Transport ferroviaire
Renseignements généraux
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Modélisation |
Le transport ferroviaire est un moyen de transport de passagers et de marchandises par voie de véhicules à roues fonctionnant sur voies ferrées. Contrairement à transport routier, où les véhicules roulent uniquement sur une surface préparée, véhicules ferroviaires sont également directionnelle guidé par les voies sur lesquelles ils se exécutent. Piste se compose généralement de l'acier des rails installés sur Traverses / liens et ballast, sur laquelle le matériel roulant, généralement équipé de roues métalliques, se déplace. Toutefois, d'autres variantes sont également possibles, telles que la voie sur dalle où les rails sont fixés sur une fondation en béton reposant sur un sous-sol préparé.
Matériel roulant des systèmes de transport ferroviaire a généralement une plus faible résistance de frottement en comparaison avec les véhicules routiers, et les voitures de passagers et de fret (voitures et wagons) peut être couplé en plus trains . Le On procède par un compagnie ferroviaire, assurant le transport entre les gares ou les installations de fret de clients. La puissance est fournie par locomotives qui tirent soit l'énergie électrique à partir d'un système d'électrification ferroviaire ou de produire leur propre énergie, habituellement par moteurs diesel. La plupart des pistes sont accompagnés d'un Système de signalisation. Les chemins de fer sont un système de transport terrestre sûre par rapport à d'autres formes de transport. Le transport ferroviaire est capable de niveaux élevés de passagers et de l'utilisation de la cargaison et l'efficacité énergétique, mais est souvent moins souple et plus le capital de brasseries canadiennes le transport routier est, lorsque les niveaux de trafic inférieurs sont considérés.
Les plus anciens chemins de fer, l'homme transporté datent du 6ème siècle avant JC, avec Periander, l'un des Sept Sages de la Grèce, crédité de son invention. Le transport ferroviaire se épanouit après le développement britannique de la machine à vapeur comme source durable d'énergie dans les 18e et 19e siècles. Avec les moteurs à vapeur, il était possible de construire des chemins de fer de la canalisation principale, qui étaient un élément clé de la révolution industrielle . En outre, les chemins de fer ont réduit les coûts d'expédition, et ont permis moins de biens perdus. Le changement de canaux pour les chemins de fer ont permis de "marchés nationaux" dont les prix variaient très peu de ville en ville. Des études ont montré que l'invention et le développement du chemin de fer en Europe était l'une des inventions technologiques les plus importants de la fin du 19e siècle aux États-Unis, sans laquelle, le PIB aurait été inférieur de 7,0% en 1890. Dans les années 1880, électrifiée trains ont été introduites, et aussi les premiers tramways et les systèmes de transport en commun rapide a vu le jour. À partir des années 1940, les chemins de fer non électrifiées dans la plupart des pays avaient leur vapeur locomotives remplacé par locomotives diesel-électrique, avec le processus étant presque complète d'ici 2000. Au cours des années 1960, électrifiées systèmes ferroviaires à grande vitesse ont été introduits dans le Japon et quelques autres pays. Autres formes de transport terrestre guidé en dehors des définitions de chemin de fer traditionnels, tels que monorail ou maglev , ont été essayées mais qui ont vu l'utilisation limitée.
Histoire
L'histoire de la croissance, le déclin et la résurgence du transport ferroviaire peut être divisé en plusieurs périodes distinctes définies par les principaux moyens de puissance motrice utilisée.
Pré-vapeur
Les premières traces d'un chemin de fer était un 6-km (3,7 mi) Diolkos wagonway, qui a transporté les bateaux à travers le Corinthe isthme en Grèce au cours de la 6ème siècle avant JC. Camions poussés par les esclaves ont couru dans des rainures dans le calcaire, qui a fourni l'élément de piste. Les Diolkos couru pour plus de 600 ans.
Les chemins de fer ont commencé à réapparaître en Europe après les Ages Sombres . La première mention connue d'un chemin de fer en Europe à partir de cette période est un vitrail dans le Ministre de Freiburg im Breisgau en Allemagne, datant d'environ 1350. En 1515, Cardinal Matthäus Lang a écrit une description de la Reisszug, un funiculaire au Château Hohensalzburg en Autriche . La ligne à l'origine utilisé rails en bois et un câble tracteur de chanvre, et a été opéré par la force humaine ou animale. La ligne existe toujours, mais sous une forme mise à jour, et est l'un des chemins de fer les plus anciennes fonctionne toujours.
En 1550, chemins de fer à voie étroite avec des rails de bois étaient communes dans les mines en Europe. Par le 17ème siècle, Wagonways bois étaient communes au Royaume-Uni pour le transport du charbon des mines aux quais du canal pour la réexpédition à bateaux. Plus ancien chemin de fer de travail au monde, construite en 1758, est le Middleton Railway dans Leeds . En 1764, la première gravité chemin de fer aux États-Unis a été construit en Lewiston, New York. Le premier tramway permanente était le Leiper Railroad en 1810.
Le premier chemin de fer en forme de plaque en fer à base de plaques en fonte sur le dessus de rails en bois, a été pris en usage en 1768. Cela a permis une variation de jauge à utiliser. Dans un premier temps uniquement boucles de ballonnet peuvent être utilisés pour le tournage, mais par la suite, les points mobiles ont été pris en utilisation qui a permis pour la commutation. Depuis les années 1790, rails de pointe de fer ont commencé à apparaître dans le Royaume-Uni. En 1803, William Jessop a ouvert la Chemin de fer Fer Surrey au sud de Londres, sans doute premier chemin de fer public cheval du monde. L'invention de la rail de fer forgé par John Birkinshaw en 1820 a permis aux courts, fragiles, et souvent inégaux, rails en fonte à être étendues à 15 pieds (4,6 m) longueurs. Ils ont été réussi par l'acier en 1857.
Age of Steam
Le développement de la machine à vapeur au cours de la révolution industrielle dans le Royaume-Uni a incité idées pour mobile locomotives à vapeur qui pourraient tracter des trains sur les voies. James Watt moteurs à vapeur brevetée de 1769 (révisée en 1782) étaient lourds moteurs à basse pression qui ne étaient pas appropriés pour une utilisation dans les locomotives. Cependant, en 1804, utilisant de la vapeur à haute pression, Richard Trevithick démontré la première train locomotive transporté dans Merthyr Tydfil, Royaume-Uni. Accompagné Andrew Vivian, il a couru avec un succès mitigé, brisant certaines des plaques en fonte cassants. Deux ans plus tard, le premier passager chemin de fer à cheval a été ouvert à proximité entre Swansea et Mumbles.
Premiers chemins de fer à vapeur britanniques
En 1811, John Blenkinsop a conçu le premier chemin de fer réussie et pratique locomotive d'un crémaillère travaillé par une locomotive à vapeur entre Middleton Colliery et Leeds sur le Middleton Railway. La locomotive, Salamanque, a été construite l'année suivante. En 1825, George Stephenson a construit le La locomotion pour le Stockton et Darlington Railway, au nord-Angleterre, qui était le premier chemin de fer à vapeur publique dans le monde. En 1829, il construit Le Rocket, qui a été entré dans et a remporté les essais Rainhill . Ce succès a conduit à Stephenson établir son entreprise comme le constructeur prééminent de locomotives à vapeur utilisés sur les chemins de fer au Royaume-Uni, les États-Unis et de l'Europe.
En 1830, la première Chemin de fer interurbain, le Liverpool et Manchester Railway , ouvert. La jauge était celle utilisée pour les premiers Wagonways et avait été adoptée pour le Chemin de fer de Stockton et Darlington. Le 1435 mm (4 pi 8 1/2 po) de largeur est devenu connu comme l'international écartement standard, utilisé par environ 60% des chemins de fer du monde. Cela a entraîné la propagation du transport ferroviaire en dehors du Royaume-Uni.
Au début des années 1850, la Grande-Bretagne avait plus de 7000 miles de chemin de fer, «une réalisation étonnante étant donné que seulement vingt ans se étaient écoulés depuis l'ouverture du chemin de fer de Liverpool et Manchester.
Les premiers chemins de fer aux États-Unis
Chemins de fer (comme on les appelle aux États-Unis) ont été construits à une échelle beaucoup plus grande que ceux en Europe continentale, à la fois en termes de distances parcourues et également dans le gabarit adoptée, qui a permis de locomotives plus lourds et les trains à deux étages.
L'ère de chemin de fer aux États-Unis a commencé en 1830, lorsque la locomotive de Peter Cooper, Tom Pouce, premier long de la vapeur 13 miles (21 kilomètres) de Baltimore and Ohio Railroad piste. En 1833, second chemin de fer de la nation a couru 136 miles (219 km) de Charleston à Hambourg en Caroline du Sud. Ce ne est que dans les années 1850, cependant, les chemins de fer bénéficient d'un service de longue distance à des tarifs raisonnables. Un voyage de Philadelphie à Charleston impliqué huit jauges différentes, ce qui signifie que les passagers et le fret ont dû changer de train à sept reprises. Seulement dans des endroits comme Bowling Green, Kentucky, les chemins de fer ont été reliés entre eux.
Le Baltimore et de l'Ohio qui a ouvert en 1830 était le premier à évoluer d'une seule ligne à un réseau aux États-Unis. En 1831, un chemin de fer à vapeur connecté Albany et Schenectady, New York, une distance de 16 miles, qui a été couvert en 40 minutes.
Les années entre 1850 et 1890 ont connu une croissance phénoménale dans le système de chemin de fer des États-Unis, qui à son apogée constituait un tiers du kilométrage total mondial. Bien que la guerre civile américaine a placé un arrêt temporaire de nouveaux développements majeurs, le conflit a fait preuve de l'énorme importance stratégique des chemins de fer en temps de guerre. Après la guerre, les faits marquants incluent le premier chemin de fer surélevée construite à New York en 1867, ainsi que l'importance symbolique premier chemin de fer transcontinental a été achevée en 1869.
Electrification et diésélisation
Les expériences avec les chemins de fer électriques ont été ouvertes par Robert Davidson en 1838. Il a complété une voiture capable de 6,4 km / h (4 mph) alimenté par batterie. Le Gross-Lichterfelde Tramway était le premier à utiliser l'électricité alimentant les trains en cours de route, quand il a ouvert en 1881. Caténaires ont été prises en utilisation dans le Mödling et Hinterbrühl Tram en Autriche en Octobre 1883. Au début, cela a été pris en utilisation sur tramways qui, jusque-là, avaient été tirés par des chevaux tramways . La première ligne principale de chemin de fer classique complètement électrifiée était les 106 km Valtellina ligne en Italie qui a été ouverte le 4 Septembre 1902. Pendant les années 1890, de nombreuses grandes villes, telles que Londres , Paris et New York City a utilisé la nouvelle technologie pour construire transport rapide pour les déplacements urbains. Dans les petites villes, tramways est devenu commun et étaient souvent le seul mode de transport public jusqu'à l'introduction de bus dans les années 1920. En Amérique du Nord, interurbans est devenu un mode commun pour atteindre les zones suburbaines. Dans un premier temps, tous les chemins de fer électriques utilisés courant, mais, en 1904, le Ligne Stubaital en Autriche ouvert avec courant alternatif .
Locomotives à vapeur nécessitent de grandes piscines de travail pour nettoyer, charge, maintenir et exécuter. Après la Seconde Guerre mondiale , de façon spectaculaire augmentation des coûts de main-d'œuvre dans les pays développés la vapeur fait une forme de plus en plus coûteux de puissance motrice. Dans le même temps, la guerre avait forcé améliorations dans la technologie de moteur à combustion qui fait locomotives diesel moins cher et plus puissant. Cela a causé de nombreux sociétés de chemin de fer à lancer des programmes pour convertir toutes les sections non électrifiées de la vapeur à diesel locomotion.
Suite à la construction à grande échelle d'autoroutes après la guerre, le transport ferroviaire est devenu moins populaire pour les déplacements et le transport aérien ont commencé à prendre des parts de marché des trains de passagers long-courriers. La plupart des tramways ont été soit remplacés par des transits ou les bus rapides, tandis que les coûts élevés de transbordement causés trains de marchandises court-courrier à devenir compétitive. La crise pétrolière de 1973 a conduit à un changement de mentalité et de la plupart des systèmes de tramway qui avaient survécu dans les années 1970 restent aujourd'hui. En même temps, conteneurisation autorisé les trains de marchandises à devenir plus compétitives et participent à transport intermodal de marchandises. Avec l'introduction de la 1964 Shinkansen ferroviaire à grande vitesse au Japon, trains pourrait à nouveau avoir une position dominante sur Voyage interurbain. Durant les années 1970, l'introduction de systèmes de métro automatisés permis opération moins cher. Les années 1990 ont vu une concentration accrue sur trains d'accessibilité et à plancher surbaissé. Beaucoup de tramways ont été mis à niveau vers train léger sur rail et de nombreuses villes qui ont fermé leurs vieux tramways ont rouvert nouveaux systèmes ferroviaires lumière.
Innovations
Beaucoup de points de repère dans les équipements et les infrastructures ont conduit à l'utilisation croissante des chemins de fer. Certaines fonctionnalités innovantes qui ont lieu dans les 19e et 20e siècles ont été des véhicules en bois remplacées par des voitures tout-acier, qui ont fourni une meilleure sécurité et d'entretien; fer rails remplacés par l'acier des rails, qui a fourni une vitesse plus élevée et la capacité avec un poids plus faible et le coût; voitures du poêle chauffée à chauffage à la vapeur, voitures canalisations de locomotive; l'éclairage au gaz à éclairage électrique, avec l'utilisation de batterie / unité de l'alternateur sous la voiture; développement de la climatisation avec un équipement de soubassement supplémentaires et compartiment à glace. Certains matériel roulant innovant inclus l'léger, à moteur diesel streamliner, qui était, un train aérodynamique de style moderniste avec des contours qui coule; puis vint la voiture ultra-léger avec Moteur à combustion interne dans la voiture électrique de chaque train; d'autres ont inclus la voiture dôme, trains turbinée-alimentés, deux niveaux de matériel roulant, et les trains électriques de haute technologie / haute-vitesse.
Bien plus, dans la première moitié du 20e siècle, des éléments d'infrastructure adopté changements technologiques, y compris le rail soudés en continu qui était 1/4 miles de long; l'utilisation de la traverse en béton; à double suivi les principales compagnies; terminal intermodal et de manutention; les progrès de la propulsion diesel-électrique à inclure AC Les systèmes de traction et les systèmes de freinage de propulsion; et juste-à-temps le contrôle des stocks. Au-delà de la technologie, même la gestion des systèmes améliorations avec l'adoption de vue préoccupations de l'impact environnemental; préoccupation accrue des employés et la sécurité publique; introduction de réseaux région ferroviaires urbains et les organismes publics pour les gérer; et la réduction des effectifs de l'emploi de l'industrie avec une plus grande utilisation des entrepreneurs et consultants.
Trains
Un train est relié à une série de véhicules sur rails qui se déplacent le long de la piste. Propulsion pour le train est assurée par une locomotive ou séparé de moteurs individuels en plusieurs unités autopropulsées. La plupart des trains transportent une charge de recettes, bien que les voitures non-recettes existent pour son propre usage du chemin de fer, comme par fins d'entretien de la voie. Le conducteur de locomotive contrôle la locomotive ou d'autres voitures électriques, bien que navettes et des transits rapides sont sans conducteur.
Transport routier
Traditionnellement, les trains sont tirés en utilisant une locomotive. Il se agissait d'un seul ou plusieurs véhicules à moteur étant situés à l'avant du train et de fournir une adhérence suffisante pour transporter le poids du train complet. Cela reste dominante pour les trains de fret et est souvent utilisé pour les trains de passagers. Un push-pull train a la voiture de passagers extrémité équipée d'une cabine de conducteur afin que le conducteur du moteur peut contrôler à distance la locomotive. Cela permet des inconvénients du train de locomotive transporté à enlever, depuis la locomotive ne doit pas être déplacé à la fin du train chaque fois que le train change de direction. Un voiture de chemin de fer est un véhicule utilisé pour le transport de passagers ou de fret.
Une unité multiple a alimenté roues tout au long du train. Ceux-ci sont utilisés pour le transit et de tramway systèmes rapides, ainsi que de nombreux trains de voyageurs à la fois à court et long-courriers. Un autorail est une seule voiture, auto-alimenté. Plusieurs unités ont une cabine de conduite à chaque extrémité de l'unité ont été développés et suivant la capacité de construire des moteurs électriques et moteurs assez petit pour tenir dans le cadre du coach. Il ya seulement quelques multiples unités de fret, dont la plupart sont des trains de poste à haute vitesse.
La force motrice
Les locomotives à vapeur sont les locomotives avec une machine à vapeur qui fournit adhérence. charbon , le pétrole ou le bois est brûlé dans une foyer. La chaleur fait bouillir l'eau dans le chaudière à tube pour créer de la vapeur sous pression. La vapeur d'eau se déplace à travers le boîte à fumée avant de quitter par la cheminée. Dans le processus, il alimente un piston qui transmet la puissance directement à travers une et un: tige (tige principale US) reliant maneton (US: wristpin) sur le roue motrice (US principal moteur) ou à un manivelle sur un essieu moteur. Les locomotives à vapeur ont été éliminées dans la plupart des régions du monde pour des raisons économiques et de sécurité bien que beaucoup sont conservés en ordre de marche par chemins de fer du patrimoine.
Locomotives électriques sont alimentés par une source fixe via un fil ou troisième rail. Certains ont également ou à la place utiliser un la batterie. Un transformateur dans la locomotive convertit la haute tension, de faible puissance actuelle de basse tension, courant fort utilisé dans le moteurs électriques qui alimentent les roues. Locomotives modernes utilisent moteurs triphasés à induction AC. Locomotives électriques sont la traction la plus puissante. Ils sont aussi les moins coûteux à gérer et de fournir moins de bruit et aucune pollution locale de l'air. Cependant, ils nécessitent des investissements élevés en capital tant pour la lignes aériennes et de l'infrastructure de soutien. En conséquence, la traction électrique est utilisé sur les systèmes urbains, les lignes à fort trafic et pour la grande vitesse ferroviaire.
locomotives diesel utilisent un Moteur diesel la motrice. La transmission d'énergie peut être soit diesel-électrique, diesel-mécanique ou diesel-hydraulique mais diesel-électrique est dominante. Locomotives Electro-diesel sont conçus pour fonctionner comme diesel-électrique sur les sections non électrifiées et les locomotives électriques sur les sections électrifiées.
Des méthodes alternatives de puissance motrice comprennent la lévitation magnétique , hippomobile, câble, gravité, pneumatique et Turbine à gaz.
Les trains de voyageurs
Un train de passagers se déplace entre les stations où les passagers peuvent embarquer et débarquer. La surveillance du train est le devoir d'un garde gestionnaire / train. Les trains de voyageurs font partie des transports publics et constituent souvent la tige du service, avec des bus alimentation des stations. Les trains de voyageurs peuvent impliquer une variété de fonctions, y compris Voyage de longue distance interurbain, les trajets quotidiens de banlieue, ou des services de transport en commun urbains locaux. Ils incluent même une diversité de véhicules, vitesses de fonctionnement, droit des exigences de passage, et la fréquence de service. Les trains de voyageurs peuvent généralement être divisés en deux opérations: Chemin de fer interurbain et de transit intra-urbain. Considérant que, ferroviaire interurbain impliquer des vitesses plus élevées, des routes plus longues et plus basse fréquence (généralement prévu), de transit intra-urbain implique des vitesses plus faibles, des routes plus courtes, et une fréquence plus élevée (surtout pendant les heures de pointe).
Trains Intercity sont les trains long-courriers qui fonctionnent avec quelques arrêts entre les villes. Les trains ont généralement des équipements tels que wagon-restaurant. Certaines lignes fournissent également plus de nuit avec des services voitures-lits. Certains trains long-courriers reçu un nom spécifique. Les trains régionaux sont les trains de moyenne distance qui relient les villes avec des zones environnantes périphériques, ou fournissent un service régional, faisant plusieurs escales et ayant des vitesses inférieures. Les trains de banlieue desservent les banlieues des zones urbaines, en fournissant un jour navette service. Liaisons ferroviaires aéroportuaires fournissent un accès rapide à partir des centres de la ville pour aéroports.
La grande vitesse ferroviaire sont des trains spéciaux inter-villes qui fonctionnent à des vitesses beaucoup plus élevées que les chemins de fer classiques, la limite étant considéré de 200 à 320 kilomètres par heure. Trains à grande vitesse sont surtout utilisés pour le service long-courrier et la plupart des systèmes sont en Europe occidentale et en Asie orientale. Le record de vitesse est 574,8 kilomètres par heure (357,2 mph), fixée par un Français modifiée TGV . lévitation magnétique trains tels que l'aéroport, l'utilisation des trains sous-circonscription aimants Shanghai qui se attirent à la hausse vers la face inférieure d'un rail de guidage et cette ligne a atteint un peu plus élevé vitesse de pointe en exploitation au jour le jour que les chemins de fer à grande vitesse classiques, mais seulement sur de courtes distances. En raison de leurs vitesses accrues, alignements de route pour la grande vitesse ferroviaire ont tendance à être pentes plus raides et les courbes plus larges par rapport aux chemins de fer classiques. Leur énergie cinétique élevée se traduit par des ratios plus élevés chevaux-à-tonne (20 ch / tonne); ce qui permet d'accélérer les trains et maintenir des vitesses plus élevées et de négocier des pentes raides que l'élan se accumule et récupéré dans les déclassements (réduction de coupe, remplir, et les exigences de tunneling). Depuis que les forces latérales agissent sur des courbes, des courbures sont conçus avec le rayon le plus élevé possible. Toutes ces caractéristiques sont très différentes des opérations de fret, justifiant ainsi des lignes exclusives de trains à grande vitesse se il est économiquement faisable.
Transport en commun rapide est un système intra-urbain construit dans les grandes villes et a la plus grande capacité de tout système de transport de passagers. Il est de qualité séparés et généralement construit sous terre ou élevée. Au niveau de la rue, les petits tramways peuvent être utilisés. Rails légers sont mis à niveau tramways qui ont accès sans marche, leurs propres sections droit de passage et parfois souterrain. systèmes de monorail fonctionnent, les systèmes de capacité moyenne comme élevées. Un mover personnes est un conducteur, train de dénivelé qui ne sert qu'à quelques stations, comme une navette. En raison de la grande variété de systèmes de transport en commun rapide sans grande uniformité, l'alignement de la route varient largement les moyens de droit-divers (terrain privé, côté de la route, rue médiane) et caractéristiques géométriques (virages serrés ou larges, raides ou pentes douces). Par exemple, le Trains de Chicago El sont conçus avec des voitures extrêmement courts pour négocier les courbes raides de la Boucle. NJ de PATH ont des voitures de taille similaire pour accueillir courbes dans les tunnels trans-Hudson. De San Francisco BART fonctionne grosses voitures sur ses routes bien conçus.
train de marchandises
Un train de marchandises poses fret en utilisant wagons spécialisés pour le type de marchandises. Les trains de marchandises sont très efficaces, avec des économies d'échelle et une efficacité énergétique élevée. Toutefois, leur utilisation peut être réduite par manque de souplesse, se il est nécessaire de transbordement aux deux extrémités du voyage en raison d'un manque de titres à des points de ramassage et de livraison. Les autorités encouragent souvent l'utilisation du transport ferroviaire de marchandises en raison de son profil environnemental.
trains de conteneurs sont devenus le type dominant aux États-Unis pour le transport non-vrac. Les conteneurs peuvent facilement être transbordés à d'autres modes, tels que les navires et les camions, à l'aide de grues. Cela a succédé à la wagon (wagon-charge), où la cargaison devait être chargé et déchargé dans le train manuellement. Le intermodal conteneurisation du fret a révolutionné le la chaîne d'approvisionnement logistique de l'industrie, la réduction navire coûte beaucoup. En Europe, la paroi coulissante wagon a largement supplanté la wagons couverts ordinaires. D'autres types de voitures sont les voitures de réfrigérateurs , stock-cars pour le bétail et autoracks pour les véhicules routiers. Lorsque le rail est combiné avec le transport routier, un RoadRailer permettra remorques à être entraînés dans le train, ce qui permet une transition facile entre la route et le rail.
La manutention en vrac représente un avantage clé pour le transport ferroviaire. Faibles coûts voire nulle transbordement combinées à l'efficacité énergétique et les coûts d'inventaire bas permettent trains à manipuler manière groupée beaucoup moins cher que par la route. Marchandises en vrac typique inclut le charbon, le minerai, les céréales et les liquides. Vrac est transporté dans voitures à toit ouvert, des wagons-trémies et wagons-citernes.
Infrastructure
Droit de passage
Les voies ferrées sont posées sur des terrains appartenant ou loués par la société de chemin de fer. En raison de l'opportunité de maintenir les qualités modestes, rails seront souvent pondus dans des voies détournées en terrain vallonné ou montagneux. Exigences de longueur et de qualité Route peuvent être réduits par l'utilisation d'alternance boutures, ponts et tunnels, qui tous peuvent augmenter considérablement les dépenses en immobilisations nécessaires pour développer un droit de passage, tout en réduisant considérablement les coûts d'exploitation et en permettant des vitesses plus élevées sur les plus longues courbes de rayon. Dans les zones densément urbanisées, les chemins de fer sont parfois posés dans les tunnels afin de minimiser les effets sur les propriétés existantes.
Rails
Piste est constituée de deux rails parallèles en acier, ancrée perpendiculaire aux membres appelés (liens) traverses de bois, béton, acier, ou en plastique pour maintenir une distance constante à part, ou écartement des rails. jauges ferroviaires sont généralement classés comme Écartement standard (1435 mm (4 pi 8 1/2 po)) utilisé sur environ 60% des lignes ferroviaires existantes dans le monde, Voie large et Voie étroite. En plus de l'écartement des voies, les pistes seront portées rendre conforme à une Le gabarit qui définit la hauteur et la largeur maximale pour les véhicules ferroviaires et leurs charges pour assurer le passage en toute sécurité par des ponts, tunnels et autres structures.
La piste guide les roues à boudin, coniques, en gardant les voitures sur la piste sans direction active et donc permettant trains d'être beaucoup plus que les véhicules routiers. Les rails et les traverses sont généralement placés sur une fondation en terre comprimée au sommet de laquelle est placé un lit de ballast de répartir la charge des liens et de prévenir la piste à partir flambage que le sol se dépose au cours du temps sous le poids des véhicules passant au-dessus.
Le ballast sert également de moyens de drainage. Certains piste plus moderne dans les zones spéciales est attaché par fixation directe sans lest. Piste peut être préfabriqué ou assemblé en place. Par soudage des rails ensemble pour former des longueurs de rails soudés, l'usure du matériel roulant causé par l'écart petite surface au niveau des articulations entre les rails peut être contrecarré supplémentaire; cela fait aussi pour une conduite plus silencieuse (trains de passagers).
Dans les courbes du rail extérieur peut être à un niveau plus élevé que le rail intérieur. Cela se appelle dévers ou dévers. Cela réduit les forces tendant à déplacer la piste et permet une conduite plus confortable pour le bétail et debout ou passagers assis debout. Une quantité donnée de dévers sera le plus efficace sur une gamme limitée de vitesses.
Aiguillages, également connus comme des points et des commutateurs, sont les moyens de diriger un train sur une section divergente de la piste. Laid similaire à voie normale, un point se compose généralement d'un grenouille (passage commun), contre-rails et deux lames d'aiguille. Les aiguilles peuvent être déplacés à gauche ou à droite, sous le contrôle du système de signalisation, pour déterminer le chemin le train va suivre.
Spikes en traverses de bois peuvent se desserrer au fil du temps, mais fendu et liens pourris peuvent être remplacés individuellement avec de nouvelles traverses en bois ou en béton substituts. Traverses en béton peuvent également développer des fissures ou des fentes, et peuvent également être remplacés individuellement. Si les rails se régler en raison de l'affaissement du sol, ils peuvent être soulevés par la machinerie spécialisée et le ballast supplémentaire tassée sous les liens pour égaliser les rails.
Périodiquement, ballast doit être enlevé et remplacé par ballast propre pour assurer un drainage adéquat. Ponceaux et autres passages pour l'eau doivent être dégagées de peur que l'eau est mis en fourrière par la trackbed, provoquant des glissements de terrain. Où trackbeds sont placés le long des rivières, une protection supplémentaire est habituellement placé pour prévenir l'érosion des berges en période de hautes eaux. Ponts nécessitent une inspection et d'entretien, car ils sont soumis à de fortes poussées de stress dans un court laps de temps quand un train lourd traverse.
systèmes d'inspection du train
L'inspection du matériel ferroviaire est essentiel pour le mouvement sécuritaire des trains. De nombreux types de détecteurs de défauts sont utilisés sur les chemins de fer du monde. Ces dispositifs utilisent des technologies varient d'une pagaie simpliste et commutateur et infrarouge à balayage laser, et même analyse audio à ultrasons. Leur utilisation a évité de nombreux accidents ferroviaires au cours des 70 années, ils ont été utilisés.
Signalisation
Signalisation ferroviaire est un système utilisé pour contrôler le trafic ferroviaire en toute sécurité pour empêcher les trains d'entrer en collision. Étant guidé par fixe rails avec un faible frottement, les trains sont particulièrement sensibles à la collision car ils fonctionnent souvent à des vitesses qui ne leur permettent pas de se arrêter rapidement ou dans la distance d'avertissement du conducteur. La plupart des formes de contrôle des trains impliquent autorisation de mouvement étant passé de ceux responsables de chaque section d'un réseau ferroviaire à l'équipe du train. Toutes les méthodes ne nécessitent pas l'utilisation de signaux, et certains systèmes sont spécifiques à chemins de fer à voie unique.
Le procédé de signalisation est traditionnellement réalisée dans un boîte de signal, un petit bâtiment qui abrite le bâti de levier nécessaire pour le signaleur à des commutateurs et équipement de signalisation. Ceux-ci sont placés à divers intervalles le long de la voie d'un chemin de fer, le contrôle des sections spécifiques de piste. Plus récents développements technologiques ont fait de tels doctrine opérationnelle superflue, avec la centralisation des opérations de signalisation pour les salles de contrôle régionaux. Cela a été facilité par l'utilisation accrue des ordinateurs, ce qui permet de vastes sections de voie à surveiller à partir d'un seul endroit. La méthode commune de signalisation de cantonnement divise la piste en zones gardées par des combinaisons de signaux de bloc, règles de fonctionnement, et des dispositifs de contrôle automatique de sorte que seul un train peut être dans un bloc à tout moment.
Électrification
Le système d'électrification fournit de l'énergie électrique pour les trains, ils peuvent donc fonctionner sans un moteur principal à bord. Cela permet des coûts d'exploitation inférieurs, mais nécessite des investissements importants le long des lignes. systèmes de réseau principal et de tramway ont normalement câbles aériens, qui pendent des poteaux le long de la ligne. Dénivelés transport rapide utilisent parfois un terrain troisième rail.
La puissance peut être alimenté que directe ou courant alternatif . Les tensions continues les plus courantes sont de 600 et 750 V pour le tram et les systèmes de transport en commun rapide, et 1500 et 3000 V pour lignes principales. Les deux systèmes de climatisation sont dominants AC 15 kV et 25 kV AC.
Stations
Une gare sert comme une zone où les passagers peuvent embarquer et débarquer des trains. Un gare de marchandises est une cour qui est exclusivement utilisé pour le chargement et le déchargement de marchandises. Les grandes gares de passagers ont au moins un bâtiment offrant confort pour les passagers, tels que l'achat de billets et de la nourriture. De plus petites stations en général seulement se composent d'un plate-forme. Les premières stations ont parfois été construits avec des passagers et des installations de biens.
Plates-formes sont utilisés pour permettre un accès facile aux trains, et sont reliés les uns aux autres par l'intermédiaire de souterrains, passerelle et passages à niveau. Certaines grandes stations sont construites comme cul-de-sac, avec des trains ne opérant à partir d'une direction. De plus petites stations servir normalement zones résidentielles locales, et peuvent avoir une connexion sur Chargeur services d'autobus. Les grandes stations, en particulier stations centrales, servent de principale hub de transport public pour la ville, et ont transfert disponible entre les services ferroviaires, et à des services rapides transit, tram ou en bus.
Opérations
Possession
Depuis les années 1980, il ya eu une tendance croissante à séparer les entreprises de chemin de fer, avec des entreprises possédant le matériel roulant séparés de ceux propriétaire de l'infrastructure. Cela est particulièrement vrai en Europe, où cette disposition est requise par l'Union européenne. Cela a permis un accès ouvert par tout opérateur de train à une partie du réseau ferroviaire européen.
Aux États-Unis, presque tous les réseaux ferroviaires et des infrastructures en dehors de la Northeast Corridor sont des propriétés privées par des lignes de fret. lignes de passagers, principalement Amtrak, fonctionnent comme des locataires sur les lignes de fret. Par conséquent, les opérations doivent être étroitement synchronisés et coordonnés entre les chemins de fer marchandises et voyageurs, avec des trains de passagers étant souvent envoyés par le chemin de fer de marchandises hôte. En raison de ce système partagé, les deux sont réglementés par le Federal Railroad Administration (FRA) et suivre la Normes de l'AREMA pour les travaux de la piste et Normes de l'AAR pour véhicules.
Financement
La principale source de revenus pour les entreprises de chemin de fer est de recettes de billetterie (pour le transport de passagers) et les frais d'expédition pour le fret. Réductions et laissez-passer mensuels sont parfois disponibles pour les voyageurs fréquents. Les produits marchandises peut être vendu par tranche de récipient ou pour un train entier. Parfois, l'expéditeur détient les voitures et ne loue le transport. Pour le transport de passagers, annonce le revenu peut être importante.
Le gouvernement peut choisir de donner des subventions à l'exploitation ferroviaire, depuis le transport ferroviaire a moins de coûts externes que les autres modes de transport dominant. Si la compagnie de chemin de fer appartient à l'Etat, l'Etat peut simplement fournir des subventions directes en échange d'une augmentation de la production. Si les opérations ont été privatisées, plusieurs options sont disponibles. Certains pays ont un système où l'infrastructure est détenue par un organisme gouvernemental ou une entreprise-avec libre accès aux pistes pour toute entreprise qui répond aux exigences de sécurité. Dans de tels cas, l'Etat peut choisir de fournir les pistes gratuitement ou pour une somme qui ne couvre pas tous les coûts. Ceci est considéré comme analogue au gouvernement offrant un accès gratuit aux routes. Pour les opérations de passagers, une subvention directe peut être accordée à un opérateur public détenue, ou obligations de service public appel d'offres peut être helt, et un contrat limité dans le temps accordé au plus bas soumissionnaire.
Service ferroviaire voyageurs national du États-Unis, Amtrak, est une société de chemin de fer privé affrété par le gouvernement. De même, au Canada le système Via Rail exploite de la même façon. Comme les services de tourisme perdu beaucoup de terrain dans la concurrence à l'automobile et de l'avion et a été forcé sur le marché, ils sont devenus actionnaires de Amtrak soit avec un droit d'entrée de trésorerie ou de renoncer à leurs locomotives et du matériel roulant. aide au gouvernement appuie Amtrak en fournissant démarrage capitale et compense perd à la fin de la exercice fiscal.
Sécurité
Le transport ferroviaire est une des formes les plus sûres de Voyage de la terre. Les trains peuvent se déplacer à très grande vitesse, mais ils sont lourds, sont incapables de dévier de la piste et nécessitent une grande distance pour s'arrêter. Accidents possibles comprennent déraillement (sauter la piste), une collision avec un autre train ou une collision avec une automobile ou un autre véhicule à un passage à niveau. Ce dernier représente la majorité des accidents ferroviaires et de blessés. Les mesures les plus importantes en matière de sécurité pour prévenir les accidents sont des règles strictes d'exploitation, par exemple, de signalisation ferroviaire et de portes ou de séparation de qualité aux passages à niveau. Former les sifflets, cloches et Klaxons avertissent de la présence d'un train, alors que les signaux de voie maintenir les distances entre les trains.
Un élément important de la sécurité de nombreux réseaux interurbains à grande vitesse tels que le Japon Shinkansen est le fait que les trains circulent que sur les lignes de chemin de fer dédiés, sans passages à niveau. Ceci élimine efficacement le risque de collision avec des voitures, d'autres véhicules et les piétons, réduit considérablement le risque de collision avec d'autres trains et permet d'assurer des services restent opportun.
Entretien
Comme dans toute l'infrastructure actif, les chemins de fer doivent se tenir à l'inspection et l'entretien périodique afin de minimiser les effets des défaillances d'infrastructure qui peuvent perturber les opérations de recettes de fret et les services passagers. Parce que les passagers sont considérés comme les plus cruciales fret et fonctionnent généralement à des vitesses plus élevées, pentes plus raides, et une plus grande capacité / fréquence, leurs lignes sont particulièrement importants. pratiques d'inspection comprennent les voitures de géométrie de la voie ou inspection à pied. l'entretien de la courbe particulier pour les services de transport en commun comprend jaugeage, fixation resserrement, et le remplacement du rail. Ferroviaire ondulation est un problème commun avec les systèmes de transport en commun en raison du nombre élevé de lumière essieux, des passages de roues qui se traduisent par broyage de l'interface roue / rail. Depuis l'entretien peut se chevaucher avec des exploitations, des fenêtres de maintenance (heures de nuit, les heures creuses, modifiant les horaires des trains ou des routes) doivent être suivis de près. En outre, la sécurité des passagers pendant les travaux d'entretien (d'escrime inter-hippodromes, le stockage approprié des matériaux, des avis de travail de piste, les dangers de l'équipement près Etats) doit être considérée à tout moment. À certains moments, les problèmes d'accès d'entretien peuvent émerger en raison de tunnels, les structures élevées, et des paysages urbains congestionnés. Ici, l'équipement spécialisé, des versions plus petites d'engins d'entretien conventionnels sont utilisés.
Contrairement à des autoroutes ou des réseaux routiers où les capacités sont ventilées en voyages non couplés au cours des segments de route individuelles, la capacité ferroviaire est fondamentalement considéré comme un système de réseau. En conséquence, de nombreux composants sont les causes et les effets des perturbations du système. Maintenance doit reconnaître la vaste gamme de la performance d'un itinéraire (de type de service de train, d'origination / destination, impacts saisonniers), la capacité de la ligne (longueur, terrain, nombre de pistes, types de contrôle des trains), le débit de train (vitesses max, accélération / décélération taux), et des fonctions de service avec les pistes partagées passagers-fret (voies d'évitement, les capacités du terminal, des itinéraires de commutation, et le type de conception).
Impact
Énergie
Le transport ferroviaire est un, mais économe en énergie à forte intensité capitalistique, les moyens de transport terrestre mécanisé. Les pistes offrent des surfaces lisses et dures sur lequel les roues du train peut rouler avec un minimum de friction. déplacement d'un véhicule sur et / ou sur un support (terre, mer, air) ou il faut surmonter la résistance au mouvement. Résistance totale d'un véhicule terrestre (en livres ou en newtons) est une fonction quadratique de la vitesse du véhicule:
où:
- Rdésigne la résistance totale
- unerésistance constante dénote initiale
- bdénote la constante liée vitesse-
- cdénote constante qui est fonction de la forme, la surface frontale, et les côtés du véhicule
- vreprésente la vitesse
- v 2représente la vitesse, squared
Essentiellement, la résistance diffère entre le contact et la surface du point de véhicules de chaussée. Les roues métalliques sur des rails métalliques ont un avantage significatif de vaincre la résistance par rapport aux roues de pneus en caoutchouc sur toute surface de la route (ferroviaire - 0,001 g à 10 mph et 0,024 g à 60 mph; camion - 0,009 g à 10 mph et 0,090 à 60 mph) . En termes de capacité de fret combinant vitesse et la taille étant déplacé dans une journée (en tonnes-miles / jour):
- humaine - peut transporter 100 livres. 20 miles par jour (une tonne-mile / jour)
- cheval et brouette - peut transporter 4 tonnes-miles / jour
- charrette à cheval sur la bonne trottoir - peut transporter 10 tonnes-miles / jour
- entièrement camion utilitaire - peut transporter 20.000 tonnes-miles / jour
- le train long-courriers - peut transporter 500 000 tonnes-milles / jour La plupart des trains prennent 250-400 camions sur les routes, ce qui rend la route plus sûre.
En termes de puissance motrice, la puissance et de poids, utilisé pour surmonter la résistance au mouvement lorsque locomotives convertissent combustible pour chauffer pour la propulsion d'une barge lent nécessite 0,2 ch / tonne nette, un chemin de fer et par pipeline nécessite 2,5 ch / tonne nette, et camion nécessite 10 ch / tonne nette. Cependant, à des vitesses plus élevées, un chemin de fer surmonte la barge et prouve la plus économique.
A titre d'exemple, un wagon moderne typique peut contenir jusqu'à 113 tonnes de fret sur deux à quatre roues bogies. La piste distribue le poids du train de façon uniforme, ce qui permet des charges beaucoup plus importantes par la roue et que dans le transport routier, menant à moins d'usure sur la façon permanente. Cela peut économiser de l'énergie par rapport aux autres modes de transport, comme le transport routier, qui dépend de la friction entre les pneus en caoutchouc et la route. Les trains ont une petite surface frontale par rapport à la charge qu'ils transportent, ce qui réduit la résistance de l'air et donc la consommation d'énergie.
En outre, la présence de la piste de guidage des roues permet de très longs trains à être tirées par un ou quelques moteurs et entraînés par un seul opérateur, même autour de courbes, ce qui permet des économies d'échelle à la fois la main-d'œuvre et d'énergie; en revanche, dans le transport routier, plus de deux articulations provoque fishtailing et rend le véhicule dangereux.
Usage
En raison de ces avantages, le transport ferroviaire est une forme majeure de passagers et de fret dans de nombreux pays. Il est omniprésent en Europe, avec un réseau intégré couvrant pratiquement l'ensemble du continent. En Inde, la Chine, la Corée du Sud et au Japon, de nombreux trains millions utilisent le transport régulier. le transport ferroviaire de fret est très répandue et largement utilisé en Amérique du Nord, mais le transport ferroviaire interurbain de passagers sur ce continent est relativement rare à l'extérieur du corridor du Nord en raison de la perte de la concurrence d'autres modes préférés, en particulier les voitures et les avions.
Afrique et Amérique du Sud ont des réseaux étendus comme en Afrique du Sud, Afrique du Nord et de l'Argentine, mais certains chemins de fer sur ces continents sont des lignes isolées. Australie dispose d'un réseau généralement clairsemée qui sied à sa densité de la population, mais a quelques zones avec des réseaux importants, en particulier dans le sud-est. En plus de la ligne transcontinentale est-ouest existant précédemment en Australie, une ligne du nord au sud a été construit. Le plus haut chemin de fer dans le monde est la ligne à Lhassa, au Tibet, en cours d'exécution en partie sur le territoire de pergélisol. La région Europe de l'Ouest a la densité de chemin de fer la plus élevée dans le monde et a beaucoup de trains individuels qui opèrent à travers plusieurs pays, malgré les différences techniques et organisationnelles de chaque réseau national.
Avantages sociaux et économiques
Les chemins de fer ont également été montré à contribuer au dynamisme social et la compétitivité économique dans sa capacité à transporter de grandes quantités de clients et des travailleurs de centres-villes et banlieues (c.-à Washington DC comme un centre culturel / politique en raison de système Metrorail, San Francisco animée d ' le centre-ville en raison de la système BART). Hong Kong a reconnu rail comme "l'épine dorsale du système de transport en commun "et à ce titre développé leur système de bus franchisés et l'infrastructure routière dans l'alignement compherensive avec leurs services ferroviaires. Les grandes villes de la Chine telles que Pékin , Shanghai et Guangzhou reconnaissent lignes de transport ferroviaire que les cadres et les lignes de bus que le corps principal de leurs systèmes de transport métropolitain. Le japonais Shinkansen a été construit pour répondre à la demande croissante du trafic dans le "coeur de l'industrie et de l'économie du Japon" situé sur la Tokyo - ligne Kobe.
Par opposition à l'expansion de l'autoroute, l'indicatif de la politique des transports des États-Unis, qui incite le développement des banlieues à la périphérie, contribuant à l'augmentation des miles parcourus par les véhicules, les émissions de carbone , développement des espaces vierges, et l'épuisement des réserves naturelles, des chemins de fer la croissance de canal vers la ville denses agglomérations et le long de son artère. Ces arrangements réévaluer les espaces urbains, locaux impôts , logement , les valeurs et la promotion de développement à usage mixte.
