as rodas do trem pode rolar com um mínimo de atrito. Mover um veículo em e / ou através de um meio (terra, mar ou ar) requer a superação da resistência ao movimento. Resistência total de um veículo terrestre (em libras ou Newtons) é uma função quadrática da velocidade do veículo:
onde:
- Rindica a resistência total
- umaresistência constante indica inicial
- bindica a velocidade constante relacionada
- Cindica a constante que é a função de forma, área frontal, e lados de veículo
- vindica a velocidade
- v 2indica a velocidade, quadrado
Essencialmente, a resistência difere entre o ponto de contacto do veículo com a superfície da estrada. Rodas de metal sobre trilhos de metal têm uma vantagem significativa de superar a resistência em comparação com rodas de borracha-cansado em qualquer superfície da estrada (estrada de ferro - 0.001g 10 mph e 0,024 g em 60 mph; truck - 0,009 g em 10 mph e 0,090 a 60 mph) . Em termos de capacidade de carga, combinando velocidade e tamanho a ser movido em um dia (toneladas-milhas / dia):
- humana - podem transportar 100 lbs. 20 milhas por dia (uma tonelada-milha / dia)
- cavalo e carrinho de mão - pode transportar quatro toneladas-milhas / dia
- carroça no pavimento bom - pode transportar 10 toneladas-milhas / dia
- totalmente caminhão de serviço público - pode transportar 20.000 toneladas-milhas / dia
- trem de longa distância - pode transportar 500 mil toneladas-milhas / dia A maioria dos trens tomar 250-400 caminhões fora da estrada, tornando o caminho mais seguro.
Em termos de potência motriz, a relação potência e peso, utilizada para vencer a resistência ao movimento quando locomotivas converter combustível para aquecer para a propulsão de uma barcaça lento requer 0,2 cv / ton net, uma ferrovia e gasoduto requer 2,5 cv / ton net, e caminhão requer 10 cv / ton net. No entanto, a velocidades mais elevadas, uma estrada de ferro supera a barcaça e prova mais econômica.
Como exemplo, um vagão moderno típico pode conter até 113 toneladas de carga em dois de quatro rodas bogies. A pista distribui o peso do trem de maneira uniforme, permitindo significativamente maiores cargas por eixo ea roda do que no transporte rodoviário, levando a menos desgaste na maneira permanente. Isso pode economizar energia em comparação com outras formas de transporte, como o transporte rodoviário, o que depende do atrito entre os pneus de borracha e da estrada. Os trens têm uma pequena área frontal em relação à carga que transportam, o que reduz a resistência do ar e, portanto, o consumo de energia.
Além disso, a presença de pista guiando as rodas permite comboios muito longos para serem puxados por um ou alguns motores e impulsionado por um único operador, mesmo em torno de curvas, o que permite economias de escala, tanto em recursos humanos e utilização de energia; pelo contrário, nos transportes rodoviários, mais de duas articulações provoca fishtailing e faz o veículo inseguro.
Uso
Devido a estes benefícios, o transporte ferroviário é uma das principais formas de transporte de passageiros e de mercadorias em muitos países. Ele é onipresente na Europa, com uma rede integrada que cobre praticamente todo o continente. Na Índia, China, Coreia do Sul e Japão, muitos milhões utilizar trens como transporte regular. Transporte ferroviário de mercadorias é generalizada e muito utilizada na América do Norte, mas o transporte ferroviário interurbano de passageiros naquele continente é relativamente escasso fora do Corredor Nordeste, devido à perda da concorrência com outros modos preferenciais, em especial automóveis e aviões.
África e América do Sul têm algumas redes extensas, como na África do Sul, África do Norte e Argentina, mas algumas ferrovias desses continentes são linhas isoladas. A Austrália tem uma rede geralmente escasso condizente com sua densidade populacional, mas tem algumas áreas com redes significativas, especialmente no sudeste. Além da linha transcontinental leste-oeste anteriormente existente na Austrália, uma linha de norte a sul foi construído. A ferrovia mais alta do mundo é a linha de Lhasa, no Tibete, em parte, correndo sobre o território permafrost. A região ocidental da Europa tem a maior densidade ferroviário do mundo e tem muitos trens individuais que operam através de vários países, apesar das diferenças técnicas e organizativas em cada rede nacional.
Benefícios sociais e econômicos
Estradas de ferro também foram mostrados para contribuir para a vitalidade social e de competitividade económica da sua capacidade para o transporte de grandes quantidades de clientes e trabalhadores para centros das cidades e subúrbios (ou seja, Washington DC como um centro cultural / política devido ao sistema de Metrorail, San Francisco animada 's baixa devido ao sistema BART). Hong Kong reconheceu ferroviário como "a espinha dorsal do sistema de transporte público "e, como tal, desenvolveu seu sistema de ônibus franqueada e infra-estruturas rodoviárias em alinhamento compherensive com os seus serviços ferroviários. Grandes cidades da China, como Pequim , Xangai e Guangzhou reconhecer linhas ferroviárias de trânsito como as linhas de enquadramento e de ônibus como o principal órgão para os seus sistemas de transporte metropolitanas. O japonês Shinkansen foi construído para atender a crescente demanda de tráfego no "coração da indústria e da economia do Japão" situado na Tokyo - linha de Kobe.
Ao contrário de expansão rodovia, indicativa da política de transporte dos EUA, que incentiva o desenvolvimento de subúrbios na periferia, contribuindo para o aumento milhas percorridos pelos veículos, emissões de carbono , desenvolvimento de espaços greenfield, e do esgotamento de reservas naturais, ferrovias crescimento do canal em direção a cidade densas aglomerações e ao longo de sua artéria. Estes acordos revalorizar espaços da cidade, local impostos , habitação valores e promoção do desenvolvimento de uso misto.
