El transporte ferroviario (también conocido como transporte ferroviario ) es un medio de transferir pasajeros y mercancías en vehículos de ruedas que circulan sobre rieles, que se encuentran en vías . A diferencia del transporte por carretera , donde los vehículos circulan sobre una superficie plana preparada, los vehículos ferroviarios ( material rodante ) son guiados direccionalmente por las vías por las que circulan. Las vías generalmente consisten en rieles de acero , instalados en traviesas (tirantes) colocados en lastre., sobre el que se mueve el material rodante, generalmente provisto de ruedas metálicas. También son posibles otras variaciones, como la "vía en placa", en la que los rieles se sujetan a una cimentación de hormigón que descansa sobre un subsuelo preparado.
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El material rodante en un sistema de transporte ferroviario generalmente encuentra una menor resistencia a la fricción que los vehículos de carretera con neumáticos, por lo que los vagones de pasajeros y mercancías (vagones y vagones) se pueden acoplar en trenes más largos . La operación la lleva a cabo una empresa ferroviaria , que proporciona transporte entre las estaciones de tren o las instalaciones del cliente de carga. La energía es proporcionada por locomotoras que extraen energía eléctrica de un sistema de electrificación ferroviaria o producen su propia energía, generalmente por motores diesel o, históricamente, motores de vapor . La mayoría de las pistas van acompañadas de unsistema de señalización . Los ferrocarriles son un sistema de transporte terrestre seguro en comparación con otras formas de transporte. [Nb 1] El transporte ferroviario es capaz de lograr altos niveles de utilización de pasajeros y carga y eficiencia energética, pero a menudo es menos flexible y requiere más capital que el transporte por carretera, cuando se consideran niveles de tráfico más bajos.
Los ferrocarriles transportados por hombres y animales más antiguos que se conocen se remontan al siglo VI a. C. en Corinto , Grecia . El transporte ferroviario comenzó a mediados del siglo XVI en Alemania en forma de funiculares y vagones de caballos . El transporte ferroviario moderno comenzó con el desarrollo británico de la locomotora de vapor en Merhyr Tydfil cuando Richard Trevithick manejó una locomotora de vapor y cargó vagones entre Penydarren Ironworks y Abercynon en 1802. Por lo tanto, el sistema ferroviario de Gran Bretaña es el más antiguo del mundo. Construido por George Stephenson y su hijo Robert sociedad 's Robert Stephenson y Company, la Locomoción No. 1 es la primera locomotora de vapor para transportar pasajeros en una línea ferroviaria pública, el Ferrocarril Stockton y Darlington en 1825. George Stephenson también construyó la primera línea ferroviaria pública interurbana del mundo en utilizar solo locomotoras de vapor, el ferrocarril de Liverpool y Manchester, que se inauguró en 1830 . Con las máquinas de vapor, se podrían construir ferrocarriles principales, que fueron un componente clave de la Revolución Industrial . Además, los ferrocarriles redujeron los costos de envío y permitieron menos mercancías perdidas, en comparación con el transporte acuático, que enfrentaba el hundimiento ocasional de los barcos. El cambio de canalesa los ferrocarriles permitieron "mercados nacionales" en los que los precios variaban muy poco de una ciudad a otra. La expansión de la red ferroviaria y el uso de horarios ferroviarios llevaron a la estandarización del tiempo (tiempo ferroviario) en Gran Bretaña según la hora media de Greenwich. Antes de esto, las principales ciudades y pueblos variaban su hora local en relación con GMT. La invención y el desarrollo del ferrocarril en el Reino Unido fue uno de los inventos tecnológicos más importantes del siglo XIX. El primer tren subterráneo del mundo, el Metropolitan Railway (parte del metro de Londres ), inaugurado en 1863.
En la década de 1880, se introdujeron los trenes electrificados , lo que llevó a la electrificación de los tranvías y los sistemas de tránsito rápido. A partir de la década de 1940, las locomotoras de vapor de los ferrocarriles no electrificados en la mayoría de los países fueron reemplazadas por locomotoras diesel- eléctricas, y el proceso estuvo casi completo en la década de 2000. Durante la década de 1960, se introdujeron sistemas ferroviarios de alta velocidad electrificados en Japón y más tarde en algunos otros países. Muchos países están en proceso de reemplazar las locomotoras diesel por locomotoras eléctricas, principalmente debido a preocupaciones ambientales, un ejemplo notable es Suiza., que ha electrificado completamente su red. Se han probado otras formas de transporte terrestre guiado fuera de las definiciones ferroviarias tradicionales, como monorraíl o levitación magnética , pero su uso ha sido limitado.
Tras una disminución después de la Segunda Guerra Mundial debido a la competencia de automóviles y aviones, el transporte ferroviario ha tenido un resurgimiento en las últimas décadas debido a la congestión de las carreteras y el aumento de los precios del combustible, así como la inversión de los gobiernos en el ferrocarril como medio para reducir las emisiones de CO 2 en el país. contexto de preocupaciones sobre el calentamiento global .
Historia [ editar ]
La historia del transporte ferroviario comenzó en la época prehistórica.
Sistemas antiguos [ editar ]
El Post Track , una calzada prehistórica en el valle del río Brue en Somerset Levels , Inglaterra, es uno de los caminos construidos más antiguos que se conocen y data de alrededor del 3838 a. C. [1], lo que lo hace unos 30 años más antiguo que el Sweet Track de la misma zona. [2] Varias secciones se han programado como monumentos antiguos . [3] [4] [5] [6]
La evidencia indica que había un camino pavimentado Diolkos de 6 a 8,5 km de largo , que transportaba barcos a través del istmo de Corinto en Grecia desde alrededor del 600 a. C. [7] [8] [9] [10] [11] Los vehículos de ruedas tirados por hombres y animales corrían por surcos de piedra caliza , que constituían el elemento de vía, impidiendo que los vagones abandonaran la ruta prevista. El Diolkos estuvo en uso durante más de 650 años, hasta al menos el siglo I d.C. [11] Las vías pavimentadas también se construyeron más tarde en el Egipto romano . [12]
Sistemas modernos de pre-vapor [ editar ]
Carriles de madera introdujeron [ editar ]
En 1515, el cardenal Matthäus Lang escribió una descripción del Reisszug , un funicular en la Fortaleza de Hohensalzburg en Austria. La línea originalmente usaba rieles de madera y una cuerda de transporte de cáñamo y era operada por energía humana o animal, a través de una rueda dentada . [13] La línea todavía existe y está operativa, aunque en forma actualizada y es posiblemente el ferrocarril operativo más antiguo. [14]
Las vagones (o tranvías ) que usaban rieles de madera, arrastrados por caballos, comenzaron a aparecer en la década de 1550 para facilitar el transporte de tinas de mineral hacia y desde las minas, y pronto se hicieron populares en Europa. Tal operación fue ilustrada en Alemania en 1556 por Georgius Agricola en su obra De re metallica . [15] Esta línea usó carros "Hund" con ruedas sin bridas que corrían sobre tablas de madera y un pasador vertical en el camión encajaba en el espacio entre las tablas para que siguiera el camino correcto. Los mineros llamaron a los carros Hunde ("perros") por el ruido que hacían en las vías. [dieciséis]
Hay muchas referencias a su uso en Europa central en el siglo XVI. [17] Este sistema de transporte fue utilizado más tarde por los mineros alemanes en Caldbeck , Cumbria , Inglaterra, quizás desde la década de 1560. [18] Se construyó una vía para vagones en Prescot , cerca de Liverpool , en algún momento alrededor de 1600, posiblemente ya en 1594. Propiedad de Philip Layton, la línea transportaba carbón desde un pozo cerca de Prescot Hall hasta una terminal a media milla de distancia. [19] También se construyó un funicular en Broseley en Shropshire algún tiempo antes de 1604. Este transportaba carbón para James Clifford desde sus minas hasta el río Severn.para ser cargados en barcazas y llevados a pueblos ribereños. [20] El Wollaton Wagonway , completado en 1604 por Huntingdon Beaumont , a veces se ha citado erróneamente como el primer ferrocarril británico. Corría desde Strelley hasta Wollaton cerca de Nottingham . [21]
El ferrocarril de Middleton en Leeds , que fue construido en 1758, se convirtió más tarde en el ferrocarril operativo más antiguo del mundo (aparte de los funiculares), aunque ahora en una forma mejorada. En 1764, se construyó el primer ferrocarril de América en Lewiston, Nueva York . [22]
Se introducen rieles de metal [ editar ]
A fines de la década de 1760, Coalbrookdale Company comenzó a fijar placas de hierro fundido en la superficie superior de los rieles de madera. Esto permitió utilizar una variación de calibre . Al principio, solo se podían usar bucles de globo para girar, pero luego se utilizaron puntos móviles que permitían el cambio. [23]
Se introdujo un sistema en el que las ruedas sin bridas se desplazaban sobre placas de metal en forma de L, que se conocieron como placas . John Curr , un administrador de la mina de Sheffield, inventó este riel con pestaña en 1787, aunque se discute la fecha exacta de esto. Benjamin Outram utilizó el riel de placa para los carriles de vagones que daban servicio a sus canales, y los fabricó en su herrería Butterley . En 1803, William Jessop inauguró el Surrey Iron Railway , una plataforma de doble vía, erróneamente citada a veces como el primer ferrocarril público del mundo, en el sur de Londres. [24]
Mientras tanto, William Jessop había utilizado anteriormente una forma de riel de borde de hierro y ruedas con bridas con éxito para una extensión del canal del bosque de Charnwood en Nanpantan , Loughborough , Leicestershire en 1789. En 1790, Jessop y su socio Outram comenzaron a fabricar rieles de borde . Jessop se convirtió en socio de Butterley Company en 1790. La primera vía pública (por lo tanto, también el primer ferrocarril público) construida fue Lake Lock Rail Road en 1796. Aunque el propósito principal de la línea era transportar carbón, también transportaba pasajeros.
Estos dos sistemas de construcción de ferrocarriles de hierro, el riel de placa en "L" y el riel de borde liso, continuaron existiendo uno al lado del otro hasta bien entrado el siglo XIX. La rueda con brida y el riel de borde finalmente demostraron su superioridad y se convirtieron en el estándar para los ferrocarriles.
El hierro fundido utilizado en los rieles resultó insatisfactorio porque era frágil y se rompía bajo cargas pesadas. El hierro forjado inventado por John Birkinshaw en 1820 reemplazó al hierro fundido. El hierro forjado (generalmente denominado simplemente "hierro") era un material dúctil que podía sufrir una deformación considerable antes de romperse, lo que lo hacía más adecuado para rieles de hierro. Pero el hierro era caro de producir hasta que Henry Cort patentó el proceso de formación de charcos en 1784. En 1783 Cort también patentó el proceso de laminado , que era 15 veces más rápido para consolidar y dar forma al hierro que martillar. [25]Estos procesos redujeron en gran medida el costo de producción de hierro y rieles. El siguiente desarrollo importante en la producción de hierro fue el hot blast desarrollado por James Beaumont Neilson (patentado en 1828), que redujo considerablemente la cantidad de coque (combustible) o carbón vegetal necesario para producir arrabio. [26] El hierro forjado era un material blando que contenía escoria o escoria . La suavidad y la escoria tendían a deformar y deslaminar los rieles de hierro y duraron menos de 10 años. A veces duraban tan solo un año con mucho tráfico. Todos estos desarrollos en la producción de hierro eventualmente llevaron al reemplazo de los rieles de madera / hierro compuestos por rieles superiores de hierro.
La introducción del proceso Bessemer , que permitió fabricar acero a bajo costo, condujo a la era de la gran expansión de los ferrocarriles que comenzó a fines de la década de 1860. Los rieles de acero duraron varias veces más que los de hierro. [27] [28] [29] Los rieles de acero hicieron posible locomotoras más pesadas, permitiendo trenes más largos y mejorando la productividad de los ferrocarriles. [30] El proceso Bessemer introdujo nitrógeno en el acero, lo que hizo que el acero se volviera quebradizo con el tiempo. El horno de solera abierta comenzó a reemplazar el proceso Bessemer hacia fines del siglo XIX, mejorando la calidad del acero y reduciendo aún más los costos. Así, el acero reemplazó por completo el uso del hierro en los rieles, convirtiéndose en estándar para todos los ferrocarriles.
El primer pasajero horsecar o tranvía , Swansea y Mumbles ferrocarril se abrió entre Swansea y Mumbles en Gales en 1807. [31] Los caballos se mantuvo el modo de transporte preferido para el transporte de tranvía, incluso después de la llegada de las máquinas de vapor hasta el final del siglo 19, porque eran más limpios en comparación con los tranvías a vapor que generaban humo en las calles de la ciudad.
Introducción de la energía de vapor [ editar ]
En 1784 James Watt , un inventor e ingeniero mecánico escocés, patentó un diseño para una locomotora de vapor . Watt había mejorado la máquina de vapor de Thomas Newcomen , hasta ahora utilizada para bombear agua de las minas, y en 1769 desarrolló una máquina recíproca capaz de accionar una rueda. Este era un gran motor estacionario , que accionaba las fábricas de algodón y una variedad de maquinaria; El estado de la tecnología de la caldera requería el uso de vapor de baja presión que actuaba sobre el vacío en el cilindro, lo que requería un condensador separado y una bomba de aire.. Sin embargo, a medida que mejoraba la construcción de las calderas, Watt investigó el uso de vapor de alta presión que actúa directamente sobre un pistón, lo que plantea la posibilidad de un motor más pequeño que podría usarse para impulsar un vehículo. Después de su patente, el empleado de Watt, William Murdoch, produjo un modelo funcional de un carro de vapor autopropulsado ese año. [32]
La primera locomotora de vapor de ferrocarril en funcionamiento a gran escala fue construida en el Reino Unido en 1804 por Richard Trevithick , un ingeniero británico nacido en Cornualles . Este utiliza vapor de alta presión para impulsar el motor en una carrera de potencia. El sistema de transmisión empleó un gran volante para nivelar la acción del vástago del pistón. El 21 de febrero de 1804, tuvo lugar el primer viaje en tren a vapor del mundo cuando la locomotora de vapor sin nombre de Trevithick arrastró un tren a lo largo del tranvía de la ferrería de Penydarren , cerca de Merthyr Tydfil en Gales del Sur . [33] [34]Trevithick demostró más tarde una locomotora que operaba en un tramo de vía circular en Bloomsbury , Londres, el Catch Me Who Can , pero nunca pasó de la etapa experimental con locomotoras de ferrocarril, sobre todo porque sus motores eran demasiado pesados para la vía de hierro fundido. luego en uso. [35]
La primera locomotora de vapor comercialmente exitosa fue la locomotora de cremallera de Matthew Murray que Salamanca construyó para el ferrocarril de Middleton en Leeds en 1812. Esta locomotora de dos cilindros era lo suficientemente liviana como para no romper la vía de los rieles de borde y resolvió el problema de adherencia por un engranaje. rueda usando dientes moldeados en el costado de uno de los rieles. Por lo tanto, también fue el primer tren cremallera .
Esto fue seguido en 1813 por la locomotora Puffing Billy construida por Christopher Blackett y William Hedley para el Wylam Colliery Railway, la primera locomotora exitosa que funciona solo por adhesión . Esto se logró mediante la distribución del peso entre varias ruedas. Puffing Billy ahora se exhibe en el Museo de Ciencias de Londres, lo que la convierte en la locomotora más antigua que existe. [36]
En 1814, George Stephenson , inspirado por las primeras locomotoras de Trevithick, Murray y Hedley, convenció al gerente de la mina de carbón de Killingworth donde trabajaba para que le permitiera construir una máquina a vapor . Stephenson jugó un papel fundamental en el desarrollo y la adopción generalizada de la locomotora de vapor. Sus diseños mejoraron considerablemente el trabajo de los pioneros anteriores. Construyó la locomotora Blücher , también una exitosa locomotora de adherencia de ruedas con bridas . En 1825 construyó la locomotora Locomotion para Stockton and Darlington Railwayen el noreste de Inglaterra, que se convirtió en el primer ferrocarril de vapor público del mundo en 1825, aunque utilizaba caballos y vapor en diferentes recorridos. En 1829, construyó la locomotora Rocket , que ingresó y ganó los Rainhill Trials . Este éxito llevó a Stephenson a establecer su empresa como el principal constructor de locomotoras de vapor para ferrocarriles en Gran Bretaña e Irlanda, Estados Unidos y gran parte de Europa. [37] : 24–30 El primer ferrocarril público que utilizó sólo locomotoras de vapor, todo el tiempo, fue Liverpool and Manchester Railway , construido en 1830.
La energía a vapor siguió siendo el sistema de energía dominante en los ferrocarriles de todo el mundo durante más de un siglo.
Introducción de la energía eléctrica [ editar ]
La primera locomotora eléctrica conocida fue construida en 1837 por el químico Robert Davidson de Aberdeen en Escocia, y funcionaba con pilas galvánicas (baterías). Por lo tanto, también fue la primera locomotora eléctrica a batería. Más tarde, Davidson construyó una locomotora más grande llamada Galvani , exhibida en la Exposición de la Royal Scottish Society of Arts en 1841. El vehículo de siete toneladas tenía dos motores de reluctancia de transmisión directa , con electroimanes fijos que actúan sobre barras de hierro unidas a un cilindro de madera en cada eje. y conmutadores simples. Transportó una carga de seis toneladas a cuatro millas por hora (6 kilómetros por hora) por una distancia de una milla y media (2,4 kilómetros). Fue probado en el ferrocarril de Edimburgo y Glasgow en septiembre del año siguiente, pero la energía limitada de las baterías impidió su uso general. Fue destruido por trabajadores ferroviarios, que lo vieron como una amenaza para la seguridad de su trabajo. [38] [39] [40]
Werner von Siemens hizo una demostración de un ferrocarril eléctrico en 1879 en Berlín. La primera línea de tranvía eléctrico del mundo, Gross-Lichterfelde Tramway , se inauguró en Lichterfelde, cerca de Berlín , Alemania, en 1881. Fue construida por Siemens. El tranvía funcionaba con CC de 180 voltios, que se alimentaba mediante rieles. En 1891 la vía se equipó con un cable aéreo y la línea se extendió hasta la estación Berlin-Lichterfelde West . El ferrocarril eléctrico de Volk se inauguró en 1883 en Brighton , Inglaterra. El ferrocarril todavía está operativo, lo que lo convierte en el ferrocarril eléctrico operativo más antiguo del mundo. También en 1883, Mödling y Hinterbrühl Tramabrió cerca de Viena en Austria. Fue la primera línea de tranvía del mundo en servicio regular alimentado por una línea aérea. Cinco años más tarde, en los Estados Unidos, los carros eléctricos fueron introducidos en 1888 en el ferrocarril de pasajeros de Richmond Union , utilizando equipos diseñados por Frank J. Sprague . [41]
El primer uso de la electrificación en una línea principal fue en una sección de cuatro millas de la Baltimore Belt Line del ferrocarril de Baltimore y Ohio (B&O) en 1895 que conectaba la parte principal de la B&O con la nueva línea a Nueva York a través de una serie de túneles alrededor de los bordes del centro de Baltimore. La electricidad se convirtió rápidamente en la fuente de alimentación preferida para los subterráneos, impulsada por la invención de Sprague del control de trenes de unidades múltiples en 1897. A principios del siglo XX, la mayoría de los ferrocarriles urbanos estaban electrificados.
El metro de Londres , el ferrocarril subterráneo más antiguo del mundo, se inauguró en 1863 y comenzó a operar servicios eléctricos utilizando un cuarto sistema ferroviario en 1890 en el City and South London Railway , ahora parte de la línea London Underground Northern . Este fue el primer ferrocarril importante en utilizar tracción eléctrica . El primer ferrocarril eléctrico de nivel profundo del mundo, se extiende desde la ciudad de Londres , bajo el río Támesis , hasta Stockwell en el sur de Londres. [42]
La primera locomotora eléctrica de CA práctica fue diseñada por Charles Brown , que entonces trabajaba para Oerlikon , Zürich. En 1891, Brown había demostrado la transmisión de energía a larga distancia, utilizando CA trifásica , entre una planta hidroeléctrica en Lauffen am Neckar y Frankfurt am Main West, una distancia de 280 km. Utilizando la experiencia que había adquirido mientras trabajaba para Jean Heilmann en diseños de locomotoras eléctricas de vapor, Brown observó que los motores trifásicos tenían una relación potencia-peso más alta que los motores de CC y, debido a la ausencia de un conmutador, eran más simples de fabricar y mantener. [43] Sin embargo, eran mucho más grandes que los motores de CC de la época y no se podían montar en bogies bajo el suelo : solo se podían transportar dentro de los cuerpos de las locomotoras. [44]
En 1894, el ingeniero húngaro Kálmán Kandó desarrolló un nuevo tipo de motores y generadores eléctricos asíncronos trifásicos de accionamiento para locomotoras eléctricas. Los primeros diseños de Kandó de 1894 se aplicaron por primera vez en un corto tranvía trifásico AC en Evian-les-Bains (Francia), que se construyó entre 1896 y 1898. [45] [46] [47] [48] [49]
En 1896, Oerlikon instaló el primer ejemplo comercial del sistema en el tranvía de Lugano . Cada locomotora de 30 toneladas tenía dos motores de 110 kW (150 hp) operados por tres fases de 750 V 40 Hz alimentados por líneas aéreas dobles. Los motores trifásicos funcionan a velocidad constante y proporcionan frenado regenerativo , y son muy adecuados para rutas con pendientes pronunciadas, y las primeras locomotoras trifásicas de línea principal fueron suministradas por Brown (para entonces en asociación con Walter Boveri ) en 1899 en el 40 km de la línea Burgdorf-Thun , Suiza.
Los ferrocarriles italianos fueron los primeros en el mundo en introducir tracción eléctrica en toda la longitud de una línea principal en lugar de en una sección corta. La línea Valtellina de 106 km se inauguró el 4 de septiembre de 1902, diseñada por Kandó y un equipo de la fábrica de Ganz. [50] [51] El sistema eléctrico era trifásico a 3 kV 15 Hz. En 1918, [52] Kandó inventó y desarrolló el convertidor de fase rotatorio , que permite a las locomotoras eléctricas utilizar motores trifásicos mientras se alimentan a través de un solo cable aéreo, que transporta la corriente alterna monofásica de frecuencia industrial simple (50 Hz) de las redes nacionales de alta tensión. . [51]
Una contribución importante a la adopción más amplia de la tracción AC provino de la SNCF de Francia después de la Segunda Guerra Mundial. La compañía realizó pruebas a CA 50 Hz y lo estableció como estándar. Después de las pruebas exitosas de SNCF, se adoptó 50 Hz, ahora también llamada frecuencia industrial, como estándar para las líneas principales en todo el mundo. [53]
Introducción de la energía diesel [ editar ]
Los primeros ejemplos registrados de un motor de combustión interna para uso ferroviario incluyen un prototipo diseñado por William Dent Priestman , que fue examinado por Sir William Thomson en 1888, quien lo describió como un "[motor de aceite Priestman] montado en un camión que se trabaja en un línea de rieles para mostrar la adaptación de un motor de petróleo para fines de locomotora ". . [54] [55] En 1894, una máquina de dos ejes de 20 hp (15 kW) construida por Priestman Brothers se utilizó en los muelles de Hull . [56]
En 1906, Rudolf Diesel , Adolf Klose y el fabricante de motores diesel y de vapor Gebrüder Sulzer fundaron Diesel-Sulzer-Klose GmbH para fabricar locomotoras diesel. Sulzer fabricaba motores diésel desde 1898. Los Ferrocarriles Estatales de Prusia encargaron una locomotora diésel a la empresa en 1909. La primera locomotora diésel del mundo se operó en el verano de 1912 en el ferrocarril Winterthur-Romanshorn en Suiza, pero no era un éxito comercial. [57] El peso de la locomotora era de 95 toneladas y la potencia era de 883 kW con una velocidad máxima de 100 km / h. [58] A mediados de la década de 1920 se produjeron pequeñas cantidades de prototipos de locomotoras diesel en varios países.
Un avance significativo ocurrió en 1914, cuando Hermann Lemp , un ingeniero eléctrico de General Electric , desarrolló y patentó un sistema confiable de control eléctrico de corriente continua (las mejoras posteriores también fueron patentadas por Lemp). [59] El diseño de Lemp usaba una sola palanca para controlar tanto el motor como el generador de manera coordinada, y era el prototipo para todos los sistemas de control de locomotoras diesel-eléctricas . En 1914, Waggonfabrik Rastatt fabricó los primeros vagones diesel-eléctricos funcionales del mundo para Königlich-Sächsische Staatseisenbahnen ( Royal Saxon State Railways ) con equipos eléctricos deBrown, Boveri & Cie y motores diesel de Swiss Sulzer AG . Se clasificaron como DET 1 y DET 2 ( de.wiki ). El primer uso regular de locomotoras diesel-eléctricas fue en aplicaciones de conmutación (shunter). General Electric produjo varias locomotoras de conmutación pequeñas en la década de 1930 (el famoso conmutador de " 44 toneladas " se introdujo en 1940) Westinghouse Electric y Baldwin colaboraron para construir locomotoras de conmutación a partir de 1929.
En 1929, Canadian National Railways se convirtió en el primer ferrocarril de América del Norte en utilizar motores diesel en el servicio principal con dos unidades, 9000 y 9001, de Westinghouse. [60]
Tren de alta velocidad [ editar ]
Aunque los servicios de vapor y diesel que alcanzaban velocidades de hasta 200 km / h se iniciaron antes de la década de 1960 en Europa, no tuvieron mucho éxito [ cita requerida ] .
El primer tren electrificado de alta velocidad Tōkaidō Shinkansen se introdujo en 1964 entre Tokio y Osaka en Japón. Desde entonces , el transporte ferroviario de alta velocidad , que funciona a velocidades superiores a 300 km / h, se ha construido en Japón, España, Francia, Alemania, Italia, la República Popular de China, Taiwán (República de China), el Reino Unido. , Corea del Sur , Escandinavia , Bélgica y Holanda. La construcción de muchas de estas líneas ha provocado una disminución drástica de los vuelos de corta distancia y el tráfico de automóviles entre ciudades conectadas, como el corredor Londres-París-Bruselas, Madrid-Barcelona, Milán-Roma-Nápoles, así como muchas otras ciudades importantes. líneas. [ cita requerida ]
Los trenes de alta velocidad normalmente operan en vías de ancho estándar de rieles soldados continuamente en derechos de paso separados por pendientes que incorporan un gran radio de giro en su diseño. Si bien el tren de alta velocidad se diseña con mayor frecuencia para viajes de pasajeros, algunos sistemas de alta velocidad también ofrecen servicio de carga.
Trenes [ editar ]
Un tren es una serie de vehículos ferroviarios conectados que se mueven a lo largo de la vía. La propulsión del tren es proporcionada por una locomotora separada o por motores individuales en unidades múltiples autopropulsadas. La mayoría de los trenes tienen una carga de ingresos, aunque existen vagones que no generan ingresos para el propio uso del ferrocarril, como para el mantenimiento de la vía . El maquinista (ingeniero en Norteamérica) controla la locomotora u otros coches de motor, aunque los movimientos de personas y algunos tránsitos rápidos están bajo control automático.
Transporte [ editar ]
Tradicionalmente, los trenes se tiran con una locomotora. Esto implica que uno o más vehículos motorizados estén ubicados en la parte delantera del tren, proporcionando suficiente fuerza de tracción para transportar el peso del tren completo. Esta disposición sigue siendo dominante para los trenes de mercancías y se utiliza a menudo para los trenes de pasajeros. Un tren de empujar y tirar tiene el vagón de pasajeros final equipado con una cabina de conductor para que el conductor del motor pueda controlar la locomotora de forma remota. Esto permite eliminar uno de los inconvenientes del tren arrastrado por locomotoras, ya que no es necesario mover la locomotora hacia la parte delantera del tren cada vez que el tren cambia de dirección. Un vagón de ferrocarril es un vehículo que se utiliza para el transporte de pasajeros o carga.
Una unidad múltiple tiene ruedas motrices en todo el tren. Estos se utilizan para los sistemas de tranvía y tránsito rápido, así como para muchos trenes de pasajeros de corto y largo recorrido. Un vagón es un vagón único, autopropulsado, y puede ser propulsado eléctricamente o impulsado por un motor diesel . Varias unidades tienen una cabina del conductor en cada extremo de la unidad y se desarrollaron siguiendo la capacidad de construir motores eléctricos y motores lo suficientemente pequeños como para caber debajo del autocar. Hay solo unas pocas unidades múltiples de carga, la mayoría de las cuales son trenes de correos de alta velocidad.
Fuerza motriz [ editar ]
Las locomotoras de vapor son locomotoras con una máquina de vapor que proporciona adherencia. Se quema carbón , petróleo o madera en una cámara de combustión , hirviendo agua en la caldera para crear vapor presurizado. El vapor viaja a través de la caja de humo antes de salir por la chimenea o chimenea. En el proceso, acciona un pistón que transmite potencia directamente a través de una biela (EE. UU .: biela principal) y una muñequilla (EE. UU.: Muñequera) en la rueda motriz (conductor principal de EE. UU.) O a una manivela.sobre un eje motriz. Las locomotoras de vapor se han eliminado en la mayor parte del mundo por razones económicas y de seguridad, aunque muchas se conservan en funcionamiento gracias a los ferrocarriles patrimoniales .
Las locomotoras eléctricas obtienen energía de una fuente estacionaria a través de un cable aéreo o un tercer riel . Algunos también o en su lugar usan una batería . En las locomotoras que funcionan con corriente alterna de alto voltaje , un transformador en la locomotora convierte la potencia de alta tensión y baja corriente en baja tensión y alta corriente utilizada en los motores de tracción que accionan las ruedas. Las locomotoras modernas pueden utilizar motores de inducción de CA trifásicos o motores de corriente continua. En determinadas condiciones, las locomotoras eléctricas son la tracción más potente. [ cita requerida ]También son los más baratos de operar y proporcionan menos ruido y no contaminan el aire local. [ cita requerida ] Sin embargo, requieren grandes inversiones de capital tanto para las líneas aéreas como para la infraestructura de apoyo, así como para la estación generadora que se necesita para producir electricidad. En consecuencia, la tracción eléctrica se utiliza en sistemas urbanos, líneas de alto tráfico y para trenes de alta velocidad.
Las locomotoras diésel utilizan un motor diésel como motor principal . La transmisión de energía puede ser diésel-eléctrica , diésel-mecánica o diésel-hidráulica, pero predomina la diésel-eléctrica. Las locomotoras electro-diesel están construidas para funcionar como diesel-eléctricas en secciones no electrificadas y como locomotoras eléctricas en secciones electrificadas.
Los métodos alternativos de fuerza motriz incluyen levitación magnética , tracción por caballos, cable , gravedad, neumática y turbina de gas .
Trenes de pasajeros [ editar ]
Un tren de pasajeros viaja entre las estaciones donde los pasajeros pueden embarcar y desembarcar. La supervisión del tren es deber de un guardia / director / conductor del tren . Los trenes de pasajeros son parte del transporte público y, a menudo, constituyen el eje del servicio, con autobuses que llegan a las estaciones. Los trenes de pasajeros brindan viajes interurbanos de larga distancia, viajes diarios de cercanías o servicios de tránsito urbano local, que operan con una diversidad de vehículos, velocidades de operación, requisitos de derecho de paso y frecuencia de servicio. Las frecuencias de servicio se expresan a menudo como una cantidad de trenes por hora (tph). [61]Los trenes de pasajeros generalmente pueden tener dos tipos de operación, ferrocarriles interurbanos y tránsito intraurbano. Mientras que los ferrocarriles interurbanos implican velocidades más altas, rutas más largas y una frecuencia más baja (generalmente programada), el tránsito intraurbano implica velocidades más bajas, rutas más cortas y mayor frecuencia (especialmente durante las horas pico). [62]
Los trenes interurbanos son trenes de largo recorrido que operan con pocas paradas entre ciudades. Los trenes suelen tener comodidades como un vagón restaurante . Algunas líneas también ofrecen servicios nocturnos con coches cama . A algunos trenes de largo recorrido se les ha dado un nombre específico . Los trenes regionales son trenes de media distancia que conectan ciudades con áreas periféricas, circundantes, o brindan un servicio regional, haciendo más paradas y teniendo velocidades más bajas. Los trenes de cercanías sirven a los suburbios de las áreas urbanas, proporcionando un servicio de transporte diario . Los enlaces ferroviarios del aeropuerto proporcionan un acceso rápido desde el centro de la ciudad a los aeropuertos .
Los trenes de alta velocidad son trenes interurbanos especiales que operan a velocidades mucho más altas que los ferrocarriles convencionales, el límite se considera de 200 a 350 kilómetros por hora (120 a 220 mph). Los trenes de alta velocidad se utilizan principalmente para servicios de larga distancia y la mayoría de los sistemas se encuentran en Europa occidental y Asia oriental. Trenes de levitación magnética como el tren maglev de Shanghaiutilizar imanes debajo de la conducción que se atraen hacia arriba hacia la parte inferior de una vía guía y esta línea ha alcanzado velocidades pico algo más altas en el funcionamiento diario que los ferrocarriles de alta velocidad convencionales, aunque solo en distancias cortas. Debido a sus velocidades elevadas, las alineaciones de rutas para trenes de alta velocidad tienden a tener curvas más amplias que los ferrocarriles convencionales, pero pueden tener pendientes más empinadas que son más fáciles de subir por trenes con gran energía cinética.
Su alta energía cinética se traduce en una mayor relación entre caballos de fuerza y tonelada (por ejemplo, 20 caballos de fuerza por tonelada corta o 16 kilovatios por tonelada); esto permite a los trenes acelerar y mantener velocidades más altas y negociar pendientes pronunciadas a medida que aumenta el impulso y se recupera en las pendientes (reduciendo los requisitos de corte, relleno y túneles). Dado que las fuerzas laterales actúan sobre las curvas, las curvaturas se diseñan con el radio más alto posible. Todas estas características son dramáticamente diferentes de las operaciones de transporte de mercancías, lo que justifica las líneas ferroviarias de alta velocidad exclusivas si es económicamente viable. [62]
Los servicios ferroviarios de alta velocidad son servicios ferroviarios interurbanos que tienen velocidades máximas más altas que los trenes interurbanos convencionales, pero las velocidades no son tan altas como las de los servicios ferroviarios de alta velocidad. Estos servicios se brindan después de mejoras en la infraestructura ferroviaria convencional para apoyar a los trenes que pueden operar de manera segura a velocidades más altas.
El tránsito rápido es un sistema intraurbano construido en las grandes ciudades y tiene la mayor capacidad de cualquier sistema de transporte de pasajeros. Por lo general, está separada por grados y comúnmente se construye bajo tierra o elevada. A nivel de la calle, se pueden utilizar tranvías más pequeños . Los rieles ligeros son tranvías mejorados que tienen acceso sin escalones, su propio derecho de paso y, a veces, secciones subterráneas. Los sistemas de monorraíl son sistemas elevados de capacidad media. Un transportador de personas es un tren sin conductor, con desniveles separados que sirve solo a unas pocas estaciones, como lanzadera. Debido a la falta de uniformidad de los sistemas de tránsito rápido, la alineación de la ruta varía, con diversos derechos de paso (terreno privado, lado de la carretera, mediana de la calle) y características geométricas.(curvas pronunciadas o anchas, pendientes pronunciadas o suaves). Por ejemplo, los trenes 'L' de Chicago están diseñados con vagones extremadamente cortos para sortear las curvas cerradas del Loop . El PATH de Nueva Jersey tiene automóviles de tamaño similar para adaptarse a las curvas de los túneles trans-Hudson. El BART de San Francisco opera autos grandes en sus rutas. [62]
Trenes de mercancías [ editar ]
Un tren de carga transporta carga utilizando vagones de carga especializados para el tipo de mercancía. Los trenes de mercancías son muy eficientes, con economía de escala y alta eficiencia energética. [63] Sin embargo, su uso puede verse reducido por falta de flexibilidad, si hay necesidad de transbordo en ambos extremos del viaje por falta de vías hacia los puntos de recogida y entrega. Las autoridades a menudo fomentan el uso del transporte ferroviario de carga debido a su fama. [64]
Los trenes de contenedores se han convertido en el tipo beta en los EE. UU. Para el transporte a granel. Los contenedores se pueden transbordar fácilmente a otros modos, como barcos y camiones, utilizando grúas. Esto ha tenido éxito el vagón de carga (el carro de carga), donde la carga tuvo que ser cargado y descargado en el tren de forma manual. La contenedorización intermodal de carga ha revolucionado la industria de la logística de la cadena de suministro , reduciendo significativamente los costos de los barcos. En Europa, el vagón de paredes deslizantes ha reemplazado en gran medida a los vagones cubiertos ordinarios . Otros tipos de automóviles incluyen carros frigoríficos , carros para ganado y racks automáticos.para vehículos de carretera. Cuando el ferrocarril se combina con el transporte por carretera, un roadrailer permitirá que los remolques se suban al tren, lo que permite una fácil transición entre la carretera y el ferrocarril.
La manipulación a granel representa una ventaja clave para el transporte ferroviario. Los costos de transbordo bajos o incluso nulos combinados con la eficiencia energética y los bajos costos de inventario permiten que los trenes manipulen bultos mucho más baratos que por carretera. La carga a granel típica incluye carbón, minerales, granos y líquidos. El granel se transporta en vagones descapotables , vagones tolva y vagones tanque .
Infraestructura [ editar ]
Derecho de paso [ editar ]
Las vías férreas se colocan en terrenos de propiedad o arrendados por la empresa ferroviaria. Debido a la conveniencia de mantener pendientes modestas, los rieles a menudo se colocarán en rutas tortuosas en terrenos montañosos o montañosos. Los requisitos de longitud y pendiente de la ruta se pueden reducir mediante el uso de cortes alternados , puentes y túneles, todo lo cual puede aumentar en gran medida los gastos de capital necesarios para desarrollar un derecho de paso, al tiempo que reduce significativamente los costos operativos y permite velocidades más altas en radios más largos. curvas. En áreas densamente urbanizadas, los ferrocarriles a veces se colocan en túneles para minimizar los efectos en las propiedades existentes.
Seguimiento [ editar ]
La vía consta de dos rieles de acero paralelos, anclados perpendicularmente a los miembros llamados traviesas (traviesas) de madera, hormigón, acero o plástico para mantener una distancia constante entre sí, o ancho de vía . Los anchos de vía se clasifican normalmente en ancho de vía estándar (utilizado en aproximadamente el 55% de las líneas ferroviarias existentes en el mundo), vía ancha y vía estrecha . [ cita requerida ] Además del ancho de vía, las vías se colocarán para cumplir con un medidor de carga que define la altura y el ancho máximos para los vehículos ferroviarios y sus cargas para garantizar un paso seguro a través de puentes, túneles y otras estructuras.
La vía guía las ruedas cónicas con rebordes, manteniendo los coches en la vía sin dirección activa y, por tanto, permitiendo que los trenes sean mucho más largos que los vehículos de carretera. Los rieles y las traviesas se suelen colocar sobre una base de tierra comprimida encima de la cual se coloca un lecho de lastre para distribuir la carga de las traviesas y evitar que la vía se doble a medida que el suelo se asienta con el tiempo bajo el peso de los vehículos. pasando por encima.
El lastre también sirve como medio de drenaje. Alguna pista más moderna en áreas especiales se adjunta directamente sin lastre. El riel puede ser prefabricado o ensamblado en su lugar. Al soldar los rieles entre sí para formar tramos de riel soldado continuo , se puede contrarrestar el desgaste adicional del material rodante causado por el pequeño espacio de superficie en las juntas entre los rieles; esto también hace que el viaje sea más silencioso.
En curvas, el riel exterior puede estar a un nivel más alto que el riel interior. Esto se llama peralte o peralte . Esto reduce las fuerzas que tienden a desplazar la vía y hace que el viaje sea más cómodo para el ganado de pie y los pasajeros de pie o sentados. Una determinada cantidad de peralte es más eficaz en un rango limitado de velocidades.
Los desvíos , también conocidos como puntos e interruptores, son los medios para dirigir un tren hacia una sección divergente de la vía. Colocado de manera similar a una pista normal, un punto generalmente consta de una rana (cruce común), rieles de control y dos rieles de cambio. Los rieles de cambio se pueden mover hacia la izquierda o hacia la derecha, bajo el control del sistema de señalización, para determinar qué camino seguirá el tren.
Los picos en las ataduras de madera pueden aflojarse con el tiempo, pero las ataduras rotas y podridas pueden reemplazarse individualmente con nuevas ataduras de madera o sustitutos de concreto. Los tirantes de hormigón también pueden desarrollar grietas o fracturas, y también pueden reemplazarse individualmente. Si los rieles se asientan debido al hundimiento del suelo, se pueden levantar con maquinaria especializada y se puede apisonar lastre adicional debajo de los tirantes para nivelar los rieles.
Periódicamente, se debe quitar el lastre y reemplazarlo con lastre limpio para asegurar un drenaje adecuado. Las alcantarillas y otros pasajes de agua deben mantenerse limpios para evitar que el lecho de la vía se acumule y cause deslizamientos de tierra. Cuando los cauces de las vías se colocan a lo largo de los ríos, generalmente se coloca protección adicional para evitar la erosión del terraplén durante las épocas de pleamar. Los puentes requieren inspección y mantenimiento, ya que están sujetos a grandes sobretensiones en un corto período de tiempo cuando cruza un tren pesado.
Sistemas de inspección de trenes [ editar ]
La inspección de los equipos ferroviarios es fundamental para el movimiento seguro de los trenes. En los ferrocarriles del mundo se utilizan muchos tipos de detectores de defectos . Estos dispositivos utilizan tecnologías que varían desde una paleta simple y un cambio a escaneo infrarrojo y láser, e incluso análisis de audio ultrasónico . Su uso ha evitado muchos accidentes ferroviarios durante los 70 años de uso.
Señalización [ editar ]
La señalización ferroviaria es un sistema que se utiliza para controlar el tráfico ferroviario de forma segura para evitar que los trenes choquen. Al estar guiados por rieles fijos que generan baja fricción, los trenes son especialmente susceptibles a colisiones, ya que con frecuencia operan a velocidades que no les permiten detenerse rápidamente o dentro de la distancia de visión del conductor; Los vehículos de carretera, que encuentran un mayor nivel de fricción entre sus neumáticos de goma y la superficie de la carretera, tienen distancias de frenado mucho más cortas. La mayoría de las formas de control de trenes implican que la autoridad de movimiento se transfiera de los responsables de cada sección de una red ferroviaria al personal del tren. No todos los métodos requieren el uso de señales y algunos sistemas son específicos de los ferrocarriles de vía única .
El proceso de señalización se lleva a cabo tradicionalmente en una caja de señales , un pequeño edificio que alberga el marco de palanca necesario para que el señalizador opere interruptores y equipos de señalización. Estos se colocan en varios intervalos a lo largo de la ruta de un ferrocarril, controlando secciones específicas de la vía. Los desarrollos tecnológicos más recientes han hecho superflua esta doctrina operativa, con la centralización de las operaciones de señalización en salas de control regionales. Esto se ha visto facilitado por el mayor uso de computadoras, lo que permite monitorear vastas secciones de la pista desde una sola ubicación. El método común de señalización de bloques divide la vía en zonas protegidas por combinaciones de señales de bloque, reglas de operación y dispositivos de control automático para que solo un tren pueda estar en un bloque en cualquier momento.
Electrificación [ editar ]
El sistema de electrificación proporciona energía eléctrica a los trenes, para que puedan operar sin un motor primario a bordo. Esto permite menores costos operativos, pero requiere grandes inversiones de capital en el mismo sentido. Los sistemas de línea principal y tranvía normalmente tienen cables aéreos, que cuelgan de postes a lo largo de la línea. El tránsito rápido separado por desniveles a veces usa un tercer riel de tierra .
La energía se puede alimentar como corriente continua (CC) o alterna (CA). Los voltajes de CC más comunes son 600 y 750 V para tranvías y sistemas de tránsito rápido, y 1,500 y 3,000 V para líneas principales. Los dos sistemas de CA dominantes son 15 kV y 25 kV .
Estaciones [ editar ]
Una estación de tren sirve como un área donde los pasajeros pueden abordar y bajarse de los trenes. Una estación de mercancías es un patio que se utiliza exclusivamente para cargar y descargar carga. Las grandes estaciones de pasajeros tienen al menos un edificio que brinda comodidades para los pasajeros, como comprar boletos y comida. Las estaciones más pequeñas generalmente solo constan de una plataforma . Las primeras estaciones se construyeron a veces con instalaciones para pasajeros y mercancías. [sesenta y cinco]
Las plataformas se utilizan para permitir un fácil acceso a los trenes y están conectadas entre sí a través de pasos inferiores , pasarelas y pasos a nivel . Algunas estaciones grandes se construyen como callejones sin salida , y los trenes solo operan en una dirección. Las estaciones más pequeñas normalmente prestan servicio a áreas residenciales locales y pueden tener conexión a servicios de autobús alimentadores. Las estaciones grandes, en particular las estaciones centrales , sirven como el principal centro de transporte público de la ciudad y tienen transferencia disponible entre los servicios ferroviarios y los servicios de tránsito rápido, tranvía o autobús.
Operaciones [ editar ]
Propiedad [ editar ]
Desde la década de 1980, ha habido una tendencia creciente a dividir las empresas ferroviarias, separando las empresas propietarias del material rodante de las propietarias de la infraestructura. Esto es particularmente cierto en Europa, donde la Unión Europea exige este arreglo. Esto ha permitido el acceso abierto de cualquier operador de trenes a cualquier parte de la red ferroviaria europea. En el Reino Unido, la vía férrea es de propiedad estatal, con un organismo público controlado ( Network Rail ) que la gestiona, mantiene y desarrolla, mientras que las empresas operadoras de trenes operan los trenes desde la privatización en la década de 1990 . [66]
En los EE. UU., Prácticamente todas las redes e infraestructura ferroviarias fuera del Corredor Noreste son propiedad privada de las líneas de carga. Las líneas de pasajeros, principalmente Amtrak , operan como inquilinos en las líneas de carga. En consecuencia, las operaciones deben estar estrechamente sincronizadas y coordinadas entre los ferrocarriles de carga y de pasajeros, y los trenes de pasajeros a menudo son enviados por el ferrocarril de carga anfitrión. Debido a este sistema compartido, ambos están regulados por la Administración Federal de Ferrocarriles (FRA) y pueden seguir las prácticas recomendadas por AREMA para el trabajo en vías y los estándares AAR para vehículos. [62]
Financiamiento [ editar ]
La principal fuente de ingresos de las empresas ferroviarias son los ingresos por billetes (para el transporte de pasajeros) y las tarifas de envío de la carga. A veces hay descuentos y pases mensuales disponibles para viajeros frecuentes (por ejemplo , abono de temporada y pase de tren ). Los ingresos por flete pueden venderse por espacio de contenedor o por un tren completo. A veces, el remitente es el propietario de los coches y solo alquila el transporte. Para el transporte de pasajeros, los ingresos por publicidad pueden ser significativos.
Los gobiernos pueden optar por otorgar subsidios a la operación ferroviaria, ya que el transporte ferroviario tiene menos externalidades que otros modos de transporte dominantes. Si la empresa ferroviaria es de propiedad estatal, el estado puede simplemente proporcionar subsidios directos a cambio de una mayor producción. Si se han privatizado las operaciones, hay varias opciones disponibles. Algunos países tienen un sistema en el que la infraestructura es propiedad de una agencia o empresa gubernamental, con acceso abierto a las vías para cualquier empresa que cumpla con los requisitos de seguridad. En tales casos, el estado puede optar por proporcionar las pistas de forma gratuita o por una tarifa que no cubre todos los costos. Esto se considera análogo al gobierno que proporciona acceso gratuito a las carreteras. Para las operaciones de pasajeros, se puede pagar un subsidio directo a un operador de propiedad pública, oSe puede realizar una licitación de obligación de servicio público y adjudicar un contrato por tiempo limitado al mejor postor. Las subvenciones ferroviarias totales de la UE ascendieron a 73 000 millones de euros en 2005. [67]
Via Rail Canada y el servicio ferroviario de pasajeros de EE. UU. Amtrak son compañías ferroviarias privadas autorizadas por sus respectivos gobiernos nacionales. A medida que los servicios privados de pasajeros disminuyeron debido a la competencia de los automóviles y las aerolíneas, se convirtieron en accionistas de Amtrak, ya sea con una tarifa de entrada en efectivo o renunciando a sus locomotoras y material rodante. El gobierno subsidia a Amtrak proporcionando capital inicial y compensando las pérdidas al final del año fiscal . [68] [ página necesaria ]
Seguridad [ editar ]
Los trenes pueden viajar a velocidades muy altas, pero son pesados, no pueden desviarse de la vía y requieren grandes distancias para detenerse. Los posibles accidentes incluyen: descarrilamiento (saltar la pista); una colisión con otro tren; o colisión con automóviles, otros vehículos o peatones en pasos a nivel, que representa la mayoría de todos los accidentes ferroviarios y víctimas. Para minimizar el riesgo de accidentes, las medidas de seguridad más importantes son reglas estrictas de operación, por ejemplo , señalización ferroviaria y puertas o separación a nivel en los cruces. Los silbatos , campanas o bocinas de los trenes advierten de la presencia de un tren, mientras que las señales en la vía mantienen las distancias entre los trenes.
En muchas redes interurbanas de alta velocidad, como el Shinkansen de Japón , los trenes circulan por líneas ferroviarias dedicadas sin ningún paso a nivel. Este es un elemento importante en la seguridad del sistema, ya que elimina efectivamente la posibilidad de colisión con automóviles, otros vehículos o peatones, y reduce en gran medida la probabilidad de colisión con otros trenes. Otro beneficio es que los servicios en la red interurbana siguen siendo puntuales.
Mantenimiento [ editar ]
Como en cualquier activo de infraestructura , los ferrocarriles deben mantenerse al día con las inspecciones y el mantenimiento periódicos para minimizar el efecto de las fallas de la infraestructura que pueden interrumpir las operaciones de ingresos por transporte de mercancías y los servicios de pasajeros. Debido a que los pasajeros se consideran la carga más crucial y generalmente operan a velocidades más altas, pendientes más empinadas y mayor capacidad / frecuencia, sus líneas son especialmente importantes. Las prácticas de inspección incluyen carros de geometría de vías o inspección a pie. El mantenimiento de curvas, especialmente para servicios de tránsito, incluye medición, ajuste de sujetadores y reemplazo de rieles.
La ondulación de los rieles es un problema común con los sistemas de tránsito debido a la gran cantidad de pasajes de ruedas de eje ligero que provocan el rectificado de la interfaz rueda / riel. Dado que el mantenimiento puede superponerse con las operaciones, se deben seguir de cerca los períodos de mantenimiento (horas nocturnas, horas no pico , alteración de los horarios o rutas de los trenes). Además, la seguridad de los pasajeros durante los trabajos de mantenimiento (cercas entre vías, almacenamiento adecuado de materiales, avisos de trabajo en vías, peligros de los equipos cerca de los estados) debe tenerse en cuenta en todo momento. A veces, pueden surgir problemas de acceso para mantenimiento debido a túneles, estructuras elevadas y paisajes urbanos congestionados. Aquí, se utilizan equipos especializados o versiones más pequeñas de equipos de mantenimiento convencionales. [62]
A diferencia de las carreteras o redes de carreteras donde la capacidad se desagrega en viajes no vinculados en segmentos de ruta individuales, la capacidad ferroviaria se considera fundamentalmente un sistema de red. Como resultado, muchos componentes son causas y efectos de las interrupciones del sistema. El mantenimiento debe reconocer la amplia gama de desempeño de una ruta (tipo de servicio de tren, origen / destino, impactos estacionales), capacidad de la línea (longitud, terreno, número de vías, tipos de control de tren), rendimiento de los trenes (velocidades máximas, aceleración / desaceleración tarifas) y características de servicio con vías compartidas de pasajeros y carga (apartaderos, capacidades de terminales, rutas de conmutación y tipo de diseño). [62]
Aspectos sociales, económicos y energéticos [ editar ]
Energía [ editar ]
El transporte ferroviario es un medio de transporte terrestre mecanizado energéticamente eficiente [71] pero intensivo en capital [72] . Las vías proporcionan superficies lisas y duras sobre las que las ruedas del tren pueden rodar generando un nivel de fricción relativamente bajo. Mover un vehículo en y / o a través de un medio (tierra, mar o aire) requiere que supere la resistencia a su movimiento causada por la fricción. La resistencia total de un vehículo terrestre (en libras o Newtons ) es una función cuadrática de la velocidad del vehículo:
dónde:
- R denota resistencia total
- a denota resistencia constante inicial
- b denota constante relacionada con la velocidad
- c denota constante que es función de la forma, el área frontal y los lados del vehículo
- v denota velocidad
- v 2 denota velocidad, al cuadrado [62]
Esencialmente, la resistencia difiere entre el punto de contacto del vehículo y la superficie de la calzada. Las ruedas de metal sobre rieles de metal tienen una ventaja significativa de superar la resistencia en comparación con las ruedas de goma en cualquier superficie de la carretera (ferrocarril: 0,001 ga 10 millas por hora (16 km / h) y 0,024 ga 60 millas por hora (97 km / h) h); camión: 0,009 ga 10 millas por hora (16 km / h) y 0,090 a 60 millas por hora (97 km / h)). En términos de capacidad de carga que combina velocidad y tamaño que se mueve en un día:
- humano: puede transportar 100 libras (45 kg) durante 20 millas (32 km) por día, o 1 tmi / día (1,5 tkm / día)
- caballo y carretilla: puede transportar 4 tmi / día (5,8 tkm / día)
- carro de caballos en buen pavimento - puede transportar 10 tmi / día (14 tkm / día)
- Camión completamente utilitario: puede transportar 20.000 tmi / día (29.000 tkm / día) [ cita requerida ]
- Tren de larga distancia: puede transportar 500.000 tmi / día (730.000 tkm / día) [62] La mayoría de los trenes sacan de la carretera entre 250 y 400 camiones, lo que hace que la carretera sea más segura.
En términos de la relación entre caballos de fuerza y peso, una barcaza de movimiento lento requiere 0.2 caballos de fuerza por tonelada corta (0.16 kW / t), un ferrocarril y una tubería requieren 2.5 caballos de fuerza por tonelada corta (2.1 kW / t) y un camión requiere 10 caballos de fuerza por tonelada corta. tonelada corta (8,2 kW / t). Sin embargo, a velocidades más altas, un ferrocarril supera la barcaza y resulta más económico. [62]
Por ejemplo, un vagón moderno típico puede contener hasta 113 toneladas (125 toneladas cortas) de carga en dos bogies de cuatro ruedas . La vía distribuye el peso del tren de manera uniforme, permitiendo cargas significativamente mayores por eje y rueda que en el transporte por carretera, lo que lleva a un menor desgaste en la vía permanente. Esto puede ahorrar energía en comparación con otras formas de transporte, como el transporte por carretera, que depende de la fricción entre los neumáticos de goma y la carretera. Los trenes tienen un área frontal pequeña en relación con la carga que transportan, lo que reduce la resistencia del aire y, por lo tanto, el uso de energía.
Además, la presencia de vías que guían las ruedas permite que trenes muy largos sean arrastrados por uno o varios motores y conducidos por un solo operador, incluso en curvas, lo que permite economías de escala tanto en el uso de mano de obra como de energía; por el contrario, en el transporte por carretera, más de dos articulaciones provocan cola de pez y hacen que el vehículo sea inseguro.
Eficiencia energética [ editar ]
Considerando solo la energía gastada para mover los medios de transporte, y usando el ejemplo del área urbana de Lisboa , los trenes eléctricos parecen ser en promedio 20 veces más eficientes que los automóviles para el transporte de pasajeros, si consideramos la energía gastada por pasajero-distancia. con ratios de ocupación similares. [73] Considerando un automóvil con un consumo de alrededor de 6 l / 100 km (47 mpg -imp ; 39 mpg -US ) de combustible, el automóvil promedio en Europa tiene una ocupación de alrededor de 1,2 pasajeros por automóvil (tasa de ocupación de alrededor del 24% ) y que un litro de combustibleequivale a unos 8,8 kWh (32 MJ), lo que equivale a un promedio de 441 Wh (1590 kJ) por pasajero-km. Esto se compara con un tren moderno con una ocupación promedio del 20% y un consumo de aproximadamente 8,5 kW⋅h / km (31 MJ / km; 13,7 kW⋅h / mi), lo que equivale a 21,5 Wh (77 kJ) por pasajero-km. , 20 veces menos que el automóvil.
Uso [ editar ]
Debido a estos beneficios, el transporte ferroviario es una forma importante de transporte de pasajeros y mercancías en muchos países. [72] Es omnipresente en Europa, con una red integrada que cubre prácticamente todo el continente. En India, China, Corea del Sur y Japón, muchos millones utilizan los trenes como transporte regular. En América del Norte, el transporte ferroviario de mercancías está muy extendido y se utiliza mucho, pero el transporte ferroviario de pasajeros entre ciudades es relativamente escaso fuera del Corredor Noreste , debido a una mayor preferencia por otros modos, en particular automóviles y aviones. [68] [ página necesaria ] [74]Sudáfrica, el norte de África y Argentina tienen amplias redes ferroviarias, pero algunos ferrocarriles en otras partes de África y América del Sur son líneas aisladas. Australia tiene una red generalmente dispersa acorde con su densidad de población, pero tiene algunas áreas con redes importantes, especialmente en el sureste. Además de la línea transcontinental de este a oeste que existía anteriormente en Australia, se ha construido una línea de norte a sur. El ferrocarril más alto del mundo es la línea a Lhasa , en el Tíbet, [75] que pasa en parte por el territorio del permafrost. Europa Occidental tiene la densidad ferroviaria más alta del mundo y muchos trenes individuales operan a través de varios países a pesar de las diferencias técnicas y organizativas en cada red nacional.
Beneficios sociales y económicos [ editar ]
Modernización [ editar ]
Los ferrocarriles son fundamentales para la formación de la modernidad y las ideas de progreso. [76]El proceso de modernización en el siglo XIX implicó una transición de un mundo orientado espacialmente a un mundo orientado al tiempo. La hora exacta era esencial y todos tenían que saber cuál era la hora, lo que resultaba en torres de relojes para estaciones de tren, relojes en lugares públicos, relojes de bolsillo para trabajadores ferroviarios y para viajeros. Los trenes salieron a tiempo (nunca salieron temprano). Por el contrario, en la era premoderna, los barcos de pasajeros partían cuando el capitán tenía suficientes pasajeros. En la era premoderna, la hora local se fijaba al mediodía, cuando el sol estaba en su punto más alto. Cada lugar de este a oeste tenía una hora diferente y eso cambió con la introducción de zonas horarias estándar. Los horarios impresos eran una conveniencia para los viajeros, pero los horarios más elaborados, llamados órdenes de tren., eran aún más esenciales para las cuadrillas de trenes, los trabajadores de mantenimiento, el personal de la estación y para las cuadrillas de reparación y mantenimiento, que sabían cuándo esperar que llegara un tren. La mayoría de las vías eran de una sola vía, con apartaderos y señales para permitir que los trenes de menor prioridad se desviaran. Los horarios les dijeron a todos qué hacer, dónde estar y exactamente cuándo. Si el mal tiempo interrumpía el sistema, los telegrafistas transmitían correcciones y actualizaciones inmediatas en todo el sistema. Así como los ferrocarriles, como organizaciones comerciales, crearon los estándares y modelos para las grandes empresas modernas, también el horario de los ferrocarriles se adaptó a una miríada de usos, como horarios para autobuses, transbordadores y aviones, para programas de radio y televisión, para horarios escolares, para fábricas. relojes de tiempo. El mundo moderno estaba regido por el reloj y el horario. [77]
Modelo de gestión empresarial [ editar ]
Según el historiador Henry Adams, el sistema de ferrocarriles necesitaba:
- las energías de una generación, porque requirió la creación de toda la nueva maquinaria: capital, bancos, minas, hornos, talleres, centrales eléctricas, conocimientos técnicos, población mecánica, junto con una constante remodelación de los hábitos sociales y políticos, las ideas, e instituciones para adaptarse a la nueva escala y adaptarse a las nuevas condiciones. La generación entre 1865 y 1895 ya estaba hipotecada a los ferrocarriles, y nadie la conocía mejor que la propia generación. [78]
El impacto se puede examinar a través de cinco aspectos: envío, finanzas, administración, carreras y reacción popular.
Envío de carga y pasajeros [ editar ]
Primero, proporcionaron una red altamente eficiente para el envío de carga y pasajeros a través de un gran mercado nacional. El resultado fue un impacto transformador en la mayoría de los sectores de la economía, incluidos la fabricación, el comercio minorista y mayorista, la agricultura y las finanzas. Estados Unidos tenía ahora un mercado nacional integrado prácticamente del tamaño de Europa, sin barreras ni aranceles internos, todo respaldado por un lenguaje común, un sistema financiero y un sistema legal común. [79]
Base del sistema financiero privado [ editar ]
El financiamiento de los ferrocarriles proporcionó la base para una expansión espectacular del sistema financiero privado (no gubernamental). La construcción de ferrocarriles era mucho más cara que las fábricas. En 1860, el total combinado de acciones y bonos ferroviarios era de 1.800 millones de dólares; 1897 alcanzó los $ 10,6 mil millones (en comparación con una deuda nacional total de $ 1,2 mil millones). [80] La financiación provino de financieros de todo el noreste y de Europa, especialmente Gran Bretaña. [81] Aproximadamente el 10 por ciento de la financiación provino del gobierno, especialmente en forma de concesiones de tierras que podrían realizarse cuando se abriera una cierta cantidad de vías. [82]El sistema financiero estadounidense emergente se basó en bonos ferroviarios. Nueva York en 1860 era el mercado financiero dominante. Los británicos invirtieron mucho en ferrocarriles en todo el mundo, pero en ningún otro lugar más que en Estados Unidos; El total llegó a alrededor de $ 3 mil millones en 1914. En 1914-1917, liquidaron sus activos estadounidenses para pagar los suministros de guerra. [83] [84]
Inventar la gestión moderna [ editar ]
La dirección del ferrocarril diseñó sistemas complejos que podían manejar relaciones simultáneas mucho más complicadas de las que podría soñar el propietario de la fábrica local, que podía patrullar cada parte de su propia fábrica en cuestión de horas. Los ingenieros civiles se convirtieron en la alta dirección de los ferrocarriles. Los principales innovadores estadounidenses fueron el ferrocarril occidental de Massachusetts y el ferrocarril de Baltimore y Ohio en la década de 1840, el Erie en la década de 1850 y el Pennsylvania en la de 1860. [85]
Trayectorias profesionales [ editar ]
Los ferrocarriles inventaron la trayectoria profesional en el sector privado tanto para los trabajadores manuales como para los trabajadores administrativos. El ferrocarril se convirtió en una carrera de por vida para los hombres jóvenes; las mujeres casi nunca fueron contratadas. Una carrera típica vería a un joven contratado a los 18 años como obrero en un taller, ser ascendido a mecánico calificado a los 24, guardafrenos a los 25, conductor de carga a los 27 y conductor de pasajeros a los 57 años. delineado. Los jóvenes educados comenzaron en el trabajo administrativo o estadístico y se trasladaron a agentes de estación o burócratas en la sede central o divisional. En cada nivel tenían cada vez más conocimientos, experiencia y capital humano.. Eran muy difíciles de reemplazar y prácticamente se garantizaban trabajos permanentes y se les proporcionaba seguro y atención médica. Las tarifas de contratación, despido y salario no las establecían los capataces, sino los administradores centrales, con el fin de minimizar el favoritismo y los conflictos de personalidad. Todo se hacía según el libro, mediante el cual un conjunto de reglas cada vez más complejo dictaba a todos exactamente lo que debía hacerse en cada circunstancia, y exactamente cuál sería su rango y salario. En la década de 1880, los ferroviarios de carrera se estaban jubilando y se inventaron sistemas de pensiones para ellos. [86]
Transporte [ editar ]
Los ferrocarriles contribuyen a la vitalidad social y la competitividad económica al transportar multitudes de clientes y trabajadores a los centros de las ciudades y los suburbios del interior . Hong Kong ha reconocido al ferrocarril como "la columna vertebral del sistema de transporte público " y, como tal, ha desarrollado su sistema de autobuses en franquicia y su infraestructura vial en completa alineación con sus servicios ferroviarios. [87] Las grandes ciudades de China como Beijing , Shanghai y Guangzhou reconocen las líneas de tránsito ferroviario como el marco y las líneas de autobús como el cuerpo principal de sus sistemas de transporte metropolitano. [88] El Shinkansen japonésfue construido para satisfacer la creciente demanda de tráfico en el "corazón de la industria y la economía de Japón" situado en la línea Tokio - Kobe . [89]
Roles de guerra y objetivos aéreos [ editar ]
En la década de 1863-70, el uso intensivo de los ferrocarriles en la Guerra Civil estadounidense, [90] y en las guerras de Alemania contra Austria y Francia, [91] proporcionó una velocidad de movimiento sin precedentes en la época de los caballos. Durante gran parte del siglo XX, el ferrocarril fue un elemento clave de los planes de guerra para una rápida movilización militar , lo que permitió el transporte rápido y eficiente de un gran número de reservistas a sus puntos de concentración y soldados de infantería al frente. [92] El frente occidental en Francia durante la Primera Guerra Mundial requirió muchos trenes cargados de municiones al día. [93] Los patios y puentes ferroviarios en Alemania y la Francia ocupada fueron los principales objetivos del poder aéreo aliado en la Segunda Guerra Mundial. [94]
Impactos positivos [ editar ]
Los ferrocarriles canalizan el crecimiento hacia densas aglomeraciones urbanas y a lo largo de sus arterias, [ cita requerida ] en contraposición a la expansión de carreteras , indicativo de la política de transporte de EE. UU., Que fomenta el desarrollo de suburbios en la periferia, lo que contribuye a un aumento de las millas recorridas por vehículos , las emisiones de carbono , el desarrollo de espacios verdes y agotamiento de las reservas naturales . [ dudoso ] [ cita requerida ] Estos arreglos revalorizan los espacios de la ciudad, los impuestos locales ,[95] valor de la vivienda y promoción del desarrollo de uso mixto . [96] [97]
Impactos negativos [ editar ]
Bryant Chad descubrió que en la década de 1840 en Austria, la llegada de los ferrocarriles y las locomotoras de vapor enfureció a los lugareños debido al ruido, el olor y la contaminación causados por los trenes y los daños a las casas y la tierra circundante causados por el hollín de la locomotora y las brasas ardientes; y dado que la mayoría de los viajes eran muy locales, la gente corriente rara vez utilizaba la nueva línea. [98]
Contaminación [ editar ]
Un estudio de 2018 encontró que la apertura del Metro de Beijing provocó una reducción en "la mayoría de las concentraciones de contaminantes del aire (PM2.5, PM10, SO2, NO2 y CO) pero tuvo poco efecto sobre la contaminación por ozono". [99]
Ferrocarril moderno como indicador de desarrollo económico [ editar ]
Los economistas europeos del desarrollo han argumentado que la existencia de infraestructura ferroviaria moderna es un indicador significativo del avance económico de un país: esta perspectiva se ilustra notablemente a través del Índice Básico de Infraestructura de Transporte Ferroviario (conocido como Índice BRTI). [100]
Subsidios [ editar ]
Asia [ editar ]
China [ editar ]
En 2014, el gasto ferroviario total de China fue de 130.000 millones de dólares y es probable que se mantenga a un ritmo similar durante el resto del próximo quinquenio del país (2016-2020). [ cita requerida ]
India [ editar ]
Los ferrocarriles indios están subvencionados por alrededor de 260.000 millones de rupias (3.600 millones de dólares estadounidenses), de los cuales alrededor del 60% se destina a trenes de cercanías y viajes de corta distancia. [101]
Europa [ editar ]
Según el Índice de rendimiento ferroviario europeo de 2017 para la intensidad de uso, la calidad del servicio y el rendimiento de la seguridad, los sistemas ferroviarios nacionales europeos de primer nivel están formados por Suiza, Dinamarca, Finlandia, Alemania, Austria, Suecia y Francia. [102] Los niveles de rendimiento revelan una correlación positiva entre el costo público y el rendimiento de un sistema ferroviario determinado, y también revelan diferencias en el valor que los países reciben a cambio de su costo público. Dinamarca, Finlandia, Francia, Alemania, los Países Bajos, Suecia y Suiza obtienen un valor relativamente alto por su dinero, mientras que Luxemburgo, Bélgica, Letonia, Eslovaquia, Portugal, Rumanía y Bulgaria tienen un desempeño inferior en relación con la relación promedio entre rendimiento y costo entre los países. [103]
| País | Subvención en miles de millones de euros | Año |
|---|---|---|
 Alemania | 17.0 | 2014 [105] |
 Francia | 13,2 | 2013 [106] |
 Italia | 8.1 | 2009 [107] |
 Suiza | 5.8 | 2012 [108] |
 España | 5.1 | 2015 [109] |
 Reino Unido | 4.5 | 2015 [110] |
 Bélgica | 3.4 | 2008 [104] |
 Países Bajos | 2.5 | 2014 [111] |
 Austria | 2.3 | 2009 [104] |
 Dinamarca | 1,7 | 2008 [104] |
 Suecia | 1,6 | 2009 [112] |
 Polonia | 1.4 | 2008 [113] |
 Irlanda | 0,91 | 2008 [113] |
Rusia [ editar ]
En 2016, Russian Railways recibió 94,9 mil millones de rublos (alrededor de US $ 1,4 mil millones) del gobierno. [114]
América del Norte [ editar ]
Estados Unidos [ editar ]
En 2015, la financiación del gobierno federal de EE. UU. Para Amtrak fue de alrededor de 1.400 millones de dólares. [115] Para 2018, la financiación asignada había aumentado a aproximadamente 1.900 millones de dólares EE.UU. [116]
Ver también [ editar ]
- Esquema del transporte ferroviario
- Terminología ferroviaria de pasajeros
- Transporte ferroviario por país
- Lista de países por tamaño de la red de transporte ferroviario
- Lista de países por uso ferroviario
- Lista de publicaciones periódicas relacionadas con el ferrocarril
- Lista de empresas ferroviarias
- Lista de ocupaciones de la industria ferroviaria
- Ingeniería de sistemas ferroviarios
- Diseño ambiental en transporte ferroviario
- Unión Internacional de Ferrocarriles
- British Rail
- Ferrocarril de mina
- Revolución del transporte
- Mega proyecto
- Ancho de vía
Referencias [ editar ]
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Lectura adicional [ editar ]
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Enlaces externos [ editar ]
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