En la foto se muestra un modelo de un vagón de ferrocarril introducido en el ferrocarril Stockton &Darlington. ¿Cómo llegamos de aquí a los trenes de alta velocidad? Imágenes de tiempo y vida / Getty Images Resoplando a través de distancias cortas o continentes enteros, trenes actuar como una forma importante de transporte en todo el mundo. También llamados ferrocarriles o vías férreas, Los trenes llevan dentro de sus vagones pasajeros o mercancías, como materias primas, suministros o productos terminados y, a veces, ambos.
Antes de las ideas locas de personas como los hermanos Wright, Henry Ford y Gottlieb Daimler, tenía opciones limitadas para viajar por la ciudad y el campo. Las carreteras pavimentadas no siempre atraviesan el campo. Incluso con carreteras Los vehículos tirados por caballos todavía luchaban por mover personas y mercancías, especialmente con mal tiempo. Ya en 1550, los alemanes pragmáticos construyeron y utilizaron sistemas ferroviarios de madera, razonamiento que los carros tirados por caballos y los carros podían viajar más fácil y rápidamente sobre rieles de madera que caminos de tierra. A finales de 1700, las ruedas de hierro y los rieles tenían ruedas de madera en un solo extremo.
Pero no fue hasta que se inventó la locomotora de vapor en 1797 en Inglaterra que el ferrocarril tal como lo conocemos comenzó a tomar forma. Stockton &Darlington Railroad Company en Inglaterra se convirtió en el primer ferrocarril público en transportar pasajeros y carga. Las locomotoras de vapor transportaron seis vagones de carbón y hasta 450 pasajeros a una distancia de 14 kilómetros (9 millas) en menos de una hora. Los caballos simplemente no podían superar eso.
Atraves del OCEANO, B&O Railroad Company se estableció como la primera compañía ferroviaria de EE. UU. en 1827. Para 1860, Los trabajadores ferroviarios de EE. UU. Habían depositado más de 30, 000 millas (48, 280 kilómetros) de pista, más que en todo el mundo [fuente:AAR]. Los ferrocarriles sirvieron como el principal medio de transporte e hicieron que el envío de suministros y bienes fuera barato y fácil. incluso para los ejércitos de la Unión y Confederados durante la Guerra Civil.
Después de la Guerra Civil, la red de ferrocarriles de EE. UU. se expandió nuevamente, y el primer ferrocarril transcontinental del país se completó en 1869. Las ciudades surgieron a lo largo de las líneas ferroviarias, y el ferrocarril aceleró la expansión hacia el oeste. A principios del siglo XX, Los ferrocarriles estadounidenses operaban 254, 000 millas (408, 773 kilómetros) de pista. Las locomotoras diesel habían reemplazado a las de vapor.
Pero a mediados del siglo XX, había comenzado el declive de los ferrocarriles estadounidenses. Un sistema de carreteras interestatales desarrollado y extensas regulaciones federales afectaron a los trenes. En la actual crisis energética, sin embargo, trenes que funcionan con diésel y, a veces, incluso con biodiésel, puede recuperar su antigua popularidad entre los pasajeros a medida que avanzamos en el siglo XXI.
No se descarrile. Quédate mientras hablamos de tecnología de trenes, cómo los trenes mueven personas y mercancías, y lo que puede deparar el futuro del transporte ferroviario.
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Cuando decimos tren no solo nos referimos a Thomas the Tank Engine. Más bien nos referimos al paquete completo:vagones de ferrocarril, vías de tren, interruptores señales y una locomotora, aunque no todos los trenes dependen de locomotoras para tirar de ellos, pero la mayoría de los trenes que mencionaremos sí.
Con las locomotoras a la cabeza, siguen los vagones de ferrocarril acoplados, lleno de carga y pasajeros, incluso animales de circo en algunos casos. La vía del tren dirige el tren y hace algunas otras cosas de las que hablaremos más adelante. Dado que muchos trenes circulan por la misma vía, interruptores y señales controlan el tráfico. Vamos a analizarlo.
El trabajo del locomotora es cambiar la energía química del combustible (madera, carbón, combustible diesel) en la energía cinética del movimiento. Las primeras locomotoras hicieron esto con una máquina de vapor, sobre el que puede leer más en Cómo funciona la tecnología Steam. los locomotora de vapor duró aproximadamente un siglo, pero finalmente fue reemplazado por el locomotora diesel , una poderosa maravilla mecánica que puede consistir en un motor gigante junto con alternadores o generadores eléctricos para proporcionar energía eléctrica al tren. De hecho, Las locomotoras diésel tienen su propio artículo:Cómo funcionan las locomotoras diésel. Muchos trenes intercalan varias locomotoras a lo largo de su alineación para aumentar y distribuir la potencia.
Además de las locomotoras de vapor y diesel, muchos trenes funcionan únicamente con energía eléctrica. Obtienen la electricidad de un tercer riel, o línea eléctrica, a lo largo de la pista. Los transformadores transfieren el voltaje de las líneas, y la corriente eléctrica impulsa los motores (CA o CC) en las ruedas. Las locomotoras eléctricas se utilizan en el metro y en muchos sistemas de trenes de cercanías.
Los operadores controlan el tren usando el acelerador, marcha atrás y freno. los acelerador controla la velocidad de la locomotora. los marcha atrás permite que la locomotora retroceda. los freno permite que la locomotora reduzca la velocidad y se detenga. Independientemente del tipo, las locomotoras utilizan frenos de aire y frenos de mano para detener el motor. Los frenos de aire utilizan aire a alta presión para impulsar el pie del freno contra la rueda. La fricción entre la pastilla de freno y las ruedas ralentiza los movimientos de las ruedas. El operador también acelera el motor para reducir la velocidad del tren, como cuando quita el pie del acelerador al detener el automóvil. También se usa un freno de mano mecánico en caso de que fallen los frenos de aire (generalmente cuando no hay suficiente presión de aire para impulsarlos).
Todos los vagones de ferrocarril tienen tren de aterrizaje que contiene ruedas y un sistema de suspensión para amortiguar el viaje. En cada extremo del tren de aterrizaje, acopladores , que son como ganchos, conectar los coches.
Lo que hay en la parte superior del tren de aterrizaje depende del tipo de vagón de ferrocarril, y hay varios.
Sigue leyendo para conocer qué guías trenes en sus viajes.
Los lazos en estas vías de tren cerca de Queensland, Australia, son de madera, y los rieles que se extienden en la distancia parecen estar hechos de acero. Tim Graham / Getty Images Las vías del tren guían el tren, actuando como la superficie de baja fricción sobre la que circula el tren y, a menudo, transfiriendo el peso del tren al suelo. La vía también puede proporcionar energía eléctrica a lo largo del tercer carril, como recordarás.
Una vía de ferrocarril consta de dos rieles de acero paralelos separados por una distancia fija, llamó al indicador . El calibre estándar es de 4 pies y 8,5 pulgadas (1, 435 milímetros). Los rieles están conectados entre sí por ferrocarril. corbatas (llamados durmientes en Europa), que puede ser de madera o de hormigón. Los rieles suelen estar atornillados a los tirantes. Los lazos se colocan en la grava suelta o lastre . El lastre a menudo consiste en piedras sueltas que ayudan a transferir la carga a los cimientos subyacentes. Los tirantes "flotan" sobre el lastre y el peso de la vía los mantiene estabilizados.
Cuando los trabajadores ferroviarios están colocando vías de tren, a menudo utilizan un riel de acero de fondo plano que se asemeja a las vigas de acero con vigas en I de la construcción. El riel tiene una base o pie ancha, una red estrecha y una cabeza (más ancha que la red, pero no tan ancho como el pie). Los pesos de los rieles varían de 80 a 160 libras (36 a 73 kilogramos) por yarda, dependiendo del tipo de tren que opere en las vías y el país. Los segmentos de vías férreas pueden conectarse entre sí mediante placas atornilladas llamadas eclisas, pero la mayoría de los segmentos de riel modernos están soldados entre sí para proporcionar un desplazamiento suave.
Debajo de los rieles la pista a veces está acolchada o lastrada. La base puede estar hecha de arena u hormigón. En muchos casos, Las vías del tren se elevan por encima del suelo circundante y tienen sistemas de drenaje para eliminar el agua. También pueden estar rodeados de vallas para evitar que los animales y las personas se acerquen a las vías. Finalmente, Los trenes eléctricos tendrán un tercer carril de alimentación o cables colgantes que suministran la electricidad.
Las vías de acero pueden ser rectas o curvas para dirigir el tren, ya que el acero se dobla fácilmente para darle forma. Dependiendo de la topografía, algunas curvas pueden estar ligeramente inclinadas o inclinadas para ayudar al tren a permanecer en la vía mientras pasa por la curva. En varios puntos de la pista, los rieles pueden tener interruptores , que puede mover un tren de una vía a otra. Los cambios y las vías que los acompañan son importantes para controlar el tráfico. Por ejemplo, cuando dos trenes circulan por la misma vía, un interruptor puede permitir que un tren se desplace hacia una vía de espera mientras el otro pasa. Un interruptor también puede cambiar la dirección de un tren, como moverlo de una vía de norte a sur a una de este a oeste. Muchas estaciones de ferrocarril tienen yardas de cambio donde los trenes se ensamblan y se trasladan a varias vías.
Finalmente, señales a lo largo de las vías mantienen informados a los operadores del tren sobre las condiciones del tráfico que se encuentran por delante. Las señales controlan el tráfico de trenes de la misma forma que los semáforos controlan el tráfico de automóviles en las carreteras. Además de las señales, muchas locomotoras tienen radios y terminales de computadora que monitorean las condiciones del tráfico utilizando información proporcionada por los centros de señalización, que son similares a las estaciones de control de tráfico aéreo.
Ahora que tenemos la mecánica abajo, veamos cómo encajan para mover paquetes y personas.
Medidores de tren y carrosUn mito popular es que el ancho de tren estándar se basaba en el ancho del carro romano. Esto es falso especialmente porque los romanos no usaban carros para transportar bienes y suministros. El ancho de tren estándar de 4 pies y 8,5 pulgadas (1, 435 milímetros) fue elegido por el inventor británico George Stephenson, quien diseñó el primer sistema ferroviario. Stephenson había estado trabajando con varios ferrocarriles utilizados en las minas británicas y se decidió por lo que ahora es el ancho estándar.
Los vagones de mineral de techo abierto de este tren de carga de Wyoming están llenos de carbón, una carga común para los ferrocarriles de mercancías. Michael Melford / Getty Images Los ferrocarriles son quizás la forma más barata de transportar mercancías por tierra. Según la Asociación de Ferrocarriles Estadounidenses (AAR), el sistema de trenes de mercancías de EE. UU. es líder mundial en volumen de tráfico, cantidad de carga transportada, ingresos, asequibilidad, Kilómetros de pista y otras medidas.
Los ferrocarriles de carga de EE. UU. Incluyen las siguientes categorías:
[fuente:AAR]
Los ferrocarriles de carga transportan muchas cosas, pero el rubro más común es el carbón para las plantas de energía eléctrica (44 por ciento de tonelaje y 21 por ciento de ingresos). Productos químicos productos agrícolas, minerales no metálicos, los envíos mixtos y otros productos básicos constituyen las categorías principales. En 2007, Los ferrocarriles de Clase I transportaron más de 1.9 mil millones de toneladas (1.7 mil millones de toneladas métricas) de carga y ganaron alrededor de $ 53 mil millones. Los ferrocarriles de carga generan ingresos en función del peso de la carga y la distancia recorrida. La industria utiliza el tonelada-milla como unidad básica, y los ferrocarriles de Clase I transportaron más de 1,7 billones de toneladas-millas en 2007 [fuente:AAR].
En los Estados Unidos las propias compañías ferroviarias son propietarias de las vías del tren. Las concesiones de tierras por parte del gobierno federal a los ferrocarriles en el siglo XIX permitieron que los ferrocarriles fueran propietarios de las vías. Es más, Las compañías de ferrocarriles de carga de los EE. UU. Son de propiedad y operación privadas, sin subsidios gubernamentales. Si bien los ferrocarriles poseen algunos de los miles de vagones de carga utilizados, las empresas de automóviles y otros transportistas son propietarios de la mayoría de ellos.
Los líderes internacionales en ferrocarriles de carga son los Estados Unidos, Rusia y China. A diferencia de Estados Unidos, Los ferrocarriles europeos son en su mayoría propiedad del gobierno. Transportan principalmente pasajeros y, en un grado mucho menor, transporte. Sin embargo, esta configuración está cambiando, y el transporte de mercancías es cada vez más importante. Los ferrocarriles europeos no ganan tanto dinero transportando mercancías como sus homólogos estadounidenses. Su situación parece ser similar a la de los ferrocarriles de carga estadounidenses antes de que se aprobara la Ley Staggers Rail de 1980.
En el frente del pasajero, sin embargo, Los ferrocarriles europeos están a millones de metros por delante, como leerá a continuación.
Ley Staggers Rail de 1980Antes de 1980, Los ferrocarriles estadounidenses estaban fuertemente regulados por el gobierno federal, que establecen las tarifas que pueden cobrar los ferrocarriles, entre muchas otras regulaciones. En la década de 1970, los ferrocarriles estaban casi en quiebra. El Congreso podría desregular los ferrocarriles o nacionalizarlos. Los legisladores optaron por lo primero. La Ley Staggers Rail de 1980 dio a los ferrocarriles la libertad de determinar las rutas de transporte, establecer tarifas para el movimiento de carga y agilizar los procedimientos para la venta de líneas ferroviarias. La ley estableció tarifas máximas que los ferrocarriles podían cobrar y procedimientos para prevenir abusos por parte de las empresas ferroviarias. Desde que se aprobó el acto, los ferrocarriles se han vuelto más competitivos y han aumentado significativamente sus ingresos y volumen de tráfico. Parece que los ferrocarriles pueden generar ingresos.
El salón del tren Coast Starlight de Amtrak parece bastante cómodo, entonces, ¿por qué no hay más personas viajando en el único ferrocarril de pasajeros a nivel nacional en los Estados Unidos? Imágenes de Lee Foster / Getty Al principio de los viajes en tren por EE. UU., los ferrocarriles de carga ofrecen servicios de pasajeros, pero no ganó mucho dinero. En 1970, El Congreso creó Amtrak para hacerse cargo de los servicios de pasajeros de las compañías ferroviarias de carga. Amtrak opera servicios de corredor en las principales áreas urbanas de la costa este, Medio Oeste y Costa Oeste. También ofrece servicios de cross-country.
Amtrak opera en vías propiedad de ferrocarriles anfitriones. De hecho, El 70 por ciento de las rutas de Amtrak son propiedad de compañías de carga Clase I. Sirve a más de 500 destinos en 46 estados. En 2007, Amtrak transportó 25,8 millones de pasajeros (promedio de 70, 000 pasajeros en 300 trenes diarios).
Amtrak recibe servicios federales, apoyo estatal y local a cambio de ofrecer servicios de pasajeros y pasajeros. A pesar del apoyo del gobierno y el aumento de pasajeros, Amtrak no ha obtenido ganancias. En 2007, Los gastos de Amtrak excedieron sus ingresos en aproximadamente $ 1 mil millones. Una posible razón del déficit es el hecho de que Amtrak enfrenta una fuerte competencia de automóviles y aerolíneas. Pero más de eso después.
En contraste, Los sistemas ferroviarios europeos se dedican principalmente al tráfico de pasajeros. La mayoría de los ferrocarriles europeos son propiedad del gobierno. En 1959, El Grupo Eurail se creó para manejar el aumento de la carga turística. La organización coordina y comercializa el tráfico ferroviario de pasajeros entre 30 países europeos. La red europea conecta la mayoría de las ciudades europeas. Los trenes de alta velocidad de Eurail se han vuelto competitivos con las aerolíneas y son más eficientes que los automóviles.
Rusia, Porcelana, Corea, Japón y Australia también ofrecen servicio ferroviario de pasajeros. Cada país tiene una extensa red ferroviaria para los viajes de pasajeros. Es más, la red europea de trenes está conectada a los ferrocarriles que viajan a China, India y el sudeste asiático. Sin embargo, no todos los países o continentes han establecido redes ferroviarias internacionales. Ni África ni América Central o del Sur cuentan con tales redes. Y mientras México, Perú, Brasil, Sudáfrica y Marruecos tienen trenes, esos trenes operan en vías ubicadas únicamente dentro de esos países.
No podemos dejar que esta página termine mencionando algunos de nuestros famosos trenes de pasajeros favoritos.
¿Los viajes en tren se popularizarán en más de unos pocos países seleccionados? Continúa leyendo para averiguarlo.
¿Planea ver el mundo en tren?¿Estás pensando en hacer un viaje en tren dentro de Estados Unidos? Puedes aprender sobre rutas, horarios, y reservas en línea en la página de inicio de Amtrak. Si te diriges a Europa, es posible que desee consultar las rutas y los horarios de los pasajeros de Eurail, así como reservas, en la página de inicio de Eurail.
Los trenes de alta velocidad como el TGV de Francia pueden dominar los rieles en el futuro, pero de vez en cuando se ven en pecios espectaculares, también, como un viejo tren normal. Michael Dunning / Getty Images El éxito del sistema de ferrocarriles de carga de EE. UU. Ha demostrado que mover mercancías por ferrocarril puede ser económico, eficiente y rentable. Los trenes son una parte esencial de la infraestructura de un país, entonces, ¿cómo es su futuro?
El futuro del transporte ferroviario vendrá dictado por el precio y la disponibilidad del petróleo, la determinación de los gobiernos de encontrar modos alternativos de viaje y la demanda pública de transporte rápido. Por ejemplo, El elevado tráfico ferroviario de pasajeros de Europa se debió en parte al precedente histórico y al precio de la gasolina. Ha mejorado con los avances de los trenes de alta velocidad y las líneas ferroviarias de pasajeros dedicadas.
En los Estados Unidos, El tráfico ferroviario de pasajeros no se ha puesto de moda por varias razones:
Sin embargo, a medida que aumentan los precios del petróleo, Los estadounidenses buscarán medios alternativos para viajes de larga distancia, y los trenes son un buen candidato.
Pero modernizar los ferrocarriles estadounidenses para el tráfico de pasajeros no será fácil. Por ejemplo, Lo más probable es que los viajeros deseen trenes de alta velocidad como los de Europa y Japón. Pero los trenes de alta velocidad son costosos de construir y mantener. También funcionan mejor en ferrocarriles exclusivos para pasajeros. Es más, los ferrocarriles deben llegar a más ciudades y destinos que ahora. Entonces, Hacer de los ferrocarriles una forma importante de transporte de pasajeros requerirá inversiones para expandir y mejorar los sistemas ferroviarios. Queda por ver si esta expansión será realizada por el gobierno o por empresas privadas. Y probablemente no sucederá hasta que aumente la demanda pública de transporte ferroviario de pasajeros.
Las nuevas tecnologías, como la levitación magnética o los trenes de levitación magnética, pueden aumentar aún más la velocidad del tren. Estos trenes no tienen ruedas, sino que viajan sobre rieles magnéticos superconductores, pero son costosos de construir y mantener.
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