Введение
Железнодорожный подвижной состав и инфраструктура
Эксплуатация железнодорожного транспорта – это повседневная деятельность железной дороги. Железная дорога состоит из двух основных компонентов: инфраструктуры (пути, включая полотно, станции, грузовые терминалы, виадуки, туннели и т.д.) и подвижного состава (пассажирские вагоны, локомотивы, грузовые вагоны и т.д.). Владение и эксплуатация этих двух компонентов различаются в зависимости от страны. В некоторых регионах (в частности, в большей части Северной Америки) частные железнодорожные компании владеют и управляют как инфраструктурой, так и подвижным составом (например, Union Pacific). В Соединенном Королевстве инфраструктура принадлежит и обслуживается компании Network Rail, а подвижной состав в основном принадлежит и эксплуатируется частными железнодорожными компаниями. В странах с национализированными железнодорожными системами, таких как Китай и Франция, как инфраструктура, так и подвижной состав находятся в собственности и управлении, напрямую или косвенно, национального правительства.
Операция
Работа железной дороги осуществляется посредством системы управления, изначально механической, но в настоящее время чаще всего электронной и компьютерной.
Сигнализация
Сигнальные системы, используемые для управления движением транспорта, могут быть как с фиксированными участками, так и с подвижными участками.
Фиксированная сигнализация блока
Большинство блоков являются «фиксированными», то есть они определяют участок пути между двумя заданными точками. В системах, использующих расписание, порядок следования поездов и жетоны, блоки обычно начинаются и заканчиваются на выбранных станциях. В системах, основанных на сигнализации, блоки обычно начинаются и заканчиваются на светофорах. Также может применяться кабинная сигнализация. Длина блоков рассчитывается таким образом, чтобы обеспечить необходимую пропускную способность для поездов. На малозагруженной ветке блоки могут быть длиной в несколько километров, в то время как на оживленной пригородной железной дороге – всего несколько сотен метров.
Сигнализация движущегося блока
Недостатком фиксированных блоков является то, что чем выше разрешенная скорость движения поездов, тем больше требуется тормозной путь, а следовательно, и длина блоков. Это снижает пропускную способность линии. В системе с движущимися блоками компьютеры вычисляют "безопасную зону" позади каждого движущегося поезда, в которую запрещено въезжать другим поездам. Система требует точного определения местоположения и скорости каждого поезда. В системе с движущимися блоками боковые сигналы отсутствуют, а инструкции передаются непосредственно на поезд. Это позволяет увеличить пропускную способность путей, обеспечивая возможность движения поездов на более коротком расстоянии друг от друга. Система применяется лишь на небольшом количестве независимых сетей, например, в метрополитенах.
Типы железнодорожных систем
Большинство железнодорожных систем выполняют несколько функций на одном и том же пути, перевозя местные, междугородние и пригородные пассажирские поезда, а также грузовые поезда. Значение каждой из этих функций различается в зависимости от страны. Некоторые системы городского, скоростного и лёгкого рельсового транспорта изолированы от национальной сети в городах, которые они обслуживают. Также изолированы некоторые грузовые линии, обслуживающие шахты, которые обычно принадлежат горнодобывающей компании. Промышленная железная дорога – это специализированная железнодорожная система, используемая внутри заводов или шахт. Железные дороги с большим уклоном обычно изолированы и оснащены специальными системами безопасности.
Постоянное строительство дорог и железных дорог
Постоянный путь следует рельефу местности. Геометрия железнодорожного пути определяется особенностями рельефа.
Типы транспортных средств
Поезда приводятся в движение одним или несколькими локомотивными секциями. Два или более локомотивов, работающих в режиме сцепленной тяги, часто используются в грузовых поездах. Железнодорожные вагоны, или подвижной состав, включают пассажирские вагоны, грузовые вагоны, вагоны для обслуживания и, в Америке, вагоны-кабузы. Современные пассажирские поезда иногда приводятся в движение головным и хвостовым локомотивами (см. "голова-хвост"), при этом не обязательно оба должны быть моторными или работать. Многие пассажирские поезда состоят из моторных вагонных секций, с двигателями, расположенными под вагонами.
Грузовые перевозки
Грузовые поезда загружаются и разгружаются в интермодальных терминалах (также называемых контейнерными грузовыми станциями или грузовыми терминалами) и на площадках заказчиков (например, шахтах, зернохранилищах, заводах). В интермодальных грузовых перевозках используются стандартизированные контейнеры, которые перемещаются кранами. По пути следования грузовые поезда проходят через сортировочные станции для сортировки вагонов и формирования поездов к месту назначения, а также для технического обслуживания оборудования, дозаправки и смены бригад. Формирование поездов осуществляется на сортировочной горке. Маневровые локомотивы помогают в этом процессе. Сборный поезд (также называемый блочным поездом), перевозящий группу вагонов из одного пункта отправления в один пункт назначения, не сортируется на сортировочной горке, но может останавливаться на грузовой станции для осмотра, обслуживания локомотива и/или смены бригады. Совмещение грузовых и пассажирских перевозок на одном пути с обгонными петлями создает эксплуатационные проблемы из-за различных требований грузовых и пассажирских перевозчиков. Во многих небольших странах пассажирские перевозки осуществляются днем, а грузовые поезда – преимущественно ночью. Для некоторых видов перевозок выделены отдельные пути.
Работа локомотивов
Неактивные локомотивы могут размещаться в локомотивном депо (британский термин) или в машинном депо, также известном как машинный сарай или круглый депо (США). На локомотивных предприятиях или депо по обслуживанию тягового подвижного состава локомотивы очищаются, проверяются на износ, ремонтируются, модернизируются или иным образом улучшаются. Выведенные из эксплуатации локомотивы, оснащенные парогенераторами, иногда устанавливались в полупостоянных местах, а их котельная мощность использовалась для обеспечения паром тепловых установок, энергоснабжения оборудования, обогрева пассажирских вагонов или для работ по расчистке снега и льда, например, для размораживания стрелочных переводов в холодную погоду. Железнодорожное оборудование, признанное устаревшим из-за своей несовременности или неэффективности по сравнению с новым оборудованием, либо изношенное до степени, когда его ремонт невозможен, может быть снято с эксплуатации. С этого оборудования могут быть сняты пригодные для использования детали для повторного применения на других машинах, или оно может быть продано в сборе для восстановления и повторного использования другим владельцем. Если оборудование признано полностью не подлежащим восстановлению и попытки его восстановления экономически нецелесообразны, вся машина может быть признана металлоломом и обычно продается на утилизацию и разборку для переработки сырья. Если процесс утилизации или разборки экономически невыгоден, оборудование может оставаться на месте до наступления возможности его утилизации. В некоторых случаях значимые или ценные единицы оборудования приобретаются для сохранения. Они могут быть выставлены в железнодорожных музеях или приобретены организациями по сохранению железнодорожного наследия или частными коллекционерами. Паровозы часто размещались в круглом депо, известном как круглый сарай, окружавшем поворотный круг.
Обслуживание дорожных операций
Наличие рабочего поезда на данном участке пути временно снижает пропускную способность маршрута. Обычно при проведении таких работ движение по участку полностью прекращается на время "оккупации" пути. При наличии альтернативного маршрута, поезда могут быть перенаправлены; в противном случае, пассажирское сообщение может быть обеспечено с помощью автобусного сообщения. Поэтому экономически выгоднее планировать такие работы на периоды сниженной загруженности (например, в междупиковое время, ночью или в праздничные дни), чтобы минимизировать влияние на регулярное движение и доходы.
Факторы, влияющие на реализацию проекта (целесообразность)
Каждая транспортная система является частью инфраструктуры страны и, следовательно, должна быть экономически целесообразной, иначе она будет закрыта. В связи с этим, каждая система выполняет определенную или несколько функций. Эти функции могут меняться со временем, но они определяют характеристики каждой конкретной системы.
Внешние факторы
Системы железнодорожного транспорта интегрированы в ландшафт, учитывая как физическую географию (холмы, долины и т.д.), так и человеческую географию (расположение населенных пунктов). В свою очередь, система железнодорожного транспорта может оказывать влияние на человеческую географию.
Физическая география
Постоянный путь системы должен проходить через географию и геологию её региона. Ландшафт может быть как равнинным, так и гористым, и включать в себя такие препятствия, как водные преграды и горы. Эти факторы частично определяют сущность системы. Также необходимо точно рассчитать уклон, по которому будут двигаться поезда. На этом этапе принимается решение о прокладке туннелей.
География человека
Системы железнодорожного транспорта оказывают влияние на географию расселения людей. Крупные города (например, Найроби) могут возникать благодаря проходящей через них железной дороге. Исторически, если станция строилась за пределами города или поселка, которые она должна была обслуживать, то этот город или поселок расширялись, чтобы включить в себя станцию, или рядом со станцией вырастали здания (особенно гостиницы и постоялые дворы). Наличие станции может увеличить число жителей, ежедневно ездящих на работу из города или деревни, и таким образом превратить их в города-спутники. Трансконтинентальная железная дорога сыграла важную роль в освоении американского Запада. Расширение железнодорожной сети Китая в Тибет может иметь схожие последствия.
Исторические факторы
Железнодорожные транспортные системы часто используются не по своему первоначальному назначению, а для целей, к которым они пришли в результате изменений в географии расселения людей. Политика может оказывать значительное влияние на решения, касающиеся железных дорог, как, например, в случае с программой Бичинга. В Великобритании для строительства или восстановления железнодорожной линии обычно требуется принятие акта парламента. Во многих странах государственные субсидии позволяют поддерживать работу убыточных, но социально значимых железных дорог.