Los trenes son un sistema complejo de locomotoras, vagones, vías, desvíos, señales y equipos de control que transportan personas y mercancías por todo el mundo. Desde las primeras máquinas de vapor del siglo XVIII hasta los actuales maglevs de alta velocidad, la tecnología ferroviaria ha evolucionado para ofrecer un transporte eficiente, seguro y respetuoso con el medio ambiente.
Los primeros rieles de madera aparecieron en Alemania alrededor de 1550, pero el verdadero avance se produjo con la locomotora de vapor inglesa de 1797. Stockton &Darlington Railway se convirtió en la primera línea pública en transportar pasajeros y carga:seis vagones de carbón y hasta 450 pasajeros en menos de una hora a lo largo de 9 millas.
En los EE. UU., el ferrocarril de Baltimore y Ohio comenzó a funcionar en 1827. Para 1860, los trabajadores estadounidenses habían tendido más de 30.000 millas (48.280 km) de vías, una cifra que superaba el total mundial en ese momento. Durante la Guerra Civil, los ferrocarriles se convirtieron en un salvavidas estratégico para los ejércitos de la Unión y los Confederados.
Después de la guerra, la primera línea transcontinental terminó en 1869, lo que provocó una rápida expansión hacia el oeste. A principios del siglo XX, los ferrocarriles estadounidenses operaban 254.000 millas (408.773 km). El vapor dio paso al diésel a mediados de siglo, pero un declive siguió al auge de las carreteras y la regulación federal. Hoy en día, los trenes diésel y biodiésel podrían volver a ser populares en medio de la volatilidad de los precios de la energía.
Las locomotoras modernas convierten la energía química en movimiento cinético. Las máquinas de vapor dominaron durante un siglo antes de que los motores diésel, a menudo equipados con generadores eléctricos, tomaran el relevo. Muchos trenes de larga distancia utilizan varias locomotoras para la distribución de energía.
Las locomotoras eléctricas obtienen energía de un tercer carril o línea aérea, utilizando transformadores y motores de tracción. Son comunes en el metro y en los trenes de cercanías.
El control se realiza mediante un acelerador (velocidad), marcha atrás y frenos. Los frenos de aire (aire a alta presión que actúa sobre las pastillas de freno) son el sistema principal, con frenos de mano mecánicos como respaldo de seguridad. Los acopladores conectan los automóviles y el tren de aterrizaje de cada automóvil alberga las ruedas y la suspensión.
Los vagones típicos incluyen vagones de carga, vagones de mineral, vagones cisterna, vagones planos, vagones de remolque, vagones portacontenedores y vagones de pasajeros, algunos con ventanas panorámicas o compartimentos para dormir.
Las vías constan de dos rieles de acero paralelos colocados en un ancho fijo. El ancho estándar es de 4 pies 8½ pulgadas (1435 mm). Los rieles se sujetan a tirantes (traviesas) de madera u hormigón, que descansan sobre lastre, piedras sueltas que distribuyen el peso.
Los rieles modernos suelen estar soldados para un desplazamiento suave, aunque algunas secciones utilizan eclisas. Las vías pueden ser rectas, curvas o inclinadas para facilitar el desplazamiento a alta velocidad. Los interruptores mueven los automóviles entre las vías y los sistemas de señalización, tanto visuales como electrónicos, administran el tráfico como los semáforos en las carreteras.
Los ferrocarriles de carga estadounidenses son los más grandes del mundo por volumen, ingresos y kilometraje de vías. Los ferrocarriles de clase I (seis grandes transportistas) transportan más del 67 % de la carga nacional a lo largo de 5150-51 499 km de vías.
Categorías de carga:carbón (44% del tonelaje, 21% de los ingresos), productos químicos, productos agrícolas, minerales no metálicos y envíos mixtos. En 2007, los ferrocarriles de Clase I movieron 1.900 millones de toneladas (1.700 millones de toneladas métricas) y ganaron alrededor de 53.000 millones de dólares, entregando 1,7 billones de toneladas-milla.
Los ferrocarriles poseen vías, pero la mayoría de los vagones de carga son propiedad de transportistas o empresas de arrendamiento. En Estados Unidos, la industria es de propiedad privada sin subsidios gubernamentales, mientras que muchos ferrocarriles europeos son de propiedad estatal y se centran principalmente en el servicio de pasajeros.
Amtrak, fundada en 1970, opera el 70% de sus rutas en vías de carga y presta servicio a más de 500 destinos en 46 estados. En 2007, transportó 25,8 millones de pasajeros, pero tuvo un déficit de mil millones de dólares.
La red europea es en gran parte propiedad del gobierno y ofrece servicios de alta velocidad que compiten con las aerolíneas. Los servicios clave incluyen el Eurostar (Reino Unido-Francia-Bélgica), el TGV (Francia) y la línea histórica Orient Express.
Existen otras redes importantes de pasajeros en Rusia, China, Japón, Corea y Australia, aunque la mayoría de los enlaces continentales todavía son limitados.
El futuro del ferrocarril depende de los precios del combustible, la política gubernamental y la demanda pública de viajes rápidos y económicos. El tren de alta velocidad, que requiere líneas exclusivas, podría ganar terreno a medida que aumenten los costos del petróleo. Los trenes Maglev prometen velocidades aún mayores, pero enfrentan altos costos de construcción y mantenimiento.
Las inversiones en infraestructura, ya sean públicas o privadas, serán cruciales para ampliar la cobertura, mejorar las velocidades e integrar nuevas tecnologías.
Las locomotoras convierten el combustible en energía cinética; Los operadores controlan la velocidad con el acelerador, la marcha atrás y los frenos.
Las vías están formadas por carriles paralelos de ancho fijo, sostenidos por tirantes y lastre.
Las locomotoras eléctricas modernas utilizan motores de tracción sin engranajes; Los motores diésel alimentan los generadores que alimentan esos motores.
Ancho de vía estándar:4 pies 8½ pulgadas (1435 mm).
Los trenes eléctricos obtienen energía de un tercer carril o línea aérea, que alimenta los motores de tracción para mover las ruedas.
