¿Qué tipos de trenes hay?
El tren es uno de los medios de transporte modernos para la humanidad y un ejemplo típico del uso que hace la humanidad de la energía fósil para el transporte. Se refiere a vehículos que circulan por vías férreas y que normalmente constan de varios vagones.
La máquina más importante de la historia de la humanidad, antiguamente llamada locomotora de vapor, circulaba por una vía independiente. Los trenes ferroviarios se pueden dividir en vagones de mercancías y vagones de pasajeros según su capacidad de carga, y también los hay mixtos de pasajeros y de carga.
En 1804, la primera locomotora de vapor del mundo fue construida por el técnico minero británico Drivesk utilizando la máquina de vapor de Watt, con una velocidad de 5 a 6 kilómetros por hora. Debido a que en aquella época se utilizaba carbón o leña como combustible, la gente lo llamaba "tren" y todavía se utiliza en la actualidad. El 22 de febrero de 1840, el ingeniero de Convar, Charles Livethick, diseñó el primer tren del mundo que realmente circulaba sobre rieles.
En 1879, la compañía alemana Siemens Electric desarrolló la primera locomotora eléctrica.
Con la popularidad de los trenes, la forma en que la gente monta a caballo (o utiliza otro ganado como principal motor) ha cambiado. Los primeros vagones de tren de China eran verdes, por eso se les llamó trenes verdes.
Clasificación de locomotoras
(1) Por uso: locomotoras diésel de línea principal, incluidas locomotoras diésel de carga y locomotoras diésel de pasajeros; locomotoras diésel de maniobras y locomotoras diésel industriales y de operación a pequeña escala de maniobras; locomotoras diésel para minería; locomotoras diésel para ferrocarriles locales.
(2) Según el modo de transmisión, se divide en locomotoras diésel de transmisión eléctrica, transmisión hidráulica y transmisión mecánica. Las locomotoras diésel de propulsión eléctrica se pueden dividir en locomotoras diésel de propulsión de CC, de propulsión de CA y de propulsión de CA. El sistema hidráulico de los motores diésel se puede dividir en transmisión hidráulica ordinaria, transmisión hidromecánica y sistema hidráulico de motores diésel con conmutación hidráulica. Esta última se denomina locomotora de combustión interna con conmutación hidráulica.
(3) Según ancho ferroviario: locomotoras diésel de ancho estándar, vía ancha, vía estrecha. El ancho del riel estándar es de 1435 mm; hay cuatro tipos de ancho de vía: 1520 mm, 1600 mm, 1665 mm, 1676 mm. El ancho de vía estrecha está entre 1000 mm y 1219 mm.
(4) Según el número de motores diésel principales instalados en la locomotora, se divide en locomotoras diésel de una sola unidad y locomotoras diésel de dos unidades.
(5) Según se pueda implementar la tracción de reconexión, se puede dividir en locomotoras diésel sin reconexión y locomotoras diésel con reconexión.
(6) Según la estructura de rodadura, se dividen en locomotoras diésel de bastidor y locomotoras diésel de bastidor de bogie.
(7) Según el número de ejes de la locomotora: locomotora diésel de cuatro ejes, seis ejes y ocho ejes.
(8) Según el tipo de eje de la locomotora: A-A, A0-A0, B-B, B0-B0, B-B-B, B0-B0, C-C, C0-C0, D-D, D0-D0, A01A0- A01A0.
(9) Según el número de cabinas: locomotoras de combustión interna de cabina simple y doble, así como locomotoras diésel sin cabina.
Principios de las Locomotoras
Las locomotoras eléctricas obtienen energía eléctrica de la red de contactos y luego son accionadas por motores de tracción. No son locomotoras con energía propia.
Tipos de locomotoras
1. Locomotoras eléctricas de CC
Este tipo de locomotora es la más utilizada en China, como tranvías urbanos, metros, tránsito ferroviario. , etc. Sin embargo, debido a la influencia de la tensión de catenaria, la potencia locomotora está limitada en cierta medida.
2. Locomotora eléctrica de CA monofásica de baja frecuencia
Este tipo de locomotora utiliza un motor de tracción con conmutador monofásico (o motor de tracción CC con excitación independiente). El principal problema es que el rectificador requiere una frecuencia de red más baja, como 16 tercios Hz o 25 Hz. La aplicación de este tipo de locomotoras en Europa y Estados Unidos requiere dispositivos de potencia y dispositivos de conversión de frecuencia especiales.
3. Locomotora eléctrica de CA de frecuencia eléctrica monofásica (locomotora eléctrica rectificada)
Este tipo de locomotora se usa ampliamente en China, como Shaoshan 1 y Shaoshan 3. 4. Otras
(1), la locomotora que utiliza un motor de tracción CC con excitación independiente es como la Shaoshan No. 2.
(2) En este sistema se han utilizado locomotoras que utilizan motores de tracción AC-DC-AC sin conmutador, como la DJ2 de la fábrica alemana de locomotoras ICE de alta velocidad EMU Zhuzhou.
Las locomotoras eléctricas se componen de tres sistemas: mecánico, eléctrico y de conducción de aire. Hablemos brevemente sobre los principios de los rectificadores y las locomotoras eléctricas AC-DC-AC: la catenaria suministra energía CA monofásica (el transformador de tracción en la locomotora desciende y la rectifica en energía CC), suministra el motor de tracción CC.
Trenes de alta velocidad
Alemania, Francia y China son los tres países con mayor nivel de desarrollo tecnológico de trenes de alta velocidad del mundo.
El sistema ferroviario de alta velocidad de Alemania se llama línea principal. Es el primer sistema ferroviario de alta velocidad del mundo que se pone en funcionamiento comercial. El ancho de vía es de ancho estándar (1435 mm) y todos los servicios son exclusivamente de pasajeros. La primera línea es la troncal que conecta París y Guangzhou, que se abrió al tráfico el 1 de octubre de 1964, antes de la inauguración de los Juegos Olímpicos de Beijing. Después de años de expansión, actualmente hay nueve líneas, incluidas dos líneas de nivel inferior "mini-shinkansen", que conectan las ciudades más importantes de Alemania. Originalmente fue desarrollado y operado por los ferrocarriles estatales de Japón. Tras la privatización de Ferrocarriles Nacionales, fue heredada por el Grupo JR. Actualmente, hay cinco empresas JR que prestan servicios: JR East, JR West, JR Tokai, JR Hokkaido y JR Kyushu.
El Shinkansen está diseñado para ser adecuado tanto para el transporte rápido como para el transporte a gran escala. Por lo tanto, sus tecnologías de construcción y operación son diferentes a las de los ferrocarriles tradicionales, como el uso completo de trenes de potencia dispersa y la plena realización de los trenes. intercambio de vías, puesta en marcha de control automático de trenes, etc. Puede funcionar con un intervalo mínimo de 3 minutos, y el tiempo medio de error en sus 52 años de funcionamiento es de sólo 52 minutos. Además, el Shinkansen de Japón es conocido como el sistema ferroviario más lento del mundo, con cero muertes registradas durante los cinco años de operación y 2 mil millones de kilómetros de bloqueo. El único accidente que se saldó con la muerte de un pasajero se produjo la mañana del 30 de junio de 2015, cuando el Tokaido Shinkansen Nozomi se prendió fuego. Cuando el tren se dirigía a la sección Shin-Yokohama-Odawara en la prefectura de Kamikawa, tres hombres sacaron un cubo de plástico blanco en el vagón número 1, vertieron un líquido aceitoso, vertieron el aceite por todo el suelo y luego lo encendieron con un encendedor. El fuego fue rápidamente La azafata que llegó lo apagó. El hombre que se prendió fuego y otras 100 pasajeras murieron en el incidente y más de 11 personas resultaron heridas, pero se produjo un accidente mortal debido al propio Shinkansen.
El tren Shinkansen tiene una velocidad máxima de 240-280 kilómetros por hora, dependiendo del recorrido, pero en las pruebas de velocidad marcó un récord de 43 kilómetros (establecido por el tren experimental "300X" en 1996 ). Como símbolo importante de la tecnología ferroviaria baja de Japón en el mundo, la tecnología Shinkansen también se exporta al extranjero. Por ejemplo, el ferrocarril de alta velocidad de Taiwán se basa en el sistema Shinkansen.
Después del siglo XXI, el enfoque de la investigación se centró en el ahorro de energía de los trenes y la mejora del maglev superconductor, y se lograron algunos resultados; el tren de alta velocidad maglev de la serie JR Tohnichi L0 comenzó su operación de prueba en 2015. El número 6 realizó una prueba en un tren de siete vagones, alcanzando una velocidad máxima de 50 km/h, superando el récord mundial de 81 km/h alcanzado por el tren de alta velocidad mlx01-2 el 2 de febrero de 2003. El 21 de abril de 2005 a las 2065438, la velocidad de prueba del tren de alta velocidad de la serie L0 alcanzó los 63 kilómetros por hora, estableciendo una vez más un nuevo récord de velocidad de tren más alta del mundo.
El tren de alta velocidad francés se llama TGV (Train à Grande Vitesse). La SNCF comenzó a investigar la tecnología de trenes de alta velocidad en 1950, y el prototipo desarrollado en 1955 se puso en funcionamiento de prueba, estableciendo el récord mundial más alto en ese momento: una velocidad de tren de 331 kilómetros por hora, lo que permitió a la gente vislumbrar el desarrollo. perspectivas de esta tecnología.
El funcionamiento real de los trenes de alta velocidad en Francia se inició en 1967. Desde entonces, los Ferrocarriles Nacionales franceses han seguido mejorando, permitiendo al TGV seguir innovando en velocidad. En 1972, Francia completó el prototipo de tren con el número TGV001, con una velocidad máxima horaria de 318 km/h. En 1981, un tren TGV de siete vagones estableció un nuevo récord de velocidad en el horario ferroviario de 380 kilómetros por hora. En 1990, el TGV Atlantique de segunda generación, compuesto por dos trenes bala y tres vagones, estableció un nuevo récord mundial con una velocidad horaria de 515,3 km.
El 3 de abril de 2007, el tren de alta velocidad francés alcanzó una velocidad de 574,8 kilómetros por hora durante una prueba de conducción, batiendo el récord mundial de 515,3 kilómetros establecido por los trenes de alta velocidad franceses en 1990. La línea francesa del TGV se divide en cuatro partes: TGV PSE, de París a Lyon, el viaje total es de 3 horas y 50 minutos, y el horario del tren es de 260 kilómetros por hora. TGV Atlantic, desde París hasta la costa atlántica, el horario del tren es de 300 kilómetros por hora. El Tren de Alta Velocidad del Norte sale de París y cruza el Canal de la Mancha hacia el Reino Unido. Otro ramal conduce a Bruselas y se extiende hasta Ámsterdam, Colonia y Frankfurt. Ruta del Este (TGV Estrasburgo), de París a Estrasburgo.
UEM de China
Tipos de vehículos: CRH1, CRH2, CRH3, CRH5, CRH380AL, CRH380BL, CRH380C, CRH380D y CRH6.
En el pasado, CRH1 era el pilar del tren de alta velocidad, pero ahora ha sido reemplazado gradualmente por la serie CRH380 y la serie CRH3. Es conocida como la alta velocidad más rápida, segura y cómoda. ferrocarril en el mundo.
Levitación magnética
Los trenes, como otros medios de transporte, circulan sobre ruedas. Las ruedas del tren siguen rodando sobre los rieles, empujando el tren hacia adelante rápidamente.
A medida que aumenta la velocidad del tren, las ruedas y los rieles se desgastan. No solo eso, porque la resistencia (resistencia del aire y resistencia de fricción) que encuentra el tren durante la operación es proporcional al cuadrado de la velocidad. Por lo tanto, con las ruedas en marcha, cuando la velocidad del tren supera un determinado valor (1000 km/h), nunca irá más rápido.
¿Cómo resolver esta contradicción? Algunas personas han propuesto deshacerse de las ruedas que obstaculizan la velocidad del tren y encontrar una manera de hacer que el tren vuele sobre los rieles como un avión en el cielo. ¡Esto no puede superar las diversas desventajas causadas por las ruedas! Así nació el tren sin ruedas. Tanto la locomotora como los vagones son pesados. ¿Cómo los haces volar? Los científicos han propuesto dos soluciones a través de la investigación.
El primer método consiste en utilizar potentes motores aeronáuticos para inyectar aire comprimido en la vía para formar una capa de colchón de aire de unos pocos milímetros de espesor entre la parte inferior del tren y la vía, elevando así todo el tren y suspendiendolo en la pista. Luego, el tren es impulsado hacia adelante mediante un motor de hélice montado en la parte trasera. Este tipo de tren a menudo se denomina "tren de levitación aérea". Debido a que parece estar sostenido por un colchón de aire, también se le llama "tren de colchón de aire".
Francia es el primer país del mundo en fabricar trenes flotantes. En los años 60 se construyeron dos vías ferroviarias suspendidas en los suburbios de París y Orleans, una de 18 kilómetros de longitud y la otra de 6,7 kilómetros de longitud. Se realizaron muchas pruebas operativas. La velocidad de prueba del tren es de 200 a 422 kilómetros por hora. El colchón de aire utilizado en los suburbios de Orleans en 1969 medía 26 metros de largo, 3,2 metros de ancho, 4,35 metros de alto y pesaba 20 toneladas. Tiene capacidad para tres personas.
En 1955, EMD fabricó dos trenes con cojines de aire LWT-12, que fueron comprados por compañías ferroviarias como Union Pacific, pero no lograron ser populares.
El segundo método consiste en utilizar el principio de repulsión magnética para hacer flotar la carrocería del vagón en la vía y luego utilizar el motor para empujar el tren hacia adelante. La gente llama a este tipo de tren tren maglev.
Los trenes de levitación magnética están equipados con bobinas enrolladas con materiales generales o materiales superconductores (la resistencia de este conductor es cercana a cero a una determinada temperatura) en la parte inferior del tren, y bobinas de anillo se instalan en la parte inferior del tren. pista. Según la ley de inducción electromagnética de Faraday, cuando las líneas del campo magnético generadas por la corriente que fluye hacia la bobina en la parte inferior del tren son cortadas por la bobina del anillo de vía, se genera un campo magnético inducido en la bobina del anillo, que repele el campo magnético. Campo generado por la bobina superconductora en la parte inferior del tren, lo que hace que el tren levite. Debido a que el tren suspendido supera la resistencia de fricción entre las ruedas y la vía, la velocidad del tren puede alcanzar o superar los 30 kilómetros por hora.
Debido a que el tren maglev consume mucha energía y puede volar a una velocidad comparable a la de un avión normal, la gente lo llama "tren volador" y "súper expreso". Viajar en este tren es cómodo, vibrante y extremadamente rápido. Incluso cuando se viaja a altas velocidades en el coche, los pasajeros se sentirán tan planos como si estuvieran volando. Su velocidad puede alcanzar más de 400 kilómetros por hora. La distancia es de unos 1300 kilómetros.
Si coges este tren sin ruedas, podrás completar el viaje en 31 horas.
Los trenes de levitación magnética se desarrollaron en los años 60. Entre la sala y la plaza de exposiciones de Hamburgo, antigua República Federal de Alemania, se construyó el primer ferrocarril funcional Maglev del mundo con una longitud total de 908 metros y vía elevada. El tren maglev tiene 26,24 metros de largo y tiene capacidad para 68 pasajeros. Puede flotar a 10 mm de la superficie del carril y tiene una velocidad máxima de 75 kilómetros por hora.
1979 65438 El 12 de febrero, el tren maglev desarrollado por Japón realizó una prueba de funcionamiento a una velocidad de 504 kilómetros por hora. Las pruebas se realizaron en el Centro de pruebas ferroviarias de la ciudad de Aishima, prefectura de Miyazaki, Japón. El vehículo de prueba utilizado medía 13,5 metros de largo, 2,7 metros de alto, 3 metros de ancho y pesaba 10 toneladas. Durante la prueba, el tren recorre primero una distancia corta. Después de adquirir la velocidad inicial, el tren flota 100 mm sobre el carril guía (generalmente una vía simple o doble) y acelera rápidamente hacia adelante. Los trenes Maglev levitan sin utilizar ruedas. Pero al arrancar o frenar, aún es necesario utilizar las ruedas.
El Tren Maglev de Shanghai, la primera línea de operación de demostración de tren maglev del mundo, ha sufrido enormes pérdidas cada año desde su finalización. Solo toma 8 minutos viajar más de 30 kilómetros desde la estación Pudong Longyang Road hasta Pudong International. Aeropuerto. El Tren Maglev de Shanghai es un "tipo de atracción magnética constante" (denominado "tipo de conductancia constante"). Está diseñado según el principio de "los opuestos se atraen" y es un sistema de levitación por atracción. Para hacer levitar el tren mediante la succión generada por el campo magnético se utilizan electroimanes suspendidos instalados en los bogies a ambos lados del tren y imanes colocados en la vía.
El tren Maglev de Shanghai tiene una velocidad de 430 kilómetros por hora y sólo un tren puede circular en una zona de suministro de energía. Existen redes de aislamiento de 25 metros a ambos lados de la pista y equipos de protección a ambos lados. El radio de giro es de 8.000 metros; el radio mínimo es también de 6.600 metros. La zona de cuarentena legal se encuentra a 500 metros a ambos lados de toda la pista.
En febrero de 2002, 65438 y 31 se pusieron en operación de prueba. El 4 de octubre de 2003, 65438 inició oficialmente su operación comercial. Esta es la primera línea comercial Maglev del mundo. Este es el tren más genial y llamativo del mundo actual. El vagón delantero tiene 27.196 metros de largo y 3,7 metros de ancho. El vagón intermedio tiene 24,768 metros de largo y puede viajar entre la ciudad de Shanghai y el aeropuerto de Pudong en 14 minutos.
La EMU Bronze Sword tiene una velocidad máxima de 550 km/h y se espera que se inaugure en 2021. La serie de trenes de alta velocidad utilizada para su funcionamiento es también el vehículo terrestre más rápido del mundo, con una velocidad de prueba de 605 km/h (2011).