Железнодорожный транспорт

Прообразом железнодорожного транспорта стали вагонетки, катящиеся по деревянным рельсам. Упоминание об их использовании в горном деле можно встретить в специальной литературе середины XVI в. Для прочности дороги рельсы укладывали на поперечные бруски — шпалы. В XVIII в. на смену дереву пришел чугун: рельсы служили теперь дольше, да и катить по ним вагонетки стало легче. Уже в начале XIX в. на рудниках и заводах появились целые составы из груженых вагонеток, движимых лошадьми.

Вскоре железные дороги использовались не только для перевозки грузов, получили распространение пассажирские дороги с конной тягой. Первая такая рельсовая дорога была сооружена в 1801 г. в Англии между Уондсвортом и Кройдоном.

Автомобиль на рельсах

В 1784 г. английский инженер Джеймс Уатт создал паровую машину, что послужило началом промышленной революции. Универсальность такого вида движителя позволяла применять его не только на производстве, но и на транспорте. В 1769 г. французский артиллерийский офицер Жозеф Кюньо изобрел первую паровую повозку — прообраз автомобиля, а в 1804 г. английский конструктор Ричард Тревитик (1771—1833) поставил свой паровой автомобиль на рельсы и таким образом получил первый в мире паровоз. При собственном весе в 5 т он «тащил» со скоростью 8 км/ч пять вагонов общим весом 25 т, а порожняком двигался со скоростью 26 км/ч. В 1808 г. Тревитик усовершенствовал свой паровоз и порожняком он уже развивал скорость 30 км/ч.

Экономичность и надежность

Все рекорды, установленные паровозами в XIX в., ничего бы не стоили, если бы железные дороги не доказали свою надежность и экономическую выгоду. Оказалось, что стоимость и время проезда по одной и той же трассе уменьшались в 2—3 раза, стоило только пассажиру пересесть с дилижанса (конного экипажа) на поезд.

Убедившись в преимуществах паровозной тяги, практически во всех странах мира начали активное строительство новых магистралей. Только за последнее десятилетие XIX в. протяженность железных дорог увеличилась в Германии в 9 раз, во Франции — в 13, а в России — более чем в 100 раз. К концу XIX в. железные дороги, словно паутина, опутали поверхность земного шара. Этот вид транспорта стал основным на суше, а так как расстояние перестало быть препятствием, промышленность получила мощный стимул к своему развитию.

Последователи паровоза

Долгое время у паровоза не было конкурентов. Однако требовалось перевозить все больше грузов и пассажиров, со все большей скоростью. А паровая машина, приводившая в движение поезда, была отнюдь не самым совершенным двигателем.

Уже в первые десятилетия XX в. стало очевидным, что паровозу все труднее соперничать с автомобилем и самолетом. Чтобы сохранить пусть не лидерство, а просто устойчивые позиции в деле перевозки грузов и людей, железным дорогам пришлось переходить на новую, более современную тягу. Место паровозов заняли тепловозы. Эти мощные машины способны тянуть огромные и тяжелые составы, развивая при этом скорость выше 100 км/ч.

Первый локомотив, использовавший двигатель внутреннего сгорания, был построен еще Готлибом Даймлером в 1887 г. Этот тепловоз был оснащен двухцилиндровым двигателем, который работал на бензине. Более совершенная конструкция, оснащенная экономичным и мощным дизельным двигателем, была построена под руководством Рудольфа Дизеля в 1909 г. Однако из-за возникших проблем при испытаниях, а также начавшейся Первой мировой войны его доработка так и не была закончена. Лишь в 1924 г. американская компания «Дженерал Электрик» выпустила дизельный локомотив, характеристики которого позволили использовать его для транспортных перевозок.

Главная проблема при создании надежного тепловоза состояла в необходимости конструирования такого способа соединения двигателя с колесами (трансмиссии), чтобы стронуть с места тяжелый поезд. В поисках решения этой проблемы было опробовано много интересных идей, включая совместное использование паровых и дизельных двигателей. В 40-е гг. XX в. были разработаны такие трансмиссии, которые смогли решить эту проблему — гидравлические и электрические. Последняя завоевала большую популярность благодаря своей надежности: дизельный двигатель вращал ротор генератора, от которого питались тяговые электромоторы. В наши дни такие тепловозы широко используются для грузовых и пассажирских перевозок.

Не только быстрый, но и сильный

Настоящую революцию в области железнодорожных перевозок совершили машины, получающие энергию по проводам — электровозы. Им, как и трамваям, не надо было перевозить на себе топливо, и поэтому их конструкция могла быть самой простейшей — достаточно было лишь колесной платформы, установленной на рельсы, оснащенной электрическим двигателем и системой управления. Кстати, системы с различными способами подачи энергии разрабатывались вплоть до 30-х гг. прошлого столетия, и, в конце концов, была принята единая стандартная система питания от расположенного сверху токоведущего провода под напряжением 1500 В.

Первые электровозы были изобретены еще в конце XIX в. Самой первой электрической железной дорогой стал небольшой демонстрационный участок длиною всего 300 м с шириной колеи 1 м. Его построил немецкий инженер Вернер фон Сименс (1816—1892) специально для Берлинской выставки, которая прошла в 1879 г. Безусловно, это был скорее большой действующий макет, чем настоящая железная дорога. Однако он вполне исправно работал, и можно сказать, что положил начало созданию тех электропоездов, которые мы теперь небрежно зовем «электричками». Уже в 1903 г. немецкий электровоз «Сименс-унд-Хапьске» установил подряд несколько рекордов скорости на железной дороге, вплотную приблизившись к рубежу 100 км/ч. А в 1955 г. на опытных испытаниях во Франции была достигнута на прямом участке максимальная скорость поезда с электровозом 331 км/ч. Впрочем, для обыкновенных перевозок такие скорости не нужны.

Максимальная скорость современных грузовых электровозов обычно не превышает 150 км/ч, а пассажирских — 200 км/ч. Кстати, электровозы могут быть не только очень быстрыми, но и очень тяговитыми. Так, например, в 1991 г. электровоз, принадлежащий Бельгийской национальной железнодорожной компании, протащил самый длинный в мире пассажирский поезд, который состоял из 70 вагонов, имел длину 1732 м и весил 2786 т.