기차 작동 방식

Wright 형제, Henry Ford 및 Gottlieb Daimler와 같은 사람들의 거친 아이디어 이전에는 도시와 시골을 여행할 수 있는 옵션이 제한적이었습니다. 포장 도로가 항상 시골을 가로지르는 것은 아닙니다. 도로가 있음에도 불구하고 말이 끄는 차량은 특히 악천후 에서 사람과 물건을 옮기는 데 여전히 어려움을 겪었습니다 . 일찍이 1550년에 실용적인 독일인들은 목제 철도 시스템을 건설하고 사용했는데, 말이 끄는 마차와 수레가 흙길보다 목제 난간 위를 더 쉽고 빠르게 이동할 수 있다고 추론했습니다. 1700년대 후반까지 철제 바퀴와 레일은 한 쪽 위로 올라간 나무 바퀴가 있었습니다.

그러나 1797년 영국에서 증기 기관차가 발명되고 나서야 우리가 알고 있는 철도가 형태를 갖추기 시작했습니다. 영국의 Stockton & Darlington Railroad Company는 승객과 화물을 운송하는 최초의 공공 철도가 되었습니다. 증기 기관차는 1시간 이내에 9마일(14km)의 거리를 6개의 석탄 자동차와 최대 450명의 승객을 실어 나릅니다. 말은 그것을 능가하지 못했습니다.

바다 건너 B&O Railroad Company는 1827년에 미국 최초의 철도 회사로 자리 잡았습니다. 1860년까지 미국 철도 노동자들은 전 세계보다 더 많은 30,000마일(48,280km) 이상의 선로를 건설했습니다[출처: AAR ]. 철도는 주요 교통 수단으로 사용되었으며 남북 전쟁 기간 동안 북군과 남군에게조차 보급품과 물품을 저렴하고 쉽게 운송할 수 있게 해주었습니다 .

남북전쟁 이후 미국의 철도망이 다시 확장되어 1869년 국내 최초의 대륙횡단철도가 완성되었다. 20세기 초까지 미국 철도는 254,000마일(408,773km)의 선로를 운행했습니다. 디젤 기관차는 증기 기관차를 대체했습니다.

그러나 20세기 중반에 이르러 미국 철도의 쇠퇴가 시작되었습니다. 개발된 주간 고속도로 시스템과 광범위한 연방 규정이 기차에 피해를 입혔습니다. 그러나 진행 중인 에너지 위기에서 디젤과 때로는 바이오디젤 연료로 운행되는 기차는 21세기를 거치면서 승객들에게 이전의 인기를 되찾을 수 있습니다.

탈선하지 마십시오. 기차 기술, 기차가 사람과 화물을 이동시키는 방법, 철도 운송의 미래에 대해 이야기할 때 잠시만 기다려 주십시오.

1. Full Steam Ahead: 기관차 및 기차 기술
2. 줄 서기: 기차 선로
3. 화물 철도 시스템
4. 여객 철도 시스템
5. 기차 운송의 미래

우리가 기차라고 말할 때 우리는 단지 Thomas Tank Engine을 의미하는 것이 아닙니다. 오히려 우리는 철도 차량, 철도 트랙, 스위치, 신호 및 기관차와 같은 전체 패키지를 언급하고 있습니다. 모든 열차가 기관차에 의존하여 견인하는 것은 아니지만 언급할 대부분의 열차가 견인합니다.

기관차가 앞장서면서 화물과 승객을 실은 함께 연결된 철도 차량이 따라옵니다. 경우에 따라 서커스 동물도 있습니다. 철도 트랙은 기차를 조종하고 우리가 나중에 이야기할 몇 가지 다른 일을 합니다. 많은 열차가 같은 선로에서 운행되기 때문에 스위치와 신호가 교통을 통제합니다. 분해해 봅시다.

부품 레이블 위로 마우스를 이동하여 디젤 엔진의 각 레이블이 있는 위치를 확인합니다.

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기관차 의 역할은 연료(목재, 석탄, 디젤 연료)의 화학 에너지를 운동 에너지로 바꾸는 것입니다. 최초의 기관차는 증기 엔진을 사용하여 이 작업을 수행했습니다. 자세한 내용은 Steam 기술 작동 방식 에서 읽을 수 있습니다 . 증기 기관차 는 약 100년 동안 지속되었지만 결국 디젤 기관차 로 대체되었습니다. 이 기관차 는 거대한 엔진과 함께 기차에 전력을 공급하는 발전기 또는 발전기로 구성될 수 있는 강력한 기계적 경이로움 입니다 . 사실, 디젤 기관차에는 자체 기사가 있습니다. Diesel Locomotives Work. 많은 열차가 전력을 증가시키고 분배하기 위해 라인업 전체에 여러 기관차를 배치합니다.

증기 기관차와 디젤 기관차 외에도 많은 열차가 전력으로만 운행됩니다. 그들은 트랙을 따라 세 번째 레일 또는 전기 라인에서 전기를 얻습니다. 변압기는 라인에서 전압을 전송하고 전류는 바퀴의 모터(AC 또는 DC)를 구동합니다. 전기 기관차는 지하철 과 많은 통근 철도 시스템에서 사용됩니다.

운전자는 스로틀, 후진 기어 및 브레이크를 사용하여 열차를 제어합니다. 스로틀 은 기관차의 속도를 제어합니다. 후진 기어 를 사용하면 기관차가 후진 할 수 있습니다. 브레이크 는 기관차가 속도를 늦추고 멈출 수 있게 해줍니다. 기관차는 종류에 관계없이 에어 브레이크와 핸드 브레이크를 사용하여 엔진을 정지시킵니다. 에어 브레이크는 고압 공기를 사용하여 브레이크 풋을 휠에 대고 구동합니다. 브레이크 패드와 바퀴 사이의 마찰로 인해 바퀴의 움직임이 느려집니다. 운전자는 또한 차를 멈출 때 가속 페달에서 발을 떼는 것과 같이 열차 속도를 늦추기 위해 엔진을 다시 조절합니다. 에어 브레이크가 고장난 경우에도 기계식 핸드 브레이크가 사용됩니다(보통 공기 압력이 충분하지 않을 때).

모든 철도 차량에는 바퀴가 포함된 차대 와 승차감을 완충하는 서스펜션 시스템이 있습니다. 차대 양쪽 끝에 후크와 같은 커플러 가 자동차를 연결합니다.

차대 위에 있는 것은 철도 차량의 유형에 따라 다르며 여러 가지가 있습니다.

가이드가 여행 중에 훈련하는 내용에 대해 알아보려면 계속 읽으십시오.

철도 트랙은 기차를 안내하며 기차가 달리는 저마찰 표면 역할을 하며 종종 기차의 무게를 아래 지면으로 전달합니다. 기억하시겠지만 트랙은 세 번째 레일을 따라 전력을 공급할 수도 있습니다 .

철도 트랙은 게이지 라고 하는 고정된 거리만큼 떨어져 있는 두 개의 평행한 강철 레일로 구성됩니다 . 표준 게이지는 4피트 8.5인치(1,435밀리미터)입니다. 레일은 나무나 콘크리트로 만들어진 철도 타이 (유럽에서는 침목이라고 함) 로 서로 연결되어 있습니다. 레일은 일반적으로 넥타이에 볼트로 고정됩니다. 넥타이는 느슨한 자갈이나 밸러스트 로 설정됩니다 . 밸러스트는 종종 하중을 기본 기초로 전달하는 데 도움이 되는 느슨한 돌로 구성됩니다. 타이는 밸러스트에 "떠다니고" 트랙의 무게로 인해 안정적으로 유지됩니다.

철도 작업자가 철도 선로를 부설할 때 종종 건설의 강철 I형 대들보와 유사한 평평한 바닥 강철 레일을 사용합니다. 레일에는 넓은 베이스 또는 발, 좁은 웹 및 헤드(웹보다 넓지만 발만큼 넓지는 않음)가 있습니다. 레일의 무게는 야드당 80~160파운드(36~73kg)이며 선로와 국가에서 운행하는 열차 유형에 따라 다릅니다. 레일 트랙의 세그먼트는 피쉬플레이트(fishplate)라고 하는 볼트로 고정된 플레이트로 서로 연결될 수 있지만 대부분의 현대식 레일 세그먼트는 부드러운 승차감을 제공하기 위해 함께 용접됩니다.

레일 아래에서 트랙은 때때로 완충되거나 밸러스트됩니다. 기초는 모래 또는 콘크리트로 만들 수 있습니다. 많은 경우에 철도 선로는 주변 지면 위로 올라가 있고 물 을 제거하기 위한 배수 시스템이 있습니다. 그들은 또한 동물과 사람이 선로를 방황하는 것을 방지하기 위해 울타리로 둘러싸여 있을 수 있습니다. 마지막으로 전기 열차에는 전기를 공급하는 세 번째 전원 레일 또는 돌출된 전선이 있습니다.

강철은 모양이 쉽게 구부러지기 때문에 강철 트랙은 기차를 조종하기 위해 직선 또는 곡선이 될 수 있습니다. 지형에 따라 일부 곡선은 약간 기울어지거나 경사져 있어 기차가 곡선을 협상할 때 트랙에 머물 수 있습니다. 선로를 따라 다양한 지점에서 레일에는 스위치 가 있을 수 있습니다. 이 스위치 는 기차를 한 선로에서 다른 선로로 이동할 수 있습니다. 스위치 및 동반 트랙은 트래픽 제어에 중요합니다. 예를 들어 두 대의 열차가 같은 선로에서 운행 중일 때 스위치를 사용하면 한 열차는 정지선으로 출발하고 다른 열차는 통과할 수 있습니다. 스위치는 또한 남북 선로에서 동서 선로로 기차를 이동시키는 것과 같이 기차의 방향을 변경할 수 있습니다. 많은 철도역 에는 열차가 조립되어 다양한 선로로 이동하는 교환소가 있습니다 .

마지막으로, 선로를 따라 있는 신호 는 열차 운전자에게 전방의 교통 상황을 알려줍니다. 신호등이 도로의 자동차 교통을 제어하는 ​​것과 마찬가지로 신호는 기차 교통을 제어합니다. 신호 외에도 많은 기관차에는 항공 교통 관제소와 유사한 신호 센터에서 제공하는 정보를 사용하여 교통 상황을 모니터링하는 라디오 및 컴퓨터 터미널이 있습니다.

이제 역학이 끝났으므로 패키지와 사람을 이동하기 위해 함께 어떻게 맞는지 봅시다.

기차 게이지 및 전차

대중적인 신화 중 하나는 표준 기차 게이지가 로마 전차의 너비를 기반으로 했다는 것입니다. 이것은 사실이 아닙니다. 특히 로마인들이 물품과 보급품을 수송하기 위해 병거를 사용하지 않았기 때문입니다. 4피트 8.5인치(1,435밀리미터)의 표준 기차 게이지는 최초의 철도 시스템을 설계한 영국 발명가 조지 스티븐슨이 선택했습니다. Stephenson은 영국 광산에서 사용되는 다양한 철도로 작업해 왔으며 현재 표준 게이지로 정착했습니다.

철도는 화물을 육로로 운반하는 가장 저렴한 방법일 것입니다. 미국 철도 협회(AAR)에 따르면, 미국 화물 열차 시스템은 교통량, 운송된 화물의 양, 수익, 경제성, 트랙의 마일 및 기타 측정에서 세계를 선도합니다.

미국 화물 철도에는 다음 범주가 포함됩니다.

[출처: AAR ]

화물 철도는 많은 물건을 운반하지만 가장 일반적인 품목은 발전소용 석탄입니다 ( 톤수 44%, 매출 21%). 화학 물질, 농산물, 비금속 광물, 혼합 선적 및 기타 상품이 주요 범주를 구성합니다. 2007년 클래스 I 철도는 19억 톤(17억 미터 톤) 이상의 화물을 운송했으며 약 530억 달러를 벌었습니다. 화물 철도는 화물의 무게와 이동 거리에 따라 수익을 창출합니다. 업계에서는 ton-mile 을 기본 단위로 사용하며 2007년 Class I 철도는 1.7조 ton-miles 이상을 운송했습니다[출처: AAR ].

미국에서는 철도 회사가 철도 선로를 소유하고 있습니다. 1800년대에 연방 정부가 철도에 토지를 부여하여 철도가 선로를 소유할 수 있게 되었습니다. 또한, 미국 화물 철도 회사는 정부 보조금 없이 민간 소유로 운영되고 있습니다. 철도는 사용된 수천 대의 화물 차량 중 일부를 소유하고 있지만 자동차 회사와 기타 화주는 실제로 대부분을 소유하고 있습니다.

화물 철도의 국제 리더는 미국, 러시아 및 중국입니다. 미국과 달리 유럽 철도는 대부분 정부 소유입니다. 그들은 주로 승객을 운송하고 훨씬 덜하지만 화물을 운송합니다. 그러나 이러한 설정이 바뀌고 있으며 화물 운송이 점점 더 중요해지고 있습니다. 유럽 ​​철도는 미국 철도만큼 화물 운송으로 많은 돈을 벌지 못합니다. 그들의 상황은 1980년 Staggers Rail Act가 통과되기 전의 미국 화물 철도의 상황과 유사한 것으로 보입니다.

그러나 승객 입장에서는 유럽 철도가 수백만 미터 앞서 있습니다. 다음에 읽을 내용입니다.

1980년 스태거스 철도법

1980년 이전에 미국 철도는 다른 많은 규정 중에서 철도가 부과할 수 있는 요금을 설정한 연방 정부의 엄격한 규제를 받았습니다. 1970년대까지 철도는 거의 파산 상태에 이르렀습니다. 의회는 철도 규제를 완화하거나 국유화할 수 있습니다. 의원들은 전자를 택했다. 1980년의 Staggers Rail Act는 철도가 운송 경로를 결정하고 화물 운송 요금을 설정하며 철도 판매 절차를 간소화할 수 있는 자유를 부여했습니다. 이 법은 철도가 부과할 수 있는 최대 요금과 철도 회사의 남용을 방지하기 위한 절차를 설정했습니다. 법안이 통과된 후 철도는 경쟁력을 갖추었고 수익과 교통량이 크게 증가했습니다. 철도가 돈벌이가 될 수 있을 것 같습니다.

미국 기차 여행 초기에 화물 철도는 여객 서비스를 제공했지만 많은 돈을 벌지 못했습니다 . 1970년 의회는 화물 철도 회사의 승객 서비스를 인수하기 위해 Amtrak을 설립했습니다. Amtrak은 동부 해안, 중서부 및 서부 해안의 주요 도시 지역에서 회랑 서비스를 운영합니다. 또한 크로스 컨트리 서비스도 제공합니다.

Amtrak은 호스트 철도가 소유한 선로에서 운영됩니다. 실제로 Amtrak 노선의 70%는 Class I 화물 회사가 소유하고 있습니다. 46개 주에서 500개 이상의 목적지에 서비스를 제공합니다. 2007년 Amtrak은 2,580만 명의 승객을 수송했습니다(매일 300개의 열차에 평균 70,000명의 승객).

Amtrak은 승객 및 통근 서비스를 제공하는 대가로 연방, 주 및 지역 지원을 받습니다. 정부 지원과 승객 증가에도 불구하고 Amtrak은 수익을 내지 못했습니다. 2007년 Amtrak의 비용은 수익을 약 10억 달러 초과했습니다. 부족에 대한 한 가지 잠재적인 이유는 Amtrak이 자동차 및 항공사 와의 가혹한 경쟁에 직면해 있다는 사실입니다 .

대조적으로, 유럽의 철도 시스템은 주로 여객 수송에 전념합니다. 대부분의 유럽 철도는 정부 소유입니다. 1959년에 유레일 그룹은 증가하는 관광 부하를 처리하기 위해 만들어졌습니다. 이 조직은 30개 유럽 국가 간의 여객 철도 교통을 조정하고 판매합니다. 유럽 ​​네트워크는 대부분의 유럽 도시를 연결합니다. 유레일의 고속 열차는 항공사와 경쟁할 수 있게 되었으며 자동차보다 더 효율적입니다.

러시아, 중국, 한국, 일본 및 호주도 여객 철도 서비스를 제공합니다. 각 국가에는 승객 여행을 위한 광범위한 철도 네트워크가 있습니다. 또한, 유럽의 철도망은 중국, 인도, 동남아로 향하는 철도와 연결되어 있습니다. 그러나 모든 국가 또는 대륙이 국제 철도 네트워크를 구축한 것은 아닙니다. 아프리카나 중남미 모두 그러한 네트워크를 자랑하지 않습니다. 멕시코, 페루, 브라질, 남아프리카 공화국 및 모로코에는 기차가 있지만 해당 기차는 해당 국가에만 있는 선로에서 운행합니다.

우리는 우리가 가장 좋아하는 유명한 여객 열차를 언급하면서 이 페이지를 끝낼 수 없습니다.

기차 여행이 몇몇 일부 국가 이상에서 유행할까요? 계속 읽으십시오.

철도로 세상을 볼 계획이신가요?

미국 내 기차 여행을 생각 중이신가요? Amtrak 홈페이지 에서 온라인으로 노선, 일정 및 예약에 대해 알아볼 수 있습니다 . 유럽으로 향하는 경우 유레일 홈페이지 에서 유레일의 승객 노선과 일정, 예약을 조회할 수 있습니다 .

미국 화물 철도 시스템의 성공은 철도로 상품을 이동하는 것이 경제적이고 효율적이며 수익성이 있을 수 있음을 보여주었습니다. 기차는 국가 기반 시설의 필수적인 부분입니다. 그렇다면 기차의 미래는 어떤 모습일까요?

기차 운송의 미래는 석유 가격과 가용성, 대체 여행 모드를 찾기 위한 정부의 결정, 경제적이고 빠른 운송에 대한 대중의 수요에 따라 좌우될 것입니다. 예를 들어, 유럽의 높은 여객 철도 교통량은 부분적으로 역사적 선례와 휘발유 가격에 의해 주도되었습니다 . 고속열차의 발전과 여객전용선로의 발전으로 개선되었습니다.

미국에서는 여객 철도 교통량이 다음과 같은 몇 가지 이유로 계속 유지되지 않았습니다.

그러나 유가가 상승함에 따라 미국인들은 장거리 여행을 위한 대체 수단을 찾을 것이며 기차가 좋은 후보가 될 것입니다.

그러나 여객 수송을 위해 미국 철도를 재정비하는 것은 쉽지 않을 것입니다. 예를 들어 여행자는 유럽과 일본과 같은 고속 열차를 원할 것입니다. 그러나 고속 열차는 건설 및 유지 보수 비용이 많이 듭니다. 그들은 또한 전용 여객 철도에서 가장 잘 작동합니다. 또한 철도는 지금보다 더 많은 도시와 목적지에 도달해야 합니다. 따라서 철도를 여객 운송의 주요 형태로 만들기 위해서는 철도 시스템을 확장하고 개선하기 위한 투자가 필요합니다. 이 확장이 정부에서 수행될지 민간 기업에서 수행될지는 두고 봐야 합니다. 그리고 여객 철도 운송에 대한 대중의 수요가 증가할 때까지는 아마 일어나지 않을 것입니다.

자기 부상 또는 자기 부상 열차 와 같은 새로운 기술 은 열차 속도를 훨씬 더 높일 수 있습니다. 이 열차는 바퀴가 없고 오히려 초전도 자기 레일을 타고 이동하지만 건설 및 유지 보수 비용이 많이 듭니다.

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