Железнодорожный транспорт

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)

Реферат

на тему: "Железнодорожный транспорт"

Выполнил: студент группы 1БОП 2

Данилочкин А.А.

Проверил: Снеткова О.Л.

Москва - 2013 г.

Содержание

1. Железнодорожный транспорт

2. История развития железнодорожного транспорта

3. Инновации

4. Подвижной состав

5. Тяга поездов

6. Используемая энергия

7. Пассажирские поезда

8. Грузовые поезда

9. Железнодорожный путь

10. Станции

11. Безопасность

12. Техническое обслуживание

13. Городской железнодорожный общественный транспорт

14. Длина железнодорожной сети разных стран

1. Железнодорожный транспорт

Железнодоромжный трамнспорт - вид наземного транспорта, перевозка грузов и пассажиров на котором осуществляется колесными транспортными средствами по рельсовым путям. В отличие от автомобильного транспорта, где транспортное средство просто движется по подготовленной поверхности, железнодорожный транспорт направляется путями, по которым он идет. Железнодорожные пути обычно состоят из железных рельс, установленных на шпалы и балласт, по которому движется подвижной состав, обычно оснащенный металлическими колесами. Однако возможно и другое устройство путей, например, безбалластный путь, где пути прикреплены к цементной основе.

Подвижной состав железнодорожного транспорта обычно имеет меньшее сопротивление трению по сравнению с автомобилями, а пассажирские и грузовые вагоны могут быть сцеплены в более длинные поезда. Движущей силой в поездах являются локомотивы, использующие электричество или производящие собственную мощность, обычно дизельными двигателями. Железнодорожный транспорт является безопасным видом транспорта по сравнению с другими его видами. Железнодорожный транспорт способен справляться с большими объёмами пассажиро- и грузопотоков и является энергоэффективным, однако обычно менее гибкий и более капиталоемкий, чем автомобильный транспорт при меньшей загрузке транспортной сети.

Старейшие железные дороги, где человек сам тянул груз, относятся к VI веку до н. э, а Периандр, один из семи мудрецов, считается её изобретателем. Железные дороги расцвели после изобретения в Великобритании паровой машины, ставшей важным источником энергии в XVIII и XIX веках. Паровые двигатели позволили строить железные дороги на большие расстояния, что, в свою очередь, стало одним из важнейших компонентов индустриальной революции. Железные дороги снизили стоимость доставки, а также потери товаров по сравнению с водным транспортом, где корабли часто тонули. Перемещение грузов с каналов, которые использовались в Европе до появления железных дорог, создало "общегосударственный рынок", где цены на товары почти не отличались в разных городах.

В 1880-х появились поезда, работающие на электричестве, а также появились первые трамваи и метрополитены. Начиная с 1940-х не электрифицированные железные дороги большинства стран стали заменять паровые локомотивы на дизель-электрические, практически завершив этот процесс к 2000 году. В 1960-х электрифицированные высокоскоростные железные дороги появились в Японии и некоторых других странах. Некоторые другие системы наземного направляемого транспорта, такие как монорельс и маглев не имеют столь широкого применения.

2. История развития железнодорожного транспорта

История роста, упадка и восстановления железнодорожного транспорта может быть поделена на несколько периодов, определявшихся используемой энергией:

o Допаровая эра. Самые ранние данные о рельсовых дорогах относятся к волоку Диолк, где суда транспортировались через Коринфский перешеек в Греции в VI веке до н. э. Тележки толкались рабами по углублениям в известняке, являвшиеся частью дороги. Диолк существовал на протяжении более 600 лет.

Рельсовые дороги стали вновь появляться в Европе после Тёмных веков. Самым ранним упоминанием таких дорог в Европе является витраж во Фрайбургском мюнстере в Германии, датируемый примерно 1350 годом. В 1515 году Маттхеус Ланг описал Райсцуг, фуникулёрную рельсовую дорогу в Хоэнзальцбург в Австрии. Изначально линия использовала деревянные рельсы и пеньковую веревку, а работала за счет усилий людей и животных. Линия существует до сих пор, хотя и в усовершенствованной форме, являясь одной из старейших работающих железных дорог.

В 1550 году узкоколейные дороги с деревянными рельсами часто встречались в шахтах в Европе. К XVII веку деревянные гужевые рельсовые дороги были широко распространены в Великобритании для транспортировки угля из шахт к причалам на каналах для последующей перегрузки на корабли. Миддлетонская железная дорога в Лидсе, старейшая в мире железная дорога, построена в 1758 году. В 1764 году была построена первая гравитационная железная дорога в США в Льюистоне, штат Нью-Йорк. В 1755 году для перевозки породы на рудниках Алтая уже был построен узкоколейный путь с деревянными рельсами, по которым двигались деревянные же вагонетки. Первой постоянной конкой была Лейперская железная дорога в 1810 году.

Первой дорогой, сделанной именно из железа, в виде чугунных листов поверх деревянных рельс, была запущена в 1768 году. Это нововведение позволило иметь различную ширину колеи. В 1790-х полностью железные рельсы стали появляться в Великобритании. В 1788 году в Петрозаводске был построен "Чугунный колесопровод" - первая в России железная дорога. В 1803 году Уильям Джессоп открыл Железную рельсовую дорогу Сюррея в южном Лондоне, возможно первую в мире общественную железную дорогу на гужевой тяге. Изобретение Джоном Биркиншоу рельсов из кованного железа в 1820 году позволило увеличить длину коротких, хрупких и часто неодинаковых чугунных рельс до 15 м. В 1857 году их заменили стальные рельсы.

o Век пара. Развитие парового двигателя во время индустриальной революции в Великобритании подстегнуло идеи мобильного паровоза, который мог бы буксировать поезда по рельсам. Паровые машины Развитие парового двигателя во время индустриальной революции в Великобритании подстегнуло идеи мобильного паровоза, который мог бы буксировать поезда по рельсам. Паровые машины Джеймса Уатта, запатентованные в 1769 году (и затем измененные в 1782 году) были тяжелыми двигателями с низким давлением, что делало их непригодными для использования в локомотиве. Тем не менее, в 1804 году, применяя пар под высоким давлением, Ричард Тревитик показал в Мертир-Тидвил, Великобритания, первый поезд на паровой тяге. Показательный заезд имел противоречивый успех, сломав часть хрупких чугунных рельс. Два года спустя, первая пассажирская железная дорога на гужевой тяге была открыта между Суонси и Мамблз.

o Электрификация и дизелизация. Эксперименты с электрическими железными дорогами были начаты Роберт Дэвидсон в 1838 году. Он создал вагон, способный двигаться со скоростью 6.4 км/ч. Трамвай Большого Лихтерфельде в 1881 году стал первым, где электричество подавалось в поезд прямо в пути. Контактная сеть стала использоваться на Трамвай Мёдлинг-Хинтербрюль в Австрии в октябре 1883 года. Изначально электрические сети использовались только на трамваях, которые до этого по прежнему были на конной тяге. Первой обычной полностью электрифицированной железнодорожной линией стала линия Вальтеллина в Италии, открывшаяся 4 сентября 1902 года.

В течение 1890-х многие крупные города, такие как Лондон, Париж и Нью-Йорк использовали новую технологию для построения метрополитена для перемещений по городу. Трамваи появились во многих городах поменьше, и часто являлись единственным видом общественного транспорта до появления автобусов в 1920-х. Междугородный и пригородный трамвай стал стандартным видом транспорта вокруг крупных городов в Северной Америке. Изначально все электрифицированные железные дороги использовали постоянный ток, однако в 1904 году Железная дорога долины Стубай начала использовать переменный ток. Паровозы требуют большого количества рабочих для очистки, загрузки, содержания и использования. Трудовые затраты в развитых странах существенно выросли после Второй мировой войны, сделав использование паровой тяги гораздо дороже. В то же время война стимулировала улучшение в технологии двигателя внутреннего сгорания, что сделало тепловозы дешевле и мощнее. Это заставило железнодорожных операторов мира начать программу конвертации неэлектрифицированных участков с использования пара на дизель.

По причине широкомасштабного строительства автомагистралей после войны, железнодорожный транспорт стал менее популярен для перемещения на близкие расстояния, а авиация стала отнимать значительную часть рынка дальних перевозок. Большинство трамвайных маршрутов было заменено либо метрополитенами, либо автобусами, в то время как высокие издержки при перегрузке на другой вид транспорта сделали короткие маршруты грузовых поездов не конкурентными. Нефтяной кризис 1973 года привел к пересмотру взглядов на транспорт, поэтому практически все трамвайные системы, дожившие до 1970-х работают и сегодня. В то же время контейнерные перевозки позволили грузовым поездам стать более конкурентоспособными при грузовых перевозках и быть частью грузовых потоков, использующих разные виды транспорта. С появлением в 1964 году высокоскоростной железной дороги Синкансэн в Японии поезда снова смогли занять доминирующие позиции в междугородних путешествиях. Введение автоматизированных систем в 1970-х позволило снизить издержки. 1990-е годы принесли большее внимание к доступности транспорта для людей с ограниченными возможностями и низкопольным поездам. Многие трамвайные линии были улучшены, став легкорельсовым транспортом, а многие города, где трамвайные линии были закрыты, снова открыли легкорельсовые маршруты.

Среди инноваций XIX и XX веков можно упомянуть:

- замену деревянных вагонов полностью стальными, что обеспечило повышение безопасности и удобства обслуживания;

- замену железных рельс стальными, что обеспечило более высокие скорости и пропускную способность при меньшем весе и стоимости;

- замена отопления от печи на подачу горячего пара из локомотива по трубам;

- замена газового освещения на электрическое с использованием батареи и генератора под вагоном;

- развитие кондиционирования со специальным подвагонным оборудованием.

Кроме того, в первой половине XX века в инфраструктуре стали появляться новые технологические веяния, как например:

- сваренные рельсы длинной 400 метров;

- бетонные шпалы;

- двупутные линии;

- контейнерные терминалы разных видов транспорта и технологии обработки грузов;

- развитие дизель-электрической тяги для использования двухфазного двигателя и тяговой тормозной системы;

- системы контроля "Точно в срок".

Помимо технологий, развивается и управление систем с повышением ответственности в экологии; повышенной заботе о сотрудниках и общественной безопасности; появление пригородного сообщения и снижение количества работников в отрасли за счет привлечения подрядчиков и консультантов. железнодорожный транспорт подвижной нововведение

4. Подвижной состав

Поезд - в современном понятии сформированный и сцепленный состав, состоящий из группы вагонов, с одним или несколькими действующими локомотивами или моторными вагонами, приводящими его в движение, и имеющий установленные сигналы (звуковые и видимые), которые обозначают его голову и хвост. Помимо этого, на многих (в том числе и российских) железных дорогах каждый поезд получает определённый номер, позволяющий отличать его от остальных поездов. К поездам также относят локомотивы без вагонов, моторные вагоны и специальный самоходный подвижной состав (например, автомотрисы и дрезины несъёмного типа), отправляемые на перегон и имеющие установленные сигналы.

5. Тяга поездов

Для приведения поезда в движение на первых рельсовых дорогах использовали мускульную силу животных, в основном лошадей. В первой половине XIX века им на смену пришёл локомотив - передвигающееся по рельсам тяговое транспортное средство. Обычно это одно или более тяговое средство, расположенное впереди поезда, дающее достаточную силу тяги для движения веса всего поезда. Такая структура является основной для грузовых поездов и часто используемой в пассажирских. В некоторых пассажирских поездах последний вагон также оборудован кабиной машиниста, так что машинист может удаленно управлять локомотивом. Такая система позволяет избежать одного из недостатков поездов - отпадает необходимость перемещения локомотива в начало поезда каждый раз, когда поезд меняет направление движения. Вагон - подвижное средство, используемое для транспортировки пассажиров или грузов.

Моторвагонный подвижной состав движется за счет подачи мощности на колеса всего поезда. Такие системы обычно используются в метрополитене и трамваях, а также на многих коротких и длинных пассажирских маршрутах. Автомотриса является одним отдельным самодвижущимся вагоном, работающим либо на электричестве, либо на дизельном двигателе. Моторвагонные поезда имеют кабину машиниста в каждом из концов состава и появились в связи с появлением электрического мотора и достаточно маленького двигателя для установки под вагоном. Грузовых моторвагонных составов очень мало и это в основном высокоскоростные почтовые поезда.

6. Используемая энергия

Паровозы - это локомотивы, использующие паровой двигатель. В его топке сжигается уголь, нефть или древесина, для кипячение воды в котле, что создает пар под давлением. Пар проходит через дымовую коробку, перед тем как выйти через трубу. При этом он передает энергию в поршень, который передает её через шатун на движущие колёсные пары или на коленчатый вал на движущей оси. Паровозы были выведены из эксплуатации почти во всем мире по соображениям экономичности и безопасности, хотя многие сохранены в рабочем состоянии на исторических железных дорогах.

Электровозы получают энергию из стационарного источника через воздушную контактную сеть или контактный рельс. Некоторые в дополнении или вместо этого используют батарею. В локомотивах, работающих на высоковольтном переменном токе, трансформатор в локомотиве переводит поступающий ток в используемый электрическим двигателем, который передает энергию на колеса. Современные локомотивы могут также использовать трёхфазный двигатель или двигатель на постоянном токе. Электровозы считаются наиболее мощным видом локомотивов, а также самым дешевым в использовании, тихим и не создающим загрязнения по ходу движения. Однако они требуют высоких капиталовложений для оснащения контактной сети и сопутствующей инфраструктуры. Соответственно, электрическая тяга чаще используется в городских системах с высоким пассажиропотоком и высокоскоростных железных дорогах.

Тепловоз использует дизельный двигатель. Передачи энергии может быть электрической, механической, гидравлической, однако электрическая передача является наиболее популярной. Электротепловозы могут двигаться на дизельной тяге с электрической передачей на не электрифицированных частях и на электрической тяге по электрифицированным путям.

7. Пассажирские поезда

Пассажирский поезд ходит между станциями, где пассажиры могут садится на поезд и выходить из него. В пути обычно в пассажирских вагонах находится проводник, обслуживающий пассажиров. Пассажирские поезда являются частью общественного транспорта, зачастую являясь его основой, когда автобусы подвозят пассажиров к станциям. Пассажирские поезда могут выполнять различные функции, следовать по длинным междугородним маршрутам, ежедневные городские поездки или пригородное сообщение. Пассажирские поезда имеют большое разнообразие подвижного состава, скоростей, требований по габаритам и частоты следования. Основное деление пассажирских поездов можно сделать по двум основным видам: междугородние железные дороги и внутригородской транспорт. Первые имеют высокую скорость, длинные маршруты и реже ходят (обычно по расписанию), вторые имеют более низкие скорости, более короткие маршруты и большая частота (особенно в часы пик).

Междугородние поезда следуют по длинным маршрутам, при этом, почти не имея остановок между городами. Обычно такие поезда также оснащены дополнительными условиями, например вагоном-рестораном. Часто, особенно в России, такие поезда идут и ночью, поэтому в составе имеются спальные вагоны. В истории поездам на дальних маршрутах часто давали имена, а современные фирменные поезда, по сути, являются продолжением этой традиции. Местные поезда следуют на средние дистанции (150-700 км) между городами с большим количеством остановок и меньшей скоростью. Пригородные поезда обслуживают городские агломерации, являясь частью маятниковой миграции.

Высокоскоростные железные дороги являются специальными междугородними поездами, следующими на существенно более высоких скоростях, чем обычные поезда, более 200 км/ч.

Обычно такие поезда следуют по дальним маршрутам, а большинство таких систем построено в Западной Европа и Восточная Азии, в России действует ВСМ Москва - Санкт-Петербург, а также планируется строительство второй такой дороги, ВСМ Москва - Казань. Рекордом скорости поезда является 574,8 км/ч, установленные французским поездом TGV. Из-за повышенной скорости, при строительстве путей подъемы и спуски делаются более плавными, как и повороты. Поезда на магнитной подушке, как Шанхайский маглев, могут достигать ещё более высоких скоростей при стандартном использовании.

Скоростной поезд - междугородний поезд с более высокой скоростью, чем большинство междугородних поездов, но не достаточно высокой для высокоскоростных поездов.

Метрополитен является внутригородским транспортом в крупных городах и имеет наибольшую пропускную способность. Обычно он находится на разных уровнях с дорогами и строится либо под землей, либо на эстакадах. В уличном движении используется трамвай. Легкорельсовый транспорт является улучшенным трамваем с доступом для колясок, собственными габаритами и, иногда, частично под землей. Монорельс представляет собой поднятый над землей рельсовый вид транспорта со средней пропускной способностью.

8. Грузовые поезда

Грузовой поезд перевозит груз при помощи грузовых вагонов, предназначенных для конкретных видов грузов. Грузовые поезда являются очень эффективными за счет эффекта масштаба и высокой энергоэффективности. Однако их использование ограничено недостаточной гибкостью при необходимости перегрузки в обоих концах маршрута из-за необеспеченности конечных точек доставки путями. Правительственные организации часто стимулируют использование грузового железнодорожного транспорта в силу экологичности этого вида транспорта.

Контейнерные поезда стали основным видом поездов в США для не насыпных грузов. Контейнеры проще передавать на другие виды транспорта, например корабли или грузовики, при помощи кранов. Этот вид транспортировки пришел на место крытых вагонов, в который груз нужно было загружать и выгружать руками. В Европе обычные крытые вагоны были заменены на крытые вагоны "со сдвижной стеной", в которых становится доступна для погрузки практически вся площадь вагона. Существуют и другие виды грузовых вагонов, например изотермические и для перевозки автомобилей.

Перевозка навалочных грузов является одним из преимуществ железнодорожного транспорта. Низкие или практически нулевые затраты при загрузке и разгрузке, а также низкие энергозатраты позволяют поездам перевозить такие грузы дешевле, чем автотранспортом. Стандартными навалочными грузами являются уголь, руда, зерно, наливные грузы. Для перевозок используются полувагоны, хопперы и цистерны.

9. Железнодорожный путь

Железнодорожный путь состоит из двух параллельных рельс, закрепленных перпендикулярно шпалам из дерева, бетона, стали или пластика, которые сохраняют постоянной расстояние между рельсами, называемое ширина колеи. Выделяют три основных категории ширины колеи: стандартная (в России называется Европейская колея 1435 мм) используется примерно на 60 % железных дорог мира, широкая колея (к ней относится Русская колея) и узкая колея (к ней относятся Капская и Метровая колеи). Помимо ширины колеи, пути кладутся с учетом габаритов подвижного состава, который определяют максимальную высоту и ширину вагонов и грузов в них для безопасного прохода по мостам, тоннелям и других строений.

10. Станции

Железнодорожная станция - это место, где пассажиры садятся или выходят из поезда. Грузовая железнодорожная станция это площадка для загрузки и выгрузки грузов. Крупные пассажирские станции имеют строения для удобства пассажиров с продажей билетов и еды. Небольшие станция обычно представляют из себя лишь платформу. Первые станции часто строились одновременно и для пассажиров, и для грузов.

Платформы используются для удобного входа в поезда и соединены между собой. Многие вокзалы построены в качестве тупика, где поезда прибывают и отходят только в одном направлении. Небольшие станции обычно обслуживают окружающие жилые районы с автобусами, ходящими до станции. Крупные станции являются транспортно-пересадочными узлами городов и имеют пересадку с поездов на метро, трамвай или автобус.

11. Безопасность

Железнодорожный транспорт является одним из самых безопасных видов транспорта. Поезда способны передвигаться на очень высоких скоростях, однако из-за большого веса им требуется очень длинный тормозной путь, а также они не могут избежать столкновения, уйдя в сторону. Поезда могут сойти с рельсов, столкнуться с другим поездом или столкнуться с автомобилем на переезде. Последний вид аварий является самым частым, от них также гибнет больше всего людей. Важнейшими мерами безопасности являются железнодорожная сигнализация и строительство мостов и тоннелей на переездах. Поездные свистки, звонки и гудки предупреждают о приближении поезда, а сигнальные системы на путях поддерживают необходимое расстояние между поездами.

Одним из эффективных приемов в безопасности движения высокоскоростных поездов является строительство специальных отдельных путей без переездов. Это исключает потенциальную возможность столкновения с автомобилями и другими транспортными средствами и пешеходами, значительно снижает вероятность столкновения с другими поездами и способствует соблюдению расписания движения.

12. Техническое обслуживание

Как и во многих инфраструктурных проектах, железные дороги должно регулярно подвергаться проверкам и обслуживанию в целях снижения инфраструктурных аварий, которые нанесут вред грузовым и пассажирским перевозкам. Поскольку пассажиры считаются наиболее "важным грузом" и обычно перемещаются с более высокой скоростью, более крутыми поворотами и более частыми поездами, пассажирским линиям уделяется особое внимание. Среди используемых технологий можно упомянуть путеизмеритель и пеший обход путей. На поворотах путей осуществляется дополнительная калибровка, регулярная затяжка крепежей и более частая смена путей. Для достижения высшего качества работ и привлечения лучших в своем деле для конкретных проектов подрядчики часто привлекают специалистов на основе аутсорсинга.

В отличии от шоссе и других автомобильных дорог, где пропускная способность распределена на отдельные не связанные участки, железнодорожная пропускная способность считается единой на всю систему. В результате отдельный недостаток можно оказать катастрофическое влияние на всю систему. При обслуживании путей необходимо учитывать показатели ветки (типы поездов, места отправления и назначения, сезонные изменения), пропускную способность (длинна, почва, количество путей, типы сигнализации), пропускную способность поездов (максимальная скорость, набор скорости и торможение поездов) и особенности двойного использования путей для пассажирских и грузовых перевозок (дополнительные пути, возможности конечных станций, переключение стрелок)

13. Городской железнодорожный общественный транспорт

o Трамвай. Трамвай - вид уличного и частично уличного рельсового общественного транспорта для перевозки пассажиров по заданным маршрутам (обычно на электротяге), используемый преимущественно в городах.

o Легкорельсовый транспорт. Легкорельсовый транспорт (также "легкий рельсовый транспорт", ЛРТ, от англ. Light Rail) - городской железнодорожный общественный транспорт, характеризующийся меньшими, чем у метрополитена и железной дороги, и большими, чем у обычного уличного трамвая скоростью сообщения и пропускной способностью. Разновидностью легкорельсового транспорта является скоростной трамвай в том числе подземный трамвай и городская железная дорога). При этом отличия таких легкорельсовых систем от метрополитена, городской железной дороги, являются нечёткими, что зачастую становится причиной терминологических ошибок. В целом данный термин, как правило, применяется для обозначения скоростных электрифицированных железнодорожных систем (например, трамвайных), обособленных от прочих транспортных потоков на большей части сети, однако допускающих в рамках системы и одноуровневые пересечения, и даже уличное движение (в том числе трамвайно-пешеходные зоны). В отличие от лёгкого метро, более близкого к обычному метро, легкорельсовый транспорт ближе к трамваю.

o Эстакадный транспорт. Эстакадный транспорт, надземка (англ. elevated railways, в США сокращённо: el) - городская рельсовая скоростная внеуличная отдельная система или часть системы городских железных дорог, метрополитенов, легкорельсового транспорта (в зависимости от исполнения, количества вагонов и массогабаритных параметров подвижного состава), проложенная над землёй на эстакаде.

14. Длина железнодорожной сети разных стран

Размещено на Allbest.ru