El transporte ferroviario (también conocido como transporte por tren ) es un medio de transporte que utiliza vehículos de ruedas que circulan sobre vías , que normalmente constan de dos carriles de acero paralelos . [1] El transporte ferroviario es uno de los dos principales medios de transporte terrestre , junto al transporte por carretera . Se utiliza para aproximadamente el 8% del transporte de pasajeros y mercancías a nivel mundial, [2] gracias a su eficiencia energética [2] y su velocidad potencialmente alta .
El material rodante sobre rieles generalmente encuentra una menor resistencia a la fricción que los vehículos de carretera con neumáticos de caucho, lo que permite que los vagones se acoplen en trenes más largos . La energía suele ser proporcionada por locomotoras diésel o eléctricas . Si bien el transporte ferroviario requiere mucho capital y es menos flexible que el transporte por carretera, puede transportar cargas pesadas de pasajeros y carga con mayor eficiencia energética y seguridad. [a]
Los precursores de los ferrocarriles impulsados por fuerza humana o animal han existido desde la antigüedad, pero el transporte ferroviario moderno comenzó con la invención de la locomotora de vapor en Gran Bretaña alrededor de 1800. El primer ferrocarril de pasajeros, el Stockton and Darlington Railway , se inauguró en 1825. La rápida expansión La construcción de ferrocarriles en toda Europa y América del Norte, tras la apertura en 1830 de la primera conexión interurbana en Inglaterra, fue un componente clave de la Revolución Industrial . La adopción del transporte ferroviario redujo los costos de envío en comparación con el transporte acuático, lo que generó "mercados nacionales" en los que los precios variaban menos de una ciudad a otra.
En la década de 1880, se inició la electrificación ferroviaria con tranvías y sistemas de tránsito rápido. A partir de la década de 1940, las locomotoras de vapor fueron sustituidas por locomotoras diésel . El primer sistema ferroviario de alta velocidad se introdujo en Japón en 1964, y las líneas ferroviarias de alta velocidad ahora conectan muchas ciudades de Europa , Asia Oriental y el este de Estados Unidos . Tras cierta disminución debido a la competencia de los automóviles y los aviones, el transporte ferroviario ha experimentado un resurgimiento en las últimas décadas debido a la congestión de las carreteras y al aumento de los precios del combustible, así como a la inversión de los gobiernos en el ferrocarril como medio para reducir las emisiones de CO 2 .
Desde tiempos prehistóricos se han fabricado superficies de carreteras lisas y duraderas para vehículos de ruedas . En algunos casos, eran estrechos y estaban en pares para soportar sólo las ruedas. Es decir, eran calzadas o vías. Algunos tenían ranuras o bridas u otros medios mecánicos para mantener las ruedas en el camino.
Por ejemplo, la evidencia indica que una vía pavimentada de Diolkos de 6 a 8,5 km de largo transportaba barcos a través del istmo de Corinto en Grecia desde alrededor del año 600 a.C. El Diolkos estuvo en uso durante más de 650 años, al menos hasta el siglo I d.C. [3] Posteriormente también se construyeron vías pavimentadas en el Egipto romano . [4]
En 1515, el cardenal Matthäus Lang escribió una descripción del Reisszug , un funicular en la fortaleza de Hohensalzburg en Austria. La línea originalmente utilizaba rieles de madera y una cuerda de transporte de cáñamo y era operada por fuerza humana o animal, a través de una rueda . [5] La línea todavía existe y está operativa, aunque en forma actualizada y es posiblemente el ferrocarril operativo más antiguo. [6]
Los vagones (o tranvías ) que utilizaban rieles de madera, arrastrados por caballos, comenzaron a aparecer en la década de 1550 para facilitar el transporte de contenedores de mineral hacia y desde las minas y pronto se hicieron populares en Europa. Una operación de este tipo fue ilustrada en Alemania en 1556 por Georgius Agricola en su obra De re Metallica . [7] Esta línea utilizaba carros "Hund" con ruedas sin bridas que se desplazaban sobre tablas de madera y un pasador vertical en el camión que encajaba en el espacio entre las tablas para mantenerlo en el camino correcto. Los mineros llamaban a los vagones Hunde ("perros") por el ruido que hacían en las vías. [8]
Hay muchas referencias a su uso en Europa central en el siglo XVI. [9] Este sistema de transporte fue utilizado más tarde por los mineros alemanes en Caldbeck , Cumbria , Inglaterra, quizás a partir de la década de 1560. [10] Se construyó una vía para vagones en Prescot , cerca de Liverpool , en algún momento alrededor de 1600, posiblemente ya en 1594. Propiedad de Philip Layton, la línea transportaba carbón desde un pozo cerca de Prescot Hall hasta una terminal de aproximadamente media milla (800 m). lejos. [11] También se construyó un funicular en Broseley, Shropshire , algún tiempo antes de 1604. Este transportaba carbón para James Clifford desde sus minas hasta el río Severn para cargarlo en barcazas y transportarlo a las ciudades ribereñas. [12] El Wollaton Wagonway , terminado en 1604 por Huntingdon Beaumont , a veces ha sido citado erróneamente como el primer ferrocarril británico. Corría desde Strelley hasta Wollaton , cerca de Nottingham . [13]
El ferrocarril Middleton en Leeds , construido en 1758, se convirtió más tarde en el ferrocarril en funcionamiento 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 . [14]
A finales de la década de 1760, Coalbrookdale Company comenzó a fijar placas de hierro fundido a la superficie superior de los rieles de madera. Esto permitió utilizar una variación de calibre . Al principio sólo se podían utilizar bucles de globos para girar, pero más tarde se utilizaron puntos móviles que permitieron cambiar. [15]
Se introdujo un sistema en el que ruedas sin bridas circulaban sobre placas metálicas en forma de L, que llegaron a conocerse como placas . John Curr , gerente de una mina de carbón de Sheffield , inventó este riel con bridas en 1787, aunque se discute la fecha exacta. Benjamin Outram adoptó el riel de placa para las vías de los vagones que daban servicio a sus canales, y las fabricó en su herrería de Butterley . En 1803, William Jessop inauguró el Surrey Iron Railway , una plataforma de doble vía, a veces citada erróneamente como el primer ferrocarril público del mundo, en el sur de Londres. [dieciséis]
William Jessop había utilizado anteriormente con éxito una forma de riel de borde totalmente de hierro y ruedas con bridas para una extensión del Canal del Bosque Charnwood en Nanpantan , Loughborough, Leicestershire en 1789. En 1790, Jessop y su socio Outram comenzaron a fabricar rieles de borde. Jessop se convirtió en socio de Butterley Company en 1790. La primera vía periférica pública (por lo tanto, también el primer ferrocarril público) construida fue Lake Lock Rail Road en 1796. Aunque el propósito principal de la línea era transportar carbón, también transportaba pasajeros.
Estos dos sistemas de construcción de ferrocarriles de hierro, el riel de placa en "L" y el riel de borde liso, continuaron existiendo uno al lado del otro hasta bien entrado el siglo XIX. La rueda con bridas 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 quebradizo y se rompía bajo cargas pesadas. El hierro forjado inventado por John Birkinshaw en 1820 reemplazó al hierro fundido. El hierro forjado, normalmente denominado simplemente "hierro", era un material dúctil que podía sufrir una deformación considerable antes de romperse, lo que lo hacía más adecuado para rieles de hierro. Pero producir hierro era caro hasta que Henry Cort patentó el proceso de charcado en 1784. En 1783, Cort también patentó el proceso de laminación , que era 15 veces más rápido para consolidar y dar forma al hierro que el martillado. [17] Estos procesos redujeron considerablemente el costo de producción de hierro y rieles. El siguiente avance importante en la producción de hierro fue la explosión en caliente desarrollada por James Beaumont Neilson (patentada en 1828), que redujo considerablemente la cantidad de coque (combustible) o carbón vegetal necesaria para producir arrabio. [18] El hierro forjado era un material blando que contenía escoria o escoria . La suavidad y la escoria tendían a distorsionar y deslaminar los rieles de hierro y duraron menos de 10 años. A veces duraban tan solo un año con mucho tráfico. Todos estos avances en la producción de hierro condujeron finalmente a la sustitución de los rieles compuestos de madera y hierro por rieles superiores totalmente de hierro. La introducción del proceso Bessemer , que permitió fabricar acero a bajo costo, condujo a la era de gran expansión de los ferrocarriles que comenzó a finales de la década de 1860. Los rieles de acero duraban varias veces más que los de hierro. [19] [20] [21] Los rieles de acero hicieron posibles locomotoras más pesadas, permitiendo trenes más largos y mejorando la productividad de los ferrocarriles. [22] El proceso Bessemer introdujo nitrógeno en el acero, lo que provocó que el acero se volviera quebradizo con el tiempo. El horno de hogar abierto comenzó a reemplazar el proceso Bessemer a finales del siglo XIX, mejorando la calidad del acero y reduciendo aún más los costos. Así, el acero reemplazó por completo el uso del hierro en los rieles, convirtiéndose en estándar para todos los ferrocarriles.
El primer vagón de caballos o tranvía de pasajeros , Swansea and Mumbles Railway , se inauguró entre Swansea y Mumbles en Gales en 1807. [23] Los caballos siguieron siendo el modo preferible para el transporte en tranvía incluso después de la llegada de las máquinas de vapor hasta finales del siglo XIX, porque Eran más limpios en comparación con los tranvías de vapor que provocaban humo en las calles de la ciudad.
En 1784 James Watt , un inventor e ingeniero mecánico escocés, patentó un diseño para una locomotora de vapor . Watt había mejorado la máquina de vapor de Thomas Newcomen , utilizada hasta entonces para bombear agua fuera de las minas, y desarrolló en 1769 una máquina alternativa capaz de accionar una rueda. Se trataba de un gran motor estacionario que impulsaba fábricas de algodón y una variedad de maquinaria; El estado de la tecnología de las calderas requería el uso de vapor a baja presión que actuaba sobre el vacío en el cilindro, lo que requería un condensador separado y una bomba de aire . Sin embargo, a medida que mejoró la construcción de las calderas, Watt investigó el uso de vapor a alta presión que actuaba directamente sobre un pistón, lo que planteó la posibilidad de crear un motor más pequeño que pudiera usarse para impulsar un vehículo. Después de su patente, el empleado de Watt, William Murdoch, produjo ese año un modelo funcional de un vagón de vapor autopropulsado. [24]
La primera locomotora de vapor ferroviaria en funcionamiento a gran escala fue construida en el Reino Unido en 1804 por Richard Trevithick , un ingeniero británico nacido en Cornualles . Se utilizaba vapor a alta presión para impulsar el motor con un golpe de potencia. El sistema de transmisión empleaba un gran volante para igualar la acción del vástago del pistón. El 21 de febrero de 1804, tuvo lugar el primer viaje en tren a vapor del mundo cuando la locomotora de vapor anónima de Trevithick arrastró un tren a lo largo del tranvía de la ferretería Penydarren , cerca de Merthyr Tydfil en Gales del Sur . [25] [26] Trevithick luego demostró una locomotora que opera sobre un tramo de vía circular en Bloomsbury , Londres, Catch Me Who Can , pero nunca pasó de la etapa experimental con locomotoras de ferrocarril, sobre todo porque sus motores eran demasiado pesados para la vía de la plataforma de hierro fundido que estaba en uso. [27]
La primera locomotora de vapor comercialmente exitosa fue la locomotora de cremallera de Matthew Murray que Salamanca construyó para el ferrocarril Middleton en Leeds en 1812. Esta locomotora bicilíndrica era lo suficientemente liviana como para no romper la vía de los rieles laterales y resolvió el problema de la adherencia mediante una rueda dentada . rueda usando dientes moldeados en el costado de uno de los rieles. Por tanto, también fue el primer tren cremallera .
A esto le siguió en 1813 la locomotora Puffing Billy construida por Christopher Blackett y William Hedley para Wylam Colliery Railway, la primera locomotora exitosa que funciona únicamente por adherencia . Esto se logró mediante la distribución del peso entre varias ruedas. Puffing Billy se exhibe ahora en el Museo de Ciencias de Londres y es la locomotora más antigua que existe. [28] [29]
En 1814, George Stephenson , inspirado por las primeras locomotoras de Trevithick, Murray y Hedley, convenció al director de la mina de carbón de Killingworth , donde trabajaba, para que le permitiera construir una máquina propulsada por vapor . Stephenson jugó un papel fundamental en el desarrollo y la adopción generalizada de la locomotora de vapor. Sus diseños mejoraron considerablemente el trabajo de los pioneros anteriores. Construyó la locomotora Blücher , también una exitosa locomotora de ruedas con bridas . En 1825 construyó la locomotora Locomotion para Stockton and Darlington Railway en el noreste de Inglaterra, que se convirtió en el primer ferrocarril de vapor público del mundo en 1825, aunque utilizaba tanto caballos como vapor en diferentes recorridos. En 1829 construyó la locomotora Rocket , que participó y ganó las Rainhill Trials . Este éxito llevó a Stephenson a establecer su empresa como el principal constructor de locomotoras de vapor para ferrocarriles en Gran Bretaña e Irlanda, Estados Unidos y gran parte de Europa. [30] : 24–30 El primer ferrocarril público que utilizó únicamente locomotoras de vapor, todo el tiempo, fue Liverpool and Manchester Railway , construido en 1830. [31]
La energía a vapor siguió siendo el sistema energético dominante en los ferrocarriles de todo el mundo durante más de un siglo.
La primera locomotora eléctrica conocida fue construida en 1837 por el químico Robert Davidson de Aberdeen , Escocia, y funcionaba con celdas galvánicas (baterías). Por lo tanto, también fue la primera locomotora eléctrica de batería. Más tarde, Davidson construyó una locomotora más grande llamada Galvani , exhibida en la Exposición de la Real Sociedad Escocesa de Artes 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 . Arrastró una carga de seis toneladas a cuatro millas por hora (6 kilómetros por hora) durante una distancia de una milla y media (2,4 kilómetros). Se probó 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 ferroviarios, que lo vieron como una amenaza a su seguridad laboral. [32] [33] [34]
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 circulaba con corriente continua de 180 voltios, que se alimentaba mediante raíles. En 1891, la vía se equipó con un cable aéreo y la línea se amplió hasta la estación Berlin-Lichterfelde West . El ferrocarril eléctrico Volk's se inauguró en 1883 en Brighton , Inglaterra. El ferrocarril sigue en funcionamiento, lo que lo convierte en el ferrocarril eléctrico en funcionamiento más antiguo del mundo. También en 1883 se inauguraron los tranvías de Mödling y Hinterbrühl cerca de Viena, en Austria. Fue la primera línea de tranvía del mundo en servicio regular propulsada por una línea aérea. Cinco años más tarde, en los EE. UU., los carros eléctricos fueron pioneros en 1888 en el Richmond Union Passenger Railway , utilizando equipos diseñados por Frank J. Sprague . [35]
El primer uso de electrificación en una línea principal fue en una sección de cuatro millas de la Baltimore Belt Line del Ferrocarril de Baltimore y Ohio (B&O) en 1895, conectando la parte principal del B&O con la nueva línea a Nueva York a través de una serie de túneles alrededor de los límites del centro de Baltimore. La electricidad se convirtió rápidamente en el suministro de energía elegido para los metros, instigado por la invención de los Sprague del control de trenes de unidades múltiples en 1897. A principios del siglo XX, la mayoría de los tranvías 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 el City and South London Railway , ahora parte de la línea Norte del Metro de Londres . Este fue el primer ferrocarril importante que utilizó tracción eléctrica . El primer ferrocarril eléctrico de gran profundidad del mundo, va desde la City de Londres , bajo el río Támesis , hasta Stockwell , en el sur de Londres. [36]
La primera locomotora eléctrica de CA práctica fue diseñada por Charles Brown , que entonces trabajaba para Oerlikon , Zürich. En 1891, Brown había demostrado la transmisión de energía a larga distancia, utilizando CA trifásica , entre una planta hidroeléctrica en Lauffen am Neckar y Frankfurt am Main West, una distancia de 280 km (170 millas). Utilizando la experiencia que había adquirido mientras trabajaba para Jean Heilmann en diseños de locomotoras eléctricas de vapor, Brown observó que los motores trifásicos tenían una relación potencia-peso más alta que los motores de corriente continua y, debido a la ausencia de un conmutador , eran más sencillos de fabricar. y mantener. [b] Sin embargo, eran mucho más grandes que los motores de corriente continua de la época y no podían montarse en bogies bajo el suelo : sólo podían transportarse dentro de las locomotoras. [38]
En 1894, el ingeniero húngaro Kálmán Kandó desarrolló un nuevo tipo de motores y generadores eléctricos asíncronos trifásicos para locomotoras eléctricas. Los diseños de Kandó de principios de 1894 se aplicaron por primera vez en un tranvía corto de CA trifásico en Évian-les-Bains (Francia), que se construyó entre 1896 y 1898. [39] [40]
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 CV) accionados por corriente trifásica de 750 V 40 Hz alimentados por líneas aéreas dobles. Los motores trifásicos funcionan a velocidad constante y proporcionan frenado regenerativo , y se adaptan bien a rutas con pendientes pronunciadas, y las primeras locomotoras trifásicas de línea principal fueron suministradas por Brown (para entonces en sociedad con Walter Boveri ) en 1899 en el 40 km 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 en un tramo corto. El 4 de septiembre de 1902 se inauguró la línea Valtellina, de 106 km , diseñada por Kandó y un equipo de la fábrica de Ganz. [41] [42] El sistema eléctrico era trifásico a 3 kV 15 Hz. En 1918, [43] Kandó inventó y desarrolló el convertidor de fase rotativo , que permitía a las locomotoras eléctricas utilizar motores trifásicos mientras se alimentaban a través de un único cable aéreo, transportando la CA monofásica de frecuencia industrial simple (50 Hz) de las redes nacionales de alto voltaje. . [42]
Una contribución importante a la adopción más amplia de la tracción AC provino de la SNCF de Francia después de la Segunda Guerra Mundial. La empresa realizó pruebas a 50 Hz CA y lo estableció como estándar. Tras las exitosas pruebas de SNCF, se adoptó 50 Hz, ahora también llamada frecuencia industrial, como estándar para las líneas principales en todo el mundo. [44]
Los primeros ejemplos registrados de un motor de combustión interna para uso ferroviario incluyeron un prototipo diseñado por William Dent Priestman , que fue examinado por Sir William Thomson en 1888, quien lo describió como un "[motor de aceite Priestman] montado en un camión que funciona en un lugar temporal. Línea de rieles para mostrar la adaptación de un motor de petróleo con fines de locomotora." [45] [46] En 1894, se utilizó en Hull Docks una máquina de dos ejes de 20 hp (15 kW) construida por Priestman Brothers . [47]
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 diésel. Sulzer fabrica motores diésel desde 1898. Los Ferrocarriles Estatales Prusianos encargaron a la empresa una locomotora diésel en 1909. La primera locomotora diésel del mundo funcionó en el verano de 1912 en el ferrocarril Winterthur-Romanshorn, en Suiza, pero no era una éxito comercial. [48] El peso de la locomotora era de 95 toneladas y la potencia era de 883 kW con una velocidad máxima de 100 km/h (62 mph). [49] Hasta mediados de la década de 1920 se produjeron pequeñas cantidades de prototipos de locomotoras diésel en varios países. La Unión Soviética operó tres unidades experimentales de diferentes diseños desde finales de 1925, aunque sólo una de ellas (el Eel-2 ) demostró ser técnicamente viable. [50]
Un avance significativo se produjo en 1914, cuando Hermann Lemp , un ingeniero eléctrico de General Electric , desarrolló y patentó un sistema confiable de control eléctrico de corriente continua (Lemp también patentó las mejoras posteriores). [51] El diseño de Lemp utilizaba una sola palanca para controlar el motor y el generador de forma coordinada, y fue el prototipo de todos los sistemas de control de locomotoras diésel-eléctricas . En 1914, Waggonfabrik Rastatt produjo los primeros vagones diésel-eléctricos funcionales del mundo para Königlich-Sächsische Staatseisenbahnen ( Royal Saxon State Railways ) con equipos eléctricos de Brown, Boveri & Cie y motores diésel de Swiss Sulzer AG . Fueron clasificados como DET 1 y DET 2 (de.wiki). Las primeras locomotoras diésel-eléctricas de uso regular fueron las locomotoras de conmutación (shunter) . General Electric produjo varias locomotoras de conmutación pequeñas en la década de 1930 (la famosa locomotora de conmutación de " 44 toneladas " se introdujo en 1940). Westinghouse Electric y Baldwin colaboraron para construir locomotoras de conmutación a partir de 1929.
En 1929, los Ferrocarriles Nacionales de Canadá se convirtieron en el primer ferrocarril norteamericano en utilizar motores diésel en el servicio principal con dos unidades, 9000 y 9001, de Westinghouse. [52]
Aunque los servicios de vapor y diésel que alcanzaban velocidades de hasta 200 km/h (120 mph) se iniciaron en Europa antes de la década de 1960, no tuvieron mucho éxito. [ cita necesaria ]
El primer tren electrificado de alta velocidad Tōkaidō Shinkansen se introdujo en 1964 entre Tokio y Osaka en Japón. Desde entonces, se ha construido transporte ferroviario de alta velocidad , que funciona a velocidades de hasta 300 km/h (190 mph), en Japón, España, Francia, Alemania, Italia, la República Popular China y Taiwán (República de China). , Reino Unido , Corea del Sur , Escandinavia , Bélgica y Países Bajos . La construcción de muchas de estas líneas ha provocado una espectacular disminución de los vuelos de corta distancia y del tráfico de automóviles entre ciudades conectadas, como el corredor Londres-París-Bruselas, Madrid-Barcelona, Milán-Roma-Nápoles, así como muchas otras. líneas principales. [ cita necesaria ]
Los trenes de alta velocidad normalmente circulan sobre vías de ancho estándar de carril soldado continuamente en servidumbres a desnivel que incorporan un gran radio de giro en su diseño. Si bien el tren de alta velocidad suele estar diseñado para viajes de pasajeros, algunos sistemas de alta velocidad también ofrecen servicios de carga.
Desde 1980, el transporte ferroviario ha cambiado drásticamente, pero varios ferrocarriles patrimoniales continúan funcionando como parte de la historia viva para preservar y mantener las antiguas líneas ferroviarias para los servicios de trenes turísticos.
Un tren es una serie conectada de vehículos ferroviarios que se mueven a lo largo de la vía. La propulsión del tren la proporciona una locomotora independiente o motores individuales en unidades múltiples autopropulsadas. La mayoría de los trenes transportan una carga rentable, aunque existen vagones no remunerados para uso propio del ferrocarril, como por ejemplo para fines de mantenimiento de vías . El maquinista (ingeniero en Norteamérica) controla la locomotora u otros vagones motores, aunque los vehículos de transporte de personas y algunos tránsitos rápidos están bajo control automático.
Tradicionalmente, los trenes son arrastrados mediante una locomotora. Esto implica que uno o más vehículos propulsados estén ubicados en la parte delantera del tren, proporcionando suficiente fuerza de tracción para transportar el peso del tren completo. Esta disposición sigue siendo dominante en los trenes de mercancías y se utiliza a menudo en los trenes de pasajeros. Un tren push-pull tiene el vagón de pasajeros final equipado con una cabina de conducción para que el maquinista pueda controlar la locomotora a distancia. Esto permite eliminar uno de los inconvenientes del tren arrastrado por locomotora, ya que no es necesario mover la locomotora 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 mercancías.
Una unidad múltiple dispone de ruedas motrices a lo largo de todo el tren. Se utilizan para sistemas de tranvía y tránsito rápido, así como para muchos trenes de pasajeros de corta y larga distancia. Un vagón es un vagón único, autopropulsado y puede ser propulsado eléctricamente o impulsado por un motor diésel . Varias unidades tienen una cabina del conductor en cada extremo de la unidad y se desarrollaron teniendo en cuenta la capacidad de construir motores eléctricos y otros motores lo suficientemente pequeños como para caber debajo del autocar. Sólo hay unas pocas unidades múltiples de mercancías, la mayoría de las cuales son trenes postales de alta velocidad.
Las locomotoras de vapor son locomotoras con un motor de vapor que proporciona adherencia. Se quema carbón , petróleo o madera en una cámara de combustión , hirviendo agua en la caldera para crear vapor a presión. El vapor viaja a través de la caja de humo antes de salir por la chimenea o chimenea. En el proceso, acciona un pistón que transmite potencia directamente a través de una biela (EE.UU.: biela principal) y una muñequilla (EE.UU.: muñequera) en la rueda motriz (impulsor principal de EE.UU.) o a una manivela en un eje motriz. Las locomotoras de vapor se han ido eliminando gradualmente en la mayor parte del mundo por razones económicas y de seguridad, aunque muchas se conservan en funcionamiento gracias a los ferrocarriles tradicionales .
Las locomotoras eléctricas obtienen energía de una fuente estacionaria a través de un cable aéreo o un tercer carril . Algunos también o en su lugar utilizan una batería . En las locomotoras que funcionan con corriente alterna de alto voltaje , un transformador en la locomotora convierte la potencia de alto voltaje y baja corriente en baja tensión y alta corriente utilizada en los motores de tracción que impulsan las ruedas. Las locomotoras modernas pueden utilizar motores de inducción de CA trifásicos o motores de corriente continua . En determinadas condiciones, las locomotoras eléctricas tienen la tracción más potente. [ cita necesaria ] También son los más baratos de operar y producen menos ruido y no contaminan el aire local. [ cita necesaria ] Sin embargo, requieren altas inversiones de capital tanto para las líneas aéreas como para la infraestructura de soporte, así como para la estación generadora necesaria para producir electricidad. Por ello, la tracción eléctrica se utiliza en sistemas urbanos, líneas con mucho tráfico y trenes de alta velocidad.
Las locomotoras diésel utilizan un motor diésel como motor principal . La transmisión de energía puede ser diésel-eléctrica , diésel-mecánica o diésel-hidráulica, pero la diésel-eléctrica es dominante. Las locomotoras electrodiésel están diseñadas para funcionar como diésel-eléctricas en tramos no electrificados y como locomotoras eléctricas en tramos electrificados.
Los métodos alternativos de fuerza motriz incluyen levitación magnética , tracción por caballos, cable , gravedad, neumática y turbina de gas .
.jpg/1280px-Shenzhen_Guangzhou_high_speed_train_new_rolling_stock_China_(37116926035).jpg)
Un tren de pasajeros se detiene en estaciones donde los pasajeros pueden embarcar y desembarcar. La supervisión del tren es responsabilidad del guardia/director del tren/conductor . Los trenes de pasajeros son parte del transporte público y, a menudo, constituyen la base del servicio, con autobuses que llegan a las estaciones. Los trenes de pasajeros brindan viajes interurbanos de larga distancia, viajes diarios o servicios de tránsito urbano local, operando con una diversidad de vehículos, velocidades de operación, requisitos de derecho de paso y frecuencia de servicio. Las frecuencias de servicio a menudo se expresan como una cantidad de trenes por hora (tph). [53] Los trenes de pasajeros normalmente pueden operar en dos tipos: ferrocarril interurbano y tránsito intraurbano. Mientras que el ferrocarril interurbano implica velocidades más altas, rutas más largas y una frecuencia más baja (generalmente programada), el tránsito intraurbano implica velocidades más bajas, rutas más cortas y una frecuencia más alta (especialmente durante las horas pico). [54]
Los trenes interurbanos son trenes de largo recorrido que operan con pocas paradas entre ciudades. Los trenes suelen tener servicios como un vagón restaurante . Algunas líneas también ofrecen servicios nocturnos con coches cama . A algunos trenes de largo recorrido se les ha dado un nombre específico . Los trenes regionales son trenes de media distancia que conectan ciudades con zonas periféricas y aledañas, o prestan un servicio regional, realizando más paradas y teniendo velocidades más bajas. Los trenes de cercanías sirven a los suburbios de las zonas urbanas y proporcionan un servicio de desplazamiento diario . Los enlaces ferroviarios del aeropuerto proporcionan un acceso rápido desde el centro de las ciudades a los aeropuertos .
Los trenes de alta velocidad son trenes interurbanos especiales que circulan a velocidades mucho más altas que los ferrocarriles convencionales; el límite se considera de 200 a 350 kilómetros por hora (120 a 220 mph). Los trenes de alta velocidad se utilizan principalmente para servicios de larga distancia y la mayoría de los sistemas se encuentran en Europa occidental y Asia oriental. Los trenes de levitación magnética, como el tren Maglev de Shanghai, utilizan imanes debajo que se atraen hacia la parte inferior de una vía-guía y esta línea ha alcanzado velocidades máximas algo más altas en el funcionamiento diario que los ferrocarriles de alta velocidad convencionales, aunque sólo durante más de distancias cortas. Debido a sus mayores velocidades, las alineaciones de rutas para los trenes de alta velocidad tienden a tener curvas más amplias que los ferrocarriles convencionales, pero pueden tener pendientes más pronunciadas que los trenes con gran energía cinética suben más fácilmente.
Una alta energía cinética se traduce en relaciones caballos de fuerza por tonelada más altas (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 sortear pendientes pronunciadas a medida que el impulso se acumula y se recupera en las bajadas (reduciendo los requisitos de corte y relleno y de construcción de túneles). Dado que las fuerzas laterales actúan sobre las curvas, las curvaturas se diseñan con el radio más alto posible. Todas estas características son dramáticamente diferentes de las operaciones de carga, lo que justifica líneas ferroviarias exclusivas de alta velocidad si es económicamente viable. [54]
Los servicios ferroviarios de alta velocidad son servicios ferroviarios interurbanos que tienen velocidades máximas superiores a las de 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 mejoras en la infraestructura ferroviaria convencional para respaldar 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 mayor capacidad de cualquier sistema de transporte de pasajeros. Por lo general, está separado a desnivel y comúnmente se construye bajo tierra o elevado. A nivel de calle se pueden utilizar tranvías más pequeños. Los trenes ligeros son tranvías mejorados que tienen acceso sin escalones, su propio derecho de paso y, a veces, tramos subterráneos. Los sistemas de monorraíl son sistemas elevados de capacidad media. Un transporte de personas es un tren sin conductor, a desnivel, que sirve sólo a unas pocas estaciones, a modo de lanzadera. Debido a la falta de uniformidad de los sistemas de tránsito rápido, la alineación de las rutas varía, con diversos derechos de paso (terrenos privados, costados de carreteras, medianas de calles) y características geométricas (curvas pronunciadas o amplias, pendientes empinadas o suaves). Por ejemplo, los trenes 'L' de Chicago están diseñados con vagones extremadamente cortos para sortear las curvas cerradas del Loop . El PATH de Nueva Jersey tiene vagones de tamaño similar para adaptarse a las curvas en los túneles trans-Hudson. El BART de San Francisco opera coches grandes en sus rutas. [54]
Los trenes de mercancías transportan carga utilizando vagones de mercancías especializados para el tipo de mercancías. Los trenes de mercancías son muy eficientes, con economías de escala y alta eficiencia energética. [55] Sin embargo, su uso puede verse reducido por falta de flexibilidad, si hay necesidad de transbordo en ambos extremos del viaje debido a la falta de vías hasta los puntos de recogida y entrega. Las autoridades suelen fomentar el uso del transporte ferroviario de carga debido a su eficiencia y para reducir el tráfico por carretera. [56]
Los trenes de contenedores se han vuelto ampliamente utilizados en muchos lugares para carga general, particularmente en América del Norte, donde el doble apilamiento reduce los costos. Los contenedores se pueden transbordar fácilmente entre otros modos, como barcos y camiones, y en las rupturas de ancho de vía . Los contenedores sucedieron al furgón (vagón de carga), donde la carga debía cargarse y descargarse en el tren manualmente. La contenerización intermodal de carga ha revolucionado la industria de la logística de la cadena de suministro , reduciendo significativamente los costos de envío. En Europa, los vagones con paredes correderas han sustituido en gran medida a los vagones cubiertos habituales . Otros tipos de vagones incluyen vagones frigoríficos , vagones stock para ganado y bastidores automáticos para vehículos de carretera. Cuando el ferrocarril se combina con el transporte por carretera, un roadrailer permitirá que los remolques se introduzcan en el tren, permitiendo una fácil transición entre la carretera y el ferrocarril.
La manipulación de productos a granel representa una ventaja clave para el transporte ferroviario. Los costos de transbordo bajos o incluso nulos, combinados con la eficiencia energética y los bajos costos de inventario, permiten que los trenes manejen productos a granel mucho más baratos que por carretera. La carga a granel típica incluye carbón, minerales, granos y líquidos. El transporte a granel se realiza en vagones descapotables , vagones tolva y vagones cisterna .
Las vías del ferrocarril se colocan en terrenos que son propiedad de la empresa ferroviaria o están arrendados por ella. Debido a la conveniencia de mantener pendientes modestas, en terrenos montañosos o montañosos los rieles a menudo se colocarán en rutas tortuosas. Los requisitos de longitud y pendiente de la ruta se pueden reducir mediante el uso de cortes , puentes y túneles alternos, todo lo cual puede aumentar en gran medida los gastos de capital necesarios para desarrollar un derecho de vía, al tiempo que reduce significativamente los costos operativos y permite velocidades más altas en radios más largos. curvas. En zonas densamente urbanizadas, los ferrocarriles a veces se colocan en túneles para minimizar los efectos sobre las propiedades existentes.
La vía consta de dos rieles de acero paralelos, anclados perpendicularmente a miembros llamados traviesas (travies) de madera, concreto, acero o plástico para mantener una distancia constante entre ellos, o ancho de vía . También son posibles otras variantes, como por ejemplo la "vía en placa", en la que los carriles se fijan a una base de hormigón apoyada sobre una base preparada.
Los anchos de vía generalmente se clasifican en ancho estándar (utilizado en aproximadamente el 70% de las líneas ferroviarias existentes en el mundo), ancho de vía y ancho de vía estrecha . [57] Además del ancho de vía, las vías se colocarán de acuerdo con un ancho 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 vía guía las ruedas cónicas con bridas, manteniendo los vagones en la vía sin dirección activa y, por tanto, permitiendo que los trenes sean mucho más largos que los vehículos de carretera. Los carriles y traviesas suelen colocarse sobre una base de tierra comprimida sobre la que se coloca un lecho de lastre para distribuir la carga de las traviesas y evitar que la vía se pandee a medida que el terreno se asienta con el tiempo bajo el peso de los vehículos. pasando por encima.
El lastre también sirve como medio de drenaje. Alguna vía más moderna en zonas especiales se fija directamente sin lastre. La vía puede ser prefabricada o ensamblada en el lugar. Al soldar los rieles entre sí para formar tramos de rieles soldados continuos , se puede contrarrestar el desgaste adicional del material rodante causado por el pequeño espacio superficial en las uniones entre los rieles; esto también hace que el viaje sea más silencioso.
En las curvas, el carril exterior puede estar a un nivel más alto que el carril interior. Esto se llama peralte o peralte . Esto reduce las fuerzas que tienden a desplazar la vía y hace que el viaje sea más cómodo para el ganado y los pasajeros de pie o sentados. Una cantidad determinada de peralte es más efectiva en un rango limitado de velocidades.
Los puntos y desvíos, también conocidos como desvíos , son los medios para dirigir un tren hacia una sección divergente de la vía. Con una disposición similar a la vía normal, un punto generalmente consta de una rana (cruce común), rieles de retención y dos rieles de cambio. Los carriles de cambio se pueden mover hacia la izquierda o hacia la derecha, bajo el control del sistema de señalización, para determinar qué camino seguirá el tren.
Las púas de las ataduras de madera pueden aflojarse con el tiempo, pero las ataduras rotas y podridas pueden reemplazarse individualmente con nuevas ataduras de madera o sustitutos de concreto. Los tirantes de hormigón también pueden desarrollar grietas o fisuras y también pueden reemplazarse individualmente. Si los rieles se asientan debido al hundimiento del suelo, se pueden levantar con maquinaria especializada y se puede apisonar lastre adicional debajo de las traviesas para nivelar los rieles.
Periódicamente, se debe retirar el lastre y reemplazarlo con lastre limpio para asegurar un drenaje adecuado. Las alcantarillas y otros conductos de agua deben mantenerse limpios para evitar que el agua quede atrapada en la vía y provoque deslizamientos de tierra. Cuando se colocan lechos de vías a lo largo de los ríos, generalmente se coloca protección adicional para evitar la erosión de las riberas durante las épocas de crecida. Los puentes requieren inspección y mantenimiento, ya que están sujetos a grandes picos de tensión en un corto período de tiempo cuando los cruza un tren pesado.
El uso de diferentes anchos de vía en diferentes regiones del mundo, y a veces dentro del mismo país, puede impedir el movimiento de pasajeros y mercancías. A menudo se instalan mecanismos de transferencia elaborados donde se unen dos líneas de diferente ancho para facilitar el movimiento a través de la rotura del ancho de vía . Los países con múltiples anchos de vía en uso, como India y Australia , han invertido mucho para unificar sus redes ferroviarias. China está desarrollando un puente terrestre euroasiático modernizado para transportar mercancías por ferrocarril a Europa occidental.
La inspección del material ferroviario es fundamental para la circulación segura de los trenes. En los ferrocarriles del mundo se utilizan muchos tipos de detectores de defectos . Estos dispositivos utilizan tecnologías que varían desde una paleta simplista y pasan a escaneo por infrarrojos y láser, e incluso análisis de audio ultrasónico . Su uso ha evitado muchos accidentes ferroviarios durante los 70 años que llevan en uso.
La señalización ferroviaria es un sistema que se utiliza para controlar el tráfico ferroviario de forma segura evitando que los trenes choquen. Al estar guiados por rieles fijos que generan baja fricción, los trenes son particularmente susceptibles a colisiones, ya que frecuentemente operan a velocidades que no les permiten detenerse rápidamente o dentro de la distancia de visión 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 pase 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 señales , un pequeño edificio que alberga el marco de palanca necesario para que el señalizador pueda operar interruptores y equipos de señalización. Estos se colocan en varios intervalos a lo largo de la ruta de un ferrocarril, controlando secciones específicas de la vía. Los avances tecnológicos más recientes han hecho superflua esa doctrina operativa, con la centralización de las operaciones de señalización en las salas de control regionales. Esto se ha visto facilitado por el mayor uso de computadoras, que permiten monitorear grandes secciones de vía desde un solo lugar. El método común de señalización de bloques divide la vía en zonas protegidas por combinaciones de señales de bloques, reglas de operación y dispositivos de control automático, de modo que solo un tren puede estar en un bloque en cualquier momento.
El sistema de electrificación proporciona energía eléctrica a los trenes, por lo que pueden funcionar sin motor principal a bordo. Esto permite reducir los costos operativos, pero requiere grandes inversiones de capital. Los sistemas de líneas principales y tranvías normalmente tienen cables aéreos que cuelgan de postes a lo largo de la línea. El transporte rápido a desnivel a veces utiliza un tercer carril terrestre .
La energía puede ser suministrada como corriente continua (DC) o alterna (AC). Los voltajes de CC más comunes son 600 y 750 V para tranvías y sistemas de tránsito rápido, y 1500 y 3000 V para líneas principales. Los dos sistemas de CA dominantes son 15 kV y 25 kV .
Una estación de ferrocarril sirve como área donde los pasajeros pueden subir y bajar de los trenes. Una estación de mercancías es un patio que se utiliza exclusivamente para la carga y descarga de mercancías. Las grandes estaciones de pasajeros tienen al menos un edificio que brinda comodidades a los pasajeros, como la compra de boletos y comida. Las estaciones más pequeñas normalmente sólo constan de un andén . En ocasiones, las primeras estaciones se construían con instalaciones tanto para pasajeros como para mercancías. [58]
Los andenes se utilizan para permitir un fácil acceso a los trenes y están conectados entre sí mediante pasos inferiores , pasarelas y pasos a nivel . Algunas estaciones grandes están construidas como callejones sin salida , y los trenes solo salen en una dirección. Las estaciones más pequeñas normalmente dan servicio a áreas residenciales locales y pueden tener conexión con servicios de autobuses alimentadores. Las grandes estaciones, en particular las estaciones centrales , sirven como el principal centro de transporte público de la ciudad y tienen transferencia disponible entre servicios ferroviarios y servicios de tránsito rápido, tranvía o autobús.
Desde la década de 1980, ha habido una tendencia creciente a dividir las empresas ferroviarias, separando las empresas propietarias del material rodante de las propietarias de la infraestructura. Esto es particularmente cierto en Europa, donde la Unión Europea exige este acuerdo. Esto ha permitido el acceso abierto de cualquier operador ferroviario a cualquier parte de la red ferroviaria europea. En el Reino Unido, la vía férrea es propiedad estatal, con un organismo público controlado ( Network Rail ) que gestiona, mantiene y desarrolla la vía, mientras que las empresas operadoras de trenes han gestionado los trenes desde su privatización en la década de 1990 . [59]
En Estados Unidos, prácticamente todas las redes e infraestructuras ferroviarias fuera del corredor noreste son propiedad privada de líneas de carga. Las líneas de pasajeros, principalmente Amtrak , operan como arrendatarias en las líneas de carga. En consecuencia, las operaciones deben estar estrechamente sincronizadas y coordinadas entre los ferrocarriles de carga y de pasajeros, y los trenes de pasajeros a menudo son despachados por el ferrocarril de carga anfitrión. Debido a este sistema compartido, ambos están regulados por la Administración Federal de Ferrocarriles (FRA) y pueden seguir las prácticas recomendadas por AREMA para trabajos en vías y los estándares AAR para vehículos. [54]
La principal fuente de ingresos de las empresas ferroviarias proviene de los ingresos por billetes (para el transporte de pasajeros) y las tarifas de envío de carga. [ cita necesaria ] A veces hay descuentos y pases mensuales disponibles para viajeros frecuentes (por ejemplo, abonos de temporada y pases de tren ). Los ingresos por transporte pueden venderse por espacio para contenedores o por un tren completo. A veces, el transportista es propietario de los coches y sólo alquila el transporte. En el caso del transporte de pasajeros, los ingresos por publicidad pueden ser importantes.
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 empresa ferroviaria es de propiedad estatal, el Estado puede simplemente proporcionar subsidios directos a cambio de una mayor producción. Si las operaciones han sido privatizadas, 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 vías de forma gratuita o por una tarifa que no cubre todos los costos. Esto se considera análogo a que el gobierno proporcione acceso gratuito a las carreteras. Para las operaciones de pasajeros, se puede pagar una subvención directa a un operador de propiedad pública, o se puede realizar una licitación por obligación de servicio público y adjudicar un contrato por tiempo limitado al postor más bajo. Las subvenciones ferroviarias totales de la UE ascendieron a 73 000 millones de euros en 2005. [60]
Via Rail Canada y el servicio ferroviario de pasajeros estadounidense Amtrak son compañías ferroviarias privadas autorizadas por sus respectivos gobiernos nacionales. A medida que los servicios privados de pasajeros disminuyeron debido a la competencia de los automóviles y las aerolíneas, se convirtieron en accionistas de Amtrak, ya sea pagando una tarifa de entrada en efectivo o renunciando a sus locomotoras y material rodante. El gobierno subsidia a Amtrak proporcionándole capital inicial y compensando las pérdidas al final del año fiscal . [61] [ página necesaria ]
Algunos trenes viajan más rápido que los vehículos de carretera. Son pesados, no pueden desviarse de la vía y tienen distancias de frenado más largas. Los posibles accidentes incluyen descarrilamiento (salto de vía) y colisiones con otro tren o vehículo de carretera, o con peatones en pasos a nivel, que representan la mayoría de todos los accidentes y víctimas ferroviarios. Para minimizar el riesgo, las medidas de seguridad más importantes son normas de funcionamiento estrictas, por ejemplo, señalización ferroviaria y barreras o separación a nivel en los cruces. Los silbatos , campanas o bocinas de los trenes advierten de la presencia de un tren, mientras que las señales en vía mantienen las distancias entre los trenes. Otro método utilizado para aumentar la seguridad es la adición de puertas mosquiteras en el andén para separar el andén de las vías del tren. Evitan incursiones no autorizadas en las vías del tren que pueden provocar accidentes que causan daños graves o la muerte, además de proporcionar otros beneficios como evitar la acumulación de basura en las vías que puede suponer un riesgo de incendio.
En muchas redes interurbanas de alta velocidad, como el Shinkansen japonés , los trenes circulan por líneas ferroviarias exclusivas sin pasos a nivel. Este es un elemento importante en la seguridad del sistema, ya que elimina efectivamente la posibilidad de colisión con automóviles, otros vehículos o peatones, y reduce en gran medida la probabilidad de colisión con otros trenes. Otra ventaja es que los servicios de la red interurbana siguen siendo puntuales.
Como ocurre con cualquier activo de infraestructura , los ferrocarriles deben mantenerse al día con inspecciones y mantenimiento periódicos para minimizar el efecto de las fallas de la infraestructura que pueden interrumpir las operaciones de ingresos por carga 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 pista o inspección a pie. El mantenimiento de curvas, especialmente para los servicios de tránsito, incluye medición, ajuste de sujetadores y reemplazo de rieles.
La corrugación de los rieles es un problema común en los sistemas de tránsito debido a la gran cantidad de pasos de ruedas de ejes livianos que resultan en el desgaste de la interfaz rueda/riel. Dado que el mantenimiento puede superponerse con las operaciones, se deben seguir de cerca los períodos de mantenimiento (horas nocturnas, horas de menor actividad , alteración de horarios o rutas de trenes). Además, se debe tener en cuenta en todo momento la seguridad de los pasajeros durante los trabajos de mantenimiento (vallado entre vías, almacenamiento adecuado de materiales, avisos de trabajo en la vía, peligros de los equipos cerca de los estados). En ocasiones, pueden surgir problemas de acceso para mantenimiento debido a túneles, estructuras elevadas y paisajes urbanos congestionados. Aquí se utilizan equipos especializados o versiones más pequeñas de equipos de mantenimiento convencionales. [54]
A diferencia de las autopistas o redes de carreteras donde la capacidad se desagrega en viajes no vinculados sobre segmentos de ruta individuales, la capacidad ferroviaria se considera fundamentalmente un sistema de red. Como resultado, muchos componentes son causas y efectos de interrupciones del sistema. El mantenimiento debe reconocer la amplia gama de desempeño de una ruta (tipo de servicio de tren, origen/destino, impactos estacionales), la capacidad de una línea (longitud, terreno, número de vías, tipos de control de trenes), el rendimiento de los trenes (velocidades máximas, aceleración/ tasas de desaceleración) y características del servicio con vías compartidas de pasajeros y carga (apartaderos, capacidades de terminales, rutas de cambio y tipo de diseño). [54]
El transporte por ferrocarril es un medio de transporte terrestre mecanizado energéticamente eficiente [64] pero intensivo en capital [65] . Las vías proporcionan superficies lisas y duras sobre las cuales las ruedas del tren pueden rodar con un nivel de fricción relativamente bajo.
Un vagón moderno típico puede transportar hasta 113 toneladas (125 toneladas cortas) de carga en dos bogies de cuatro ruedas . La vía distribuye uniformemente el peso del tren, lo que permite cargas por eje y rueda significativamente mayores que en el transporte por carretera, lo que conduce a una mayor eficiencia energética. Los trenes tienen un área frontal más pequeña en relación con la carga que transportan, lo que reduce la resistencia del aire y, por tanto, el consumo de energía.
Además, la presencia de vías que guían las ruedas permite que trenes muy largos sean tirados por una o varias locomotoras y conducidos por un solo operador, incluso en curvas, lo que permite economías de escala tanto en el uso de mano de obra como de energía; por el contrario, en el transporte por carretera, más de dos articulaciones provocan colas de pez y hacen que el vehículo sea inseguro.
Considerando únicamente la energía gastada para mover el medio de transporte, y tomando 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 ratios de ocupación similares. [66] Considerando un automóvil con un consumo de alrededor de 6 L/100 km (47 mpg -imp ; 39 mpg -US ) de combustible, el automóvil medio en Europa tiene una ocupación de alrededor de 1,2 pasajeros por automóvil (tasa de ocupación alrededor del 24% ) y que un litro de combustible equivale a unos 8,8 kWh (32 MJ), lo que equivale a una media 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 aproximadamente 8,5 kW⋅h/km (31 MJ/km; 13,7 kW⋅h/mi), lo que equivale a 21,5 Wh (77 kJ) por pasajero-km. , 20 veces menos que el automóvil.
Debido a estos beneficios, el transporte ferroviario es una forma importante de transporte de pasajeros y mercancías en muchos países. [65] Es omnipresente en Europa, con una red integrada que cubre prácticamente todo el continente. En India, China, Corea del Sur y Japón, muchos millones utilizan los trenes como transporte regular. En América del Norte, el transporte ferroviario de mercancías está muy extendido y se utiliza mucho, pero el transporte ferroviario de pasajeros interurbano es relativamente escaso fuera del Corredor Noreste , debido a la creciente preferencia por otros modos, en particular automóviles y aviones. [61] [ página necesaria ] [67] Sin embargo, implementar formas nuevas y mejoradas, como hacerlo fácilmente accesible dentro de los vecindarios, puede ayudar a reducir el uso de vehículos privados y aviones por parte de los viajeros. [68]
Sudáfrica, el norte de África y Argentina tienen extensas redes ferroviarias, pero algunos ferrocarriles en otras partes de África y América del Sur son líneas aisladas. Australia tiene una red generalmente escasa acorde con su densidad de población, pero tiene algunas áreas con redes importantes, especialmente en el sureste. Además de la línea transcontinental este-oeste que ya existía en Australia, se ha construido una línea de norte a sur. El ferrocarril más alto del mundo es la línea a Lhasa , en el Tíbet, [69] que discurre en parte sobre territorio de permafrost. Europa occidental tiene la mayor densidad ferroviaria del mundo y muchos trenes individuales circulan por varios países a pesar de las diferencias técnicas y organizativas de cada red nacional.
Históricamente, los ferrocarriles han sido considerados fundamentales para la modernidad y las ideas de progreso. [70] El proceso de modernización en el siglo XIX implicó una transición de un mundo orientado espacialmente a un mundo orientado en el tiempo. El cronometraje adquirió una importancia creciente, lo que dio lugar a torres de reloj para las estaciones de ferrocarril, relojes en lugares públicos y relojes de bolsillo para los trabajadores ferroviarios y los viajeros. Los trenes seguían horarios exactos y nunca salían temprano, mientras que en la era premoderna los barcos de pasajeros salían cuando el capitán tenía suficientes pasajeros. En la era premoderna, la hora local se fijaba al mediodía, cuando el sol estaba en su punto más alto; esto cambió con la introducción de zonas horarias estándar . Los horarios impresos eran una comodidad para los viajeros, pero horarios más elaborados, llamados órdenes de tren , eran esenciales para las tripulaciones de los trenes, los trabajadores de mantenimiento, el personal de las estaciones y los equipos de reparación y mantenimiento. La estructura de los horarios ferroviarios se adaptó posteriormente para diferentes usos, como horarios de autobuses, ferries y aviones, programas de radio y televisión, horarios escolares y relojes de fábrica. [71]
La invención del telégrafo eléctrico a principios del siglo XIX también fue crucial para el desarrollo y funcionamiento de las redes ferroviarias. Si el mal tiempo perturbaba el sistema, los telégrafos transmitían correcciones y actualizaciones inmediatas a todo el sistema. Además, la mayoría de los ferrocarriles eran de vía única, con apartaderos y señales para permitir que los trenes de menor prioridad se desviaran y tuvieran reuniones programadas.
Los académicos han vinculado los ferrocarriles con los esfuerzos exitosos de construcción nacional por parte de los estados. [72]
Según el historiador Henry Adams , una red ferroviaria necesitaba:
El impacto se puede examinar a través de cinco aspectos: transporte, finanzas, gestión, carreras y reacción popular.
Los ferrocarriles forman una red eficiente para el transporte de mercancías y pasajeros a través de un gran mercado nacional; por lo tanto, su desarrollo fue beneficioso para muchos aspectos de la economía de una nación, incluida la manufactura, el comercio minorista y mayorista, la agricultura y las finanzas. En la década de 1940, Estados Unidos tenía un mercado nacional integrado comparable en tamaño al de Europa, pero libre de barreras o aranceles internos y respaldado por un idioma, un sistema financiero y un sistema legal comunes. [74]
La financiación de los ferrocarriles proporcionó la base para una espectacular expansión del sistema financiero privado (no gubernamental) . La construcción de ferrocarriles era mucho más cara que la de las fábricas: en 1860, el total combinado de acciones y bonos de los ferrocarriles era de 1.800 millones de dólares; en 1897, alcanzó los 10.600 millones de dólares (en comparación con una deuda nacional total de 1.200 millones de dólares). [75]
La financiación provino de financistas del noreste de Estados Unidos y de Europa, especialmente Gran Bretaña. [76] Alrededor del 10 por ciento de la financiación provino del gobierno, particularmente en forma de concesiones de tierras que se realizaron al completar una cierta cantidad de vías. [77] El emergente sistema financiero estadounidense se basaba en bonos ferroviarios y, en 1860, Nueva York era el mercado financiero dominante. Los británicos invirtieron mucho en ferrocarriles en todo el mundo, pero en ningún lugar más que en Estados Unidos; el valor total de los bonos alcanzó unos 3.000 millones de dólares en 1914. Sin embargo, entre 1914 y 1917, los británicos liquidaron sus activos estadounidenses para pagar los suministros de guerra. [78] [79]
La dirección ferroviaria diseñó sistemas complejos que podían manejar relaciones simultáneas mucho más complicadas que las comunes en otras industrias en ese momento. Los ingenieros civiles se convirtieron en la alta dirección de los ferrocarriles. Los principales innovadores estadounidenses fueron el Ferrocarril Occidental de Massachusetts y el Ferrocarril de Baltimore y Ohio en la década de 1840, el Ferrocarril de Erie en la década de 1850 y el Ferrocarril de Pensilvania en la década de 1860. [80]
El desarrollo de los ferrocarriles condujo al surgimiento de carreras en el sector privado tanto para los trabajadores manuales como para los trabajadores administrativos. El ferrocarril se convirtió en una carrera de por vida para los jóvenes; casi nunca se contrataba a mujeres. Una carrera profesional típica sería contratar a un joven a los 18 años como peón de taller, ascender a mecánico calificado a los 24 años, guardafrenos a los 25, conductor de carga a los 27 y conductor de pasajeros a los 57 años. delineado: hombres jóvenes educados comenzaron en trabajos administrativos o estadísticos y ascendieron a agentes de estación o burócratas en la sede central o divisional, adquiriendo conocimientos, experiencia y capital humano adicionales en cada nivel. Al ser muy difíciles de reemplazar, se les garantizaba prácticamente empleos permanentes y se les proporcionaba seguro y atención médica.
La contratación, el despido y los salarios no los fijaban los capataces, sino los administradores centrales, para minimizar el favoritismo y los conflictos de personalidad. Todo se hizo según las reglas, mediante el cual un conjunto de reglas cada vez más complejo dictaba a todos exactamente lo que debía hacerse en cada circunstancia y cuál sería exactamente su rango y salario. En la década de 1880, los ferroviarios de carrera comenzaron a jubilarse y se inventaron sistemas de pensiones para ellos. [81]
Los ferrocarriles contribuyen a la vitalidad social y la competitividad económica al transportar multitudes de clientes y trabajadores a los centros de las ciudades y los suburbios del interior . Hong Kong ha reconocido al ferrocarril como "la columna vertebral del sistema de transporte público " y, como tal, desarrolló su sistema de autobuses en franquicia y su infraestructura vial en completa alineación con sus servicios ferroviarios. [82] Las grandes ciudades de China, como Beijing , Shanghai y Guangzhou , reconocen las líneas de tránsito ferroviario como marco y las líneas de autobús como el cuerpo principal de sus sistemas de transporte metropolitano. [83] 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 . [84]
El transporte ferroviario puede ser importante para la actividad militar. Durante la década de 1860, los ferrocarriles proporcionaron un medio para el movimiento rápido de tropas y suministros durante la Guerra Civil estadounidense , [85] así como en las guerras austro-prusianas y franco-prusianas [86] A lo largo del siglo XX, el ferrocarril fue un elemento clave. de planes de guerra para una rápida movilización militar , permitiendo el transporte rápido y eficiente de un gran número de reservistas a sus puntos de reunión y de soldados de infantería a las líneas del frente. [87] Los llamados ferrocarriles estratégicos fueron o son construidos con un propósito principalmente militar. El Frente Occidental en Francia durante la Primera Guerra Mundial requería muchos trenes cargados de municiones al día. [88] Por el contrario, debido a su valor estratégico, los patios ferroviarios y los puentes en Alemania y la Francia ocupada fueron objetivos importantes de los ataques aéreos aliados durante la Segunda Guerra Mundial. [89] El transporte ferroviario y la infraestructura siguen desempeñando un papel importante en los conflictos actuales, como la invasión rusa de Ucrania , donde el sabotaje de los ferrocarriles en Bielorrusia y Rusia también influyó en el curso de la guerra.
Los ferrocarriles canalizan el crecimiento hacia las densas aglomeraciones urbanas y a lo largo de sus arterias. [ cita necesaria ] Esto contrasta con la expansión de las carreteras , indicativa de la política de transporte de EE. UU. Después de la Segunda Guerra Mundial, que en cambio fomenta el desarrollo de los suburbios en la periferia de las áreas metropolitanas, lo que contribuye al aumento de las millas recorridas por vehículos , las emisiones de carbono y el desarrollo de espacios totalmente nuevos . y agotamiento de las reservas naturales . [ dudoso ] [ cita necesaria ] Estos arreglos revalorizan los espacios de la ciudad, los impuestos locales , [90] los valores de las viviendas y la promoción del desarrollo de uso mixto . [91] [92]
También ha habido cierta oposición al desarrollo de redes ferroviarias. Por ejemplo, la llegada de ferrocarriles y locomotoras de vapor a Austria durante la década de 1840 enfureció a los lugareños debido al ruido, el olor y la contaminación causados por los trenes y los daños a las casas y las tierras circundantes causados por el hollín y las brasas de las locomotoras; y dado que la mayoría de los viajes no se realizaban en largas distancias, pocas personas utilizaban la nueva línea. [93]
Un estudio de 2018 encontró que la apertura del Metro de Beijing provocó una reducción en "la mayoría de las concentraciones de contaminantes del aire (PM 2,5 , PM 10 , SO 2 , NO 2 y CO) pero tuvo poco efecto sobre la contaminación por ozono". [94]
Los economistas europeos del desarrollo han argumentado que la existencia de una infraestructura ferroviaria moderna es un indicador importante del avance económico de un país: esta perspectiva se ilustra en particular a través del Índice de Infraestructura Básica de Transporte Ferroviario (conocido como Índice BRTI). [95]
En 2010, el gasto ferroviario anual en China fue de 840 mil millones de yenes (167 mil millones de dólares en 2019), de 2014 a 2017 China tenía un objetivo anual de 800 mil millones de yenes (158 mil millones de dólares en 2019) y planeaba gastar 3,5 billones de yenes (29 billones en 2019) durante el período 2016-2020. [96]
Los ferrocarriles indios están subvencionados con alrededor de 260 mil millones de rupias (5 mil millones de dólares estadounidenses en 2019), de los cuales alrededor del 60% se destina a trenes de cercanías y viajes de corta distancia. [97]
Según el Índice de rendimiento ferroviario europeo de 2017 en cuanto a intensidad de uso, calidad del servicio y rendimiento de seguridad, los sistemas ferroviarios nacionales europeos de primer nivel están formados por Suiza, Dinamarca, Finlandia, Alemania, Austria, Suecia y Francia. [99] Los niveles de desempeño revelan una correlación positiva entre el costo público y el desempeño de un sistema ferroviario determinado, y también revelan diferencias en el valor que los países reciben a cambio de su costo público. Dinamarca, Finlandia, Francia, Alemania, Países Bajos, Suecia y Suiza obtienen un valor relativamente alto por su dinero, mientras que Luxemburgo, Bélgica, Letonia, Eslovaquia, Portugal, Rumania y Bulgaria tienen un desempeño inferior en relación con la relación promedio entre desempeño y costo entre los países europeos. países. [99]
En 2016, los Ferrocarriles Rusos recibieron 94,9 mil millones de rublos (alrededor de 1,4 mil millones de dólares) del gobierno. [109]
En 2015, la financiación del gobierno federal de Estados Unidos para Amtrak fue de alrededor de 1.400 millones de dólares. [110] En 2018, la financiación asignada había aumentado a aproximadamente 1.900 millones de dólares estadounidenses. [111]
{{cite book}}: |work=ignorado ( ayuda )CS1 maint: location missing publisher (link)LOS RECIENTES CAMBIOS ECONÓMICOS Y SU EFECTO EN LA DISTRIBUCIÓN DE LA RIQUEZA Y EL BIENESTAR DE LA SOCIEDAD.
Una ciudad del sur de Gales ha iniciado meses de celebraciones para conmemorar el 200 aniversario de la invención de la locomotora de vapor.
Merthyr Tydfil fue el lugar donde, el 21 de febrero de 1804, Richard Trevithick llevó al mundo a la era del ferrocarril cuando instaló una de sus máquinas de vapor de alta presión en los rieles del tranvía de un maestro del hierro local.
Kando de Évian-les-Bains.
Se ha montado un pequeño motor de dos cilindros en un camión, que Se trabaja en una línea temporal de raíles, para mostrar la adaptación de un motor de petróleo como locomotora, en tranvías.
En cierto sentido, una autoridad portuaria fue el primer usuario de una locomotora con motor de petróleo, ya que fue en los muelles de Hull del Ferrocarril del Noreste donde la locomotora Priestman puso en servicio su corto período en 1894.
{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)No se proporcionan datos de 2008 para Italia, por lo que en su lugar se utilizan datos de 2007.
6,3 mil millones de francos suizos
3.500 millones de libras esterlinas
Incluye tanto "Subvenciones ferroviarias" como "Obligaciones de servicio público".
