Na foto, está o modelo de um vagão ferroviário introduzido na Stockton &Darlington Railway. Como saímos daqui para os trens de alta velocidade? Time &Life Pictures / Getty Images Percorrendo distâncias curtas ou continentes inteiros, trens atuar como um importante meio de transporte em todo o mundo. Também chamados de ferrovias ou ferrovias, trens transportam em seus carros passageiros ou cargas - como matérias-primas, suprimentos ou produtos acabados - e às vezes ambos.
Antes das ideias selvagens de pessoas como os irmãos Wright, Henry Ford e Gottlieb Daimler, você tinha opções limitadas para viajar pela cidade e pelo país. Estradas pavimentadas nem sempre cruzam o campo. Mesmo com estradas, veículos puxados por cavalos ainda lutavam para transportar pessoas e mercadorias, especialmente com mau tempo. Já em 1550, alemães pragmáticos construíram e usaram sistemas ferroviários de madeira, raciocinando que carroças e carroças puxadas por cavalos poderiam viajar mais fácil e rapidamente sobre trilhos de madeira do que estradas de terra. No final dos anos 1700, rodas e trilhos de ferro tinham rodízios de madeira.
Mas foi só depois que a locomotiva a vapor foi inventada em 1797 na Inglaterra que a ferrovia como a conhecemos começou a tomar forma. A Stockton &Darlington Railroad Company, na Inglaterra, tornou-se a primeira ferrovia pública a transportar passageiros e cargas. Locomotivas movidas a vapor transportavam seis vagões de carvão e até 450 passageiros por uma distância de 14 quilômetros em menos de uma hora. Os cavalos simplesmente não podiam superar isso.
Do outro lado do oceano, a B&O Railroad Company se estabeleceu como a primeira empresa ferroviária dos EUA em 1827. Em 1860, Trabalhadores ferroviários dos EUA colocaram mais de 30, 000 milhas (48, 280 quilômetros) de pista, mais do que em todo o mundo [fonte:AAR]. As ferrovias serviam como o principal meio de transporte e tornavam mais barato e fácil o transporte de suprimentos e mercadorias, mesmo para os exércitos da União e Confederados durante a Guerra Civil.
Após a Guerra Civil, a rede ferroviária dos Estados Unidos se expandiu novamente, e a primeira ferrovia transcontinental do país foi concluída em 1869. Cidades surgiram ao longo das linhas ferroviárias, e a ferrovia acelerou a expansão para o oeste. No início do século 20, As ferrovias dos EUA operaram 254, 000 milhas (408, 773 quilômetros) de pista. As locomotivas a diesel substituíram as a vapor.
Mas em meados do século 20, o declínio das ferrovias dos EUA havia começado. Um sistema de rodovias interestaduais desenvolvido e extensas regulamentações federais cobraram seu preço nos trens. Na crise energética em curso, Contudo, trens, que funcionam com diesel e às vezes até mesmo combustível de biodiesel, podem recuperar sua antiga popularidade com os passageiros à medida que avançamos no século XXI.
Não descarrilhe. Fique por aqui enquanto falamos sobre tecnologia de trens, como os trens transportam pessoas e cargas, e o que o futuro do transporte ferroviário pode reservar.
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Quando dizemos treinar, não nos referimos apenas a Thomas the Tank Engine. Em vez disso, estamos nos referindo a todo o pacote:vagões ferroviários, ferrovia, comuta, sinais e uma locomotiva, embora nem todos os trens dependam de locomotivas para puxá-los, mas a maioria dos trens que mencionaremos o fazem.
Com as locomotivas liderando o caminho, os vagões ferroviários acoplados seguem, cheio de carga e passageiros - até mesmo animais de circo em alguns casos. A ferrovia dirige o trem e faz algumas outras coisas sobre as quais falaremos mais tarde. Como muitos trens operam na mesma linha, interruptores e sinais controlam o tráfego. Vamos decompô-lo.
O trabalho do locomotiva é mudar a energia química do combustível (madeira, carvão, combustível diesel) na energia cinética do movimento. As primeiras locomotivas faziam isso com uma máquina a vapor, sobre o qual você pode ler mais em Como funciona a tecnologia Steam. o locomotiva a vapor durou cerca de um século, mas acabou sendo substituído pelo locomotiva diesel , uma poderosa maravilha mecânica que pode consistir em um motor gigante junto com alternadores ou geradores elétricos para fornecer energia elétrica ao trem. Na verdade, as locomotivas a diesel têm seu próprio artigo - Como funcionam as locomotivas a diesel. Muitos trens intercalam várias locomotivas ao longo de sua programação para aumentar e distribuir a potência.
Além de locomotivas movidas a vapor e diesel, muitos trens operam exclusivamente com energia elétrica. Eles obtêm a eletricidade de um terceiro trilho, ou linha elétrica, ao longo da pista. Os transformadores transferem a tensão das linhas, e a corrente elétrica movimenta os motores (CA ou CC) nas rodas. Locomotivas elétricas são usadas em metrôs e em muitos sistemas de trens urbanos.
Os operadores controlam o trem usando o acelerador, marcha-atrás e freio. o acelerador controla a velocidade da locomotiva. o marcha a ré permite que a locomotiva recue. o freio permite que a locomotiva diminua a velocidade e pare. Independentemente do tipo, as locomotivas usam freios a ar e freios de mão para parar o motor. Os freios a ar usam ar de alta pressão para conduzir o pé do freio contra a roda. O atrito entre a pastilha de freio e as rodas retarda os movimentos das rodas. O operador também regula o motor para diminuir a velocidade do trem, como quando você tira o pé do acelerador ao parar o carro. Um freio de mão mecânico também é usado no caso de falha dos freios a ar (geralmente quando há pressão de ar insuficiente para acioná-los).
Todos os vagões têm um material rodante que contém rodas e um sistema de suspensão para amortecer o passeio. Em cada extremidade do material rodante, acopladores , que são como ganchos, conecte os carros.
O que está em cima do material rodante depende do tipo de vagão, e existem vários.
Continue lendo para aprender sobre o que os guias treinam em suas viagens.
As amarras nestes trilhos de trem perto de Queensland, Austrália, são de madeira, e os trilhos que se estendem ao longe parecem ser feitos de aço. Tim Graham / Getty Images Os trilhos da ferrovia guiam o trem, atuando como a superfície de baixo atrito sobre a qual o trem opera e, muitas vezes, transferindo o peso do trem para o solo abaixo. A pista também pode fornecer energia elétrica ao longo do terceiro trilho, como você se lembra.
Uma ferrovia consiste em dois trilhos de aço paralelos separados por uma distância fixa, Chamou o medidor . A bitola padrão é 4 pés 8,5 polegadas (1, 435 milímetros). Os trilhos são conectados uns aos outros por ferrovia laços (chamados dormentes na Europa), que pode ser feito de madeira ou concreto. Os trilhos são geralmente aparafusados aos dormentes. Os laços são colocados no cascalho solto ou lastro . O lastro geralmente consiste em pedras soltas que ajudam a transferir a carga para a fundação subjacente. Os dormentes "flutuam" no lastro e o peso da pista os mantém estabilizados.
Quando os trabalhadores ferroviários colocam os trilhos do trem, eles geralmente usam um trilho de aço de fundo plano que se assemelha às vigas de construção em I de aço. O trilho tem uma base ampla ou pé, uma teia estreita e uma cabeça (mais larga que a teia, mas não tão largo quanto o pé). Os pesos dos trilhos variam de 80 a 160 libras (36 a 73 kg) por jarda, dependendo do tipo de trem que opera nos trilhos e do país. Segmentos de trilhos podem se conectar uns aos outros por placas aparafusadas chamadas de fishplates, mas a maioria dos segmentos ferroviários modernos são soldados entre si para proporcionar uma viagem tranquila.
Abaixo dos trilhos, a pista às vezes é amortecida ou lastreada. A fundação pode ser feita de areia ou concreto. Em muitos casos, os trilhos da ferrovia são elevados acima do solo ao redor e possuem sistemas de drenagem para remover a água. Eles também podem ser cercados por cercas para evitar que animais e pessoas vaguem pelos trilhos. Finalmente, os trens elétricos terão um terceiro trilho de energia ou fios pendentes que fornecem a eletricidade.
Os trilhos de aço podem ser retos ou curvos para dirigir o trem, já que o aço é facilmente moldado. Dependendo da topografia, algumas curvas podem ser ligeiramente inclinadas ou inclinadas para ajudar o trem a se manter nos trilhos enquanto faz a curva. Em vários pontos ao longo da pista, trilhos podem ter comuta , que pode mover um trem de um trilho para outro. Os interruptores e os trilhos que os acompanham são importantes para controlar o tráfego. Por exemplo, quando dois trens estão operando na mesma linha, uma chave pode permitir que um trem pare em um trilho de espera enquanto o outro passa. Um switch também pode mudar a direção de um trem, como movê-lo de uma linha norte-sul para uma linha leste-oeste. Muitas estações ferroviárias têm jardas de troca onde os trens são montados e movidos em vários trilhos.
Finalmente, sinais ao longo dos trilhos, mantenha os operadores de trens informados sobre as condições de tráfego à frente. Os sinais controlam o tráfego de trens da mesma forma que os semáforos controlam o tráfego de automóveis nas estradas. Além dos sinais, muitas locomotivas possuem rádios e terminais de computador que monitoram as condições de tráfego usando informações fornecidas por centros de sinalização, que são semelhantes às estações de controle de tráfego aéreo.
Agora que temos a mecânica ajustada, vamos ver como eles se encaixam para mover pacotes e pessoas.
Medidores de trem e carruagensUm mito popular é que a bitola padrão do trem era baseada na largura da carruagem romana. Isso não é verdade, especialmente porque os romanos não usavam carros para transportar mercadorias e suprimentos. A bitola padrão do trem de 4 pés 8,5 polegadas (1, 435 milímetros) foi escolhido pelo inventor britânico George Stephenson, quem projetou o primeiro sistema ferroviário. Stephenson estava trabalhando com várias ferrovias usadas nas minas britânicas e decidiu usar o que agora é a bitola padrão.
Os vagões de minério de teto aberto deste trem de carga do Wyoming estão cheios de carvão, uma carga comum para ferrovias de carga. Michael Melford / Getty Images As ferrovias são talvez a forma mais barata de transportar carga por terra. De acordo com a Association of American Railroads (AAR), o sistema de trem de carga dos EUA lidera o mundo em volume de tráfego, quantidade de frete transportado, receitas, acessibilidade, milhas de pista e outras medidas.
As ferrovias de carga dos EUA incluem as seguintes categorias:
[fonte:AAR]
Ferrovias de carga transportam muitas coisas, mas o item mais comum é o carvão para usinas de energia elétrica (44% da tonelagem e 21% da receita). Produtos químicos, produtos agrícolas, minerais não metálicos, remessas mistas e outras commodities constituem as categorias principais. Em 2007, As ferrovias de Classe I transportaram mais de 1,9 bilhão de toneladas (1,7 bilhão de toneladas métricas) de carga e faturaram cerca de US $ 53 bilhões. As ferrovias de carga ganham dinheiro com base no peso da carga e na distância percorrida. A indústria usa o tonelada-milha como unidade básica, e as ferrovias de Classe I transportaram mais de 1,7 trilhão de toneladas-milhas em 2007 [fonte:AAR].
Nos Estados Unidos, as próprias companhias ferroviárias são donas dos trilhos. As concessões de terras pelo governo federal às ferrovias nos anos 1800 permitiram que as ferrovias possuíssem os trilhos. Além disso, As empresas ferroviárias de carga dos EUA são de propriedade privada e operadas, sem subsídios do governo. Embora as ferrovias possuam alguns dos milhares de vagões usados, na verdade, as montadoras e outros transportadores possuem a maioria deles.
Os líderes internacionais em ferrovias de carga são os Estados Unidos, Rússia e China. Em contraste com os Estados Unidos, As ferrovias europeias são em sua maioria estatais. Eles principalmente transportam passageiros e, em um grau muito menor, frete. Contudo, esta configuração está mudando, e o transporte de cargas está se tornando cada vez mais importante. As ferrovias europeias não ganham tanto dinheiro com transporte de mercadorias quanto suas contrapartes americanas. Sua situação parece ser semelhante à das ferrovias de carga dos EUA antes da aprovação do Staggers Rail Act de 1980.
Na frente do passageiro, Contudo, As ferrovias europeias estão milhões de metros à frente, como você lerá a seguir.
Staggers Rail Act de 1980Antes de 1980, As ferrovias dos EUA eram fortemente regulamentadas pelo governo federal, que estabelecem as taxas que as ferrovias podem cobrar, entre muitos outros regulamentos. Na década de 1970, as ferrovias estavam quase falidas. O Congresso poderia desregulamentar as ferrovias ou nacionalizá-las. Os legisladores optaram pelo primeiro. O Staggers Rail Act de 1980 deu às ferrovias a liberdade de determinar as rotas de transporte, definir taxas para movimentação de cargas e agilizar procedimentos para venda de linhas ferroviárias. A lei estabeleceu taxas máximas que as ferrovias poderiam cobrar e procedimentos para evitar abusos por parte das empresas ferroviárias. Desde que o ato foi aprovado, as ferrovias se tornaram mais competitivas e aumentaram significativamente suas receitas e volume de tráfego. Parece que as ferrovias podem gerar dinheiro.
O lounge no trem Coast Starlight da Amtrak parece muito confortável, então, por que não há mais pessoas viajando na única ferrovia de passageiros em todo o país nos Estados Unidos? Lee Foster / Getty Images No início da viagem de trem nos EUA, ferrovias de carga ofereciam serviços de passageiros, mas não ganhava muito dinheiro. Em 1970, O Congresso criou a Amtrak para assumir os serviços de passageiros das empresas ferroviárias de carga. A Amtrak opera serviços de corredor entre as principais áreas urbanas da Costa Leste, Centro-Oeste e Costa Oeste. Também oferece serviços de cross-country.
A Amtrak opera em trilhos pertencentes a ferrovias anfitriãs. Na verdade, 70 por cento das rotas da Amtrak são propriedade de empresas de frete Classe I. Atende a mais de 500 destinos em 46 estados. Em 2007, Amtrak transportou 25,8 milhões de passageiros (média de 70, 000 passageiros em 300 comboios por dia).
Amtrak recebe federal, apoio estadual e local em troca da oferta de serviços de passageiros e passageiros. Apesar do apoio do governo e do aumento do número de passageiros, A Amtrak não obteve lucro. Em 2007, As despesas da Amtrak excederam suas receitas em cerca de US $ 1 bilhão. Uma possível razão para o déficit é o fato de que a Amtrak enfrenta forte concorrência de automóveis e companhias aéreas, mas mais sobre isso mais tarde.
Em contraste, Os sistemas ferroviários europeus destinam-se principalmente ao tráfego de passageiros. A maioria das ferrovias europeias são de propriedade do governo. Em 1959, o Eurail Group foi criado para lidar com o aumento da carga turística. A organização coordena e comercializa o tráfego ferroviário de passageiros entre 30 países europeus. A rede europeia conecta a maioria das cidades europeias. Os trens de alta velocidade da Eurail se tornaram competitivos com as companhias aéreas e são mais eficientes que os automóveis.
Rússia, China, Coréia, Japão e Austrália também oferecem serviço ferroviário de passageiros. Cada país possui uma extensa rede ferroviária para viagens de passageiros. Além disso, a rede ferroviária europeia está sendo ligada a ferrovias que viajam para a China, Índia e Sudeste Asiático. Contudo, nem todos os países ou continentes estabeleceram redes ferroviárias internacionais. Nem a África, nem a América Central ou do Sul possuem tais redes. E enquanto o México, Peru, Brasil, África do Sul e Marrocos têm trens, esses trens operam em trilhos localizados exclusivamente nesses países.
Não podemos deixar esta página terminar com a menção de alguns de nossos famosos trens de passageiros favoritos.
A viagem de trem terá sucesso em mais do que alguns países selecionados? Continue lendo para descobrir.
Planejando ver o mundo de trem?Você está pensando em fazer uma viagem de trem dentro dos Estados Unidos? Você pode aprender sobre rotas, horários, e reservas online na página inicial da Amtrak. Se você está indo para a Europa, você pode consultar as rotas e horários dos passageiros da Eurail, bem como reservas, na página inicial da Eurail.
Trens de alta velocidade como o trem TGV da França podem dominar os trilhos no futuro, mas ocasionalmente eles caem em naufrágios espetaculares, também, assim como um velho trem normal. Michael Dunning / Getty Images O sucesso do sistema ferroviário de carga dos EUA mostrou que mover mercadorias por ferrovia pode ser econômico, eficiente e lucrativo. Os trens são uma parte essencial da infraestrutura de um país, então, como será o futuro deles?
O futuro do transporte ferroviário será ditado pelo preço e disponibilidade do petróleo, a determinação dos governos em encontrar meios alternativos de transporte e a demanda pública por meios econômicos, transporte rápido. Por exemplo, O alto tráfego ferroviário de passageiros na Europa foi impulsionado em parte por precedentes históricos e pelo preço da gasolina. Ele melhorou com os avanços de trens de alta velocidade e linhas ferroviárias dedicadas a passageiros.
Nos Estados Unidos, o tráfego ferroviário de passageiros não pegou por vários motivos:
Contudo, à medida que os preços do petróleo aumentam, Os americanos buscarão meios alternativos para viagens de longa distância, e os trens são um bom candidato.
Mas reformar as ferrovias dos EUA para o tráfego de passageiros não será fácil. Por exemplo, os viajantes provavelmente desejarão trens de alta velocidade como os da Europa e do Japão. Mas os trens de alta velocidade são caros de construir e manter. Eles também funcionam melhor em ferrovias dedicadas a passageiros. Além disso, as ferrovias devem alcançar mais cidades e destinos do que agora. Então, fazer das ferrovias uma importante forma de transporte de passageiros exigirá investimentos para expandir e melhorar os sistemas ferroviários. Resta ver se essa expansão será feita pelo governo ou por empresas privadas. E provavelmente não acontecerá até que a demanda pública por transporte ferroviário de passageiros aumente.
Novas tecnologias, como levitação magnética ou trens maglev, podem aumentar ainda mais a velocidade do trem. Esses trens não têm rodas, mas viajam em trilhos magnéticos supercondutores, mas são caros de construir e manter.
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