A vasutak története: A pályákról a Hyperloop vonatokra

Találmányuk óta a vasutak óriási szerepet játszottak a civilizációk továbbfejlesztésében szerte a világon. Az ókori Görögországtól a mai Amerikáig a vasút megváltoztatta az emberek utazási és munkavégzési módját.

A vasúti szállítás legkorábbi formája valójában 600 B.C. A görögök bevágott hornyokat készítettek kerekes járművekkel együtt használható mészkő utak, megkönnyítve a hajók szállítását a Karintia. Amikor azonban a rómaiak 146-ban meghódították a görögöket, a korai vasút romokba esett és több mint 1400 évre eltűnt.

Az első modern vasúti szállítási rendszer csak a 16. században térhetett vissza. Még akkor is további háromszáz év lenne, mielőtt a gőzmozdony feltalálása átalakítaná a vasúti szállítást globális szinten.

A modern vonatok előderei az 1550-es évek elején debütáltak Németországban, a vasúti kocsik bevezetésével. Ezek az primitív korlátos utak fából készült sínekből álltak, amelyeken a lóvontatott kocsik vagy kocsik könnyebben tudtak mozogni, mint a koszos utakon. Az 1770-es évekre a fa sínek vascserékre váltottak. Ezek a kocsik villamossá fejlődtek, amelyek elterjedtek Európában. 1789-ben az angol angol William Jessup megtervezte az első karimákat, amelyek karimás kerekekkel vannak hornyolva, lehetővé téve a kerekek számára, hogy jobban megfogják a sínt. Ezt a fontos tervezési jellemzőt átvitték a későbbi mozdonyokba is.

Az 1800-as évekig a vasutak öntöttvasból készültek. Sajnos az öntöttvas hajlamos volt a rozsdára és törékeny volt, ami gyakran stressz hatására megbukott. 1820-ban John Birkinshaw talált egy tartósabb anyagot, kovácsoltvasnak nevezik. Ez az innováció, noha az öntöttvas javulása továbbra is hibás volt, mindazonáltal a szabvány megjelenéséig vált a szabvány megjelenéséig Bessemer A folyamat lehetővé tette az acél olcsóbb előállítását az 1860-as évek végén, ami a vasutak gyors terjeszkedését váltotta ki nemcsak Amerikában, hanem az egész világon. Végül a Bessemer folyamatát nyílt kandallós kemencék váltották fel, ami tovább csökkentette a költségeket acélgyártás és a vonatok lehetővé tették a 19. század végén az Egyesült Államok legtöbb nagyvárosának összekötését század.

A fejlett vasúti rendszer alapjainak kidolgozásával csak a feladat maradt: azt jelenti, hogy több embert és több árut szállítanak hosszabb távolságra rövidebb időszakra idő. A válasz az egyik legmegfelelőbb formája volt jelentős találmányok a Ipari forradalom, az gőzgép, amely kritikus jelentőségű volt a modern vasút és a vonatok fejlesztése szempontjából.

1803-ban egy Samuel Homfray nevű ember úgy döntött, hogy finanszíroz egy gőzüzemű jármű fejlesztését, amellyel a villamosokon lévő lovakocsik helyettesíthetők. Richard Trevithick építette azt a járművet, az első gőzmozdonyos villamos-mozdonyt. 1804. február 22-én a mozdony 10 tonna vasat, 70 embert és öt kiegészítő kocsit vontatott a kilenchez mérföld között a wa-i Merthyr Tydfil városában, a Pen-y-Darronban található kovácsműhely között, Abercynnon aljára völgy. Az út kb. Két órát vett igénybe.

1812-ben angol feltaláló George Stephenson a Stockton és a Darlington vasútvonal székhelymérnöke lett. 1814-re elkészítette számukra az első mozdonyát. Nem sokkal később meggyőzte a tulajdonosokat, hogy próbálják ki egy gőzzel működtetett mozdonyt. Az első erőfeszítést a Mozgás. Miközben Stephenson-t a vasút első gőzmozdonyának feltalálójának tekintik, Trevithick találmányát az első villamos-mozdonynak nevezik.

1821-ben Julius Griffiths angol lett az első személy, aki szabadalmaztatott egy közúti mozdonyt. 1825 szeptemberéig, a Stephenson mozdonyaival a Stockton & Darlington Vasúttársaság elindította az első vasútvonalat, amely mind áruk, mind utasok szállítására rendszeres menetrend szerint halad. Ezek az új vonatok hat rakomány szénkocsit és 21 személygépkocsit húzhatnak körülbelül egy óra alatt kilenc mérföldes körzetben, kb.

Nem sokkal később, Stephenson megnyitotta saját épített cégét, a Robert Stephenson and Company-t. Leghíresebb prototípusa, Stephenson rakéta, tervezték és építették a Rainhill Trials, egy 1829-es rendezvényre, amelyet a Liverpool és a Manchester Railway tartott, hogy megválaszthassa az új mozdonyok táplálására szolgáló legjobb kialakítást. Az Rakéta, napjaink legfejlettebb mozdonya, könnyen megnyerte és meghatározta azt a szabványt, amellyel a legtöbb gőzgép megépül a következő 150 évben.

John Stevens ezredest az Egyesült Államok vasútvonalának atyjának tekintik. 1826-ban Stevens bemutatta a gőzmozgás megvalósíthatóságát egy megépített kísérleti körpályán három évvel azelőtt, hogy Stephenson tökéletesített egy praktikus gőzmozdonyt Anglia.

Stevens 1815-ben megkapta az első vasúti bérleti szerződést Észak-Amerikában, de mások támogatásban részesültek, és hamarosan megkezdték az első működő vasútvonalak munkáját. 1930-ban Peter Cooper megtervezte és gyártotta az első amerikai gyártású gőzmozdonyt, a Hüvelyk Matyi, egy közös szállítóvasúton üzemeltetni.

A 19. század egy másik jelentős vonatinnovációja nem volt semmi köze a meghajtáshoz vagy az energiaellátáshoz. Ehelyett az utasok kényelméről volt szó. George Pullman feltalálta a Pullman hálóautót 1857-ben. Habár az alvó kocsik az 1830-as évek óta használtak az amerikai vasutakon, a Pullman kocsija volt kifejezetten egynapos utasforgalomra tervezték, és az előzőhöz képest jelentős előrelépésnek számítottak elődök.

Míg a gőzzel működtetett mozdonyok vitathatatlanul befolyásolták a szállítást és a gazdasági terjeszkedést a 19 folyamán^th században a technológia nem volt hátrányai nélkül. Az egyik legproblematikusabb a szén és más tüzelőanyag-források égéséből származó füst.

Miközben a káros melléktermékek a nyitott vidéken is elviselhetők voltak, még a korai szakaszban is, az üzemanyag-kipufogógázok által okozott veszélyek még nyilvánvalóbbá váltak, mivel a lakott területeken megközelített vasutak, amelyekhez egyre több föld alatti alagút vált szükségessé a városi vonatok elhelyezésére úticél. Alagút helyzetben a füst halálos lehet, különösen, ha egy vonat elakad a föld alatt. A villamos energiával működő vonatok nyilvánvaló alternatívanak tűntek, ám a korai villamosvonat-technológia egyszerűen nem tudott lépést tartani a távoli gőzzel.

Az elektromos mozdony első prototípusát 1837-ben a skót vegyész, Robert Davidson készítette, galvanikus akkumulátorral működtetve. Davidson következő mozdonya, egy nagyobb verziója, a Galvani, 1841-ben debütált a Skót Királyi Művészeti Társaság kiállításán. Hét tonna súlya volt, két közvetlen hajtású relaktanciamotorral rendelkezett, amelyek rögzített elektromágneseket használtak, amelyek az egyes tengelyek fahengereire rögzített vasrúdokra hatnak. Míg 1841 szeptemberében kipróbálták az Edinburgh-i és a Glasgow Vasúton, az akkumulátorok korlátozott teljesítménye becsapta a projektet. Az Galvani később megsemmisítették a vasúti dolgozók, akik az alternatív technológiát megélhetésük potenciális veszélyének tekintették.

Werner von Siemens, az első elektromos személyvonat, amely mozdonyból és három kocsiból áll, 1879-ben Berlinben indította el első leánykorát. A vonat maximális sebessége alig több mint nyolc mérföld / óra (13 km). Négy hónap alatt 90 000 utast szállított egy 984 láb (300 méter) kör alakú pályán. A vonat 150 voltos egyenáramát egy szigetelt harmadik sínen keresztül táplálták.

Az elektromos villamosvonalak egyre népszerűbbek lettek, először Európában és később az Egyesült Államokban, miután 1881-ben jelent meg Lichterfelde-ben, közvetlenül a németországi Berlin mellett. 1883-ra elektromos villamos indult Brightonban (Anglia), és a villamos, amely forgalmat indított az osztrák Bécs közelében, ugyanabban az évben volt az első rendszeres forgalomban működő villamos, amelyet felsővezeték hajtott. Öt évvel később, Frank Frank által tervezett elektromos kocsik Sprague (egy feltaláló, aki valaha Thomas Edisonnál dolgozott) a Richmond Union utasszállító vasúti pályájára indult.

Az első földalatti elektromos vasútvonalat a City és a South London Railway 1890-ben indította el. Öt évvel később a Sprague játékszabályozó rendszerrel (MU) állt elő a vonatok számára. Mindegyik autót vonómotorral és motorvezérlésű relékkel szerelték fel. Az összes autó a vonat elülső részéből táplált energiát, és a vontatómotorok egybehangzóan működtek. A MU-k 1897-ben megszerezték az első gyakorlati telepítésüket a South Side Elevated Railroad számára (ma a Chicago L része). A Sprague találmányának sikerével az elektromosság hamarosan a metrók ​​választott tápegységévé vált.

1895-ben a Baltimore Baltimore övezeti vonalának és a New York-i összeköttetésben lévő Ohio Railroad (B&O) négy mérföldes szakaszának része az első amerikai fő vasútvonal lett villamosítva. A gőzmozdonyok az elektromos vezeték déli végére húzódtak, majd villamos meghajtású vonatokhoz kapcsoltak és átvezettek a Baltimoret körülvevő alagutakon.

New York City volt az egyik legkorábbi, aki betiltotta a gőzmozdonyokat a vonat-alagutakból. Az 1902-es Park Avenue alagút ütközése után füstöt adó mozdonyok használatát tiltották a Harlem-folyótól délre. A New York-i Központi Vasút 1904-re kezdte el használni az elektromos mozdonyokat. 1915-től kezdve a Chicago, a Milwaukee, a Szent Pál és a Csendes-óceán vasúti villamosenergia-szolgáltatása a Sziklás-hegység és a Nyugati part mentén zajlik. Az 1930-as évekre a Pennsylvania Vasút egész területén villamossá vált Harrisburgtól keletre, Pennsylvania.

A dízelüzemű vonatok megjelenésével az 1930-as években és az azt követő évtizedekben az elektromos meghajtású vonatok infrastruktúrájának bővítése lelassult. Végül azonban a dízel és az elektromos energiát kombinálnák, hogy több generációjú elektro-dízel üzemanyagot hozzon létre és olyan hibridek, amelyek mindkét technológia legjobbjait alkalmazták, és sok vasúttípus számára szabványsá válnának vonalak.

Az 1960-as években és az 1970-es évek elején jelentős érdeklődés merült fel olyan személyvonat építésének lehetősége iránt, amely sokkal gyorsabban tudna haladni, mint a hagyományos vonatok. Az 1970-es évektől kezdve érdeklődés az alternatív nagysebességű technológia iránt, amelynek középpontjában a mágneses lebegés vagy mágnesvasút, amelyben az autók a fedélzeti eszköz és a vezetőbe ágyazott másik készülék közötti elektromágneses reakció által létrehozott légpárnán haladnak.

Az első nagysebességű vasút Tokió és Osaka között haladt Japánban, és 1964-ben nyílt meg. Azóta sok más ilyen rendszert építettek szerte a világon, beleértve Spanyolországban, Franciaországban, Németországban, Olaszországban, Skandináviában, Belgiumban, Dél-Koreában, Kínában, az Egyesült Királyságban és Tajvanon. Az Egyesült Államok megvitatta egy nagysebességű vasút telepítését San Francisco és Los Angeles között, valamint a keleti parton Boston és Washington között, D.C.

Az elektromos motorok és a vasúti szállítási technológiák fejlődése azóta lehetővé tette az emberek számára, hogy óránként 320 mérföld sebességgel haladjanak. Még több előrelépés ezekben a gépekben a fejlesztési szakaszban van, beleértve a Hyperloop csővonatot, A várhatóan 700 mérföld / óra sebességre fog teljesülni, amely befejezte az első sikeres prototípustesztét 2017.