La invención de los trenes
Los trenes, como todos los demás inventos, fueron inventados para satisfacer las necesidades sociales.
A principios del siglo XVIII, con el desarrollo de la productividad social, la gente necesitaba urgentemente un nuevo tipo de transporte que fuera mucho más grande y más rápido que los carruajes tirados por caballos. En este caso, el inglés Watt inventó la máquina de vapor. Esta máquina es mucho más poderosa que un caballo y llamó la atención de la gente tan pronto como salió.
Algunas personas simplemente quieren instalar la máquina de vapor "Hércules" en el automóvil para reemplazar la energía humana o animal para hacer que el automóvil avance. Curiosamente, esta audaz idea se implementó por primera vez en el ejército. En ese momento, para satisfacer las necesidades de combate, los ejércitos europeos adoptaron artillería con un calibre y alcance cada vez mayores. Debido al peso cada vez mayor de la artillería, es difícil garantizar que la artillería pueda seguir a las tropas en el tiempo empujando a los caballos. Para resolver este problema, un oficial de artillería francés llamado Junior desarrolló un "vagón de vapor" impulsado por una máquina de vapor, que allanó el camino para el desarrollo vigoroso del transporte moderno impulsado por máquinas y sentó las bases para el nacimiento del tren. base.
¿Cómo lo conduce este coche mecánico con motor de vapor? Por su apariencia podemos ver que la máquina de vapor tiene una gran caldera instalada en el extremo frontal del marco. Un fuego de carbón arde debajo de la caldera, calentando el agua de la caldera hasta convertirla en vapor. El vapor se introduce a través de un tubo de la caldera en un cilindro situado encima de las ruedas delanteras del coche. La fuerza del vapor es muy fuerte, por lo que empuja el pistón del cilindro hacia adelante y el pistón está conectado a la rueda delantera a través de la biela y el cigüeñal. A medida que el cigüeñal gira, las ruedas giran en consecuencia, lo que hace que el automóvil avance.
Poco después, aparecieron en Gran Bretaña y Alemania tales coches humeantes y jadeantes, como la locomotora de vapor fabricada en Gran Bretaña en 1804. Pero su apariencia es diferente a la anterior: algunos trasladaron la caldera al medio del automóvil, la cubrieron con una funda e instalaron varias filas de asientos en ambos extremos; otros trasladaron la caldera a la parte trasera del automóvil y la instalaron donde la gente; sentarse delante. Un carruaje, etc. Las locomotoras de vapor son algo modernas.
Los coches de vapor, como la mayoría de los vehículos nuevos, fueron criticados y rechazados en todos los países europeos donde los carruajes tirados por caballos eran dominantes en aquella época.
Tomemos el Reino Unido como ejemplo. En aquella época, las oficinas de correos de las ciudades utilizaban un gran número de carruajes tirados por caballos para transportar el correo. Para salvaguardar sus propios intereses, el correo se unió a los propietarios de caballos, grandes y pequeños, para ocuparse de los recién nacidos vehículos de vapor y pidió al gobierno que impusiera varias restricciones a los vehículos de vapor. Más tarde, el gobierno británico también se puso del lado de los propietarios de caballos y se opuso a los vehículos de vapor y estipuló muchas regulaciones. Por ejemplo, al ordenar que un vagón de vapor conduzca, una persona debe correr 55 metros delante del vagón sosteniendo una pequeña bandera roja para indicar a los peatones que se aparten del camino. No se permiten calderas de vagones de vapor donde haya vagones de vapor; no se permite silbar en la calle; la velocidad de los vehículos de vapor en los caminos rurales no debe exceder los 6 km/h, y en las ciudades no debe exceder los 3 km/h... ¡Esto es simplemente más lento que un viejo carro de bueyes! Parece muy divertido ahora.
Más tarde, aunque la gente mejoró el coche de vapor, gradualmente se decepcionaron debido a sus deficiencias inherentes. Por ejemplo, la máquina de vapor instalada en el coche era grande y pesada, incómoda de operar y emitía un ruido. gran cantidad de humo y vapor, que ocupa mucho espacio en el coche y no permite transportar mucha carga.
Justo cuando la gente estaba preocupada por el futuro de los coches de vapor, alguien pensó en un vagón de madera en una mina a mediados del siglo XVI, que era arrastrado por fuerza humana y animal, y propuso colocar vías para el vapor. vagones La idea (las vías de madera obviamente no son buenas, por lo que se necesitan rieles) es hacer que arrastre algunos vagones sobre los rieles. Esta es una buena idea, no sólo para permitir que el vagón transporte una gran cantidad de mercancías y personas, sino también para aprovechar al máximo la potencia de la máquina de vapor y hacer que el coche vaya rápido.
El 27 de septiembre de 1825 se abrió oficialmente al tráfico el primer ferrocarril del mundo desde Stockton hasta Darlington, en Inglaterra. Las locomotoras de vapor (normalmente las llamamos locomotoras) transformadas a partir de vagones de vapor comenzaron a mostrar su talento y desde entonces se les ha dado un gran uso. Este también anunció el debut oficial del primer tren del mundo.
Esa mañana, la "deportiva" locomotora de vapor construida y conducida por Stephenson partió de Stockton con 33 vagones. Los vagones estaban llenos de carbón y pasajeros, mientras los espectadores se alineaban en las vías.
Algunos caminaban, otros montaban, otros perseguían, otros corrían, rodeados por este monstruo gigante parecido a una serpiente que se movía lentamente.
En 1828, Stephenson y su hijo construyeron conjuntamente la locomotora de vapor "Rocket" y participaron en una carrera. En la carrera participaron tres locomotoras, una de ellas rompió la junta de la caldera poco después del inicio de la carrera, la otra había recorrido más de 40 kilómetros y dejó de funcionar debido a un cilindro dañado; a una velocidad media de 22 por hora, remolcó más de 10 toneladas de carga a una velocidad de 112,6 kilómetros y llegó con éxito a la meta y ganó el campeonato. Desde entonces, los trenes han atraído la atención de la gente y se han desarrollado en países de todo el mundo.
No mucho después del nacimiento de los trenes, circulaban muy lentamente. Algunos propietarios de caballos que antes trataban a los trenes con frialdad se volvieron más arrogantes y a menudo los comparaban con los trenes para demostrar que sus vagones circulaban rápido. Sin embargo, a veces los vagones van delante del tren con orgullo, lo que anima a la gente a seguir mejorando los trenes.
Las primeras locomotoras de vapor tenían varias formas: algunas eran como rodillos, otras eran como vagones (como la británica "Steam Locomotive No. 1") y algunas eran como vagones primitivos... Estas locomotoras no son lo suficientemente grande y no puede correr mucho más rápido que un carruaje tirado por caballos. Como todos utilizan carbón o madera como combustible, las llamas de la caldera arden y el humo se eleva hacia el cielo, por eso la gente está acostumbrada a llamarlo "tren". Aunque "come" alimentos toscos: el carbón, es muy fuerte, el costo del carbón es bajo y la fuente es abundante, por lo que la máquina de vapor se ha utilizado durante mucho tiempo.
Como producto del desarrollo de la producción industrial, las locomotoras de vapor atraerán naturalmente la atención de algunos países industrializados. Construyeron ferrocarriles y trenes uno tras otro, lo que pronto hizo que las locomotoras de vapor fueran populares en todo el mundo. A mediados del siglo XIX, esta tendencia de construir carreteras y automóviles desató otra moda. Además de fabricar sus propias locomotoras de vapor, países como Gran Bretaña, Estados Unidos, Japón y Alemania también descubrieron que construir ferrocarriles era rentable, por lo que los promocionaron y promocionaron en todo el mundo y contrataron proyectos para construir carreteras y trenes, fabricando trenes. cada vez más utilizado.
Trenes y Ferrocarriles
Hoy en día los trenes y los ferrocarriles son "hermanos" inseparables.
La locomotora de vapor fue inventada por el inventor británico Stephenson en 1825. Cuando hay locomotora, hay tren. Pero ya sabes, cuando se trata de la invención del ferrocarril, ¡fue más de medio siglo antes que el tren!
Ya a mediados del siglo XVI surgió la industria siderúrgica británica y la minería se practicaba en todas partes. Sin embargo, el transporte de minas todavía estaba muy atrasado en aquella época. El mineral de hierro era transportado íntegramente por caballos y personas, y la eficiencia laboral era muy baja. Para transportar más mineral de hierro, el jefe de una empresa ideó una manera: aplanar dos troncos desde la montaña hasta la ladera, de modo que la distancia entre ellos sea igual, y luego bajarlos uno por uno montaña abajo. Cuando el camión con cuchara lleno de mineral se deslizó por dos troncos, la gente en la montaña gritó: "Atención, el camión está bajando". La gente al pie de la montaña también respondió en voz alta: "¡El camión viene, está bien!"
Esta es una de las primeras pistas de madera.
Las pistas de madera son fáciles de hacer y fáciles de transportar objetos pesados hacia arriba y hacia abajo. Sin embargo, si usas pistas de madera en terreno plano, el efecto. No es muy bueno, no requirió mucho esfuerzo y los rieles de madera no eran duraderos y sufrieron un desgaste grave. En 1767, algunas personas intentaron usar rieles de arrabio en lugar de rieles de madera. y las ruedas del camión también están hechas de hierro, lo que facilita el transporte de carbón y la entrega de mercancías. Sin embargo, el contenido del camión no debería ser demasiado pesado. Como resultado, el vagón fue empujado bajo tierra. volcó y casi hirió a alguien.
Lo que debemos hacer es resolver la capacidad de carga del terreno y la longitud de la vía del ferrocarril, en el proceso se formaron los ferrocarriles posteriores. >Algunas personas dicen que si este peso se distribuye entre las traviesas y luego se distribuye en la "base de la vía", la fuerza en la vía se distribuye uniformemente en la plataforma de la carretera, esta fuerza será mucho menor después de este proceso de transferencia. el área de contacto aumentará gradualmente y la presión por unidad de área disminuirá en consecuencia, de modo que la superficie de la carretera no se aplastará.
La idea detrás de este diseño es muy simple. Los ferrocarriles todavía se construyen según este principio. Pero, en concreto, ¿de qué material debe estar hecho el lecho de la vía? ¿Qué tamaño debe tener la traviesa? Hay una serie de cuestiones que deben resolverse.
A principios del siglo XIX, los ferrocarriles británicos solicitaron propuestas para nuevos diseños de vías y pagaron decenas de miles de libras. En aquel momento, había un flujo interminable de solicitantes del Reino Unido, Francia y Bélgica. Dibujos y modelos amontonados. Después de una selección experta, se formó el mejor plan: los rieles se clavaron a las traviesas y las traviesas se colocaron sobre el lecho de adoquines. De esta manera, los guijarros en la plataforma de la vía pueden ajustar el desnivel de la superficie superior del riel, evitar que las traviesas se muevan, facilitar el drenaje y proteger la plataforma.
1830 fue el año de dos inventos importantes: la locomotora de vapor de nuevo diseño de Stephenson y el ferrocarril para la circulación de trenes: la primera combinación exitosa. Resulta que el tiempo de viaje desde Londres, Reino Unido a Edimburgo se ha reducido de 10 a 12 días a poco más de 2 días (50 horas). ¡Los humanos pueden viajar más rápido que los caballos!
Cuantos más vagones arrastre una locomotora, mayor será la carga. Los rieles originales no son lo suficientemente fuertes. Alguien usó rieles enrollados en su lugar. Esta nueva pista es mejor que la anterior. No es quebradizo y no se romperá bajo una fuerte presión. Por tanto, se ha mejorado la producción de vías férreas. Aunque la forma no ha cambiado, se puede mejorar mucho la resistencia.
El tren tiene que recorrer un largo camino y la vía no puede ser infinitamente larga. Generalmente 12 ~ 25 m. Las primeras vías del ferrocarril estaban una tras otra sin espacios. Inesperadamente, el verano es muy caluroso y los rieles se expanden debido al calor, doblando la "parte superior" recta del ferrocarril hasta formar un bulto. ¿Cómo circula el tren? El invierno es muy frío y los rieles se encogen y se rompen. Estos accidentes han hecho reflexionar a los constructores de ferrocarriles. Ellos piensan: si hay "huecos" en las uniones de los raíles, ¿todavía les preocupa la dilatación y contracción térmica?
La vieja contradicción se ha resuelto y ha surgido una nueva: cuantas más juntas hay en los espacios entre los carriles, mayor es la vibración y el ruido cuando el tren está en marcha. Además, el 60% de las grietas de los carriles se produjeron en las juntas. La gente se devanó los sesos para tratar de mejorar la brecha, así nacieron los rieles sin costuras.
No sé cuántos esfuerzos de personas, cuánta sabiduría y cuántas experiencias y lecciones se necesitaron para hacer del ferrocarril lo que es hoy. No lo subestimes.
Dragón y dragón subterráneo
Muchos países del mundo ahora tienen ferrocarriles subterráneos (la gente los llama subterráneos). China también ha construido metros en Beijing, Shanghai, Tianjin y otras ciudades, y algunas ciudades se están preparando para construir metros. Se puede observar que la construcción del metro es una de las tendencias en el desarrollo del transporte urbano moderno.
Los trenes subterráneos no sólo alivian el cada vez más concurrido tráfico urbano, sino que también son cómodos de manejar, tienen una gran capacidad de pasajeros, circulan puntualmente y pueden viajar a altas velocidades sin ser interferidos por otros vehículos, por lo que son los preferidos por los pasajeros. Aunque hay mucha gente que toma el metro, no mucha gente sabe realmente cómo salir del metro.
La cuna del metro es Gran Bretaña.
Después de 1830, los ferrocarriles europeos y americanos se desarrollaron rápidamente. Las locomotoras utilizadas en aquella época eran locomotoras de vapor alimentadas con carbón. Cuando este tipo de locomotora está en marcha, se eleva un humo espeso y sale hollín, contaminando el entorno urbano. Por otro lado, los trenes no pueden viajar a altas velocidades debido al tráfico mixto y las carreteras congestionadas en las grandes ciudades.
Hay dos formas de resolver este problema. Una es construir un ferrocarril elevado; la otra es construir un metro. Pero los ferrocarriles elevados son caros de construir y ocupan un espacio considerable en tierra. Por lo tanto, la gente todavía está interesada en construir un metro.
Gran Bretaña fue el primer país del mundo en construir un metro. La construcción del ferrocarril subterráneo comenzó oficialmente en 1860. Sin embargo, el primer metro del Reino Unido fue en realidad un túnel subterráneo de 1,8 km construido en 1822.
En 1822, el inglés Stephenson decidió tender un ferrocarril entre Liverpool y Manchester para la locomotora "Rocket". Sin embargo, los residentes a lo largo de la línea ferroviaria y los propietarios de caballos, que temen perder su negocio a causa de los trenes, se oponen firmemente a la construcción de este ferrocarril. Como resultado, el ferrocarril tuvo que desviarse alrededor del pantano. Especialmente en Liverpool hubo más personas que se opusieron a la construcción del ferrocarril. Como no se puede construir en la ciudad, tenemos que cavar un túnel subterráneo de 1,8 kilómetros para el tren.
Aunque este túnel subterráneo por el que pasan los trenes no es un metro real, todavía ocupa una cierta posición en la historia del desarrollo del metro. Fue precisamente por este incidente que los británicos que inventaron el metro se dieron cuenta de que era totalmente factible que los trenes viajaran bajo tierra, abriendo un nuevo camino para los trenes.
En aquella época, Gran Bretaña también creó las condiciones para la construcción del metro.
En ese momento, un británico llamado Bruner cavó un túnel bajo el río Támesis en Londres, utilizando el método de construcción del "método de túnel de escudo", es decir, instalando una tubería circular a gran profundidad bajo tierra y excavando constantemente. Este túnel se completó en 1825. Cuando el metro de Londres comenzó a construirse en 1860, la gente también se preparó para utilizar el método del escudo para construir el metro.
En 1863, el proyecto del metro británico completó por primera vez el tramo de 6 kilómetros desde la estación Flinston hasta la estación Bishop en Londres. Las locomotoras eléctricas aún no se habían inventado en aquella época, por lo que el metro también utilizaba locomotoras de vapor que quemaban carbón.
Cuando este tipo de locomotora de vapor está en marcha, el túnel del metro se llena de humo, lo que no sólo oscurece la estación y los vagones, sino que también envuelve a los pasajeros en humo. A pesar de ello, los londinenses todavía están dispuestos a utilizar el metro. Piensan que el metro es cómodo y rápido. Por tanto, la tasa de utilización del metro de Londres es muy alta, lo que promueve la expansión continua de las líneas de metro. En 1883, Londres había construido un tubo circular de 32 kilómetros.
Hacia 1890, Alemania y Estados Unidos habían fabricado sucesivamente locomotoras eléctricas con excelentes prestaciones. Posteriormente, las locomotoras eléctricas se utilizaron rápidamente en el metro. París, Francia, también se vio afectada por problemas de tráfico urbano, por lo que inmediatamente invirtió en la construcción de un metro utilizando locomotoras eléctricas. En aquel momento se aceleró la construcción para preparar la Exposición Universal de 1900 que se celebraría en París. Como resultado, cuando se celebró la Exposición Universal, el Metro de París se abrió al tráfico según lo previsto. Este es el primer metro del mundo que utiliza locomotoras eléctricas. Casi al mismo tiempo que París, Alemania también construyó un metro en Berlín, que se completó en 1900.
Después de que Estados Unidos fabricara locomotoras eléctricas, comenzó a construir el metro de Boston en 1898 y lo abrió al tráfico en 1904, reemplazando así los ruidosos ferrocarriles elevados y los obsoletos vagones de ferrocarril.
En la construcción del metro en Nueva York y París, debido a la dura estructura geológica subterránea, no se puede utilizar el método de construcción del escudo británico, el método de construcción de abrir primero un pequeño agujero en la roca y luego expandirlo. se utiliza. Berlín, Alemania, tiene una estructura geológica arenosa suave, por lo que primero se excavó la superficie de la carretera y luego se utilizó el método de cajón para la construcción.
A principios del siglo XX, 19 ciudades del mundo habían abierto ferrocarriles subterráneos. Desde entonces, muchos países han planeado construir metros. Por ejemplo, aunque la construcción del metro en la ex Unión Soviética comenzó tarde, su ventaja es que puede absorber la experiencia de otros países, estudiar diversas tecnologías de construcción del metro y adoptar métodos adecuados para su propia construcción. El Metro de Moscú, que comenzó a construirse en 1932, todavía estaba en construcción durante la Segunda Guerra Mundial. Tiene 6 kilómetros de largo y está destinado a ser utilizado como refugio antiaéreo. El metro de Moscú actual es uno de los más lujosos del mundo.
Londres, Inglaterra, es el metro más antiguo del mundo. Actualmente cuenta con más de 400 kilómetros de metro, ocupando el primer lugar del mundo. Le sigue Nueva York, con más de 380 kilómetros. El tercero es París, a casi 200 kilómetros de distancia.
Locomotoras ferroviarias
El transporte ferroviario se desarrolló en la década de 1920. Sus predecesores fueron los rieles de madera en Gran Bretaña en el siglo XVII y los vagones tirados por humanos y caballos sobre rieles en el siglo XVIII. . En 1802, el inglés Trevithick construyó una "máquina de vapor de alta presión" de 3,5 atmósferas y la primera locomotora de vapor experimental, que recorrió 14,5 kilómetros en el ferrocarril entre Michiel y Cardiff. En 1815, construyó 7 locomotoras de vapor con presión atmosférica, eficiencia térmica superior a 7 y potencia de más de 100 caballos de fuerza, lo que sentó las bases para la posterior invención del tren por Stephenson.
La invasión de Gran Bretaña por parte de Napoleón estalló en 1814 y los carruajes tirados por caballos no pudieron satisfacer la necesidad de transportar carbón en tiempos de guerra. Stephenson inventó una locomotora que descargaba vapor de la chimenea, provocando que la caldera explotara y se quemara. Con 30 toneladas de carbón, la velocidad es de 6,4 kilómetros por hora. En septiembre de 1825, finalmente construyó una locomotora de vapor utilizable con una velocidad de 24 kilómetros por hora y una carga de 90 toneladas, completando así la invención del tren.
Desde septiembre de 1826 hasta septiembre de 1830, Stephenson y su hijo construyeron el primer tren de pasajeros "Rocket" y ganaron el concurso, abriendo así la era del transporte ferroviario con locomotoras de vapor. En 1872, los coches con asientos comenzaron a hacerse populares en Gran Bretaña y aparecieron oficialmente los trenes de pasajeros.
Con el desarrollo del transporte ferroviario, el ancho estándar se ha puesto en la agenda. Hasta ahora, el ancho estándar aceptado internacionalmente fue propuesto por el británico Brunel en la década de 1930, y el Reino Unido no se unificó hasta 1892.
En 1870, el kilometraje total de los ferrocarriles en el mundo era de 21.000 kilómetros. En 1900, había alcanzado los 790.000 kilómetros.
A principios del siglo XX, los índices de consumo de combustible se redujeron aún más debido al uso de máquinas de vapor de expansión de tres etapas y locomotoras con sobrecalentadores. Se ha mejorado mucho la construcción de locomotoras y trenes. De 1936 a 1938, el británico Gresley diseñó las locomotoras no aerodinámicas "Pacific" y las aerodinámicas "Atlantic", con velocidades de 182,5 km y 203,5 km por hora respectivamente. En 1938, Francia construyó una locomotora de vapor de alta velocidad con una velocidad de 202 kilómetros por hora.
Debido al alto consumo de combustible, la pesada carrocería y la grave contaminación, las locomotoras de vapor están siendo reemplazadas gradualmente por locomotoras diésel y eléctricas. Locomotoras diésel de transmisión directa y aire comprimido fabricadas en Alemania de 1926 a 1929. En 1932 aparecieron locomotoras diésel con velocidades de 125 y 101,5 kilómetros por hora en el ferrocarril Berlín-Hamburgo en Alemania y en el ferrocarril del Noreste en Inglaterra, respectivamente. Sin embargo, debido al alto coste de los motores diésel y a las menores velocidades de las locomotoras que las de vapor, no han sido populares en Europa. En los Estados Unidos, debido a que el diésel era más barato, apareció un motor diésel combinado estandarizado en 1935, lo que promovió en gran medida el desarrollo de locomotoras diésel. En 1945 había 4.000 locomotoras diésel.
A principios de los años 60, varios países desarrollados comenzaron a producir en masa locomotoras diésel con entre 4.000 y 6.000 caballos de fuerza. A principios de los años 70, la potencia de las locomotoras diésel se había convertido en una serie y la cantidad cumplía las necesidades. Muchos países dejaron de utilizar locomotoras de vapor. En 1981, el Reino Unido construyó una locomotora diésel de alta velocidad con una velocidad de 270 kilómetros por hora.
Tras las locomotoras diésel, también se han desarrollado paulatinamente las locomotoras eléctricas. La primera locomotora eléctrica práctica se exhibió en la Exposición Universal de Berlín de 1879 y se utilizó en Alemania. La velocidad del motor puede cambiar dentro de un cierto rango con la carga. Es seguro de operar, tiene un equipo simple, no contamina y es fácil de operar y frenar. También puede recibir la potente potencia de la central eléctrica en poco tiempo. Genera la potencia de arranque necesaria, lo cual es conveniente para la conducción a alta velocidad.
En 1955, Francia construyó una locomotora eléctrica de alta velocidad con una velocidad de 332 kilómetros por hora, que se incrementó hasta los 380 kilómetros por hora en 1981. La mayor dificultad con las locomotoras eléctricas es el alto coste de las líneas aéreas y los equipos transformadores. En los Estados Unidos, el costo de la transmisión a larga distancia de energía de CA monofásica es dos tercios menor que el de las líneas de CC, por lo que se ha utilizado ampliamente y marcó el comienzo de una nueva era de gran desarrollo de las locomotoras eléctricas.
El tren "Braid"
La primera locomotora eléctrica del mundo, nacida en 1879, utiliza el tercer carril entre los dos carriles para introducir electricidad en la locomotora. Este método de suministro de energía es adecuado para bajo voltaje y baja potencia.
Con el desarrollo de las locomotoras eléctricas, para que funcionen rápido y tengan una gran capacidad de carga, es necesario aumentar el voltaje y la potencia del sistema de suministro de energía de la locomotora eléctrica, por lo que las líneas de transmisión de alto voltaje y es necesario utilizar equipos transformadores. En este caso, el tercer riel en el suelo ya no se puede usar para el suministro de energía porque es inseguro e incómodo de usar.
En 1881, Alemania probó con éxito un nuevo sistema de suministro de energía adecuado para locomotoras eléctricas en líneas de transmisión de alto voltaje, llamado sistema de suministro de energía "conductor aéreo de contacto", es decir, la línea de suministro de energía del eléctrico. La locomotora fue trasladada del suelo al aire. Este sistema de suministro de energía es similar al de los tranvías de la ciudad actual, con una "larga trenza" en el techo. La principal diferencia entre esta y las locomotoras eléctricas anteriores que utilizan baterías es que no tiene suministro de energía y funciona con una unidad de energía, por lo que la estructura de la locomotora es relativamente simple, pero requiere un conjunto de equipos de suministro de energía.
Esta especie de tren "trenzado" se basa en un pantógrafo instalado en el techo para guiar la electricidad desde cables en el aire hasta la locomotora. La electricidad enviada por las líneas de transmisión de alto voltaje es energía CA trifásica de hasta 110 kV, que la subestación de tracción debe convertir en energía CA monofásica de 25 kV antes de que pueda ser utilizada por las locomotoras. Por ello, se instala una subestación de tracción cada 50 kilómetros a lo largo de la vía ferroviaria por donde circulan las locomotoras eléctricas. La energía de la subestación se envía a la red de contactos adyacente a lo largo de la línea. La corriente alterna se conduce al rectificador de la locomotora a través del pantógrafo de la locomotora. El rectificador convierte la corriente alterna en corriente continua, lo que hace que el motor de CC gire. , y luego impulsa las ruedas para que giren a través de un conjunto de dispositivos de transmisión, y la locomotora viaja.
Aunque las locomotoras eléctricas aparecieron antes, no fue hasta la década de 1960 que comenzaron a recibir la atención de la gente y se utilizaron ampliamente. Se han convertido en el líder de la familia de locomotoras ferroviarias.
La gente llama a las locomotoras eléctricas "locomotoras" con poder mágico, porque tienen las siguientes ventajas únicas sobre las locomotoras de vapor:
En primer lugar, tienen una gran potencia, pueden tirar mucho más y funcionar. Vaya más rápido y tenga suficiente energía para subir colinas. Por ejemplo, el ferrocarril Baoji-Chengdu, el primer ferrocarril electrificado de mi país construido a finales de la década de 1950, aprovechó plenamente las ventajas de las locomotoras eléctricas. De Baoji a Chengdu, el primer obstáculo es cruzar las majestuosas montañas Qinling. En el pasado, se utilizaban tres locomotoras de vapor para arrastrar un camión de 950 toneladas hasta las montañas Qinling, como un viejo buey tirando de un camión, a una velocidad de sólo 18 kilómetros por hora. Cuando una locomotora de vapor va cuesta abajo, es frenada por las zapatas de freno, que se calientan debido a la fricción. Si no se enfría a tiempo, será difícil que la locomotora frene. Para garantizar una conducción segura, las locomotoras de vapor van cuesta abajo más lentamente que cuesta arriba y, a veces, incluso se detienen para que las zapatas de freno calentadas tengan tiempo suficiente para enfriarse. Posteriormente, se utilizaron tres locomotoras eléctricas en lugar del mismo número de locomotoras de vapor, que podían arrastrar 2.400 toneladas de carga montaña arriba a una velocidad de 50 kilómetros por hora. Tanto el volumen de carga como la velocidad eran casi el doble que las locomotoras de vapor. . Cuando la locomotora eléctrica va cuesta abajo, se utiliza el frenado de resistencia para hacer que el tren vaya cuesta abajo a una velocidad de 40 kilómetros por hora, lo cual es rápido y seguro.
En segundo lugar, las locomotoras eléctricas utilizan electricidad "limpia" y no emiten humo negro ni cenizas, por lo que no contaminarán el medio ambiente. Incluso si atraviesan varios kilómetros de túneles, los pasajeros no tendrán que preocuparse por el humo y los gases de escape, no se sentirán fascinados por el molesto hollín y no se ensuciarán la ropa. Los conductores de locomotoras también pueden trabajar en la cabina espaciosa y luminosa.
En tercer lugar, las locomotoras eléctricas son fáciles de operar y requieren un corto tiempo de preparación antes de la salida. A diferencia de las locomotoras de vapor que requieren agregar carbón y agua, a diferencia de las locomotoras diésel que requieren reabastecimiento de combustible. Ya sea en zonas desérticas donde el agua escasea o en zonas frías donde hay hielo y nieve, las locomotoras eléctricas pueden conducir trenes las 24 horas del día, siempre que haya energía.
En cuarto lugar, la energía eléctrica utilizada por las locomotoras eléctricas puede generarse a partir de carbón y petróleo, o también puede ser energía hidráulica, energía nuclear, gas natural, energía geotérmica, energía solar, etc. La energía es más abundante y eficiente que las locomotoras de vapor y las locomotoras diésel. La eficiencia térmica de las locomotoras de vapor es de sólo 7; la eficiencia térmica de las locomotoras diésel es alta, sólo 28; la eficiencia térmica de las locomotoras eléctricas con generación de energía térmica puede llegar a 30, y la eficiencia térmica de la generación de energía hidroeléctrica puede alcanzar 60 ~ 70.
En la década de 1950, debido a la explotación a gran escala del petróleo y los bajos precios, las locomotoras diésel se desarrollaron y utilizaron en todos los países del mundo, y las locomotoras eléctricas pasaron a un segundo plano. Sin embargo, después de que los países productores de petróleo aumentaran los precios del petróleo y se produjera la crisis mundial del petróleo, la gente centró su atención en las locomotoras eléctricas, promoviendo así el rápido desarrollo de las locomotoras eléctricas.
En aquella época, las locomotoras eléctricas se estaban desarrollando rápidamente en los países europeos, como las locomotoras eléctricas desarrolladas por Suiza, los Países Bajos y otros países y los tranvías utilizados para el transporte urbano. Japón ha fabricado locomotoras eléctricas AC/DC, que son más cómodas de usar.
Nuestro país concede gran importancia al uso de locomotoras eléctricas. Además de Baocheng Road, también ha construido varias líneas electrificadas, lo que ha mejorado enormemente la capacidad de carga de las locomotoras. Al mismo tiempo, China también desarrolló la locomotora eléctrica Shaoshan y la puso en funcionamiento.
Las locomotoras eléctricas no sólo se utilizan en ferrocarriles y transporte terrestre urbano (es decir, tranvías), sino también en metros urbanos, como el Metro de Milán en Italia y el Metro de Beijing en China. Ahora las "largas trenzas" de las locomotoras eléctricas del metro de Beijing han desaparecido. ¿Qué está sucediendo? Resultó que movió la "trenza larga" desde el techo hasta la calzada junto a la vía del tren. Esto es muy conveniente para la instalación y el mantenimiento, pero existe el riesgo de descarga eléctrica cerca de la vía. Los pasajeros tienen estrictamente prohibido saltar de la plataforma para garantizar la seguridad personal.
En la actualidad, algunos países han construido locomotoras eléctricas de 10.000 caballos de fuerza, que permiten a los trenes alcanzar velocidades de más de 200 kilómetros por hora. Otros están desarrollando locomotoras eléctricas de alta potencia con 14.000 caballos de fuerza, que aumentarán aún más la velocidad de los trenes. Parece que las locomotoras eléctricas tienen un futuro brillante.
Locomotoras diésel
Se informa que desde junio de 1992 hasta el 1 de junio, la sucursal ferroviaria de Beijing puso fin a la historia del uso de locomotoras de vapor para tirar de vagones de pasajeros y cambió a locomotoras diésel para aumentar el tren. velocidades y puntualidad.
¿Por qué deberían enviarse locomotoras de vapor a la "Sala de Exposiciones Históricas" y utilizarse locomotoras diésel? Esto se debe a que las locomotoras diésel son superiores a las de vapor en muchos aspectos. La supervivencia del más fuerte está completamente en consonancia con la ley del desarrollo de las cosas. Echemos un vistazo a su historia de desarrollo y las ventajas del motor de combustión interna.
Durante el uso de las locomotoras de vapor, se descubrió que una debilidad fatal de este tipo de locomotoras era la caldera grande y pesada, lo que afectaba seriamente sus perspectivas de desarrollo. En la caldera, el carbón se utiliza para calentar agua y convertirla en vapor, que luego se introduce en el cilindro para impulsar la locomotora hacia adelante. Algunas personas imaginan que si se retira esta voluminosa caldera, el combustible se quema directamente en el cilindro y el gas producido se utiliza para hacer girar las ruedas, se pueden superar las principales deficiencias de la locomotora de vapor. Como resultado, algunos científicos comenzaron a realizar experimentos de investigación.
En 1866, el alemán Otto fabricó por primera vez un nuevo tipo de motor de gas. Este motor se diferencia de una máquina de vapor en que quema combustible en una caldera fuera del cilindro. Enciende el gas en el cilindro y luego usa la presión del gas para empujar el pistón, que hace girar el cigüeñal. Por ello, se le dio un nombre a la imagen, denominado "motor de combustión interna". La aparición del motor de combustión interna aportó vitalidad al desarrollo ulterior de los trenes.
Posteriormente, en 1894, Alemania construyó la primera locomotora diésel del mundo. Este nuevo tipo de locomotora sin gran caldera no quema carbón ni gas, sino diésel como combustible. El motor diésel que utiliza fue inventado por el alemán Rudolf Diesel. Desde entonces, las locomotoras diésel se han convertido en un miembro importante de la familia de trenes y se utilizan ampliamente.
Aunque la locomotora diésel nació tarde, ha llamado la atención de otros porque tiene una capacidad superior a su hermana mayor de la familia de trenes, la locomotora de vapor. Sus ventajas destacadas son:
1. Las locomotoras diésel arrancan y aceleran rápidamente. Generalmente, la velocidad máxima de las locomotoras de vapor es de 110 km/h, mientras que la velocidad máxima de las locomotoras diésel puede alcanzar los 180 km/h, lo que aumenta la capacidad de transporte ferroviario en más del 25%.
2. Alta potencia. La potencia de las locomotoras de vapor suele rondar los 3.000 caballos, mientras que las locomotoras diésel pueden alcanzar entre 4.000 y 5.000 caballos, por lo que tienen más capacidad de carga.
3. Se puede aprovechar mejor la energía térmica del combustible. La eficiencia térmica de las locomotoras de vapor es generalmente de sólo 7, mientras que la eficiencia térmica de las locomotoras diésel puede alcanzar aproximadamente 28, que es tres veces mayor, lo que ahorra mucho combustible.
4. Indicado para zonas con escasez de agua. La locomotora de vapor es la reina del agua. Cada vez que un tren recorre 10 kilómetros, consume de 3 a 4 toneladas de agua. Los trenes que pasan por zonas secas y con escasez de agua deben traer su propia agua. Según las estadísticas, si un tren circula por una zona con escasez de agua y tiene 10 vagones, 3 de ellos se utilizan para retener agua. La refrigeración de locomotoras diésel sólo requiere unos pocos cientos de kilogramos de agua, que pueden reciclarse. Una locomotora diésel puede recorrer de forma continua 1.000 kilómetros seguidos, por eso se la conoce como el "Camello de Hierro".
5. El controlador es fácil de operar. El conductor de una locomotora diésel no necesita agregar carbón o agua como una locomotora de vapor. La cabina es luminosa y espaciosa, y el conductor tiene un amplio campo de visión durante la operación, lo cual es conveniente y seguro.
Algunas personas pueden pensar que las locomotoras y los automóviles de combustión interna son motores de combustión interna y que los principios estructurales deberían ser los mismos. De hecho, no son exactamente iguales. Los automóviles usan la energía generada por el motor de combustión interna para impulsar directamente las ruedas para que giren, mientras que las locomotoras de combustión interna primero usan el motor de combustión interna para impulsar un generador para generar energía eléctrica, y luego usan la energía eléctrica para hacer girar el motor eléctrico para conducir. la locomotora hacia adelante. Por lo tanto, las locomotoras diésel a menudo se denominan "locomotoras diésel de propulsión eléctrica".
Tras el nacimiento de la locomotora diésel, rápidamente superó a la locomotora de vapor con sus evidentes ventajas. Especialmente después del final de la Segunda Guerra Mundial, el petróleo, el combustible utilizado por las locomotoras diésel, era barato y estaba disponible en grandes cantidades, lo que fomentó eficazmente el desarrollo de las locomotoras diésel. Algunos países como Estados Unidos, Japón, Francia y Canadá han fabricado locomotoras diésel y, en unos 10 años, han implementado el uso de combustión interna en locomotoras ferroviarias, lo que ha hecho que las locomotoras diésel se utilicen ampliamente.
En 1958, China desarrolló su primera locomotora diésel. En 1969, se habían fabricado locomotoras diésel de alta potencia de 4.000 caballos de fuerza, como las locomotoras diésel Dongfeng, Dongfanghong y Beijing. En la actualidad, se utilizan varios tipos de locomotoras diésel para remolcar trenes largos en muchas líneas ferroviarias de mi país, y los trenes directos de pasajeros en algunas líneas troncales importantes son básicamente remolcados por locomotoras diésel.
Además de las locomotoras eléctricas de uso común, las locomotoras diésel también incluyen locomotoras diésel hidráulicas y de turbina de gas, que son adecuadas para zonas frías y con escasez de agua.
La hidráulica diésel utiliza la potencia generada por el motor de combustión interna para hacer girar las ruedas a través de cajas de cambios hidráulicas, ejes cardán, cajas de cambios de eje y otros equipos, impulsando así el vehículo hacia adelante. En los primeros sistemas hidráulicos diésel, para el accionamiento se utilizaban bielas similares a las utilizadas en las locomotoras de vapor.
Una locomotora de turbina de gas es una moderna locomotora de combustión interna. El motor de combustión interna de la locomotora funciona según el mismo principio que un avión a reacción. Tiene más caballos de fuerza que las locomotoras diésel comunes, menos vibraciones, estructura simple, conducción segura y confiable y es fácil de fabricar. La primera locomotora de turbina de gas del mundo se construyó en Suiza en 1941. Debido a que es particularmente adecuado para zonas frías y con escasez de agua, se ha desarrollado rápidamente en los últimos años. Los franceses desarrollaron y pusieron en funcionamiento locomotoras de turbina de gas de segunda y tercera generación, entre las cuales la velocidad máxima de la locomotora de turbina de gas de segunda generación alcanzó los 260 kilómetros por hora. En la actualidad, las locomotoras de turbina de gas se han convertido en una fuerza eficaz en las locomotoras modernas.
Tren de alta velocidad
Han pasado más de 100 años desde que salió el primer tren del mundo. Con el Tren
A medida que envejeces, te vuelves más y más moderno. Aunque actualmente se utilizan locomotoras eléctricas y diésel (incluidas las de turbina de gas) en todo el mundo (¿algunos países todavía utilizan locomotoras de vapor?/ca gt;