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L'histoire de la technologie ferroviaire

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Depuis leur invention, les chemins de fer ont joué un rôle majeur dans le développement des civilisations à travers le monde. De la Grèce antique à l'Amérique d'aujourd'hui, les chemins de fer ont changé la façon dont les hommes voyagent et travaillent.

La première forme de transport ferroviaire date en réalité de 600 av. J.-C. Les Grecs ont creusé des gorges sur des routes pavées en calcaire pour les utiliser avec des véhicules à roues, facilitant ainsi le transport de bateaux à travers l'isthme de Corinthe. Cependant, lorsque les Romains conquirent les Grecs en 146 av. J.-C., les premiers chemins de fer tombèrent en ruine et disparurent pendant plus de 1 400 ans.

Le premier système de transport ferroviaire moderne ne fit son retour qu'au 16ème siècle. Même dans ce cas, il faudra encore trois cents ans avant que l’invention de la locomotive à vapeur ne transforme le transport ferroviaire à l’échelle mondiale.

Les premiers chemins de fer modernes

Les précurseurs des trains modernes ont fait leurs débuts au début des années 1550 en Allemagne avec l'introduction des wagons. Ces routes primitives à rails étaient constituées de rails en bois sur lesquels des chariots ou chariots tirés par des chevaux pouvaient se déplacer plus facilement que sur des chemins de terre. Dans les années 1770, les rails en bois avaient été remplacés par des rails en fer. Ces wagons ont évolué en tramways qui se sont répandus dans toute l'Europe. En 1789, l'Anglais William Jessup conçut les premiers wagons avec des roues à bride rainurées qui permettaient aux roues de mieux saisir le rail. Cette caractéristique de conception importante a été reportée sur les locomotives suivantes.

Jusqu'aux années 1800, les chemins de fer étaient construits en fonte. Malheureusement, la fonte était sujette à la rouille et était fragile, ce qui la faisait souvent céder sous l'effet du stress. En 1820, John Birkinshaw a inventé un matériau plus durable appelé fer forgé. Cette innovation, bien que l’amélioration par rapport à la fonte soit toujours défectueuse, devint toutefois la norme jusqu’à l’avènement du procédé Bessemer, ce qui permit à la production d’acier moins chère à la fin des années 1860 de déclencher l’expansion rapide des chemins de fer non seulement en Amérique, mais le monde. Finalement, le procédé Bessemer a été remplacé par l'utilisation de fours à sole ouverte, ce qui a encore réduit le coût de production de l'acier et a permis aux trains de relier la plupart des grandes villes des États-Unis d'ici la fin du XIXe siècle.

La révolution industrielle et la machine à vapeur

Avec les bases d'un système ferroviaire avancé, tout ce qui restait à faire était de trouver un moyen de transporter plus de personnes et plus de marchandises sur des distances plus longues et plus courtes. La réponse a été donnée par l'une des inventions les plus importantes de la révolution industrielle, la machine à vapeur, essentielle au développement du chemin de fer et des trains modernes.

En 1803, un homme nommé Samuel Homfray a décidé de financer le développement d'un véhicule à vapeur pour remplacer les charrettes tirées par des chevaux dans les tramways. Richard Trevithick a construit ce véhicule, la première locomotive de tramway à vapeur. Le 22 février 1804, la locomotive a transporté une charge de 10 tonnes de fer, 70 hommes et cinq wagons supplémentaires sur les neuf kilomètres séparant l'usine sidérurgique de Pen-y-Darron, dans la ville de Merthyr Tydfil, au Pays de Galles, jusqu'au bas d'Abercynnon. vallée. Le voyage a duré environ deux heures.

En 1812, l'inventeur anglais George Stephenson devint ingénieur des mines pour la ligne de chemin de fer Stockton and Darlington. En 1814, il leur avait construit sa première locomotive. Peu de temps après, il a convaincu les propriétaires d'essayer une locomotive à vapeur. Le premier effort a été nommé le Locomotion. Alors que Stephenson est reconnu comme l'inventeur du premier moteur de locomotive à vapeur pour les chemins de fer, l'invention de Trevithick est citée comme la première locomotive de tramway.

En 1821, l'anglais Julius Griffiths fut le premier à breveter une locomotive routière. En septembre 1825, à l'aide des locomotives de Stephenson, la Stockton & Darlington Railroad Company lança le premier chemin de fer à transporter des marchandises et des passagers selon des horaires réguliers. Ces nouveaux trains pourraient tirer six wagons à charbon chargés et 21 wagons de passagers d'une capacité de 450 passagers sur une distance d'environ neuf kilomètres en une heure environ.

Peu de temps après, Stephenson a ouvert sa propre entreprise, Robert Stephenson and Company. Son prototype le plus célèbre, Stephenson's Rocket, a été conçu et construit pour les essais de Rainhill, un événement organisé en 1829 par les chemins de fer de Liverpool et de Manchester afin de choisir le meilleur design pour propulser leurs nouvelles locomotives. leFusée, la locomotive la plus évoluée de son époque, a remporté la victoire avec succès et a ensuite établi la norme selon laquelle la plupart des machines à vapeur seraient construites au cours des 150 prochaines années.

Le système ferroviaire américain

Le colonel John Stevens est considéré comme le père des chemins de fer aux États-Unis. En 1826, Stevens démontra la faisabilité de la locomotion à la vapeur sur une piste circulaire expérimentale construite sur son domaine de Hoboken, dans le New Jersey, trois ans avant que Stephenson ne perfectionne une locomotive à vapeur pratique en Angleterre.

Stevens reçut la première charte de chemin de fer en Amérique du Nord en 1815, mais d'autres commencèrent à recevoir des subventions et les travaux commencèrent peu après sur les premiers chemins de fer opérationnels. En 1930, Peter Cooper a conçu et construit la première locomotive à vapeur construite en Amérique, la Le petit Poucet, être exploité sur un chemin de fer transporteur public.

Une autre innovation majeure du 19ème siècle concernant les trains n’a rien à voir avec la propulsion ou l’alimentation électrique. Au lieu de cela, tout était une question de confort des passagers. George Pullman a inventé le Pullman Sleeping Car en 1857. Bien que les wagons-lits soient utilisés sur les chemins de fer américains depuis les années 1830, le wagon Pullman a été conçu spécifiquement pour les voyages de nuit et a été considéré comme une nette amélioration par rapport à ses prédécesseurs.

Les inconvénients de la puissance de la vapeur

Les locomotives à vapeur ont eu un impact indéniable sur le transport et l’expansion économique au cours de la 19th siècle, la technologie n’était pas sans inconvénients. L’un des problèmes les plus importants était la fumée résultant de la combustion du charbon et d’autres sources de combustible.

Alors que les sous-produits nocifs étaient tolérables en pleine campagne, même tôt, les risques liés à l'échappement de carburant devenaient d'autant plus évidents que les chemins de fer empiétaient sur des zones plus peuplées, ce qui nécessitait de plus en plus de tunnels souterrains pour accueillir les trains à destination urbaine. destinations. Dans les tunnels, la fumée peut devenir mortelle, surtout si un train est bloqué sous terre. Les trains alimentés à l'électricité semblaient une alternative évidente, mais la première technologie de train électrique ne pouvait tout simplement pas suivre la vapeur sur de longues distances.

Les locomotives électriques démarrent lentement

Le premier prototype de locomotive électrique a été construit en 1837 par le chimiste écossais Robert Davidson, alimenté par des cellules de batterie galvaniques. La prochaine locomotive de Davidson, une version plus grande nommée la Galvani, qui a fait ses débuts à la Royal Scottish Society of Arts Exhibition en 1841. Elle pesait sept tonnes et disposait de deux moteurs à réluctance à entraînement direct utilisant des électroaimants fixes agissant sur des barres de fer fixées à des cylindres en bois sur chaque essieu. Bien qu'il ait été testé sur le chemin de fer d'Edimbourg et de Glasgow en septembre 1841, la puissance limitée de ses batteries a saboté le projet. le Galvani a ensuite été détruite par les cheminots qui considéraient la technologie alternative comme une menace potentielle pour leurs moyens de subsistance.

L'idée originale de Werner von Siemens, le premier train de passagers électrique composé d'une locomotive et de trois voitures, a été inaugurée en 1879 à Berlin. La vitesse maximale du train était légèrement supérieure à 13 km / h. En quatre mois, il a transporté 90 000 passagers sur une piste circulaire de 984 pieds (300 mètres). Le courant continu de 150 volts du train était alimenté par un troisième rail isolé.

Les lignes de tramway électriques ont commencé à gagner en popularité, d'abord en Europe, puis aux États-Unis, après la première apparition du premier en 1881 à Lichterfelde, juste à l'extérieur de Berlin, en Allemagne. En 1883, un tramway électrique circulait à Brighton, en Angleterre, et le tram qui a été mis en service près de Vienne, en Autriche, est la première année du service régulier à être alimenté par une ligne aérienne. Cinq ans plus tard, des chariots électriques conçus par Frank J. Sprague (un inventeur qui avait déjà travaillé pour Thomas Edison) ont emprunté les voies du Richmond Union Passenger Railway.

La transition de la vapeur à l'électricité

La première ligne de chemin de fer électrique souterraine a été lancée par la City and South London Railway en 1890. Cinq ans plus tard, Sprague proposait un système de contrôle de la traction à plusieurs unités révolutionnaire. Chaque voiture était équipée d'un moteur de traction et de relais commandés par moteur. Toutes les voitures étaient alimentées par l'avant du train et les moteurs de traction fonctionnaient à l'unisson. Les MU ont reçu leur première installation pratique pour le chemin de fer surélevé du côté sud (qui fait maintenant partie du L de Chicago) en 1897. Avec le succès de l'invention de Sprague, l'électricité est rapidement devenue la source d'énergie de choix pour les métros.

En 1895, un tronçon de quatre milles de la ligne de ceinture de Baltimore du chemin de fer de Baltimore et de l’Ohio (B & O) qui reliait à New York devint la première ligne de chemin de fer principale américaine à être électrifiée. Les locomotives à vapeur se sont arrêtées à l'extrémité sud de la ligne électrifiée, puis ont été attelées à des trains à propulsion électrique et ont traversé les tunnels qui entouraient Baltimore.

La ville de New York a été l’un des premiers à interdire les locomotives à vapeur de leurs tunnels ferroviaires. À la suite d'une collision en tunnel dans l'avenue du parc en 1902, l'utilisation de locomotives génératrices de fumée a été interdite au sud de la rivière Harlem. Le New York Central Railroad a commencé à utiliser des locomotives électriques en 1904. À partir de 1915, les trains de Chicago, Milwaukee, St. Paul et Pacific Railroad ont électrifié le service à travers les Rocheuses et la côte ouest. Dans les années 1930, le chemin de fer de la Pennsylvanie avait électrifié l’ensemble de son territoire à l’est de Harrisburg, en Pennsylvanie.

Avec l'avènement des trains à moteur diesel dans les années 1930 et les décennies suivantes, l'expansion de l'infrastructure pour les trains à propulsion électrique a ralenti. Cependant, le diesel et l’électricité seraient finalement combinés pour créer plusieurs générations de dies électro-diesel et d’hybrides qui utilisaient le meilleur des deux technologies et allaient devenir la norme pour de nombreuses lignes de chemin de fer.

Technologies de train avancées

Dans les années 1960 et au début des années 1970, la possibilité de construire des trains de voyageurs pouvant voyager beaucoup plus rapidement que les trains classiques suscitait un intérêt considérable. A partir des années 1970, on s’intéresse à une technologie alternative à grande vitesse centrée sur la lévitation magnétique, ou maglev, dans laquelle les voitures roulent sur un coussin d’air créé par la réaction électromagnétique entre un dispositif embarqué et un autre intégré dans sa voie de guidage.

Le premier train à grande vitesse japonais a été inauguré en 1964 entre Tokyo et Osaka au Japon. Depuis lors, de nombreux systèmes similaires ont été construits dans le monde, notamment en Espagne, en France, en Allemagne, en Italie, en Scandinavie, en Belgique, en Corée du Sud et en Chine. , le Royaume-Uni et Taiwan. Les États-Unis ont également envisagé d'installer un train à grande vitesse entre San Francisco et Los Angeles et sur la côte est entre Boston et Washington, DC.

Les moteurs électriques et les progrès des technologies de transport ferroviaire ont depuis permis aux humains de voyager à des vitesses pouvant atteindre 500 km / h. Encore plus de progrès dans ces machines sont dans les étapes de développement, y compris le train à tubes Hyperloop, qui devrait atteindre des vitesses proches de 700 miles à l'heure, qui a achevé son premier essai de prototype réussi en 2017.



Commentaires:

  1. Zebulon

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  2. Gulkis

    Je pense que vous n'avez pas raison. Je peux défendre la position. Écrivez-moi dans PM, nous communiquerons.



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