Железнодоро́жный тра́нспорт — вид наземного транспорта, на котором перевозка грузов и пассажиров осуществляется колёсными транспортными средствами по рельсовому пути. В отличие от автомобильного транспорта, где транспортное средство движется по подготовленной поверхности, железнодорожный транспорт направляется путём, по которому он идёт. Железнодорожный путь обычно состоит из стальных рельсов, установленных на шпалы, уложенные на насыпной балласт. По пути движется подвижной состав, обычно оснащённый металлическими колёсами. Однако возможно и другое устройство путей, например, безбалластный путь, где путь прикреплён 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 видамиСогласно этим данным , железные дороги безопаснее как по помильному, так и по почасовому показателю, в то время как авиация является безопасной только по первому показателю. Железнодорожный транспорт способен справляться с большими объёмами пассажиро- и грузопотоков и является энергоэффективным, однако обычно он менее гибок и более капиталоёмок, чем автомобильный транспорт при меньшей загрузке транспортной сети.
Старейшие рельсовые дороги, по которым человек сам тянул груз, относятся к VI веку до н. э; их изобретателем считается Периандр, один из семи мудрецов. Железные дороги в современном смысле слова получили распространение 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 различались в разных городах.
В 1880-х годах появились поезда, работающие на электричестве, а также первые трамваи и метрополитены. Начиная с 1940-х годов неэлектрифицированные железные дороги большинства стран стали заменять паровые локомотивы на дизель-электрические, практически завершив этот процесс к 2000 году. В 1960-х годах 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.
Железная дорога
Понятие железная дорога (устар. чугунка) обозначает оборудованную рельсами полосу земли либо поверхности искусственного сооружения (насыпь, дамба, мост, тоннель, эстакада), которая используется для движения рельсовых транспортных средств. Железная дорога может состоять из одного пути или нескольких. Железные дороги бывают с паровой, дизельной, электрической, турбинной или комбинированной тягой. Особый вид железных дорог — зубчатые. Обычно железные дороги оборудуются системой сигнализации, а железные дороги на электрической тяге — также контактной сетью. Различают железные дороги общего пользования, промышленные железные дороги (подъездные пути предприятий и организаций) и городские железные дороги — метрополитен и трамвай.
Термин железная дорога также используется для обозначения транспортной железнодорожной системы по перевозке пассажиров и грузов вообще.
История железнодорожного транспорта
История роста, упадка и восстановления железнодорожного транспорта может быть поделена на несколько периодов, определявшихся используемой энергией
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, являвшимся 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 Маттеус Ланг описал «Райсцуг» — рельсовую дорогу в Хоэнзальцбург в Австрии. Изначально линия использовала деревянные рельсы и пеньковую верёвку, а работала за счёт 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. В 1755 году для перевозки породы на рудниках Алтая уже был построен узкоколейный путь с деревянными рельсами, по которым двигались деревянные же вагонетки. Мидлтонская железная дорога в Лидсе, старейшая в мире железная дорога, построена в 1758 году. Другая дорога в виде чугунных листов поверх деревянных рельсов была запущена в 1768 годув . В 1764 году была построена первая в США в . В 1784 году в садах Ораниенбаума императрица Екатерина II устроила грандиозный аттракцион «Русские горки», с которых её приближённые зимой скатывались на санках, а летом на специальных колёсных тележках, направляемых по рельсам для обеспечения безопасности при движении на больших скоростях. В 1788 году в Петрозаводске был построен «Чугунный колесопровод» — первая в России железная дорога.
В 1790-х полностью железные рельсы стали появляться в Великобритании. В 1803 году открыл Железную рельсовую дорогу Сюррея в южном Лондоне, возможно первую в мире общественную железную дорогу на гужевой тяге. Первой постоянной конкой была Лейперская железная дорога в 1810 году. Изобретение Джоном Биркиншоу рельсов из кованого железа в 1820 году позволило увеличить длину коротких, хрупких и часто неодинаковых чугунных рельсов до 15 м. В 1857 году их заменили стальные рельсы.
Век пара
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 изменённые в 1782 году), были тяжёлыми 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 , Великобритания, первый поезд на паровой тяге. Показательный заезд имел противоречивый успех, сломав часть хрупких чугунных рельсов. Два года спустя первая пассажирская железная дорога на гужевой тяге была открыта между Суонси и Мамблз.
Ранние паровые железные дороги Великобритании
В 1811 году спроектировал первый успешный и практичный железнодорожный локомотив — зубчатую железную дорогу, работавшую на паре между Миддлетонской угольной шахтой и Лидсом на Мидлтонской железной дороге. Паровоз Саламанка был построен в следующем году. В 1825 году Джордж Стефенсон построил Locomotion № 1 для железной дороги Стоктон — Дарлингтон в северо-восточной Англии, ставшей первой в мире общественной паровой железной дорогой. В 1829 году он построил «Ракету», которая участвовала и победила в Рейнхильских состязаниях. Этот успех позволил Стефенсону основать собственную компанию в качестве выдающегося строителя паровозов, использовавшихся в Великобритании, США и большей части Европы
В 1830 году открылась первая междугородная железная дорога Ливерпуль — Манчестер. Ширина колеи при этом была такой же, как на более ранних гужевых рельсовых дорогах, а также железной дороге Стоктон — Дарлингтон. Ширина колеи 1435 мм стала международным стандартом и используется примерно в 60 % мировых железных дорог. Эта стандартизация подтолкнула активное развитие железнодорожного транспорта за пределами Великобритании.
К началу 1850-х в Британии было более 7000 миль (11 000 километров) железных дорог, «удивительное достижение, учитывая, что прошло лишь 20 лет с открытия железной дороги Ливерпуль — Манчестер».
Ранние железные дороги США
Железные дороги США строились в гораздо большем масштабе, чем в континентальной Европе, как по покрытым расстояниям, так и по габаритам подвижного состава, что позволило использовать более тяжёлые локомотивы и двухуровневые поезда. Железнодорожная эра США началась в 1830 году, когда локомотив «Том Тамб» Питера Купера впервые проехал 21 километр по рельсам железной дороги «Балтимор и Огайо». В 1833 году второй пробег в стране прошёл 219 километров от Чарлстона до , в штате Южная Каролина. Тем не менее до 1850-х железные дороги не предоставляли услуг по перевозкам на большие дистанции по приемлемой цене. Путешествие из Филадельфии в Чарлстон проходило по восьми колеям разной ширины, что означало, что пассажиры и грузы должны были менять поезд семь раз.
Железная дорога «Балтимор и Огайо», открытая в 1830 году, была первой в США, которая развилась из единственной линии в сеть железных дорог. К 1831 году паровая железная дорога связала Олбани и Скенектади, дистанция 16 миль (чуть более 25 километров) покрывалась за 40 минут«The Journal of Ebenezer Mattoon Chamberlain 1832-5», Indiana Magazine of History, Vol. XV, September 1919, No. 3, p.233ff.
Между 1850 и 1890 годами произошёл феноменальный рост железнодорожной сети США, которая на своём пике достигала трети от всего мирового километража железных дорог. Хотя гражданская война временно приостановила развитие сети, этот конфликт показал огромную стратегическую важность железных дорог во время войн. Среди крупных послевоенных достижений стоит отметить первую эстакадную железную дорогу, построенную в Нью-Йорке в 1867 году, а также важную с символической точки зрения Первую трансконтинентальную железную дорогу США, завершённую в 1869 году.
Электрификация и дизелизация
Эксперименты с электрическими железными дорогами начал 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 трамвайной линии 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 годах. 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 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.