Chugging over korte afstande eller hele kontinenter, tog fungere som en vigtig transportform på verdensplan. Også kaldet jernbaner eller jernbaner, tog transporterer passagerer eller gods i deres biler - såsom råvarer, forsyninger eller færdigvarer - og nogle gange begge dele.
Tilbage før de vilde ideer om mennesker som Wright -brødrene, Henry Ford og Gottlieb Daimler, du havde begrænsede muligheder for at rejse rundt i by og land. Brolagte veje krydsede ikke altid landskabet. Selv med veje, hestevogne kæmpede stadig med at flytte mennesker og varer, især i dårligt vejr. Allerede i 1550, pragmatiske tyskere konstruerede og brugte træbanesystemer, begrundelse for, at hestevogne og vogne lettere og hurtigere kunne rejse over træskinner end grusveje. I slutningen af 1700 -tallet, jernhjul og skinner havde en-træede.
Men det var først, da damplokomotivet blev opfundet i 1797 i England, at jernbanen, som vi kender den, begyndte at tage form. Stockton &Darlington Railroad Company i England blev den første offentlige jernbane til at transportere passagerer og gods. Dampdrevne lokomotiver transporterede seks kulbiler og op til 450 passagerer en afstand på 14 kilometer på mindre end en time. Heste kunne bare ikke toppe det.
På tværs af havet, B&O Railroad Company etablerede sig som det første amerikanske jernbaneselskab i 1827. I 1860, Amerikanske jernbanearbejdere havde lagt mere end 30, 000 miles (48, 280 kilometer) spor, mere end i hele verden [kilde:AAR]. Jernbaner fungerede som den vigtigste transportform og gjorde det billigt og let at sende forsyninger og varer, selv for unions- og konfødererede hære under borgerkrigen.
Efter borgerkrigen, det amerikanske jernbanenet udvides igen, og landets første transkontinentale jernbane blev færdiggjort i 1869. Byer spirede langs jernbanelinjerne, og jernbanen fremskyndede ekspansionen mod vest. I begyndelsen af det 20. århundrede, Amerikanske jernbaner kørte 254, 000 miles (408, 773 kilometer) spor. Diesellokomotiver havde erstattet damplokomotiver.
Men i midten af det 20. århundrede, faldet på de amerikanske jernbaner var begyndt. Et udviklet mellemstatligt motorvejssystem og omfattende føderale bestemmelser tog deres vejafgifter på tog. I den igangværende energikrise, imidlertid, tog, der kører på diesel og undertiden endda biodieselbrændstof, kan genvinde deres tidligere popularitet blandt passagerer, når vi bevæger os gennem det 21. århundrede.
Bliv ikke afsporet. Bliv ved, mens vi taler om togteknologi, hvordan tog flytter mennesker og gods og hvad fremtiden for jernbanetransport kan bringe.
Indhold
Når vi siger tog, vi mener ikke bare en Thomas the Tank Engine. Vi henviser snarere til hele pakken:jernbanevogne, jernbanespor, afbrydere, signaler og et lokomotiv, selvom ikke alle tog er afhængige af lokomotiver til at trække dem, men de fleste tog, vi nævner, gør.
Med lokomotiverne i spidsen, sammenkoblede jernbanevogne følger, fyldt med gods og passagerer - endda cirkusdyr i nogle tilfælde. Jernbanesporet styrer toget og gør et par andre ting, som vi vil tale om senere. Fordi mange tog kører på samme spor, kontakter og signaler styrer trafikken. Lad os bryde det ned.
Jobbet af lokomotiv er at ændre den kemiske energi fra brændstoffet (træ, kul, dieselolie) i bevægelses kinetisk energi. De første lokomotiver gjorde dette med en dampmaskine, som du kan læse mere om i Sådan fungerer Steam -teknologi. Det damplokomotiv varede i omkring et århundrede, men blev til sidst erstattet af diesellokomotiv , et mægtigt mekanisk vidunder, der kan bestå af en kæmpe motor sammen med elektriske generatorer eller generatorer til at levere elektrisk strøm til toget. Faktisk, diesellokomotiver har deres helt egen artikel - Sådan fungerer diesellokomotiver. Mange tog spreder flere lokomotiver i hele deres lineup for at øge og distribuere strømmen.
Udover damp- og dieseldrevne lokomotiver, mange tog kører udelukkende på elektrisk strøm. De får elektriciteten fra en tredje skinne, eller elektrisk ledning, langs banen. Transformatorer overfører spændingen fra ledningerne, og den elektriske strøm driver motorerne (AC eller DC) på hjulene. Elektriske lokomotiver bruges på undergrundsbaner og mange pendlerbanesystemer.
Operatører styrer toget ved hjælp af gashåndtaget, bakgear og bremse. Det gashåndtag styrer lokomotivets hastighed. Det bakgear gør det muligt for lokomotivet at bakke op. Det bremse tillader lokomotivet at bremse og stoppe. Uanset typen, lokomotiver bruger luftbremser og håndbremser til at stoppe motoren. Luftbremser bruger højtryksluft til at køre bremsefoden mod hjulet. Friktionen mellem bremseklodsen og hjulene bremser hjulets bevægelser. Operatøren dropper også motoren tilbage for at bremse toget, som når du tager din fod af gaspedalen, når du stopper din bil. En mekanisk håndbremse bruges også, hvis luftbremserne svigter (normalt når der ikke er tilstrækkeligt lufttryk til at drive dem).
Alle jernbanevogne har en undervogn der indeholder hjul og et affjedringssystem til at buffere turen. I hver ende af undervognen, koblinger , som er som kroge, forbinde bilerne.
Hvad der er oven på undervognen afhænger af typen af jernbanevogn, og der er flere.
Fortsæt med at læse for at lære om, hvad guider træner på deres rejser.
Jernbanespor styrer toget, fungerer som overfladen med lav friktion, som toget kører på, og overfører ofte vægten af toget til jorden nedenfor. Banen kan også levere elektrisk strøm langs den tredje skinne, som du husker.
Et jernbanespor består af to parallelle stålskinner, der er sat en fast afstand fra hinanden, kaldet Målestok . Standardmåleren er 4 fod 8,5 tommer (1, 435 millimeter). Skinnerne er forbundet med hinanden via jernbane bånd (kaldet sveller i Europa), som kan være lavet af træ eller beton. Skinnerne er normalt boltet til båndene. Båndene sættes i det løse grus eller ballast . Ballast består ofte af løse sten, der hjælper med at overføre lasten til det underliggende fundament. Båndene "flyder" på ballasten og banens vægt holder dem stabiliseret.
Når jernbanearbejdere lægger togskinner, de bruger ofte en stålskinne med flad bund, der ligner konstruktionens bjælkebjælker i stål. Skinnen har en bred bund eller fod, en smal bane og et hoved (bredere end nettet, men ikke så bred som foden). Skinnernes vægt varierer fra 80 til 160 pund (36 til 73 kg) pr. Gård afhængigt af hvilken type tog der kører på skinnerne og landet. Segmenter af jernbanespor kan forbinde hinanden med boltede plader kaldet fiskeplader, men de fleste moderne skinnesegmenter er svejset sammen for at give en jævn kørsel.
Under skinnerne, banen er undertiden polstret eller ballasteret. Fundamentet kan være lavet af sand eller beton. I mange tilfælde, jernbanespor er hævet over den omgivende jord og har afløbssystemer til fjernelse af vand. De kan også være omgivet af hegn for at forhindre dyr og mennesker i at vandre videre til sporene. Endelig, elektriske tog vil enten have en tredje power rail eller overhængende ledninger, der forsyner elektriciteten.
Stålskinner kan være lige eller buede for at styre toget, da stål let bukkes i form. Afhængig af topografien, nogle kurver kan være let vinklede eller bankede for at hjælpe toget med at blive på banen, når det forhandler kurven. På forskellige punkter langs banen, skinner kan have kontakter , som kan flytte et tog fra et spor til et andet. Afbrydere og tilhørende spor er vigtige for at kontrollere trafikken. For eksempel, når to tog kører på samme spor, en kontakt kan tillade det ene tog at trække af til et holdebane, mens det andet passerer. En switch kan også ændre et togs retning som at flytte det fra et nord-sydligt spor til et øst-vestligt spor. Mange jernbanestationer har skifte værfter hvor tog samles og flyttes på forskellige spor.
Endelig, signaler holde togoperatørerne informeret om trafikforholdene fremover. Signaler styrer togtrafik, ligesom trafiklys styrer biltrafik på veje. Udover signaler, mange lokomotiver har radioer og computerterminaler, der overvåger trafikforhold ved hjælp af oplysninger fra signalcentre, der ligner lufttrafikkontrolstationer.
Nu hvor vi har mekanikken nede, lad os se, hvordan de passer sammen for at flytte pakker og mennesker.
Togmålere og vogneEn populær myte er, at standard togmåleren var baseret på bredden af den romerske vogn. Dette er usandt, især da romerne ikke brugte vogne til at transportere varer og forsyninger. Standard togmåler på 4 fod 8,5 tommer (1, 435 millimeter) blev valgt af den britiske opfinder George Stephenson, der designede det første jernbanesystem. Stephenson havde arbejdet med forskellige jernbaner, der blev brugt i britiske miner og besluttet sig for, hvad der nu er standardmåleren.
Jernbaner er måske den billigste måde at trække gods over land på. Ifølge Association of American Railroads (AAR), det amerikanske godstogsystem fører verden i trafikmængde, fragtmængde trukket, indtægter, overkommelighed, kilometer spor og andre foranstaltninger.
Amerikanske godstogbaner omfatter følgende kategorier:
[kilde:AAR]
Godsbaner har masser af ting, men den mest almindelige vare er kul til elektriske kraftværker (44 procent tonnage og 21 procent omsætning). Kemikalier, landbrugsprodukter, ikke -metalliske mineraler, blandede forsendelser og andre varer udgør hovedkategorierne. I 2007, Klasse I jernbaner trak mere end 1,9 milliarder tons gods (1,7 milliarder tons) gods og tjente omkring 53 milliarder dollars. Godsbaner tjener penge baseret på fragtens vægt og den tilbagelagte afstand. Industrien bruger ton-mile som grundenhed, og klasse I-jernbaner transporterede mere end 1,7 billioner ton-miles i 2007 [kilde:AAR].
I USA, jernbaneselskaberne ejer selv jernbanesporene. Landtilskud fra den føderale regering til jernbanerne i 1800'erne tillod jernbanerne at eje sporene. Desuden, Amerikanske godstogbaneselskaber er privatejet og drives, uden statsstøtte. Mens jernbaner ejer nogle af de tusinder af brugte godsvogne, bilfirmaer og andre afsendere ejer faktisk de fleste af dem.
De internationale ledere inden for godstogbaner er USA, Rusland og Kina. I modsætning til USA, Europæiske jernbaner er for det meste statsejede. De transporterer primært passagerer og i langt mindre grad, fragt. Imidlertid, denne opsætning ændrer sig, og fragtning af gods bliver stadig vigtigere. Europæiske jernbaner tjener ikke så mange penge på at transportere gods som deres amerikanske kolleger. Deres situation ser ud til at ligne den på amerikanske godstogbaner, før Staggers Rail Act fra 1980 blev vedtaget.
På passagerfronten, imidlertid, Europæiske jernbaner ligger millioner af meter foran, som du vil læse om næste gang.
Staggers Rail Act fra 1980Før 1980, Amerikanske jernbaner blev stærkt reguleret af den føderale regering, som fastsatte de gebyrer, jernbaner kunne opkræve, blandt mange andre regler. I 1970'erne, jernbanerne var næsten konkurs. Kongressen kunne enten deregulere jernbanerne eller nationalisere dem. Lovgiverne valgte den førstnævnte. Staggers Rail Act fra 1980 gav jernbanerne frihed til at bestemme transportruter, fastsætte takster for flytning af gods og effektivisere procedurer for salg af jernbanelinjer. Loven fastlagde maksimale takster, som jernbaner kunne opkræve og procedurer for at forhindre misbrug fra jernbaneselskaber. Siden loven blev vedtaget, jernbaner er blevet mere konkurrencedygtige og har øget deres indtægter og trafikmængde betydeligt. Det ser ud til, at jernbaner kan være en pengeproducent.
Tidligt i USA togrejser, godstogbaner tilbydes passagertjenester, men tjente ikke mange penge. I 1970, Kongressen oprettede Amtrak for at overtage passagertjenester fra godstogsselskaberne. Amtrak driver korridorydelser midt i større byområder på østkysten, Midtvesten og vestkysten. Det tilbyder også langrendstjenester.
Amtrak kører på spor, der ejes af værtsbaner. Faktisk, 70 procent af Amtrak -ruterne ejes af klasse I -fragtfirmaer. Det betjener mere end 500 destinationer i 46 stater. I 2007, Amtrak transporterede 25,8 millioner passagerer (i gennemsnit 70, 000 passagerer på 300 tog dagligt).
Amtrak modtager føderale, statslig og lokal støtte til gengæld for at tilbyde passager- og pendlertjenester. På trods af regeringens støtte og øget rytterantal, Amtrak har ikke givet overskud. I 2007, Amtraks udgifter oversteg sine indtægter med omkring 1 milliard dollar. En mulig årsag til manglen er, at Amtrak står over for hård konkurrence fra biler og flyselskaber, men mere om det senere.
I modsætning hertil, Europæiske jernbanesystemer er primært afsat til persontrafik. De fleste europæiske jernbaner er statsejede. I 1959, Eurail -gruppen blev oprettet for at håndtere den øgede turismebelastning. Organisationen koordinerer og markedsfører persontogtrafik blandt 30 europæiske lande. Det europæiske netværk forbinder de fleste europæiske byer. Eurails højhastighedstog er blevet konkurrencedygtige med flyselskaber og er mere effektive end biler.
Rusland, Kina, Korea, Japan og Australien tilbyder også persontogtjeneste. Hvert land har et omfattende jernbanenet til passagerrejser. Desuden, det europæiske tognet forbindes med jernbaner, der kører til Kina, Indien og Sydøstasien. Imidlertid, ikke alle lande eller kontinenter har etableret internationale jernbanenet. Hverken Afrika eller Central- eller Sydamerika praler af sådanne netværk. Og mens Mexico, Peru, Brasilien, Sydafrika og Marokko har tog, disse tog kører på spor udelukkende inden for disse lande.
Vi kan ikke lade denne side slutte med at nævne et par af vores foretrukne berømte persontog.
Vil togrejser fange i mere end et par udvalgte lande? Bliv ved med at læse for at finde ud af det.
Planlægger du at se verden med tog?Overvejer du at tage en togrejse i USA? Du kan lære om ruter, skemaer, og reservationer online på Amtraks hjemmeside. Hvis du er på vej til Europa, du vil måske slå Eurails passagerruter og køreplaner op, samt forbehold, på Eurails hjemmeside.
Succesen med det amerikanske godstransportsystem har vist, at flytning af gods med jernbane kan være økonomisk, effektiv og rentabel. Tog er en vigtig del af et lands infrastruktur, så hvordan ser deres fremtid ud?
Togtransportens fremtid vil blive dikteret af olieprisen og tilgængeligheden, regeringernes beslutsomhed om at finde alternative rejsemåder og den offentlige efterspørgsel efter økonomiske, hurtig transport. For eksempel, Europas jernbanetrafik med store passagerer blev delvist drevet af historisk præcedens og benzinprisen. Det er forbedret med fremskridt inden for højhastighedstog og dedikerede passagerbanelinjer.
I USA, persontogtrafikken har ikke fanget op af flere årsager:
Imidlertid, efterhånden som oliepriserne stiger, Amerikanerne vil søge alternative midler til langdistancerejser, og tog er en god kandidat.
Men omlægning af amerikanske jernbaner til persontrafik vil ikke være let. For eksempel, rejsende vil højst sandsynligt have højhastighedstog som dem i Europa og Japan. Men højhastighedstog er dyre at bygge og vedligeholde. De fungerer også bedst på dedikerede passagerbaner. Desuden, jernbanerne skal nå flere byer og destinationer, end de gør nu. Så, at gøre jernbaner til en større form for persontransport vil kræve investeringer for at udvide og forbedre jernbanesystemerne. Om denne udvidelse vil blive foretaget af regeringen eller private virksomheder, skal stadig ses. Og det sker sandsynligvis først, når den offentlige efterspørgsel efter jernbanetransport stiger.
Nye teknologier såsom magnetisk levitation eller maglev -tog kan øge toghastigheden endnu mere. Disse tog har ikke hjul, men kører snarere på superledende magnetiske skinner, men de er dyre at bygge og vedligeholde.
Bliv ved med at kigge efter flere interessante toghistorier, ligesom How the Great Train Robbery Worked.
Sidste artikelHvordan fungerer en vandkanon?
Næste artikelSådan fungerer olietankskibe