Историја пруга: Од пруга до возова Хиперлооп

Железнице су од свог проналаска играле огромну улогу у даљем развоју цивилизација широм света. Од древне Грчке до модерне Америке, железница је променила начин на који људи путују и раде.

Најранији облик железничког саобраћаја заправо потиче са 600 Б.Ц. Грци су направили уторе у асфалтираним кречњаке који се користе у сарадњи са возилима на котачима, олакшавајући превоз чамаца преко Истре Цоринтх. Међутим, када су Римљани освојили Грке 146. године пре нове ере, ране железнице су пропале и нестале више од 1400 година.

Први савремени систем железничког саобраћаја није повратио тек у 16. веку. Чак и тада, требало би проћи још тристо година пре него што ће проналазак парне локомотиве трансформисати железнички саобраћај на глобалном нивоу.

Претходници модерних возова дебитовали су почетком 1550-их у Немачкој увођењем вагона. Ови примитивни шине сачињавали су се од дрвених шина преко којих су се вагони или колица помоћу коња могли кретати с већом лакоћом него преко земљаних путева. До 1770-их дрвене шине су замењене гвозденим. Ови вагони еволуирали су у трамвајске путеве који се шире широм Европе. Године 1789. Енглез Виллиам Јессуп дизајнирао је прве вагоне са прирубљеним точковима који су били уклесани, омогућавајући точковима да боље приањају за шину. Ова важна конструкцијска карактеристика пренесена је на касније локомотиве.

До 1800-их железнице су грађене од гвожђа. На жалост, ливено гвожђе било је склоно рђи и било је крхко, што често узрокује да се поквари под стресом. Године 1820. Јохн Биркинсхав изумио је трајнији материјал који се зове ковано гвожђе. Ова иновација, иако је побољшање у односу на ливено гвожђе још увек била грешка, постала је стандард све до појаве Бессемер Процес је омогућио јефтинију производњу челика у касним 1860-има, подстичући брзо ширење железница не само широм Америке, већ и широм света. На крају је Бессемеров процес замењен употребом отворених пећи, што је додатно смањило трошкове производња челика и омогућили су возовима да повежу већину главних градова у Сједињеним Државама до краја 19. век.

Уз темеље за напредни систем железница, преостало је само пронаћи значи превозити више људи и више робе на дуже удаљености током краћег периода време. Одговор је стигао у облику једног од већине значајни изуми од Индустријска револуција, тхе парна машина, што је било пресудно за развој савремене железнице и возова.

1803. године, човек по имену Самуел Хомфраи, одлучио је да финансира развој возила на пару како би заменио колица на коњским трамвајима. Рицхард Тревитхицк саградио то возило, прву локомотиву трамвајске машине. 22. фебруара 1804. локомотива је превезла товар од 10 тона гвожђа, 70 људи и пет додатних вагона девет миља између жељезаре у Пен-и-Даррону у граду Мертхир Тидфил, Валес, до дна Аберцинона долина. Пут је трајао око два сата.

1812. енглески изумитељ Георге Степхенсон постао инжењер ковања за железничку пругу Стоцктон и Дарлингтон. До 1814. године саградио је прву локомотиву за њих. Недуго затим, уверио је власнике да испробају локомотиву на пару. Прво настојање добило је име Локомоција. Док је Степхенсон заслужан за проналазача првог мотора за парну локомотиву за железнице, Тревититиков изум наводи се као прва локомотива трамваја.

Године 1821. Енглез Јулиус Гриффитхс постао је прва особа која је патентирала путничку путничку локомотиву. До септембра 1825. године, користећи Степхенсонове локомотиве, железничка компанија Стоцктон и Дарлингтон покренула је прву железницу која је превозила и робу и путнике који су саобраћали у редовном реду вожње. Ови нови возови могли би за сат времена повући шест натоварених аутомобила са угљем и 21 путнички аутомобил капацитета 450 путника дужине девет километара.

Недуго након тога Степхенсон је отворио изграђену фирму, Роберт Степхенсон анд Цомпани. Његов најпознатији прототип, Степхенсонова ракета, дизајниран је и направљен за Раинхилл Триалс, догађај из 1829. године који су одржали Ливерпоол и Манцхестер Раилваи како би изабрали најбољи дизајн за покретање својих нових локомотива. Тхе Ракета, најнапреднија локомотива свог дана, побиједила је спретно и наставила постављати стандард по којем ће се већина парних мотора градити у наредних 150 година.

Пуковник Јохн Стевенс сматра се оцем железница у Сједињеним Државама. 1826. године Стевенс је показао изводљивост парне локомотиве на експерименталном кружном колосеку на његовом имању у Хобокену у Њу Џерсију - три године пре него што је Степхенсон усавршио практичну парну локомотиву у Енгланд.

Стевенсу је дата прва повеља о железници у Северној Америци 1815. године, али други су почели да добијају неповратна средства и посао је почео на првим оперативним железницама убрзо. 1930. год. Петер Цоопер дизајнирао и изградио прву парну локомотиву изграђену у Америци Том Тхумб, да се вози на железници са уобичајеним носачем.

Још једна велика иновација у влаку из 19. века није имала никакве везе са погоном или напајањем. Уместо тога, радило се о удобности путника. Георге Пуллман изумио је Пуллманов спаваћи аутомобил 1857. године. Иако су спаваћи аутомобили на америчким пругама били у употреби од 1830-их, Пуллманов аутомобил је био дизајниран посебно за путовање путника преко ноћи и сматра се значајним побољшањем у односу на њега претходници.

Док су локомотиве на парни погон неспорно утицале на транспорт и економску експанзију током 19^тх века, технологија није остала без својих недостатака. Један од најпроблематичнијих био је дим који је настао изгарањем угља и других извора горива.

Иако су штетни нуспродукти били подношљиви на отвореном, чак и рано, опасности настале испухом горива постале су све очитије пруге су посезале за насељенијим местима, што је заузврат захтевало све већи број подземних тунела за смештај возова упућених ка урбаним одредишта. У ситуацији у тунелу дим би могао постати смртоносан, поготово ако се воз заглавио испод земље. Возови погоњени електричном енергијом чинили су се очитом алтернативом, али рана технологија електричних возова једноставно није могла пратити паре на великим даљинама.

Први прототип електричне локомотиве саградио је 1837. године шкотски хемичар Роберт Давидсон, погоњен галванским ћелијама за батерије. Давидсонова следећа локомотива, већа верзија која се зове Галвани, дебитована је на изложби Краљевског шкотског друштва уметности 1841. године. Тежила је седам тона, имала су два мотора с директним погоном који су користили фиксне електромагнете који делују на гвоздене шипке причвршћене на дрвене цилиндре на свакој осовини. Док је тестиран на железници у Единбургху и Гласгов-у у септембру 1841. године, ограничена снага његових батерија газила је пројекат. Тхе Галвани касније су га уништили железничари који су алтернативну технологију посматрали као потенцијалну претњу за средства за живот.

Дечак Вернер вон Сиеменс-а, првог електричног путничког воза, који се састојао од локомотиве и три аутомобила, кренуо је 1879. године у Берлин. Воз је имао максималну брзину од нешто више од осам миља на сат (13 км). Током четири месеца превезао је 90.000 путника кружном стазом дужине 98 метара (984 стопа). Директна струја влака од 150 волти напајала се преко изоловане треће шине.

Електричне трамвајске линије почеле су да добијају на популарности, најпре у Европи, а касније и у Сједињеним Државама, након што су се прве појавиле 1881. године у Лицхтерфелде-у, тик уз Берлин, у Немачкој. До 1883. године у Бригхтону у Енглеској је возио електрични трамвај, а трамвај који је покренуо саобраћај у близини Беча, Аустрија, исте године је први у редовном промету покренуо надземни вод. Пет година касније, електрична колица дизајнирана од стране Франк Ј. Спрагуе (проналазач који је некад радио за Тхомас Едисон) кренуо је на шине за путничку пругу Рицхмонд Унион.

Прву подземну електричну железничку пругу покренуле су 1890. Градска и Јужна лондонска железница. Пет година касније, Спрагуе је смислио систем за контролу вуче са више јединица (МУ) за промену игре. Сваки аутомобил био је опремљен мотором за вучу и релејима који се управљају мотором. Сви аутомобили су црпили снагу из предњег дела воза, а вучни мотори су радили у складу. МУ-ови су добили прву практичну инсталацију за Јужну уздигнуту железницу (сада део Чикага Л) 1897. године. Са успехом проналаска Спрагуеа, електрична енергија је убрзо преузела снагу за избор подземних железница.

1895. године, четири километра пруга Балтиморе пруге Балтиморе и Охио Раилроад (Б&О) која се спајала на Нев Иорк постала је прва америчка главна железничка пруга која је електрификована. Парне локомотиве повукле су се до јужног краја електрифициране пруге, а затим су повезане са возовима на електрични погон и провучене кроз тунеле који су окруживали Балтиморе.

Њујорк је био један од првих који је забранио парне стројеве из својих тунела. Након судара тунела Парк Авенуе 1902, употреба локомотива за стварање дима била је забрањена јужно од реке Харлем. Њујоршка централна железница почела је да користи електричне локомотиве до 1904. Почевши од 1915. године, железничка пруга Цхицаго, Милваукее, Ст. Паул и Пацифик пружила је електрификацију преко Стјеновитих планина и на западној обали. До тридесетих година прошлог века пруга Пенсилваније електрификовала је целу територију источно од Харрисбурга у Пенсилванији.

Појавом возова на дизел, тридесетих година и наредних деценија, успорење инфраструктуре за возове на електрични погон успорило је. На крају, међутим, дизел и електрична снага би били комбиновани да би се створило неколико генерација електро-дизела и хибриди који су користили најбоље од обе технологије и који би постали стандард за многе железнице линије.

Шездесетих и раних седамдесетих година прошлог века постојало је велико интересовање за могућност изградње путничких возова који би могли да путују много брже од конвенционалних возова. Од 1970-их интересовање за алтернативну технологију великих брзина усмерену на магнетну левитацију, или маглев, у којем се аутомобили возе на ваздушном јастуку створеном електромагнетном реакцијом између уређаја на возилу и другог уграђеног у његов пут.

Прва железница велике брзине саобраћала је између Токија и Осаке у Јапану и отворена је 1964. године. Од тада је изграђено много више таквих система широм света, укључујући Шпанију, Француску, Немачку, Италију, Скандинавију, Белгију, Јужну Кореју, Кину, Велику Британију и Тајван. Сједињене Државе такође су разговарале о постављању брзе железнице између Сан Франциска и Лос Анђелеса и на источној обали између Бостона и Вашингтона, Д.Ц.

Електрични мотори и напредак у технологији превоза возова омогућили су људима да путују брзином до 320 миља на сат. Још је више напретка у овим машинама у развојним фазама, укључујући Хиперлооп цевни воз, предвиђа се да ће достићи брзину од близу 700 миља на сат, чиме је завршен први успешан тест прототипа 2017.