Raudteede ajalugu: rööbastelt kuni hüperlooprongideni

Raudtee on oma leiutamisest alates mänginud tohutut rolli tsivilisatsioonide edasiarendamisel kogu maailmas. Vana-Kreekast tänapäeva Ameerikani on raudtee muutnud inimeste reisimise ja töötamise viise.

Varaseim raudteetranspordi vorm pärineb tegelikult aastast 600 B.C. Kreeklased tegid sillutatud sooned lubjakiviteed kasutamiseks ratassõidukitega, lihtsustades paatide vedu üle Korintose. Kui roomlased 146 eKr kreeklasi vallutasid, langesid varased raudteed hävingusse ja kadusid enam kui 1400 aastaks.

Esimene kaasaegne raudteetranspordisüsteem tegi tagasitulekut alles 16. sajandil. Isegi siis kuluks veel kolmsada aastat enne, kui auruveduri leiutis muudaks raudteetranspordi globaalses mastaabis.

Kaasaegsete rongide eelkäijad debüteerisid Saksamaal vaguniteede kasutuselevõtuga 1550. aastate alguses. Need ürgsed rööbasteed koosnesid puidust rööpmetest, mille kohal hobuvankrid või vankrid suutsid liikuda kergemini kui mööda poriteid. 1770. aastateks olid puidust rööpad asendatud rauast. Need vaguniteed kujunesid trammiteedeks, mis levisid üle Euroopa. Aastal 1789 konstrueeris inglane William Jessup esimesed soontega äärikutega vagunid, mis võimaldasid ratastel paremini rööbast haarata. See oluline disainifunktsioon viidi hilisematesse veduritesse.

Kuni 1800. aastateni ehitati raudteed malmist. Kahjuks oli malm rooste suhtes kaldu ja see oli habras, põhjustades sageli stressi all selle purunemist. 1820. aastal leiutas John Birkinshaw vastupidavama materjali, mida nimetatakse sepistatud rauaks. See uuendus, ehkki malmist parandamine oli endiselt puudulik, sai sellest siiski standardi kuni selle tulekuga Bessemer See protsess võimaldas terase odavamat tootmist 1860. aastate lõpus, tuues kaasa raudteede kiire laienemise mitte ainult Ameerikas, vaid kogu maailmas. Lõpuks asendati Bessemeri protsess lahtiste ahjude kasutamisega, mis vähendas veelgi terasetootmine ja võimaldasid rongidel ühendada enamiku Ameerika Ühendriikide suuremaid linnu 19. sajandi lõpuks sajandil.

Kuna põhjalikud tööd olid ette nähtud arenenud raudteesüsteemi jaoks, tuli vaid leida tähendab rohkemate inimeste ja kauba vedamist pikematel vahemaadel lühema perioodi jooksul aeg. Vastus tuli ühe kõige enam vormis olulised leiutised selle Tööstusrevolutsioon, aurumootor, mis oli tänapäevase raudtee ja rongide arengu jaoks kriitilise tähtsusega.

Aastal 1803 otsustas mees nimega Samuel Homfray rahastada aurutranspordiga sõiduki väljatöötamist, et asendada trammiteedel hobuvankrid. Richard Trevithick ehitas selle sõiduki, esimese aurumasinate trammitee veduri. 22. veebruaril 1804 vedas vedur 10 tonni rauda, ​​70 meest ja viis lisavagunit, üheksa miil Walesis Merthyr Tydfil linnas Pen-y-Darroni raudtehase vahel Abercynnoni põhja org. Reisi läbimine kestis umbes kaks tundi.

Aastal 1812 inglise leiutaja George Stephenson temast sai Stocktoni ja Darlingtoni raudteeliini insener. 1814. aastaks oli ta ehitanud neile oma esimese veduri. Pärast pikka aega veenis ta omanikke proovima auruvedurit. Esimene ettevõtmine sai nime Liikumine. Kui Stephensonit peetakse raudtee esimese aurumootorveduri leiutajaks, siis esimese trammiteevedurina nimetatakse Trevithicki leiutist.

Aastal 1821 sai inglane Julius Griffiths esimesena reisijate maanteeveduri patendi. Septembriks 1825 käivitas Stockton & Darlingtoni raudteefirma, kasutades Stephensoni vedureid, esimese raudtee, mis vedas regulaarse sõidugraafiku alusel nii kaupu kui ka reisijaid. Need uued rongid suudaksid umbes ühe tunni jooksul üle üheksa miili tõmmata kuus koormatud söeautot ja 21 sõiduautot, mis mahutavad 450 reisijat.

Peagi pärast seda avas Stephenson oma ehitatud ettevõtte Robert Stephenson and Company. Tema kuulsaim prototüüp, Stephensoni rakett, kavandati ja ehitati Liverpooli ja Manchesteri raudtee 1829. aasta ürituseks Rainhill Trials, et valida nende uute vedurite parimaks kujunduseks. Rakett, oma aja kõige arenenum vedur, võitis hõlpsalt ja püstitas standardi, mille järgi enamik aurumasinaid järgmise 150 aasta jooksul ehitatakse.

Kolonel John Stevensit peetakse Ameerika Ühendriikide raudteelaste isaks. Aastal 1826 demonstreeris Stevens auru liikumise teostatavust ehitataval eksperimentaalsel ringrajal kolm aastat enne seda, kui Stephenson rajas praktilise auruveduri Inglismaa.

Stevensile anti esimene raudteeharta Põhja-Ameerikas 1815. aastal, kuid teised hakkasid toetusi saama ja varsti pärast seda alustati tööd esimestel töötavatel raudteedel. 1930. aastal Peter Cooper kavandas ja ehitas esimese ameeriklaste ehitatud auruveduri, Tom Thumb, et seda saaks kasutada ühistranspordi raudteel.

19. sajandi teisel suurel rongiuuendusel polnud midagi pistmist tõukejõu ega toiteallikaga. Selle asemel oli kõige tähtsam reisijate mugavus. George Pullman leiutas 1857. aastal magamisauto Pullman. Ehkki magamisvagunid olid Ameerika raudteel olnud kasutusel alates 1830. aastatest, oli Pullmani auto mõeldud spetsiaalselt üleöö reisijatele ja seda peeti märkimisväärseks paranduseks selle ees eelkäijad.

Kui auruga töötavatel veduritel oli vaieldamatu mõju transpordile ja majanduslikule laienemisele 19 aasta jooksul^th sajandil, polnud tehnoloogial puudusi. Üks problemaatilisemaid oli söe ja muude kütuseallikate põletamisel tekkinud suits.

Kui kahjulikud kõrvalsaadused olid avatud maal talutavad, siis juba varakult ilmnesid kütuse heitgaasidest tulenevad ohud veelgi, kuna asustatud aladele kulgevad raudteed, mis omakorda tingis vajaduse üha enam maa-aluseid tunnelid linna suunduvate rongide majutamiseks sihtkohtadesse. Tunnelis võib suits muutuda surmavaks, eriti kui rong takerdus maapinna alla. Elektrienergiaga rongid tundusid ilmse alternatiivina, kuid varajane elektrirongitehnoloogia lihtsalt ei suutnud pikkade vahemaade taga auruga sammu pidada.

Elektrilise veduri esimese prototüübi ehitas 1837. aastal šoti keemik Robert Davidson, toites galvaanilisi akuelemente. Davidsoni järgmine vedur, suurem versioon nimega Galvani, debüteeris Šotimaa Kuningliku Kunstiühingu näitusel 1841. aastal. See kaalus seitse tonni, sellel oli kaks otsese ajamiga vastumeelsusmootorit, mis kasutasid fikseeritud elektromagneteid, mis mõjutasid raudsidemeid, mis olid kinnitatud telje puidust silindrite külge. Kuigi seda katsetati Edinburghi ja Glasgow raudteel 1841. aasta septembris, ajasid selle patareide piiratud võimsus projekti ellu. Galvani hiljem hävitasid raudteetöölised, kes pidasid alternatiivset tehnoloogiat potentsiaalseks ohuks nende toimetulekule.

Esimese vedurist ja kolmest autost koosneva elektrilise reisirongi Werner von Siemensi vaimusünnitus sai alguse 1879. aastal Berliinis. Rongi maksimaalne kiirus oli veidi üle kaheksa miili tunnis (13 km). Nelja kuu jooksul vedas see 984-jalasel (300-meetrisel) ringrajal 90 000 reisijat. Rongi 150-voldine alalisvool toideti isoleeritud kolmanda rööpa kaudu.

Elektrilised trammiliinid hakkasid populaarsust koguma, kõigepealt Euroopas ja hiljem Ameerika Ühendriikides, pärast seda, kui esimene ilmus 1881. aastal Lichterfeldes otse Berliini lähedal, Saksamaal. 1883. aastaks oli Inglismaal Brightonis käinud elektritramm ja Austrias Viini lähedal teenust alustanud tramm oli samal aastal esimene regulaarreisil töötav õhuliin. Viis aastat hiljem olid Frank J. kujundatud elektrikärud Sprague (leiutaja, kes kunagi töötas Thomas Edisoni heaks) asus Richmondi liidu reisijateraudtee äärde.

Esimese maa-aluse elektriraudteeliini käivitas City ja Lõuna-Londoni raudtee 1890. aastal. Viis aastat hiljem tuli Sprague välja mängude muutmise võimaldava rongide veojõukontrollisüsteemi (MU) abil. Iga auto oli varustatud veomootori ja mootoriga juhitavate releedega. Kõik autod võtsid jõudu rongi esiosast ja veomootorid töötasid ühiselt. MU-d said oma esimese praktilise installatsiooni South Side'i kõrgendatud raudtee jaoks (nüüd Chicago L osa) 1897. aastal. Sprague'i leiutisega õnnestus elekter peagi metroode jaoks valitud energiaallikana kasutada.

1895. aastal sai New Yorgiga ühenduses olnud Baltimore'i ja Ohio raudtee (B & O) Baltimore'i vööndiliini nelja miili pikkune pikkus esimese Ameerika pearaudteeliini, mis elektrifitseeriti. Auruvedurid tõmbusid elektrifitseeritud liini lõunapoolsesse otsa ja ühendati seejärel elektrimootoriga rongidega ning tõmmati läbi Baltimore'i ümbritsevate tunnelite.

New York City oli üks varasemaid, kes keelas aurumootorid nende rongitunnelitest. 1902. aasta Park Avenue tunneli kokkupõrke tagajärjel keelati Harlemi jõest lõunas suitsu tekitavate vedurite kasutamine. New Yorgi keskraudtee hakkas elektrivedureid kasutama 1904. aastaks. Alates 1915. aastast elektrifitseeris Chicago, Milwaukee, Püha Pauli ja Vaikse ookeani raudtee üle Kaljumägede ja läänerannikule. 1930. aastateks oli Pennsylvania raudtee kogu oma territooriumi elektrifitseerinud Pennsylvania osariigis Harrisburgist ida pool.

Diiselmootoriga rongide tulekuga 1930ndatel ja järgnevatel aastakümnetel aeglustus elektrimootoriga rongide infrastruktuuri laienemine. Lõpuks aga kombineeritakse diislikütus ja elektrienergia, et luua mitu põlvkonda elektridieseli ja hübriidid, mis kasutasid mõlemast tehnoloogiast parimat ja mis muutuks paljude raudteede standardiks read.

1960ndatel ja 1970ndate alguses tunti suurt huvi võimaluse vastu ehitada reisirongid, mis võiksid sõita tavapärastest rongidest palju kiiremini. Alates 1970. aastatest on huvi alternatiivse kiire tehnoloogia vastu, mille keskmes on magnetiline levitatsioon, või maglev, milles autod sõidavad õhkpadjal, mille loob elektromagnetiline reaktsioon rongisisese seadme ja selle juhtrajale kinnitatava seadme vahel.

Esimene kiirraudtee sõitis Jaapanis Tokyo ja Osaka vahel ning avati 1964. aastal. Pärast seda on kogu maailmas ehitatud palju rohkem selliseid süsteeme, sealhulgas Hispaanias, Prantsusmaal, Saksamaal, Itaalias, Skandinaavias, Belgias, Lõuna-Koreas, Hiinas, Ühendkuningriigis ja Taiwanis. USA on arutanud ka kiirraudtee paigaldamist San Francisco ja Los Angelese vahele ning idarannikule Bostoni ja Washingtoni vahele, vahendab D.C.

Elektrimootorid ja rongide transporditehnoloogia areng on sellest ajast alates võimaldanud inimestel liikuda kiirusega kuni 320 miili tunnis. Nende masinate veelgi suurem areng on arenguetappides, sealhulgas Hyperloopi toru rong, Prognoositakse, et see saavutab kiiruse 700 miili tunnis lähedal, mis viis oma esimese eduka prototüübi katsesõidu lõpule 2007 2017.