短距離や大陸全体を駆け抜ける鉄道は、世界中で主要な交通手段として機能しています。鉄道または鉄道とも呼ばれる列車は、車内に乗客または貨物 (原材料、供給品、完成品など) を運び、場合によってはその両方を運びます。
アメリカの鉄道の歴史
ライト兄弟、ヘンリー・フォード、ゴットリーブ・ダイムラーのような人々の突飛なアイデアが登場する前、街や田舎を旅行するための選択肢は限られていました。舗装された道路が田園地帯を常に縦横に走っていたわけではありません。道路が整備されていても、特に悪天候の場合、馬車は依然として人や荷物を運ぶのに苦労していました。
1550 年にはすでに実用主義者のドイツ人が木製の鉄道システムを建設し、使用していました。これは、馬車や荷車は未舗装の道路よりも木製レールの方が簡単かつ迅速に移動できると考えたからです。 1700 年代後半までに、鉄製の車輪とレールは一段上の木製のものになりました。
しかし、私たちが知っている鉄道が形になり始めたのは、1797 年にイギリスで初期の機関車が発明されてからでした。イギリスのストックトン & ダーリントン鉄道会社は、旅客と貨物を輸送する最初の公共鉄道となりました。蒸気機関車は 6 台の石炭車と最大 450 人の鉄道乗客を 9 マイル (14 キロメートル) の距離を 1 時間以内に運びました。馬はもはや鉄道輸送に太刀打ちできなくなった。
海の向こう側では、ボルチモア アンド オハイオ鉄道会社が 1827 年に米国初の鉄道会社としての地位を確立しました。鉄道業界が活況を呈するまでに時間はかかりませんでした。 1860 年までに、米国の鉄道労働者は、全世界よりも多い 30,000 マイル (48,280 キロメートル) 以上の線路を敷設しました 。鉄道は主要な輸送手段として機能し、南北戦争中は北軍や南軍にとっても物資や物資を安価かつ簡単に輸送することができました。
南北戦争後、アメリカの鉄道網は再び拡大し、1869 年にアメリカ初の大陸横断鉄道が完成しました。鉄道沿線に町が誕生し、鉄道は西への拡張を急ぎました。 20 世紀初頭までに、米国の鉄道は 254,000 マイル (408,773 キロメートル) の線路を運営しました。ディーゼル機関車が蒸気機関車に取って代わりました。
しかし、20世紀半ばまでに、米国の鉄道の衰退が始まりました。発達した州間高速道路システムと広範な連邦規制が鉄道に大きな打撃を与えました。しかし、現在進行中のエネルギー危機の中で、ディーゼル、場合によってはバイオディーゼル燃料で走る列車は、21世紀を経るにつれて乗客の間でかつての人気を取り戻すかもしれません。
脱線しないでください。鉄道技術、列車がどのように人や荷物を運ぶのか、そして鉄道輸送の将来がどうなるのかなどについてお話しします。
全力で前進: 機関車と鉄道技術
電車というとき、きかんしゃトーマスだけを指すわけではありません。むしろ、私たちは鉄道車両、線路、転轍機、信号機、機関車というパッケージ全体を指します。ただし、すべての列車が機関車に依存して牽引しているわけではありませんが、ここで言及するほとんどの列車はそうしています。
機関車が先導すると、連結された鉄道車両が続き、貨物と乗客、場合によってはサーカスの動物も満載です。線路は列車を操縦し、後で説明する他のいくつかのことを行います。同じ線路上を多くの列車が運行するため、転轍機や信号機が交通を制御します。分解してみましょう。
機関車の仕事は、燃料 (木材、石炭、ディーゼル燃料) からの化学エネルギーを運動の運動エネルギーに変えることです。最初の機関車は蒸気エンジンを使ってこれを行いました。詳細については、 「蒸気テクノロジーのしくみ」を参照してください。蒸気機関車は約 1 世紀にわたって存続しましたが、最終的にディーゼル機関車に取って代わられました。ディーゼル機関車は、巨大なエンジンと、列車に電力を供給するオルタネーターまたは発電機で構成されていると考えられます。実際、ディーゼル機関車には独自の記事「ディーゼル機関車の仕組み」があります。多くの列車は、動力を増加および分散するために、編成全体に複数の機関車を分散させています。
蒸気機関車やディーゼル機関車のほかに、現代の列車の多くは電力のみで運行しています。線路に沿った第三のレール、つまり電線から電気が供給されます。変圧器は線路から電圧を転送し、その電流によって車輪のモーター (AC または DC) が駆動されます。電気機関車は地下鉄や多くの通勤鉄道システムで使用されています。
オペレーターはスロットル、逆転装置、ブレーキを使用して列車を制御します。スロットルは機関車の速度を制御します。逆転装置により、機関車は後退することができます。ブレーキにより、機関車は減速したり停止したりできます。形式に関係なく、機関車はエンジンを停止するために空気ブレーキとハンドブレーキを使用します。
エアブレーキは、高圧空気を使用してブレーキフットを車輪に押し付けます。ブレーキパッドと車輪の間の摩擦により、車輪の動きが遅くなります。また、車を停止するときにアクセルペダルから足を離すときと同様に、オペレータはエンジンのスロットルを戻して列車を減速させます。エアブレーキが故障した場合（通常、エアブレーキを駆動するのに十分な空気圧がない場合）に備えて、機械式ハンドブレーキも使用されます。
すべての鉄道車両には、車輪と乗り心地を緩衝するサスペンション システムを備えた下部構造があります。足回りの両端には、フックのようなカプラーが車両同士を接続します。
車台の上に何が載っているかは鉄道車両の種類によって異なり、いくつかあります。
- 有蓋車は、商品の箱を積み上げることができる基本的な箱です。
- 鉱石車は上部が開いており、石炭やボーキサイトなどの鉱石を運びます。
- タンク車には液体、通常は塩素やアンモニアなどの化学薬品が保管されています。
- フラットカーには、建設機械やスプールなど、かさばる不規則なアイテムを載せることができます。
- トレーラーカーは自動車を輸送できます。
- コンテナ車にはさまざまな材質の箱型コンテナが積み込まれます。多くの場合、これらの車両にはコンテナが 2 段積みされることがあります。
- 乗用車には当然人が乗ります。頂上にガラス張りの展望エリアを備えた車両や、長期旅行用の寝台車もある。
旅行中にどのようなガイドが訓練するのかを知るために読み続けてください。
常に列に並ぶために: 線路
線路は列車を誘導し、列車が走行する低摩擦表面として機能し、列車の重量を下の地面に伝達することがよくあります。思い出していただけると思いますが、線路はサードレールに沿って電力を供給することもあります。
鉄道線路は、ゲージと呼ばれる一定の距離を置いて配置された 2 本の平行な鋼製レールで構成されています。標準軌は 4 フィート 8.5 インチ (1,435 ミリメートル) です。レールは枕木 (ヨーロッパでは枕木と呼ばれます) によって相互に接続されており、枕木は木またはコンクリートでできています。レールは通常、枕木にボルトで固定されています。タイは緩い砂利またはバラストにセットされます。バラストは多くの場合、荷重を下にある基礎に伝達するのに役立つ緩い石で構成されています。タイはバラスト上で「浮いて」おり、トラックの重量によって安定した状態が保たれます。
鉄道労働者が線路を敷設するとき、多くの場合、建設用の鋼製 I ビーム桁に似た平底鋼製レールが使用されます。レールには、幅広のベースまたはフット、狭いウェブとヘッド (ウェブよりも広いが、フットほどではありません) があります。レールの重量は、線路を運行する列車の種類や国によって異なり、1 ヤードあたり 80 ～ 160 ポンド (36 ～ 73 キログラム) となります。鉄道線路のセグメントはフィッシュプレートと呼ばれるボルトで固定されたプレートによって互いに接続されている場合がありますが、最新のレールセグメントのほとんどはスムーズな乗り心地を提供するために溶接されています。
レールの下には、線路にクッションが置かれたり、バラストが置かれたりすることがあります。基礎は砂またはコンクリートで作ることができます。多くの場合、鉄道線路は周囲の地面よりも高く、水を除去するための排水システムが設置されています。動物や人が線路に迷い込むのを防ぐために、柵で囲まれることもあります。最後に、電車には電力を供給する第 3 の電源レールまたは張り出した電線が設置されます。
鋼鉄は容易に曲げられて形状が変化するため、鋼製軌道は列車を操縦するために直線または曲線にすることができます。地形によっては、列車がカーブを通過する際に線路上に留まるのを助けるために、一部のカーブはわずかに角度が付いていたり、傾斜していたりする場合があります。線路に沿ったさまざまな地点で、レールにはスイッチが設置されており、列車をある線路から別の線路に移動させることができます。転轍機と付随する線路は交通を制御するために重要です。たとえば、2 つの列車が同じ線路を運行している場合、転轍機を使用すると、1 つの列車が保留線に発車し、もう 1 つの列車が通過することができます。スイッチは、南北の線路から東西の線路に移動するなど、列車の方向を変えることもできます。多くの鉄道駅には操車場があり、そこで列車が組み立てられ、さまざまな線路に移動します。
最後に、線路沿いの信号により、列車の運転手に前方の交通状況が常に通知されます。信号機が道路の自動車交通を制御するのと同じように、信号は電車の交通を制御します。多くの機関車には信号機のほかに、航空交通管制局に似た信号センターから提供される情報を使用して交通状況を監視する無線機とコンピュータ端末が搭載されています。
仕組みを理解したので、それらがどのように連携して荷物や人を移動させるかを見てみましょう。
よく言われる通説の 1 つは、標準の鉄道軌間はローマの戦車の幅に基づいているというものです。特にローマ人は物品や物資の輸送に戦車を使用しなかったため、これは真実ではありません。標準軌間 4 フィート 8.5 インチ (1,435 ミリメートル) は、最初の鉄道システムを設計した英国の発明家ジョージ スティーブンソンによって選択されました。スティーブンソンは英国の鉱山で使用されているさまざまな鉄道を研究し、現在の標準軌に落ち着きました。
貨物鉄道システム
鉄道はおそらく、貨物を陸路で輸送する最も安価な方法です。米国鉄道協会（AAR）によると、米国の貨物列車は交通量、輸送貨物量、収入、手頃な価格、路線距離などの点で世界をリードしている。
米国の貨物鉄道には次のカテゴリが含まれます。
- クラス I 貨物鉄道は、 3 億 4,680 万ドルを超える収益を報告しています。米国には 7 つの貨物鉄道があり、全米の貨物の 67 パーセント以上を輸送しています。 3,200 ～ 32,000 マイル (5,150 ～ 51,499 キロメートル) の軌道を運行し、通常は長距離に従事します。このクラスの会社には、CSX Transportation、Norfolk Southern、Union Pacific Railroad などがあります。
- 地方貨物鉄道の収入は 4,000 万ドルから 3 億 4,680 万ドルです。米国では 33 以上の地方鉄道が運行されており、それぞれの線路は 350 ～ 600 マイル (563 ～ 966 キロメートル) です。
- ローカル線輸送貨物鉄道の収益は 4,000 万ドル未満で、運行距離は 350 マイル未満です。多くの地方路線は、半径 75 マイル (121 キロメートル) 以内、多くの場合 1 つの州内で貨物を輸送しています。米国では約 324 のローカル路線が機能しています。
- 交換鉄道およびターミナル (S&T) 鉄道は、ポイントツーポイントの輸送を提供するのではなく、交換サービスを提供します。通常はローカル線の鉄道向けに、エリア内で車の集配を行います。
[出典： AAR ]
貨物鉄道は多くの物を運びますが、最も一般的な物品は発電所用の石炭です (トン数 44%、収益 21%)。化学薬品、農産物、非金属鉱物、混載品、その他の商品が主要なカテゴリーを占めています。 2007 年、クラス I 鉄道は 19 億トン (17 億トン) 以上の貨物を輸送し、約 530 億ドルの収益を上げました。貨物鉄道は貨物の重量と走行距離に基づいて収益を上げます。業界では基本単位としてトンマイルが使用されており、クラス I 鉄道は 2007 年に 1 兆 7000 億トンマイル以上を輸送しました 。
米国では、鉄道会社自体が線路を所有しています。 1800 年代に連邦政府が鉄道に土地を与えたことにより、鉄道は線路を所有できるようになりました。さらに、米国の貨物鉄道会社は民営で運営されており、政府の補助金はありません。鉄道は使用されている数千両の貨車の一部を所有していますが、実際には自動車会社やその他の荷主がそのほとんどを所有しています。
貨物鉄道における国際的なリーダーは米国、ロシア、中国です。米国とは対照的に、ヨーロッパの鉄道はほとんどが政府所有です。それらは主に乗客を輸送し、程度は低いですが貨物を輸送します。しかし、この仕組みは変わりつつあり、貨物輸送の重要性がますます高まっています。ヨーロッパの鉄道は、米国の鉄道ほど貨物輸送で利益を上げていません。彼らの状況は、1980 年のスタッガーズ鉄道法が可決される前の米国の貨物鉄道の状況と似ているようです。
しかし、乗客の面では、次に読むように、ヨーロッパの鉄道は数百万メートル先を行っています。
1980 年以前、米国の鉄道は連邦政府によって厳しく規制されており、鉄道が請求できる料金や他の多くの規制が連邦政府によって設定されていました。 1970 年代までに、鉄道はほぼ破産状態になりました。議会は鉄道の規制を緩和するか国有化する可能性がある。議員らは前者を選択した。 1980 年のスタッガーズ鉄道法により、鉄道は輸送ルートを決定し、輸送貨物の料金を設定し、鉄道路線の売却手続きを合理化する自由が与えられました。この法律は、鉄道が請求できる最高料金と、鉄道会社による乱用を防止するための手順を定めた。この法律が可決されて以来、鉄道の競争力はさらに高まり、収益と交通量が大幅に増加しました。鉄道は金儲けになるようだ。
旅客鉄道システム
米国の鉄道旅行の初期には、貨物鉄道が旅客サービスを提供していましたが、それほど利益は得られませんでした。 1970年、議会は貨物鉄道会社から旅客サービスを引き継ぐアムトラックを創設した。アムトラックは、東海岸、中西部、西海岸の主要都市エリアで回廊サービスを運営しています。クロスカントリーサービスも提供しています。
アムトラックは、ホスト鉄道が所有する線路を運行します。実際、アムトラックの路線の 70% はクラス I の運送会社が所有しています。 46 州の 500 以上の目的地にサービスを提供しています。 2007 年、アムトラックは 2,580 万人の乗客を運びました (1 日あたり 300 本の列車で平均 70,000 人の乗客)。
アムトラックは、旅客サービスと通勤サービスを提供する代わりに、連邦、州、地方自治体の支援を受けています。政府の支援と乗客数の増加にもかかわらず、アムトラックは利益を上げていない。 2007 年、アムトラックの経費は収入を約 10 億ドル上回りました。不足の潜在的な理由の 1 つは、アムトラックが自動車や航空会社との激しい競争に直面しているという事実ですが、それについては後で詳しく説明します。
対照的に、ヨーロッパの鉄道システムは主に旅客輸送に特化しています。ヨーロッパの鉄道のほとんどは政府所有です。 1959 年、増加する観光負荷に対処するためにユーレイル グループが設立されました。この組織は、ヨーロッパ 30 か国の旅客鉄道交通を調整し、販売しています。ヨーロッパのネットワークはヨーロッパのほとんどの都市を接続しています。ユーレイルの高速鉄道は航空会社との競争力があり、自動車よりも効率的です。
ロシア、中国、韓国、日本、オーストラリアでも旅客鉄道サービスが提供されています。各国には旅客旅行のための広範な鉄道網があります。さらに、ヨーロッパの鉄道ネットワークは、中国、インド、東南アジアへ向かう鉄道と接続されています。ただし、すべての国や大陸が国際鉄道網を確立しているわけではありません。アフリカにも中南米にもそのようなネットワークはありません。また、メキシコ、ペルー、ブラジル、南アフリカ、モロッコにも電車がありますが、それらの電車はそれらの国の国内にある線路のみを運行しています。
私たちのお気に入りの有名な旅客列車をいくつか紹介してこのページを終わらせるわけにはいきません。
- オリエント急行は最初の豪華列車の 1 つでした。 1883 年、パリからルーマニアのジュルジまで乗客を運びました。シンプロン トンネルにより、1906 年に列車の運行がヴェネツィアまで拡張されました。1923 年までに、列車のルートは再び延長され、イスタンブールに到着しました。その人気は 1930 年代にピークに達しましたが、第二次世界大戦後、旅行は減少しました。前回の旅行は 1977 年 5 月でした。アガサ クリスティのお気に入りの列車は 1982 年に復活し、ロンドンからヴェネツィアまでの旅行ルートが再確立されました。
- ユーロスターは英国とヨーロッパ本土を結ぶ最初の鉄道となりました。英仏海峡の下に伸びる英仏海峡トンネルを通って進みます。ユーロスターは、ロンドンからパリ、ブリュッセルまでの高速鉄道サービスを提供しています。映画「ミッション：インポッシブル」にカメオ出演したユーロスターを覚えているかもしれません。
- フランスの電動高速鉄道TGV は、パリ、リヨン、ボルドー、マルセイユ間を高速で走ります。 2007 年 4 月には、時速 357 マイル (時速 575 キロメートル) という鉄道最速走行の世界記録を樹立しました。通常は時速 200 マイル (時速 320 キロメートル) で走行します。
鉄道旅行はいくつかの国で普及するでしょうか?読み続けて調べてください。
米国内の鉄道旅行を考えていますか?ルート、スケジュール、予約については、オンラインで確認できます。ヨーロッパ行きの場合は、ユーレイルの乗客のルートとスケジュール、予約を で調べるとよいでしょう。
鉄道輸送の未来
米国の貨物鉄道システムの成功は、鉄道による物品の輸送が経済的で効率的で収益性が高いことを示しています。鉄道は国のインフラとして不可欠な部分ですが、その将来はどのようなものになるのでしょうか?
鉄道輸送の将来は、石油の価格と入手可能性、代替移動手段を見つける政府の決意、そして経済的で高速な輸送に対する国民の需要によって左右されるでしょう。たとえば、ヨーロッパの旅客鉄道輸送量の多さは、歴史的な前例とガソリン価格によってもたらされました。高速鉄道や旅客専用鉄道の発展により改善されました。
米国では、いくつかの理由から旅客鉄道輸送が普及していません。
- この国には貨物鉄道システムから独立した旅客鉄道網が存在しないため、国内のすべての地域が鉄道にアクセスできるわけではありません。
- 最近まで石油価格はまだ比較的安価であったため、多くの人にとって自動車や航空がより望ましい交通手段となっています。
- 多くの列車は依然として比較的遅いか、多くの停車をします。たとえば、ノースカロライナ州ローリーからワシントン DC までの電車の移動には 5 時間かかりますが、これはこれら 2 つの都市間を車で移動するのにかかる時間と同じです。
しかし、原油価格の上昇に伴い、アメリカ人は長距離移動の代替手段を求めるようになり、鉄道が有力な候補となる。
しかし、旅客輸送のために米国の鉄道を再構築するのは簡単ではない。たとえば、旅行者はヨーロッパや日本のような高速鉄道を望むでしょう。しかし、高速鉄道の建設と維持には多額の費用がかかります。また、専用の旅客鉄道でも最適に機能します。さらに、鉄道は現在よりも多くの都市や目的地に到達する必要があります。したがって、鉄道を主要な旅客輸送手段にするためには、鉄道システムを拡張し改善するための投資が必要になります。この拡張が政府によって行われるか民間企業によって行われるかはまだわかりません。そしておそらく、旅客鉄道輸送に対する公共の需要が増加するまでは実現しないでしょう。
磁気浮上やリニアモーターカーなどの新技術により、列車の速度はさらに向上する可能性があります。これらの列車には車輪がなく、超電導磁気レールの上を走行しますが、建設と維持に費用がかかります。
「How the Great Train Robbery Worked」など、さらに興味深い鉄道のストーリーを読み続けてください。
