Sådan fungerer tog:historie, teknologi og jernbanetransportens fremtid

Sådan fungerer tog

Tog er et komplekst system af lokomotiver, biler, skinner, sporskifter, signaler og kontroludstyr, der flytter mennesker og gods over hele kloden. Fra de første dampmaskiner i det 18. århundrede til nutidens højhastigheds-maglevs har jernbaneteknologien udviklet sig til at tilbyde effektiv, sikker og miljøvenlig transport.

Togenes historie i USA

Tidlige træskinner dukkede op i Tyskland omkring 1550, men det virkelige gennembrud kom med det engelske damplokomotiv fra 1797. Stockton &Darlington Railway blev den første offentlige linje til at transportere passagerer og gods – seks kulbiler og op til 450 passagerer på under en time over 9 miles.

I USA begyndte Baltimore &Ohio Railroad driften i 1827. I 1860 havde amerikanske arbejdere lagt over 30.000 miles (48.280 km) spor, et tal, der oversteg verdenstotalen på det tidspunkt. Borgerkrigen gjorde, at jernbaner blev en strategisk livline for både unionshære og konfødererede hære.

Efter krigen sluttede den første transkontinentale linje i 1869, hvilket udløste hurtig vestlig ekspansion. I begyndelsen af ​​det 20. århundrede kørte amerikanske jernbaner 254.000 miles (408.773 km). Damp gav plads til diesel i midten af ​​århundredet, men et fald fulgte fremkomsten af ​​motorveje og føderal regulering. I dag kan diesel- og biodieseltog igen blive mainstream midt i energiprisernes volatilitet.

Lokomotiver og togteknologi

Moderne lokomotiver omdanner kemisk energi til kinetisk bevægelse. Dampmaskiner dominerede i et århundrede før dieselmotorer - ofte udstyret med elektriske generatorer - tog over. Mange langdistancetog bruger flere lokomotiver til strømfordeling.

Elektriske lokomotiver trækker strøm fra en tredje skinne eller luftledning ved hjælp af transformere og trækmotorer. De er almindelige på undergrundsbaner og pendlerbaner.

Styringen sker via gashåndtag (hastighed), bakgear og bremser. Luftbremser - højtryksluft, der virker på bremseklodser - er det primære system med mekaniske håndbremser som sikkerhedsback. Koblinger forbinder biler, og hver bils undervogn rummer hjul og affjedring.

Typiske biler omfatter kassevogne, malmbiler, tankvogne, flade biler, trailervogne, containervogne og personbiler – nogle med panoramavinduer eller sovekabiner.

Spor infrastruktur

Spor består af to parallelle stålskinner sat til en fast sporvidde. Standardmålet er 4ft8½in (1.435 mm). Skinner er fastgjort til bindemidler (sovende) lavet af træ eller beton, som hviler på ballast - løse sten, der fordeler vægten.

Moderne skinner er normalt svejset for en jævn tur, selvom nogle sektioner bruger fiskeplader. Spor kan være lige, buede eller skråtstillede for at hjælpe med højhastighedskørsel. Sporskifter flytter biler mellem spor, og signalsystemer – både visuelle og elektroniske – styrer trafikken som trafiklys på vejene.

Godstogsystemer

Amerikanske godsjernbaner er verdens største målt i volumen, indtægter og banekilometertal. Klasse I-jernbaner – seks store transportører – trækker over 67 % af det nationale gods over 5.150–51.499 km spor.

Fragtkategorier:kul (44 % tonnage, 21 % omsætning), kemikalier, landbrugsprodukter, ikke-metalliske mineraler og blandede forsendelser. I 2007 flyttede ClassI-jernbanerne 1,9 milliarder tons (1,7 milliarder tons) og tjente omkring 53 milliarder dollars og leverede 1,7 billioner ton-mile.

Jernbanerne ejer spor, men de fleste godsvogne ejes af speditører eller leasingselskaber. I USA er industrien privatejet uden statsstøtte, hvorimod mange europæiske jernbaner er statsejede og primært fokuserer på passagerservice.

Passagerjernbanesystemer

Amtrak, etableret i 1970, driver 70% af sine ruter på fragtspor og betjener 500+ destinationer i 46 stater. I 2007 transporterede den 25,8 millioner passagerer, men havde et underskud på 1 milliard USD.

Europas netværk er i vid udstrækning statsejet og tilbyder højhastighedstjenester, der konkurrerer med flyselskaber. Nøgletjenester omfatter Eurostar (Storbritannien-Frankrig-Belgien), TGV (Frankrig) og Orient Express-arvlinjen.

Andre større passagernetværk findes i Rusland, Kina, Japan, Korea og Australien, selvom de fleste kontinentale forbindelser stadig er begrænsede.

Fremtiden for togtransport

Jernbanens fremtid afhænger af brændstofpriser, regeringens politik og offentlig efterspørgsel efter hurtige, økonomiske rejser. Højhastighedstog – der kræver dedikerede linjer – kan vinde indpas, efterhånden som olieomkostningerne stiger. Maglev-tog lover endnu højere hastigheder, men står over for høje konstruktions- og vedligeholdelsesomkostninger.

Investeringer i infrastruktur, uanset om det er offentlig eller privat, vil være afgørende for at udvide dækningen, forbedre hastigheder og integrere nye teknologier.

Ofte stillede spørgsmål

Hvordan bevæger tog sig?

Lokomotiver omdanner brændstof til kinetisk energi; operatører styrer hastigheden med gashåndtag, bakgear og bremser.

Hvordan kører tog på skinner?

Spor består af parallelle skinner med fast sporvidde, understøttet af bånd og ballast.

Har elektriske tog gear?

Moderne elektriske lokomotiver bruger trækmotorer uden gear; dieselmotorer strømgeneratorer, der fodrer disse motorer.

Hvad er afstanden mellem skinner på et togspor?

Standardmåler:4ft8½in (1.435 mm).

Hvordan fungerer et elektrisk tog?

Elektriske tog trækker strøm fra en tredje skinne eller køreledning, som forsyner trækmotorer til at flytte hjulene.

Relaterede HowStuffWorks-artikler

Flere gode links

Kilder

• Amtrak:amtrak.com
• Association of American Railroads (AAR):aar.org
• USA Department of Transportation, Federal Railroad Administration:fra.dot.gov
• Eurostar:eurostar.com
• Eurotunnel:eurotunnel.com
• Indiske jernbaner:indianrail.gov.in
• Japan Railways Group:japanrail.com
• Nationalt atlas:nationalatlas.gov
• Jernbanetekniske websider:railway-technical.com
• Yderligere referencer er udeladt for kortheds skyld.