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Cómo funcionan los trenes

Cómo funcionan los trenes
Satisfacer
  1. A todo gas: locomotoras y tecnología de trenes
  2. Manteniéndonos en línea: los ferrocarriles
  3. Sistemas de transporte de mercancías por ferrocarril
  4. Sistemas ferroviarios para pasajeros
  5. El futuro del transporte ferroviario

A todo gas: locomotoras y tecnología de trenes

Cuando decimos entrenamiento, no solo estamos hablando de Thomas the Tank Engine. En cambio, estamos hablando del conjunto: vagones, vías, interruptores, señales y la locomotora, aunque no todos los trenes dependen de las locomotoras para transportarlos, pero la mayoría de los trenes que mencionaremos lo son.

Con las locomotoras al frente, hay vagones emparejados, cargados de carga y pasajeros, incluso animales de circo en algunos casos. El ferrocarril sigue al tren y hace algunas otras cosas de las que hablaremos más adelante. Como muchos trenes circulan por la misma línea, los interruptores y las señales controlan el tráfico. Veamos esto.

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El trabajo de locomotora consiste en transformar la energía química del combustible (madera, carbón, diesel) en energía cinética de movimiento. Las primeras locomotoras hicieron esto con una máquina de vapor, que puedes leer sobre cómo funciona la tecnología Steam. LA tren a vapor duró alrededor de un siglo, pero finalmente fue reemplazado por locomotora diesel, una poderosa maravilla mecánica que puede consistir en un gigantesco motor con alternadores o generadores eléctricos para suministrar electricidad al tren. De hecho, las locomotoras diésel tienen su propio artículo: Cómo funcionan las locomotoras diésel. Muchos trenes funcionan con varias locomotoras dentro del alcance para aumentar y distribuir la potencia.

Además de las locomotoras de vapor y diesel, muchos trenes funcionan exclusivamente con electricidad. Obtienen electricidad de un tercer carril, o línea eléctrica, a lo largo de las vías. Los transformadores transfieren la tensión de las líneas y la corriente eléctrica impulsa los motores (CA o CC) sobre las ruedas. Las locomotoras eléctricas se utilizan en el metro y en muchos sistemas de trenes urbanos.

Los operadores controlan el tren con el acelerador, la marcha atrás y el freno. LA Acelerador controla la velocidad de la locomotora. LA inversor permite que la locomotora retroceda. LA freno permite que la locomotora reduzca la velocidad y se detenga. Independientemente del tipo, las locomotoras utilizan frenos de aire comprimido y frenos de mano para apagar el motor. Los frenos de aire comprimido utilizan aire a alta presión para empujar el pie del freno contra la rueda. La fricción entre la pastilla de freno y las ruedas ralentiza el movimiento de las ruedas. El operador también regresa el motor para reducir la velocidad del tren, por ejemplo, cuando quita el pie del pedal del acelerador cuando el automóvil está parado. También se usa un freno de mano mecánico cuando fallan los frenos de aire (generalmente cuando la presión de aire es insuficiente para aplicarlos).

Todos los coches tienen cuadro que contiene ruedas y un sistema de suspensión para amortiguar la marcha. En cada extremo del carruaje, acopladores, que son como ganchos, conectan coches.

Lo que hay en el carrito depende del tipo de coche y hay varios.

  • Un vagón de mercancías es una caja básica en la que se pueden apilar cajas de mercancías.
  • Un vagón minero tiene la parte superior abierta y transporta carbón u otros minerales, como la bauxita.
  • Un carro tanque contiene líquidos, generalmente químicos como cloro y amoníaco.
  • Los vagones planos pueden contener objetos grandes e irregulares, como material de construcción o bobinas.
  • Los remolques pueden transportar automóviles.
  • Los vagones portacontenedores se llenan con contenedores en cajas de diversos materiales. A menudo, los contenedores se pueden apilar dos veces en estos vagones.
  • Los coches, por supuesto, detienen a la gente. Algunos tienen áreas de visualización con techo de vidrio y algunos incluso pueden ser coches cama para viajes largos.

Siga leyendo para obtener más información sobre lo que entrenan los guías en sus viajes.

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Manteniéndonos en línea: los ferrocarriles

Los enlaces en estos senderos cerca de Queensland, Australia, están hechos de madera, y los senderos que se extienden en la distancia parecen estar hechos de acero.

Tim Graham / Getty Images

Los rieles guían al tren, actuando como la superficie de baja fricción sobre la que viaja el tren y, a menudo, transfieren el peso del tren al suelo. El sendero también puede proporcionar electricidad a lo largo del tercer sendero, como recordará.

Una vía férrea consta de dos rieles de acero paralelos separados por una distancia fija, denominada evaluar. El ancho estándar es de 4 pies 8,5 pulgadas (1435 milímetros). Los rieles están conectados entre sí por rieles. conexiones (llamados durmientes en Europa), que pueden estar hechos de madera u hormigón. Los rieles suelen estar atornillados a las traviesas. Los bucles se fijan a la grava o lastre. El lastre generalmente está hecho de piedras sueltas que ayudan a transferir la carga a los cimientos que se encuentran debajo. Las traviesas “flotan” sobre el lastre y el peso de la vía las mantiene estabilizadas.

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Cuando los trabajadores ferroviarios colocan los rieles, generalmente usan un riel de acero de fondo plano que se asemeja a las vigas en I de acero del edificio. El sendero tiene una base o pie ancha, una franja estrecha y una cabeza (más ancha que la franja, pero no tan ancha como el pie). El peso de las vías varía de 80 a 160 libras (36 a 73 kg) por yarda, según el tipo de tren que circule por las vías y el país. Los segmentos de riel se pueden conectar entre sí mediante placas atornilladas llamadas cuchillas de pesca, pero la mayoría de los segmentos de riel modernos se sueldan entre sí para garantizar una conducción suave.

Debajo de las pistas, la pista a veces está amortiguada o ponderada. La base puede ser de arena u hormigón. En muchos casos, las vías del tren se elevan del suelo circundante y tienen sistemas de drenaje para eliminar el agua. También se pueden rodear con vallas para evitar que los animales y las personas transiten por los senderos. Finalmente, los trenes eléctricos contarán con un tercer carril de energía o cables salientes que proporcionarán electricidad.

Los rieles de acero pueden ser rectos o curvos para guiar el tren, ya que el acero se dobla fácilmente. Dependiendo de la topografía, algunos giros pueden inclinarse o inclinarse ligeramente para ayudar al tren a mantenerse en la vía mientras realiza el giro. En varios puntos del sendero, los senderos pueden tener viajar diariamente, que puede mover un tren de un andén a otro. Los interruptores y la tira de soporte son importantes para el control del tráfico. Por ejemplo, cuando dos trenes viajan en la misma línea, un interruptor puede permitir que un tren se detenga en una línea de espera mientras el otro pasa. Un interruptor también puede cambiar la dirección de un tren, por ejemplo, moviéndolo de una línea norte-sur a una línea este-oeste. Muchas estaciones tienen patio de cambio donde los trenes se ensamblan y se mueven en diferentes vías.

Para terminar, señales a lo largo de las vías, informa a los operadores ferroviarios sobre las próximas condiciones de tráfico. Las señales controlan el tráfico ferroviario de la misma manera que los semáforos controlan el tráfico de automóviles en las carreteras. Además de la señalización, muchas locomotoras están equipadas con radios y terminales de computadora que monitorean las condiciones del tráfico utilizando información proporcionada por los centros de señalización, similar a las estaciones de control de tráfico aéreo.

Ahora que tenemos los mecanismos en su lugar, veamos cómo funcionan juntos para mover paquetes y personas.

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Sistemas de transporte de mercancías por ferrocarril

Los vagones abiertos de este tren de carga de Wyoming están llenos de carbón, una carga común para los ferrocarriles de carga.

Los vagones abiertos de este tren de carga de Wyoming están llenos de carbón, una carga común para los ferrocarriles de carga.

Michael Melford / Getty Images

Los ferrocarriles son quizás la forma más barata de transportar mercancías por tierra. Según la Asociación de Ferrocarriles Estadounidenses (AAR), el sistema de trenes de carga estadounidense es líder mundial en términos de volumen de tráfico, volumen de carga transportada, ingresos, conveniencia, kilómetros de ferrocarril y otras medidas.

Los ferrocarriles de carga de EE. UU. Incluyen las siguientes categorías:

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  • Clase I.ferrocarriles de carga reportan ingresos superiores a $ 346,8 millones. Hay siete ferrocarriles de carga en los Estados Unidos y transportan más del 67% de la carga del país. Operan de 3.200 a 32.000 millas (5.150 a 51.499 kilómetros) de vías y, por lo general, operan en largas distancias. Algunas empresas de esta clase incluyen CSX Transportation, Norfolk Southern y Union Pacific Railroad.
  • Regionalferrocarriles de carga récord con ingresos entre $ 40 millones y $ 346,8 millones. Más de 33 ferrocarriles regionales operan en los Estados Unidos, cada uno con 350-600 millas (563-966 kilómetros) de vías.
  • Ferrocarriles de carga locales tienen ingresos de menos de $ 40 millones y operan menos de 350 millas de vías. Muchos transportistas locales regulares transportan carga a más de 121 kilómetros (75 millas), generalmente dentro de un solo estado. Aproximadamente 324 líneas locales operan en los Estados Unidos.
  • Conmutación de ferrocarriles y terminales (S&T) no proporcionan transporte de punto a punto, sino servicios de transferencia. Recogen y entregan los vagones en un área, generalmente a los ferrocarriles locales.

[source: AAR]

Los ferrocarriles de mercancías transportan muchas cosas, pero el elemento más común es el carbón para las centrales eléctricas (44% del tonelaje y 21% de la facturación). Las principales categorías son productos químicos, productos agrícolas, minerales no metálicos, envíos mixtos y otros productos. En 2007, los ferrocarriles de Clase I transportaron más de 1.9 mil millones de toneladas (1.7 mil millones de toneladas métricas) de carga y tuvieron ingresos de alrededor de 53 mil millones de dólares. Los ferrocarriles de carga ganan dinero en función del peso de las mercancías y la distancia recorrida. Usos de la industria mil toneladas como unidad básica, y los ferrocarriles de Clase I transportaron más de 1,7 billones de toneladas-millas en 2007 [source: AAR].

En los Estados Unidos, los propios ferrocarriles tienen las vías. Las concesiones de tierras federales a los ferrocarriles en el siglo XIX permitieron que los ferrocarriles fueran propietarios de las vías. Además, las empresas ferroviarias estadounidenses son de propiedad y gestión privadas, sin subsidios gubernamentales. Aunque los ferrocarriles tienen algunos de los miles de vagones de mercancías en uso, los fabricantes de automóviles y otros transportistas, de hecho, tienen la mayoría de ellos.

Los líderes internacionales en ferrocarriles de carga son Estados Unidos, Rusia y China. A diferencia de Estados Unidos, la mayoría de los ferrocarriles de Europa son propiedad del gobierno. Transportan principalmente pasajeros y, en mucha menor medida, carga. Sin embargo, esta configuración está cambiando y el transporte de carga es cada vez más importante. Los ferrocarriles europeos no obtienen tanto dinero con el transporte de mercancías como los estadounidenses. Su situación parece ser similar a la de los ferrocarriles de carga estadounidenses antes de la aprobación de la Ley Staggers Rail Act de 1980.

Por el lado de los pasajeros, sin embargo, los ferrocarriles europeos están a millones de metros por delante, como leerá a continuación.

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Sistemas ferroviarios para pasajeros

El salón ferroviario Coast Starlight de Amtrak parece lo suficientemente cómodo, entonces, ¿por qué no viajan más personas en el único ferrocarril nacional de pasajeros de los Estados Unidos?

El salón ferroviario Coast Starlight de Amtrak parece lo suficientemente cómodo, entonces, ¿por qué no viajan más personas en el único ferrocarril nacional de pasajeros de los Estados Unidos?

Imágenes de Lee Foster / Getty

Al comienzo de los viajes en tren en los Estados Unidos, los ferrocarriles de carga brindaban servicios de pasajeros, pero no traían mucho dinero. En 1970, el Congreso creó Amtrak para hacerse cargo de los servicios de pasajeros de las empresas de transporte de mercancías por ferrocarril. Amtrak opera servicios de corredor en las principales áreas urbanas de la costa este, el medio oeste y la costa oeste. También ofrece servicios transnacionales.

Amtrak opera vías que pertenecen a los ferrocarriles anfitriones. De hecho, el 70% de las rutas de Amtrak son propiedad de compañías de carga Clase I. Sirve a más de 500 destinos en 46 estados. En 2007, Amtrak transportó 25,8 millones de pasajeros (un promedio de 70.000 pasajeros en 300 trenes por día).

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Amtrak recibe apoyo federal, estatal y local a cambio de brindar servicios para pasajeros y pasajeros. A pesar del apoyo del gobierno y el aumento del número de pasajeros, Amtrak no ha obtenido ganancias. En 2007, los gastos de Amtrak excedieron sus ingresos en aproximadamente $ 1 mil millones. Una de las posibles razones de esta escasez es que Amtrak enfrenta una fuerte competencia de los automóviles y las aerolíneas, pero volveremos a eso más adelante.

Por el contrario, los sistemas ferroviarios europeos se dedican principalmente al tráfico de pasajeros. La mayoría de los ferrocarriles de Europa son propiedad del gobierno. En 1959, nació el grupo Eurail para gestionar la creciente carga turística. La organización coordina y comercializa el tráfico ferroviario de pasajeros entre 30 países europeos. La red europea conecta la mayoría de las ciudades europeas. Los trenes de alta velocidad de Eurail se han vuelto competitivos con las aerolíneas y son más eficientes que los automóviles.

Rusia, China, Corea, Japón y Australia también brindan servicios de pasajeros por ferrocarril. Cada país tiene una extensa red ferroviaria para los viajes de pasajeros. Además, la red ferroviaria europea está conectada a los ferrocarriles que van a China, India y el sudeste asiático. Sin embargo, no todos los países o continentes han establecido redes ferroviarias internacionales. Ni África ni América Central o del Sur tienen tales redes. Y aunque México, Perú, Brasil, Sudáfrica y Marruecos tienen trenes, estos trenes viajan por vías ubicadas solo en esos países.

No podemos dejar que esta página termine con una mención de algunos de nuestros trenes de pasajeros favoritos.

  • LA Orient Express fue uno de los primeros trenes de lujo. En 1883, transportaba pasajeros desde París a Giurgi, Rumania. El túnel Simplon amplió el servicio de tren a Venecia en 1906. En 1923, la ruta del tren se amplió nuevamente para llegar a Estambul. Su popularidad alcanzó su punto máximo en la década de 1930, pero los viajes disminuyeron después de la Segunda Guerra Mundial. Su último viaje fue en mayo de 1977. El tren favorito de Agatha Christie renació en 1982 y se restauró su ruta de Londres a Venecia.
  • Eurostar se convirtió en el primer ferrocarril en conectar el Reino Unido con Europa continental. Pase por el túnel del canal que se extiende debajo del canal. Eurostar ofrece un servicio de tren de alta velocidad desde Londres a París y Bruselas. Debes recordar Eurostar por tu participación en la película “Misión Imposible”.
  • TGV, el tren francés de alta velocidad de propulsión eléctrica silba entre París, Lyon, Burdeos y Marsella. En abril de 2007, estableció el récord mundial de viaje en tren más rápido a 357 millas por hora (575 kilómetros por hora). Viaja regularmente a 200 millas por hora (320 kilómetros por hora).

¿Los viajes en tren se extenderán a más de unos pocos países seleccionados? Siga leyendo para averiguarlo.

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El futuro del transporte ferroviario

Los trenes de alta velocidad como el TGV francés pueden dominar las vías en el futuro, pero a veces terminan en escombros espectaculares, como un tren viejo normal.

Los trenes de alta velocidad como el TGV francés pueden dominar las vías en el futuro, pero a veces terminan en escombros espectaculares, como un tren viejo normal.

Michael Dunning / Getty Images

El éxito del sistema ferroviario de mercancías de EE. UU. Ha demostrado que el transporte de mercancías por ferrocarril puede ser económico, eficiente y rentable. Los trenes son una parte vital de la infraestructura de un país, entonces, ¿cómo será su futuro?

El futuro del transporte ferroviario vendrá dictado por el precio y la disponibilidad del petróleo, la determinación de los gobiernos de encontrar medios de transporte alternativos y la demanda pública de un transporte rápido y barato. Por ejemplo, el alto tráfico de pasajeros en Europa en Europa se debió en parte a los precedentes históricos y al precio de la gasolina. Ha mejorado con el avance de los trenes de alta velocidad y las líneas ferroviarias de pasajeros.

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En los Estados Unidos, el tráfico de pasajeros por ferrocarril no ha crecido por varias razones:

  • El país no tiene una red ferroviaria de pasajeros independiente del sistema ferroviario de carga, por lo que no todas las partes del país tienen acceso a los ferrocarriles.
  • Hasta hace poco, el precio del petróleo todavía era relativamente bajo, lo que hace que los automóviles y las aerolíneas sean más atractivos para muchas personas.
  • Muchos trenes siguen siendo relativamente lentos o hacen muchas paradas. Por ejemplo, un viaje en tren desde Raleigh, Carolina del Norte a Washington, DC, puede tomar cinco horas, que es el mismo tiempo que se tarda en conducir entre las dos ciudades.

Sin embargo, con el aumento de los precios del petróleo, los estadounidenses buscarán medios alternativos de viajes de larga distancia y los trenes son un buen candidato.

Pero reorganizar los ferrocarriles estadounidenses para el tráfico de pasajeros no será fácil. Por ejemplo, es probable que los viajeros deseen trenes de alta velocidad, como los de Europa y Japón, pero los trenes de alta velocidad son costosos de construir y mantener. También funcionan mejor en ferrocarriles dedicados a los pasajeros. Además, los ferrocarriles deben llegar a más ciudades y destinos de los que llegan actualmente. Por lo tanto, hacer de los ferrocarriles una forma importante de transporte de pasajeros requerirá inversiones para expandir y mejorar las redes ferroviarias. Queda por ver si esta expansión será realizada por el gobierno o por empresas privadas. Es poco probable que esto suceda hasta que aumente la demanda pública de transporte ferroviario de pasajeros.

Las nuevas tecnologías, como la levitación magnética o los trenes de levitación magnética, pueden aumentar aún más la velocidad de los trenes. Estos trenes no tienen ruedas, pero viajan sobre pistas magnéticas superconductoras, pero su construcción y mantenimiento son costosos.

Siga buscando historias de trenes más interesantes, como Cómo funcionó el gran robo del tren.

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La foto muestra un modelo de vagón de ferrocarril introducido en Stockton & Darlington Railway.  ¿Cómo salimos de aquí para los trenes de alta velocidad?

La foto muestra un modelo de vagón de ferrocarril introducido en Stockton & Darlington Railway. ¿Cómo salimos de aquí para los trenes de alta velocidad?

Imágenes de tiempo y vida / Getty Images

Cruzar distancias cortas o continentes enteros, Los trenes actuar como uno de los principales medios de transporte del mundo. También llamados ferrocarriles o vías férreas, los trenes transportan pasajeros o mercancías en sus vagones, como materias primas, suministros o productos terminados, y en ocasiones ambos.

Antes de las locas ideas de personas como los hermanos Wright, Henry Ford y Gottlieb Daimler, tenías opciones limitadas para viajar por la ciudad y el campo. Los caminos pavimentados no siempre cruzan el campo. Incluso con las carreteras, los vehículos tirados por caballos todavía tienen dificultades para transportar personas y mercancías, especialmente con mal tiempo. Ya en 1550, los pragmáticos alemanes construyeron y utilizaron sistemas de rieles de madera, creyendo que los carros tirados por caballos y los carros podían viajar más fácil y rápidamente en pistas de madera que en caminos de tierra. A finales del siglo XVIII, las ruedas y rieles de hierro habían levantado ruedas de madera.

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Pero fue solo en 1797 que se inventó la locomotora de vapor en Inglaterra que el ferrocarril tal como lo conocemos comenzó a tomar forma. Stockton & Darlington Railroad Company, en Inglaterra, se convirtió en el primer ferrocarril público en transportar pasajeros y carga. Las locomotoras de vapor transportaron seis vagones de carbón y hasta 450 pasajeros en una distancia de 14 kilómetros en menos de una hora. Los caballos no pudieron superar esto.

Al otro lado del océano, B&O Railroad Company se estableció como la primera compañía ferroviaria de Estados Unidos en 1827. En 1860, los trabajadores ferroviarios estadounidenses habían tendido 48.280 kilómetros de vías, más que en cualquier parte del mundo. [source: AAR]. Los ferrocarriles sirvieron como la forma principal de transporte e hicieron que el transporte de suministros y mercancías fuera barato y fácil, incluso para los ejércitos de la Unión y la Confederación durante la Guerra Civil.

Después de la Guerra Civil, la red ferroviaria de Estados Unidos se expandió nuevamente y el primer ferrocarril transcontinental del país se completó en 1869. Surgieron ciudades a lo largo de las vías y el ferrocarril aceleró la expansión hacia el oeste. A principios del siglo XX, los ferrocarriles estadounidenses operaban 408,773 kilómetros de vías. Las locomotoras diesel han reemplazado a las locomotoras de vapor.

Pero a mediados del siglo XX, había comenzado el declive de los ferrocarriles estadounidenses. Una red de carreteras interestatales desarrollada y extensas regulaciones federales afectaron a los trenes. Sin embargo, en la actual crisis energética, los trenes, que funcionan con diésel y, en ocasiones, incluso con biodiésel, pueden recuperar su antigua popularidad entre los pasajeros a medida que avanzamos hacia el siglo XXI.

No descarrile. Quédese aquí mientras hablamos de tecnología ferroviaria, cómo los trenes transportan personas y mercancías y qué nos depara el futuro del transporte ferroviario.

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