Transporte ferroviario
Definición
El transporte ferroviario es un medio de transferencia de pasajeros y mercancías en vehículos sobre ruedas que se desplazan sobre rieles, también conocidos como vías. También se conoce comúnmente como transporte ferroviario. A diferencia del transporte por carretera, donde los vehículos se desplazan sobre una superficie plana preparada, los vehículos ferroviarios (material rodante) son guiados direccionalmente por las pistas sobre las que corren. Las pistas suelen consistir en rieles de acero, instalados en traviesas (durmientes) y lastre, en los que se mueve el material rodante, generalmente equipado con ruedas metálicas. También son posibles otras variaciones, como la pista de losa, donde los rieles se sujetan a una base de hormigón que descansa sobre una superficie preparada.
El material rodante en un sistema de transporte ferroviario generalmente encuentra menor resistencia a la fricción que los vehículos de carretera, por lo que los vagones de pasajeros y de mercancías (vagones y vagones) se pueden acoplar a trenes más largos. La operación es llevada a cabo por una compañía de ferrocarriles, que proporciona transporte entre las estaciones de tren o las instalaciones del cliente de carga. El poder lo proporcionan las locomotoras que extraen energía eléctrica de un sistema de electrificación ferroviaria o producen su propia energía, generalmente mediante motores diesel. La mayoría de las pistas están acompañadas de un sistema de señalización. Los ferrocarriles son un sistema de transporte terrestre seguro en comparación con otras formas de transporte. El transporte ferroviario es capaz de altos niveles de utilización de pasajeros y carga y eficiencia energética, pero a menudo es menos flexible y más intensivo en capital que el transporte por carretera, cuando se consideran niveles de tráfico más bajos.
Los ferrocarriles más viejos conocidos, transportados por hombres / animales se remontan al siglo VI aC en Corinto, Grecia. El transporte ferroviario comenzó a mediados del siglo XVI en Alemania en forma de funiculares y carretas a caballo. El transporte ferroviario moderno comenzó con el desarrollo británico de las locomotoras de vapor a principios del siglo XIX. Por lo tanto, el sistema ferroviario en Gran Bretaña es el más antiguo del mundo. Construido por George Stephenson y la compañía Robert Stephenson and Company de su hijo Robert, el Locomotion La N ° 1 es la primera locomotora de vapor que transporta pasajeros en una línea ferroviaria pública, Stockton y Darlington Railway en 1825. George Stephenson también construyó la primera línea ferroviaria pública interurbana en el mundo para usar solamente las locomotoras de vapor todo el tiempo, el Ferrocarril de Liverpool y Manchester que se inauguró en 1830. Con las máquinas de vapor, uno podría construir los ferrocarriles principales, que fueron un componente clave de la Revolución Industrial. Además, los ferrocarriles redujeron los costos de envío y permitieron la pérdida de menos bienes, en comparación con el transporte acuático, que sufrió el hundimiento ocasional de los barcos. El cambio de canales a ferrocarriles permitió los "mercados nacionales" en los que los precios variaban muy poco de una ciudad a otra. La extensión de la red ferroviaria y el uso de horarios ferroviarios, condujo a la estandarización del tiempo (tiempo ferroviario) en Gran Bretaña en base al tiempo medio de Greenwich. Antes de esto, las principales ciudades y ciudades variaban su tiempo 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 ferrocarril subterráneo del mundo, el Metropolitan Railway (parte del metro de Londres), se inauguró en 1863.
En la década de 1880, se introdujeron trenes electrificados que condujeron a la electrificación de tranvías y sistemas de tránsito rápido. A partir de la década de 1940, los ferrocarriles no electrificados en la mayoría de los países reemplazaron sus locomotoras de vapor por locomotoras diesel-eléctricas, y el proceso está casi completo en los años 2000. Durante la década de 1960, los sistemas ferroviarios de alta velocidad electrificados se introdujeron 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 tradicionales de ferrocarriles, como el monorriel o el maglev, pero han tenido un uso limitado.
Tras la caída después de la Segunda Guerra Mundial debido a la competencia de los automóviles, el transporte ferroviario ha tenido un renacimiento en las últimas décadas debido a la congestión de las carreteras y el aumento de los precios del combustible, así como los gobiernos que invierten en el ferrocarril como un medio para reducir CO
2 emisiones en el contexto de las preocupaciones sobre el calentamiento global.
2 emisiones en el contexto de las preocupaciones sobre el calentamiento global.
Historia
La historia del transporte ferroviario comenzó en el siglo VI aC en la antigua Grecia. Se puede dividir en varios períodos discretos definidos por los medios principales del material de seguimiento y la potencia motriz utilizada.
Sistemas antiguos
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 aC. Los vehículos con ruedas tirados por hombres y animales corrían en surcos en piedra caliza, lo que proporcionaba el elemento de pista, lo que impedía que los vagones dejaran la ruta prevista. El Diolkos estuvo en uso durante más de 650 años, hasta al menos el siglo I d. Los rastros pavimentados también fueron construidos más tarde en Egipto romano.
Pre-vapor
Carriles de madera introducidos
Los ferrocarriles reaparecieron nuevamente en el siglo XIV.
En 1515, el cardenal Matthäus Lang escribió una descripción del Reisszug, un funicular en el Castillo 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 de treadwheel. La línea todavía existe y está operativa, aunque en forma actualizada y posiblemente sea la línea de ferrocarril operacional más antigua.
Wagonways (o tranvías) con rieles de madera, transportados por caballos, comenzaron a aparecer en la década de 1550 para facilitar el transporte de bañeras de mineral hacia y desde las minas, y pronto se hizo popular en Europa. Tal operación fue ilustrada en Alemania en 1556 por Georgius Agricola (imagen derecha) en su obra De re metallica. Esta línea usó carros "Hund" con ruedas sin alas que se desplazaban sobre tablones de madera y un pasador vertical en el camión que encajaba en el espacio entre los tablones para mantenerlo en el camino correcto. Los mineros llamaron a los vagones Hunde ("perros") por el ruido que hacían en las vías.
Hay muchas referencias a su uso en Europa central en el siglo XVI. Tal sistema de transporte fue utilizado más tarde por los mineros alemanes en Caldbeck, Cumbria, Inglaterra, tal vez desde la década de 1560. Se construyó una carreta en Prescot, cerca de Liverpool, en algún momento alrededor de 1600, posiblemente ya en 1594. Propiedad de Philip Layton, la línea transportaba carbón de un pozo cerca de Prescot Hall a una terminal a aproximadamente media milla de distancia. También se fabricó un funicular en Broseley, en Shropshire, antes de 1604. Este llevó carbón para James Clifford desde sus minas hasta el río Severn para cargarlo en barcazas y llevarlo a las ciudades ribereñas. El Wollaton Wagonway, completado en 1604 por Huntingdon Beaumont, ha sido erróneamente citado a veces como el primer ferrocarril británico. Corría de Strelley a Wollaton cerca de Nottingham.
El ferrocarril de Middleton en Leeds, que fue construido en 1758, se convirtió más tarde en el ferrocarril operacional 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.
Rieles de metal introducidos
A fines de la década de 1760, la Compañía Coalbrookdale comenzó a fijar placas de hierro fundido a la superficie superior de los rieles de madera. Esto permitió que se utilizara una variación del indicador. Al principio, solo se podían usar los bucles de globo para girar, pero más tarde se utilizaron puntos móviles que permitían el cambio.
Se introdujo un sistema en el cual las ruedas sin alas corrían sobre placas de metal en forma de L, que se conocieron como plaquetas. John Curr, un gerente de la mina de Sheffield, inventó este carril con bridas en 1787, aunque la fecha exacta de esto es disputada. Benjamín Outram tomó la barandilla de la placa para los vagones que servían a sus canales y los fabricó en sus herrerías de Butterley. En 1803, William Jessop abrió el Surrey Iron Railway, un plateway de doble vía, erróneamente a veces citado como el primer ferrocarril público del mundo, en el sur de Londres.
Mientras tanto, William Jessop había utilizado con anterioridad una forma de riel de hierro y ruedas con bridas para una extensión al canal del bosque de Charnwood en Nanpantan, Loughborough, Leicestershire en 1789. En 1790, Jessop y su socio Outram comenzaron a fabricar rieles laterales . Jessop se convirtió en socio de la Compañía Butterley en 1790. La primera vía pública (por lo tanto, también el primer ferrocarril público) construida fue Lake Lock Rail Road en 1796. Aunque el objetivo principal de la línea era transportar carbón, también transportaba pasajeros.
Estos dos sistemas de construcción de ferrocarriles de hierro, el riel en forma de "L" y el riel de borde liso, continuaron existiendo uno al lado del otro hasta bien entrado el siglo XIX. La rueda con reborde 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, por lo que es más adecuado para los rieles de hierro. Pero el hierro era costoso de producir hasta que Henry Cort patentó el proceso de emboquillado 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. Estos procesos redujeron en gran medida el costo de producir hierro y rieles. El siguiente desarrollo importante en la producción de hierro fue el estallido en caliente desarrollado por James Beaumont Neilson (patente 1828), que redujo considerablemente la cantidad de coque (combustible) o carbón necesario para producir arrabio. escoria . La suavidad y la escoria tendían a distorsionar y deslaminar los carriles de hierro y duraban menos de 10 años. A veces duraban tan poco como un año bajo alto tráfico. Todos estos desarrollos en la producción de hierro eventualmente llevaron a la sustitución de los rieles de hierro / madera compuestos por todos los rieles de hierro superiores.
La introducción del proceso Bessemer, que permite que el acero se fabrique 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 el hierro. Los rieles de acero hicieron posible locomotoras más pesadas, permitiendo trenes más largos y mejorando la productividad de los ferrocarriles. El proceso Bessemer introdujo nitrógeno en el acero, lo que causó que el acero se volviera quebradizo con la edad. El horno de solera abierta comenzó a reemplazar el proceso Bessemer a fines del siglo XIX, mejorando la calidad del acero y reduciendo aún más los costos. Por lo tanto, el acero reemplazó por completo el uso de hierro en los rieles, convirtiéndose en estándar para todos los ferrocarriles.
El primer tranvía o tranvía de pasajeros, Swansea y Mumbles Railway se abrió entre Swansea y Mumbles en Gales en 1807. Los caballos siguieron siendo el modo preferido para el transporte en tranvía, incluso después de la llegada de las máquinas de vapor, hasta finales del siglo XIX. La razón principal fue que los carros de caballos eran más limpios en comparación con los tranvías a vapor que causaban humo en las calles de la ciudad.
Se introdujo la potencia de vapor
James Watt, un inventor e ingeniero mecánico escocés, mejoró enormemente la máquina de vapor de Thomas Newcomen, hasta ahora utilizada para extraer agua de las minas. Watt desarrolló un motor recíproco en 1769, capaz de impulsar una rueda. Aunque el motor Watt accionaba fábricas de algodón y una variedad de maquinaria, era un gran motor estacionario. No podría ser de otra manera: el estado de la tecnología de la caldera requería el uso de vapor a baja presión que actúa sobre un vacío en el cilindro; esto requirió un condensador separado y una bomba de aire. Sin embargo, a medida que la construcción de las calderas mejoraba, Watt investigó el uso de vapor a alta presión que actúa directamente sobre un pistón. Esto elevó la posibilidad de un motor más pequeño, que podría usarse para alimentar un vehículo y patentó un diseño para una locomotora de vapor en 1784.
La primera locomotora a vapor de ferrocarril a gran escala fue construida en el Reino Unido en 1804 por Richard Trevithick, un ingeniero británico nacido en Cornualles. Esto usó vapor de alta presión para impulsar el motor por un golpe de potencia. El sistema de transmisión empleó un gran volante para igualar la acción del vástago del pistón. El 21 de febrero de 1804, el primer viaje en tren a vapor del mundo tuvo lugar cuando la locomotora de vapor sin nombre Trevithick arrastró un tren a lo largo del tranvía de la fundición Penydarren, cerca de Merthyr Tydfil en el sur de Gales. Trevithick luego demostró una locomotora operando sobre un trozo de riel circular en Bloomsbury, Londres, el Catch Me Who Can, pero nunca más allá de la etapa experimental con locomotoras de ferrocarril, entre otras cosas porque sus motores eran demasiado pesados para la pista de placas de hierro fundido que se usaba entonces.
La primera locomotora de vapor comercialmente exitosa fue la locomotora de cremallera de Matthew Murray, Salamanca, construida para Middleton Railway en Leeds en 1812. Esta locomotora de doble cilindro no era lo suficientemente pesada como para romper la vía de los rieles y resolvió el problema de la adherencia mediante un engranaje. dientes echados en el lado 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 lo convierte en la locomotora más antigua que existe.
En 1814, George Stephenson, inspirado por las primeras locomotoras de Trevithick, Murray y Hedley, persuadió al gerente de la mina de carbón de Killingworth, donde trabajó 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 en el trabajo de los primeros pioneros. Él construyó la locomotora Blücher , también una exitosa locomotora de adherencia con rueda embridada. En 1825 construyó la locomotora Locomotion para Stockton y Darlington Railway en el noreste de Inglaterra, que se convirtió en el primer ferrocarril de vapor público en el mundo en 1825, aunque utilizaba tanto potencia como potencia de vapor en diferentes carreras. En 1829, él construyó la locomotora Rocket, que ingresó y ganó los ensayos de Rainhill. Este éxito llevó a Stephenson a establecer su compañía como el constructor preeminente de locomotoras de vapor para ferrocarriles en Gran Bretaña e Irlanda, Estados Unidos y gran parte de Europa. El primer ferrocarril público que usaba solamente locomotoras de vapor, todo el tiempo, era el ferrocarril de Liverpool y Manchester, construido en 1830.
El poder del vapor continuó siendo el sistema de poder dominante en los ferrocarriles de todo el mundo durante más de un siglo.
Energía eléctrica introducida
La primera locomotora eléctrica conocida fue construida en 1837 por el químico Robert Davidson de Aberdeen en Escocia, y funcionaba con células galvánicas (baterías). Por lo tanto, también fue la locomotora eléctrica de batería más temprana. Davidson más tarde construyó una locomotora más grande llamada Galvani, expuesta en la Royal Scottish Society of Arts Exhibition en 1841. El vehículo de siete toneladas tenía dos motores de reluctancia de accionamiento directo, con electroimanes fijos que actuaban sobre barras de hierro unidas a un cilindro de madera en cada eje, y conmutadores simples. Se transportó una carga de seis toneladas a cuatro millas por hora (6 kilómetros por hora) para una distancia de una y media millas (2 kilómetros). Fue probado en el ferrocarril de Edimburgo y Glasgow en septiembre del año siguiente, pero la potencia limitada de las baterías impidió su uso general. Fue destruido por los trabajadores del ferrocarril, que lo vieron como una amenaza para la seguridad de su trabajo.
Werner von Siemens demostró 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 era suministrado por rieles de carrera. En 1891, la pista estaba equipada con un cable aéreo y la línea se extendió a la estación Berlín-Lichterfelde West. El Volk's Electric Railway se inauguró en 1883 en Brighton, Inglaterra. El ferrocarril todavía está en funcionamiento, lo que lo convierte en el ferrocarril eléctrico operativo más antiguo del mundo. También en 1883, Mödling y Hinterbrühl Tram abrieron cerca de Viena en Austria. Fue la primera línea de tranvía en el mundo en servicio regular alimentado desde una línea aérea. Cinco años más tarde, en los EE. UU., Los carros eléctricos fueron iniciados en 1888 en el Richmond Union Passenger Railway,
El primer uso de la electrificación en una línea principal fue en una sección de cuatro millas de Baltimore Belt Line del Baltimore and Ohio Railroad (B & O) en 1895 que conecta la porción principal del 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 el metro, impulsada por la invención del Sprague de control de trenes de unidades múltiples en 1897. A principios de 1900, 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 la ciudad y South London Railway, ahora parte de la línea Northern Underground de Londres. Este fue el primer ferrocarril importante en usar tracción eléctrica. El primer ferrocarril eléctrico de nivel profundo del mundo, que va desde la ciudad de Londres, bajo el río Támesis, hasta Stockwell, en el sur de Londres.
La primera locomotora eléctrica de CA práctica fue diseñada por Charles Brown, y luego trabajó para Oerlikon, Zürich. En 1891, Brown había demostrado la transmisión de energía a larga distancia, con CA trifásica, entre una planta hidroeléctrica en Lauffen am Neckar y Frankfurt am Main West, a una distancia de 280 km. Utilizando la experiencia que había adquirido mientras trabajaba para Jean Heilmann en diseños de locomotoras de vapor y electricidad, Brown observó que los motores trifásicos tenían una mayor relación potencia / peso que los motores de CC y, debido a la ausencia de un conmutador, eran más simples de fabricar. y mantener. Sin embargo, eran mucho más grandes que los motores de CC de la época y no podían montarse en bogies bajo el suelo: solo podían transportarse dentro de los cuerpos de las locomotoras.
En 1894, el ingeniero húngaro Kálmán Kandó desarrolló un nuevo tipo de motores trifásicos asincrónicos de accionamiento eléctrico y generadores para locomotoras eléctricas. Los primeros diseños de Kandó de 1894 se aplicaron por primera vez en un corto tranvía AC de tres fases en Evian-les-Bains (Francia), que se construyó entre 1896 y 1898.
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) alimentados por tres fases 750 V 40 Hz alimentadas desde líneas aéreas dobles. Los motores trifásicos funcionan a velocidad constante y proporcionan frenado regenerativo, y se adaptan bien a las rutas de gran pendiente, y las primeras locomotoras trifásicas de la línea principal fueron suministradas por Brown (por entonces en asociación con Walter Boveri) en 1899 en la 40 km de la línea Burgdorf-Thun, Suiza.
Los ferrocarriles italianos fueron los primeros en el mundo en introducir la tracción eléctrica en toda la longitud de una línea principal en lugar de una sección corta. La línea Valtellina de 106 km fue inaugurada el 4 de septiembre de 1902, diseñada por Kandó y un equipo de las obras de Ganz. El sistema eléctrico era trifásico a 3 kV 15 Hz. En 1918, Kandó inventó y desarrolló el convertidor de fase rotatoria, permitiendo que las locomotoras eléctricas utilizaran motores trifásicos mientras se suministran a través de un solo cable aéreo, portando la frecuencia industrial simple (50 Hz) AC monofásica de las redes nacionales de alta tensión.
Una contribución importante a la adopción más amplia de la tracción AC vino de SNCF de Francia después de la Segunda Guerra Mundial. La empresa realizó ensayos en AC 50 HZ y lo estableció como estándar. Después de las pruebas exitosas de SNCF, 50 HZ, ahora también llamada frecuencia industrial, se adoptó como estándar para las líneas principales en todo el mundo.
Energía diesel introducida
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 que lo describió como un "motor de petróleo Priestman" montado sobre un camión que se trabaja de forma temporal línea de rieles para mostrar la adaptación de un motor de petróleo para fines de locomotora ". . En 1894, se utilizó una máquina de dos ejes de 20 hp (15 kW) construida por Priestman Brothers en Hull Docks.
En 1906, Rudolf Diesel, Adolf Klose y el fabricante de motores de vapor y diésel Gebrüder Sulzer fundaron Diesel-Sulzer-Klose GmbH para fabricar locomotoras diesel. Sulzer había estado fabricando motores diesel desde 1898. Los Ferrocarriles Estatales Prusianos solicitaron una locomotora diesel a la compañía en 1909. La primera locomotora a diesel del mundo fue operada en el verano de 1912 en el ferrocarril Winterthur-Romanshorn en Suiza, pero no era una éxito comercial. El peso de la locomotora fue de 95 toneladas y la potencia fue de 883 kW con una velocidad máxima de 100 km / h. 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 de corriente continua (las mejoras posteriores también fueron patentadas por Lemp). El diseño de Lemp utilizó una única palanca para controlar tanto el motor como el generador de forma coordinada, y fue el prototipo de todos los sistemas de control de locomotoras diesel-eléctricas. En 1914, se fabricaron los primeros vagones diesel-eléctricos funcionales para el Königlich-Sächsische Staatseisenbahnen (Royal Saxon State Railways) por Waggonfabrik Rastatt con equipos eléctricos de Brown, Boveri & Cie y motores diésel de Swiss Sulzer AG. Se clasificaron como DET 1 y DET 2 (de.wiki). El primer uso regular de las locomotoras diesel-eléctricas fue en aplicaciones de conmutación (shunter). General Electric produjo varias pequeñas locomotoras de conmutación 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, el 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.
Tren de alta velocidad
Aunque los servicios de vapor y diésel de alta velocidad se iniciaron antes de la década de 1960 en Europa, no tuvieron mucho éxito.
El primer tren de alta velocidad electrificado 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, el Sur. Corea, Escandinavia, Bélgica y los Países Bajos. La construcción de muchas de estas líneas ha provocado la disminución dramática de los vuelos de corta distancia y el tráfico automotriz entre ciudades conectadas, como el corredor Londres-París-Bruselas, Madrid-Barcelona, Milán-Roma-Nápoles, así como muchos otros importantes líneas.
Los trenes de alta velocidad normalmente operan en vías de ancho estándar de rieles soldadas continuamente en un derecho de paso separado por grados que incorpora un gran radio de giro en su diseño. Si bien el tren de alta velocidad se diseña con mayor frecuencia para el transporte de pasajeros, algunos sistemas de alta velocidad también ofrecen servicio de transporte de mercancías.
Trenes
Un tren es una serie conectada de vehículos ferroviarios que se mueven a lo largo de la pista. La propulsión para el tren es proporcionada por una locomotora separada o de motores individuales en unidades múltiples autopropulsadas. La mayoría de los trenes tienen una carga de ingresos, aunque existen automóviles sin ingresos para uso propio del ferrocarril, como para fines de mantenimiento de vías. El conductor del motor (ingeniero en América del Norte) controla la locomotora u otros vehículos eléctricos, aunque las personas que viajan con frecuencia y algunos tránsitos rápidos están bajo control automático.
Acarreo
Tradicionalmente, los trenes son tirados usando una locomotora. Esto implica que uno o más vehículos motorizados se encuentran 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 push-pull tiene el automóvil de pasajeros final equipado con una cabina de conducción para que el conductor del motor pueda controlar remotamente la locomotora. Esto permite eliminar uno de los inconvenientes del tren arrastrado por la locomotora, ya que la locomotora no necesita moverse al frente del tren cada vez que el tren cambia de dirección. Un vagón de ferrocarril es un vehículo utilizado para el transporte de pasajeros o carga.
Una unidad múltiple tiene ruedas motrices en todo el tren. Estos se utilizan para sistemas de tránsito rápido y tranvía, así como para muchos trenes de pasajeros de corta y larga distancia. Un vagón de ferrocarril es un automóvil único, autoalimentado, y puede ser propulsado eléctricamente o impulsado por un motor diesel. Las unidades múltiples 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 autobús. Solo hay algunas unidades múltiples de carga, la mayoría de las cuales son trenes de correos de alta velocidad.
Poder de motivación
Las locomotoras de vapor son locomotoras con una máquina de vapor que proporciona adhesión. El carbón, el petróleo o la madera se queman en una cámara de combustión y echan agua hirviendo en la caldera para crear vapor presurizado. El vapor viaja a través de la cámara de humo antes de salir por la chimenea o la chimenea. En el proceso, impulsa un pistón que transmite potencia directamente a través de una biela (EE. UU .: barra principal) y una muñequilla (EE. UU .: muñequera) en la rueda motriz (conductor principal de EE. UU.) O hacia una manivela en un eje motriz. Las locomotoras a vapor han sido eliminadas progresivamente en la mayor parte del mundo por razones económicas y de seguridad, aunque muchas se conservan en buen estado de funcionamiento gracias a los ferrocarriles tradicionales.
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 alta tensión, un transformador en la locomotora convierte la alta tensión, la corriente baja a la baja tensión y la alta corriente utilizada en los motores de tracción que impulsan las ruedas. Las locomotoras modernas pueden usar motores trifásicos de inducción de CA o motores de corriente continua. Bajo ciertas condiciones, las locomotoras eléctricas son la tracción más poderosa. También son los más baratos para funcionar y proporcionan menos ruido y no hay contaminación del aire local. Sin embargo, requieren altas inversiones de capital tanto para las líneas aéreas como para la infraestructura de soporte, así como también la estación generadora que se necesita para producir electricidad. En consecuencia, la tracción eléctrica se utiliza en los sistemas urbanos,
Las locomotoras diesel usan un motor diesel como motor primario. La transmisión de energía puede ser diesel-eléctrica, diesel-mecánica o diesel-hidráulica, pero el diesel-eléctrico es dominante. Las locomotoras electro-diesel están diseñadas para funcionar como diesel-eléctricas en secciones no electrificadas y como locomotoras eléctricas en secciones electrificadas.
Los métodos alternativos de potencia motriz incluyen levitación magnética, tracción a caballo, cable, gravedad, neumática y turbina de gas.
Trenes de pasajeros
Un tren de pasajeros viaja entre las estaciones donde los pasajeros pueden embarcar y desembarcar. La supervisión del tren es un deber de un gerente / director de un tren / guarda. Los trenes de pasajeros son parte del transporte público y, a menudo, constituyen la raíz del servicio, con autobuses que se alimentan de las estaciones. Los trenes de pasajeros proporcionan viajes interurbanos de larga distancia, viajes diarios de cercanías o servicios de tránsito urbano local. Incluso incluyen una diversidad de vehículos, velocidades de operación, requisitos de servidumbre de paso y frecuencia de servicio. Los trenes de pasajeros suelen dividirse en dos operaciones: ferrocarriles interurbanos y tránsito intraurbano. Mientras que el ferrocarril interurbano implica velocidades más altas, rutas más largas y frecuencias más bajas (generalmente programadas), el tránsito intracity implica velocidades más bajas, rutas más cortas y una frecuencia más alta (especialmente durante las horas pico).
Los trenes interurbanos son trenes de larga distancia que operan con pocas paradas entre las ciudades. Los trenes suelen tener comodidades tales como un vagón comedor. Algunas líneas también ofrecen servicios nocturnos con automóviles para dormir. Algunos trenes de largo recorrido reciben un nombre específico. Los trenes regionales son trenes de media distancia que conectan las ciudades con las áreas aledañas y 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 diario de traslado. Los enlaces ferroviarios del aeropuerto brindan un acceso rápido desde los centros de las ciudades a los aeropuertos.
Los trenes de alta velocidad son trenes especiales interurbanos que operan a velocidades mucho más altas que los ferrocarriles convencionales, el límite se considera de 200 a 320 kilómetros por hora (120 a 200 mph). Los trenes de alta velocidad se utilizan principalmente para el servicio de larga distancia y la mayoría de los sistemas se encuentran en Europa occidental y el este de Asia. El récord de velocidad es de 574.8 km / h (357.2 mph), establecido por un TGV francés modificado. Los trenes de levitación magnética como el tren del aeropuerto de Shanghai utilizan imanes que se atraen hacia la parte inferior de una guía y esta línea ha logrado algo mayores velocidades punta en la operación diaria que los ferrocarriles convencionales de alta velocidad, aunque solo en distancias cortas. Debido a su mayor velocidad, las alineaciones de ruta para el tren de alta velocidad tienden a tener leyes más superficiales y curvas más amplias que los ferrocarriles convencionales.
Su alta energía cinética se traduce en mayores relaciones de caballaje a 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 el impulso se acumula y se recupera en las degradaciones (lo que reduce los requisitos de corte, relleno y túnel). Como las fuerzas laterales actúan sobre las curvas, las curvaturas se diseñan con el radio más alto posible. Todas estas características son radicalmente diferentes de las operaciones de carga, lo que justifica la existencia de líneas ferroviarias de alta velocidad exclusivas si es económicamente viable.
Los servicios ferroviarios de mayor 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 las mejoras en la infraestructura ferroviaria convencional con el fin de apoyar trenes que puedan operar de manera segura a velocidades más altas.
El tránsito rápido es un sistema intraurbano construido en las grandes ciudades y tiene la capacidad más alta de cualquier sistema de transporte de pasajeros. Por lo general, está separado del grado y comúnmente se construye bajo tierra o elevado. A nivel de calle, se pueden usar tranvías más pequeños. Los rieles ligeros son tranvías mejorados que tienen acceso sin escalones, su propio derecho de vía y, en ocasiones, secciones subterráneas. Los sistemas monorraíl son sistemas elevados de capacidad media. Un transportador de personas es un tren sin conductor, separado por grados que sirve solo unas pocas estaciones, como un servicio de transporte. Debido a la falta de uniformidad de los sistemas de tránsito rápido, la alineación de ruta varía, con diversos derechos de paso (terreno privado, lado de la carretera, calle mediana) y características geométricas (curvas pronunciadas o anchas, pendientes empinadas o suaves). Por ejemplo, el Chicago 'L' los trenes están diseñados con autos extremadamente cortos para sortear las curvas pronunciadas en el Loop. PATH de Nueva Jersey tiene autos de tamaño similar para acomodar curvas en los túneles trans Hudson. El BART de San Francisco opera autos grandes en sus rutas bien diseñadas.
Tren de carga
Un tren de carga transporta carga utilizando vagones especializados en el tipo de mercancías. Los trenes de carga son muy eficientes, con economía de escala y alta eficiencia energética. Sin embargo, su uso se puede reducir por la falta de flexibilidad, si existe la necesidad de transbordo en ambos extremos del viaje debido a la falta de pistas para los puntos de recogida y entrega. Las autoridades a menudo fomentan el uso del transporte ferroviario de carga debido a su fama.
Los trenes de contenedores se han convertido en el tipo beta en los EE. UU. Para el transporte a granel. Los contenedores pueden ser fácilmente transbordados a otros modos, como barcos y camiones, utilizando grúas. Esto ha sucedido al furgón (vagón de carga), donde la carga tuvo que cargarse y descargarse en el tren manualmente. La contenedorización intermodal de la carga ha revolucionado la industria logística de la cadena de suministro, reduciendo significativamente los costos de envío. En Europa, el vagón de pared deslizante ha reemplazado en gran medida a los vagones cubiertos comunes. Otros tipos de automóviles incluyen carros frigoríficos, carros comunes para ganado y autoracks para vehículos de carretera. Cuando el ferrocarril se combina con el transporte por carretera, un remolque permitirá que los remolques sean conducidos al tren, lo que permite una fácil transición entre la carretera y el ferrocarril.
El manejo a granel representa una ventaja clave para el transporte ferroviario. Los costos de transbordo bajos o incluso cero combinados con la eficiencia energética y los bajos costos de inventario permiten que los trenes manejen a granel de forma mucho más económica que por carretera. La carga típica a granel incluye carbón, mineral, granos y líquidos. El bulto se transporta en automóviles descapotables, tolvas y tanques.
Infraestructura
Derecho de paso
Las vías férreas se colocan en terrenos de propiedad o arrendados por la compañía ferroviaria. Debido a la conveniencia de mantener pendientes moderadas, los rieles a menudo se colocarán en rutas tortuosas en terrenos accidentados o montañosos. Los requisitos de longitud y grado de ruta pueden reducirse mediante el uso de esquejes, puentes y túneles alternantes, lo que puede aumentar en gran medida los gastos de capital necesarios para desarrollar un derecho de paso, reduciendo significativamente los costos operativos y permitiendo velocidades más altas en curvas de radio más largas. En áreas densamente urbanizadas, los ferrocarriles a veces se colocan en túneles para minimizar los efectos en las propiedades existentes.
Trackage
El riel consta de dos rieles de acero paralelos, anclados perpendicularmente a los miembros, llamados lazos (durmientes) de madera, hormigón, acero o plástico para mantener una distancia constante, o un riel. Los medidores de rieles se clasifican generalmente como medidores estándar (utilizados en aproximadamente el 54,8% de las líneas ferroviarias existentes en el mundo), de vía ancha y de vía estrecha. Además del indicador de vía, las vías se colocarán de acuerdo con un indicador de carga que define la altura y el ancho máximos para los vehículos ferroviarios y sus cargas para garantizar el paso seguro a través de puentes, túneles y otras estructuras.
La pista guía las ruedas cónicas con bridas, manteniendo los autos en la pista sin dirección activa y por lo tanto permitiendo que los trenes sean mucho más largos que los vehículos de carretera. Los rieles y las traviesas generalmente se colocan sobre una base hecha de tierra comprimida encima de la cual se coloca un lecho de lastre para distribuir la carga de los amarres y evitar que la oruga se pandee a medida que el suelo se asienta con el tiempo bajo el peso de los vehículos. pasando arriba.
El lastre también sirve como un medio de drenaje. Algunas vías más modernas en áreas especiales están unidas mediante fijación directa sin lastre. La pista puede ser prefabricada o ensamblada en su lugar. Al soldar los rieles entre sí para formar longitudes de raíles soldadas continuas, se puede contrarrestar el desgaste y el desgaste adicional del material rodante causado por el pequeño espacio superficial en las juntas entre los rieles; esto también lo convierte en un viaje más silencioso (trenes de pasajeros).
En las curvas, el riel externo puede estar a un nivel más alto que el riel interno. Esto se llama peralte o peralte. Esto reduce las fuerzas que tienden a desplazar la pista y permite un desplazamiento más cómodo para el ganado de pie y los pasajeros de pie o sentados. Una cantidad dada de peralte es más efectiva en un rango limitado de velocidades.
Las desvíos, también conocidos como puntos e interruptores, son los medios para dirigir un tren hacia una sección de la vía divergente. Colocado similar a la pista normal, un punto típicamente consiste en una rana (cruce común), carriles de verificación y dos rieles de cambio. Los rieles del interruptor 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 traviesas de madera pueden aflojarse con el tiempo, pero los lazos partidos y podridos se pueden reemplazar individualmente con nuevas traviesas de madera o sustitutos de concreto. Las traviesas de concreto 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 un lastre adicional apisonado debajo de los amarres para nivelar los rieles.
Periódicamente, el lastre debe ser removido y reemplazado con lastre limpio para asegurar un drenaje adecuado. Las alcantarillas y otros pasajes de agua deben mantenerse despejados para evitar que el agua quede atrapada por la plataforma, causando deslizamientos de tierra. Cuando las vías de rodadura se colocan a lo largo de los ríos, generalmente se coloca protección adicional para evitar la erosión del banco de arena durante los períodos de alta mar. Los puentes requieren inspección y mantenimiento, ya que están sujetos a grandes picos de tensión en un corto período de tiempo cuando cruza un tren pesado.
Sistemas de inspección de trenes
La inspección de los equipos ferroviarios es esencial para el movimiento seguro de los trenes. Muchos tipos de detectores de defectos están en uso en los ferrocarriles del mundo. Estos dispositivos utilizan tecnologías que varían desde una paleta simplificada y cambiar a escaneo láser e infrarrojo, e incluso análisis de audio ultrasónico. Su uso ha evitado muchos accidentes ferroviarios durante los 70 años que han sido utilizados.
Señalización
La señalización ferroviaria es un sistema utilizado para controlar el tráfico ferroviario de manera segura para evitar que los trenes colisionen. Al ser guiados por rieles fijos que generan baja fricción, los trenes son excepcionalmente susceptibles a la colisión ya que frecuentemente operan a velocidades que no les permiten detenerse rápidamente o dentro de la distancia de alcance 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 pasa de los responsables de cada sección de una red ferroviaria a la tripulación del tren. No todos los métodos requieren el uso de señales, y algunos sistemas son específicos para ferrocarriles de vía única.
El proceso de señalización se lleva a cabo tradicionalmente en una caja de señal, un pequeño edificio que alberga el marco de palanca requerido para que el señalizador opere los interruptores y el equipo de señal. Estos se colocan en varios intervalos a lo largo de la ruta de un ferrocarril, controlando secciones específicas de la pista. Desarrollos tecnológicos más recientes han hecho que esta doctrina operacional sea superflua, con la centralización de las operaciones de señalización en las salas de control regionales. Esto se ha visto facilitado por el aumento en el uso de computadoras, lo que permite que vastas secciones de seguimiento se monitoreen desde una única ubicación. El método común de señalización de bloques divide la pista en zonas protegidas por combinaciones de señales de bloque, reglas de operación y dispositivos de control automático, de modo que solo un tren puede estar en un bloque en cualquier momento.
Electrificación
El sistema de electrificación proporciona energía eléctrica a los trenes, por lo que pueden operar sin un motor principal a bordo. Esto permite menores costos operativos, pero requiere grandes inversiones de capital a lo largo de las líneas. 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 grados a veces usa un tercer carril de tierra.
La potencia puede ser alimentada como corriente directa o alterna. Los voltajes CC más comunes son 600 y 750 V para sistemas de tranvía y tránsito rápido, y 1,500 y 3,000 V para líneas principales. Los dos sistemas de CA dominantes son 15 kV AC y 25 kV AC.
Estaciones
Una estación de tren sirve como un área donde los pasajeros pueden subir y bajar 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 proporciona comodidades para los pasajeros, como la compra de boletos y comida. Las estaciones más pequeñas normalmente solo consisten en una plataforma. Las primeras estaciones a veces se construían con instalaciones para pasajeros y bienes.
Las plataformas se utilizan para permitir el acceso fácil a los trenes, y están conectadas entre sí a través de pasos subterráneos, puentes peatonales y pasos a nivel. Algunas estaciones grandes se construyen como culs-de-sac, con trenes que operan solo desde una dirección. Las estaciones más pequeñas normalmente sirven a áreas residenciales locales, y pueden tener conexión con los servicios de bus alimentador. Las grandes estaciones, en particular las estaciones centrales, sirven como el principal centro de transporte público de la ciudad, y tienen transferencias disponibles entre los servicios ferroviarios, y para los servicios de tránsito rápido, tranvía o autobús.
Operaciones
Propiedad
Desde la década de 1980, ha habido una tendencia creciente a dividir las compañías ferroviarias, con compañías que poseen el material rodante separado de aquellos que poseen la infraestructura. Esto es particularmente cierto en Europa, donde esta disposición es requerida por la Unión Europea. Esto ha permitido el acceso abierto de cualquier operador de tren a cualquier parte de la red ferroviaria europea. En el Reino Unido, la vía férrea es propiedad del estado, con un organismo público controlado (Network Rail) funcionando, manteniendo y desarrollando la pista, mientras que las Compañías Operadoras de Trenes operan los trenes desde la privatización en la década de 1990.
En los Estados Unidos, prácticamente todas las redes ferroviarias y la infraestructura fuera del Corredor Nordeste son de 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 mercancías y de pasajeros, y los trenes de pasajeros a menudo son enviados por el ferrocarril de mercancías anfitrión. Debido a este sistema compartido, ambos están regulados por la Administración Federal de Ferrocarriles (FRA) y pueden seguir las prácticas recomendadas de AREMA para el trabajo de seguimiento y los estándares de AAR para vehículos.
Financiación
La principal fuente de ingresos para las compañías ferroviarias es la recaudación de entradas (para el transporte de pasajeros) y las tarifas de envío de la carga. Descuentos y pases mensuales a veces están disponibles para los viajeros frecuentes (por ejemplo, abono de temporada y pase de tren). Los ingresos por concepto de flete pueden venderse por contenedor o por un tren completo. A veces, el cargador es propietario de los autos y solo alquila el transporte. Para el transporte de pasajeros, los ingresos publicitarios 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 compañía ferroviaria es de propiedad estatal, el estado puede simplemente proporcionar subsidios directos a cambio de una mayor producción. Si las operaciones se han privatizado, 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 ve como 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, o se puede hacer una oferta de obligación de servicio público, y un contrato de tiempo limitado otorgado al mejor postor. Las subvenciones ferroviarias totales de la UE ascendieron a 73 000 millones de euros en 2005.
Amtrak, el servicio ferroviario de pasajeros de EE. UU. Y la vía ferroviaria de Canadá son compañías ferroviarias privadas constituidas por sus respectivos gobiernos nacionales. A medida que los servicios privados de pasajeros disminuyeron debido a la competencia de automóviles y 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 al suministrar capital inicial y compensar las pérdidas al final del año fiscal.
La seguridad
Los trenes pueden viajar a muy alta velocidad, pero son pesados, no pueden desviarse de la pista y requieren una gran distancia para detenerse. Los posibles accidentes incluyen descarrilamiento (saltar la vía), colisión con otro tren o colisión con automóviles, otros vehículos o peatones en pasos a nivel. Las últimas cuentas de la mayoría de los accidentes ferroviarios y las víctimas. Las medidas de seguridad más importantes para prevenir accidentes son reglas de operación estrictas, por ejemplo, señalización ferroviaria y puertas o separación de grados en los cruces. Los silbatos, las campanas o los cuernos del tren advierten de la presencia de un tren, mientras que las señales en tierra mantienen las distancias entre los trenes.
Un elemento importante en la seguridad de muchas redes interurbanas de alta velocidad como el Shinkansen de Japón es el hecho de que los trenes solo funcionan en líneas ferroviarias dedicadas, sin pasos a nivel. Esto elimina con eficacia la posibilidad de colisión con automóviles, otros vehículos o peatones, reduce enormemente la probabilidad de colisión con otros trenes y ayuda a garantizar que los servicios se mantengan a tiempo.
Mantenimiento
Como en cualquier activo de infraestructura, los ferrocarriles deben mantenerse al día con la inspección y el mantenimiento periódicos para minimizar el efecto de las fallas de la infraestructura que pueden interrumpir las operaciones de ingresos de flete y los servicios de pasajeros. Debido a que los pasajeros se consideran la carga más importante y generalmente operan a velocidades más altas, pendientes más pronunciadas 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 la curva, especialmente para los servicios de tránsito, incluye la medición, el ajuste de los sujetadores y el reemplazo del riel.
La ondulación del carril es un problema común en los sistemas de tránsito debido a la gran cantidad de pasajes de las ruedas del eje liviano que producen el rectificado de la interfaz rueda / carril. Debido a que el mantenimiento puede superponerse con las operaciones, las ventanas de mantenimiento (horas nocturnas, horas no pico, horarios o rutas de tren alteradas) deben seguirse de cerca. Además, la seguridad de los pasajeros durante los trabajos de mantenimiento (vallado entre pistas, almacenamiento adecuado de materiales, avisos de trabajo sobre vías, peligros del equipo cerca de los estados) debe considerarse en todo momento. En ocasiones, pueden surgir problemas de acceso de mantenimiento debido a túneles, estructuras elevadas y paisajes urbanos congestionados. Aquí, se utilizan equipos especializados o versiones más pequeñas de equipos de mantenimiento convencionales.
A diferencia de las autopistas o las redes viales donde la capacidad se desagrega en viajes no vinculados a través de 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 rendimiento de una ruta (tipo de servicio de tren, origen / destino, impactos estacionales), capacidad de la línea (longitud, terreno, número de pistas, tipos de control del tren), rendimiento del tren (velocidades máximas, aceleración / desaceleración tasas), y las características del servicio con rutas de carga de pasajeros compartidas (apartaderos, capacidades de terminales, rutas de conmutación y tipo de diseño).
Aspectos sociales, económicos y energéticos
Energía
El transporte ferroviario es un medio de transporte terrestre mecanizado que ahorra energía pero requiere mucho capital. Las pistas proporcionan superficies lisas y duras en las que las ruedas del tren pueden rodar con un nivel relativamente bajo de fricción que se genera. Mover un vehículo sobre y / o a través de un medio (tierra, mar o aire) requiere que supere la resistencia a su movimiento causado por la fricción. La resistencia total de un vehículo terrestre (en libras o Newton) 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 la constante que es función de la forma, el área frontal y los lados del vehículo
- v denota velocidad
- v denota velocidad, al cuadrado
Esencialmente, la resistencia difiere entre el punto de contacto del vehículo y la superficie de la carretera. Las ruedas de metal sobre rieles de metal tienen una ventaja significativa de superar la resistencia en comparación con las llantas de goma en cualquier superficie de la carretera (ferrocarril: 0.001g a 10 millas por hora (16 km / h) y 0.024g a 60 millas por hora (97 km / h); camión - 0.009g a 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 la velocidad y el 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 llevar 4 tmi / día (5.8 tkm / día)
- carro de caballos en buen pavimento - puede llevar 10 tmi / día (14 tkm / día)
- camión completamente utilitario - puede transportar 20,000 tmi / día (29,000 tkm / día)
- tren de largo recorrido - puede transportar 500,000 tmi / día (730,000 tkm / día) La mayoría de los trenes toman de 250 a 400 camiones de la carretera, lo que hace que la ruta sea más segura.
En términos de la relación caballos a peso, una barcaza de movimiento lento requiere 0.2 caballos de fuerza por tonelada corta (0.16 kW / t), un ferrocarril y tubería requiere 2.5 caballos de fuerza por tonelada corta (2.1 kW / t), y el camión requiere 10 caballos de fuerza por tonelada corta (8.2 kW / t). Sin embargo, a velocidades más altas, un ferrocarril supera la barcaza y es más económico.
Como ejemplo, un vagón moderno típico puede contener hasta 113 toneladas (125 toneladas cortas) de carga en dos bogies de cuatro ruedas. La oruga distribuye el peso del tren de manera uniforme, permitiendo cargas significativamente mayores por eje y rueda que en el transporte por carretera, lo que reduce el desgaste de manera 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 caucho 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 la guía de las ruedas permite que los trenes muy largos sean arrastrados por uno o varios motores y manejados por un solo operador, incluso alrededor de las curvas, lo que permite economías de escala tanto en el uso de mano de obra como en el uso de energía; por el contrario, en el transporte por carretera, más de dos articulaciones causan cola de pez y hacen que el vehículo no sea seguro.
Eficiencia energética
Teniendo en cuenta solo la energía gastada para mover los medios de transporte, y utilizando 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 relaciones de ocupación similares. 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 (índice de ocupación de alrededor del 24%) y que un litro de combustible asciende a alrededor de 8.8 kWh (32 MJ), lo que equivale a un promedio de 441 Wh (1,590 kJ ) por pasajero-km. Esto se compara con un tren moderno con una ocupación promedio del 20% y un consumo de alrededor de 8,5 kW⋅h / km (31 MJ / km; 13,7 kW⋅h / mi), que equivale a 21,5 Wh (77 kJ) por pasajero-km , 20 veces menos que el automóvil.
Uso
Debido a estos beneficios, el transporte ferroviario es una forma importante de transporte de pasajeros y mercancías en muchos países. Es omnipresente en Europa, con una red integrada que cubre prácticamente todo el continente. En India, China, Corea del Sur y Japón, muchos millones usan trenes como transporte regular. En América del Norte, el transporte ferroviario de mercancías es amplio y muy utilizado, pero el transporte ferroviario de pasajeros interurbanos es relativamente escaso fuera del Corredor Nordeste, debido a la preferencia creciente de otros modos, particularmente automóviles y aviones. 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 escasa que corresponde a su densidad de población, pero tiene algunas áreas con redes importantes, especialmente en el sureste. Además de la línea transcontinental este-oeste previamente existente en Australia, se ha construido una línea de norte a sur. El ferrocarril más alto del mundo es la línea que conduce a Lhasa, en el Tíbet, que corre parcialmente sobre 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
Los ferrocarriles son fundamentales para la formación de la modernidad y las ideas de progreso. Los ferrocarriles contribuyen a la vitalidad social y la competitividad económica mediante el transporte de multitudes de clientes y trabajadores a los centros de las ciudades y los suburbios interiores. Hong Kong ha reconocido al ferrocarril como "la columna vertebral del sistema de transporte público" y como tal desarrolló su sistema de autobuses franquiciados e infraestructura vial en alineación integral con sus servicios ferroviarios. Las grandes ciudades de China como Beijing, Shanghai y Guangzhou reconocen las líneas de tránsito ferroviario como el marco y las líneas de autobuses como el cuerpo principal de sus sistemas de transporte metropolitano. El Shinkansen japonés fue 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.
Durante gran parte del siglo XX, el ferrocarril fue un elemento inestimable de movilización militar, lo que permitió el transporte rápido y eficiente de un gran número de reservistas a sus puntos de reunión, y soldados de infantería a las líneas del frente. Sin embargo, en el siglo XXI, el transporte ferroviario, limitado a lugares en el mismo continente y vulnerable al ataque aéreo, se había desplazado en gran parte por la adopción del transporte aéreo.
Los ferrocarriles canalizan el crecimiento hacia densas aglomeraciones urbanas y a lo largo de sus arterias, en oposición a la expansión de autopistas, indicativa de la política de transporte de los EE. UU., Que incentiva el desarrollo de suburbios en la periferia, contribuyendo al aumento de millas recorridas, emisiones de carbono, desarrollo de espacios totalmente nuevos. agotamiento de las reservas naturales. Estos arreglos revalorizan los espacios de la ciudad, los impuestos locales, el valor de la vivienda y la promoción del desarrollo de uso mixto.
El ferrocarril moderno como indicador de desarrollo económico
Los economistas europeos del desarrollo han argumentado que la existencia de una infraestructura ferroviaria moderna es un indicador significativo del avance económico de un país: esta perspectiva se ilustra principalmente a través del Índice Básico de Infraestructura de Transporte Ferroviario (conocido como Índice BRTI).
Subsidios
Asia
China
En 2014, el gasto ferroviario total de China fue de $ 130 mil millones y es probable que se mantenga a un ritmo similar para el resto del próximo período de cinco años (2016-2020).
India
Los ferrocarriles indios están subsidiados por alrededor de ¼ 400 mil millones (US $ 5,8 mil millones), de los cuales alrededor del 60% se destina a viajes de trenes de cercanías y viajes de corta distancia. Es la cuarta red ferroviaria más grande del mundo que comprende 119.630 kilómetros (74.330 millas) de pista total y 92.081 kilómetros (57.216 millas) de pista de atletismo sobre una ruta de 66.687 kilómetros (41.437 millas) con 7.216 estaciones al final de 2015-16. .
Europa
| País | Subvención en miles de millones de euros | Año |
|---|---|---|
 Alemania | 17.0 | 2014 |
 Francia | 13.2 | 2013 |
 Italia | 8.1 | 2009 |
 Suiza | 5.8 | 2012 |
 España | 5.1 | 2015 |
 Reino Unido | 4.5 | 2015 |
 Bélgica | 3.4 | 2008 |
 Países Bajos | 2.5 | 2014 |
 Austria | 2.3 | 2009 |
 Dinamarca | 1.7 | 2008 |
 Suecia | 1.6 | 2009 |
 Polonia | 1.4 | 2008 |
 Irlanda | 0.91 | 2008 |
Rusia
En total, Russian Roadways recibe 90 mil millones de rublos (alrededor de US $ 1,5 mil millones) anuales del gobierno.
Norteamérica
Estados Unidos
Los subsidios actuales para Amtrak (ferrocarril de pasajeros) rondan los $ 1.4 mil millones. La industria del transporte de mercancías por ferrocarril no recibe subsidios.
Obtenido de: https://en.wikipedia.org/wiki/Rail_transport