철도운송

Rail transport
2006년 3월 알래스카에서 원유를 수송하는 열차

철도 수송(rail transport) 또는 철도 수송(train transport)은 선로를 달리는 바퀴 달린 차량을 이용한 수송 수단으로, 보통 두 개의 평행한 강철 레일로 구성됩니다.[1] 철도 운송은 도로 운송 다음으로 육상 운송의 두 가지 주요 수단 중 하나입니다. 에너지 효율[2] 잠재적으로 빠른 속도 덕분에 [2]전 세계 여객 및 화물 운송의 약 8%에 사용됩니다.

레일 위의 롤링 스톡은 일반적으로 고무 재질의 도로 차량보다 마찰 저항이 낮으며, 철도 차량을 더 긴 열차에 연결할 수 있습니다. 동력은 일반적으로 디젤 또는 전기 기관차에 의해 제공됩니다. 철도 운송은 자본 집약적이고 도로 운송보다 덜 유연한 반면, 더 큰 에너지 효율과 안전성으로 무거운 승객과 화물을 운반할 수 있습니다.[a]

사람이나 동물의 힘으로 움직이는 철도의 선구자들은 고대부터 존재해 왔지만, 현대의 철도 수송은 1800년경 영국에서 증기 기관차의 발명과 함께 시작되었습니다. 최초의 여객 철도인 스톡턴달링턴 철도는 1825년에 개통되었습니다. 1830년 영국 최초의 시외 연결 개통 이후 유럽과 북미 전역으로 철도가 빠르게 확산된 것이 산업혁명의 핵심 요소였습니다. 철도 운송의 채택은 수상 운송에 비해 운송비를 낮추어 도시마다 가격이 덜 차이나는 "전국 시장"으로 이어졌습니다.

1880년대에 철도 전기화는 전차와 고속 교통 시스템으로 시작되었습니다. 1940년대부터는 증기기관차가 디젤기관차로 대체되었습니다. 최초의 고속철도 시스템1964년에 일본에서 도입되었고, 현재 고속철도는 유럽, 동아시아, 그리고 미국 동부의 많은 도시들을 연결합니다. 자동차와 비행기의 경쟁으로 인해 일부 감소한 후, 최근 수십 년 동안 도로 정체와 연료 가격 상승으로 인해 철도 운송이 부활했으며, 정부는 CO2 배출을 줄이기 위한 수단으로 철도에 투자했습니다.

역사

선사시대부터 바퀴 달린 차량을 위해 부드럽고 내구성이 뛰어난 노면이 만들어졌습니다. 어떤 경우에는 바퀴만 지탱할 수 있도록 좁고 짝을 지어 있었습니다. 즉, 그것들은 마차 길 또는 선로였습니다. 일부는 바퀴를 정상 궤도에 유지하기 위해 홈 또는 플랜지 또는 기타 기계적 수단이 있었습니다.

예를 들어, 기원전 600년경부터 그리스 코린토스 지협을 가로질러 6-8.5 km 길이의 디올코스 포장 선로가 보트를 운반했다는 증거가 있습니다. 디올코스는 적어도 서기 1세기까지 650년 이상 사용되었습니다.[3] 포장된 선로도 나중에 로마 이집트에서 건설되었습니다.[4]

프리스팀 현대식 시스템

목제 레일 도입

무동력 철도 수송의 초기 사례인 16세기의 광산 카트

1515년, 마테우스 랑 추기경은 오스트리아의 호헨칼츠부르크 요새에 있는 침상 철도인 리슈그에 대한 설명을 썼습니다. 이 노선은 원래 나무 레일과 삼베 운반 로프를 사용했으며 사람이나 동물의 힘으로 바퀴를 통해 작동했습니다.[5] 이 노선은 업데이트된 형태이지만 여전히 존재하며 운영 중이며 아마도 가장 오래된 운영 철도일 것입니다.[6]

말이 끄는 나무 레일을 이용한 마차(또는 전차)는 광산에서 광석 욕조의 운송을 용이하게 하기 위해 1550년대에 등장하기 시작했고 곧 유럽에서 인기를 끌었습니다. 그러한 작업은 1556년 게오르기우스 아그리콜라에 의해 그의 작품 데레 메탈리카에서 그려졌습니다.[7] 이 라인은 나무 판자 위를 달리는 바퀴가 없는 "헌드" 카트를 사용했고, 트럭의 수직 핀이 판자 사이의 틈새에 끼워져 올바른 방향으로 유지되었습니다. 광부들은 선로 위에서 내는 소음을 보고 마차를 훈데("개")라고 불렀습니다.[8]

16세기 중부 유럽에서 사용된 것에 대한 많은 언급이 있습니다.[9] 이러한 운송 시스템은 나중에 영국 컴브리아칼드벡에서 독일 광부들에 의해 사용되었으며, 아마도 1560년대부터 사용되었을 것입니다.[10] 마차 도로는 1600년경 리버풀 근처의 프레스코트에 지어졌습니다. 아마도 빠르면 1594년경에. 필립 레이튼(Philip Layton)이 소유한 이 노선은 프레스콧 홀(Prescot Hall) 근처의 구덩이에서 약 0.5마일(800m) 떨어진 종점까지 석탄을 운반했습니다.[11] 1604년 이전에 슈롭셔의 브로즐리(Brossley)에서도 침엽수 철도가 만들어졌습니다. 이것은 제임스 클리포드가 바지선에 실려 강변 마을로 운반하기 위해 그의 광산에서 세번 강으로 석탄을 운반했습니다.[12] 1604년 헌팅던 보몽에 의해 완성된 월라톤 왜건웨이(Wollaton Wagonway)는 때때로 초기 영국 철도로 잘못 인용되었습니다. 그것은 스트렐리에서 노팅엄 근처의 울라톤까지 운행했습니다.[13]

1758년에 건설된 리즈미들턴 철도는 비록 지금은 업그레이드 된 형태이지만, 나중에 세계에서 가장 오래된 운행 철도가 되었습니다. 1764년, 미국 최초의 철도가 뉴욕의 루이스턴에 세워졌습니다.[14]

금속 레일 도입

"Little Eaton Tramway" 마차의 복제품입니다. 트랙은 판으로 되어 있습니다.
1831년 Cromford and High Peak Railway를 위해 Butterley Company에서 Outram이 제조한 주철 피쉬벨 에지 레일; 플랜지가 있는 바퀴를 위한 매끄러운 에지 레일입니다.

1760년대 후반, 콜브룩데일 회사는 나무 레일의 상부 표면에 주철판을 고정하기 시작했습니다. 이를 통해 게이지의 변형을 사용할 수 있었습니다. 처음에는 회전을 위해 풍선 루프만 사용할 수 있었지만 나중에는 전환이 가능한 이동 가능한 지점이 사용되었습니다.[15]

평판도로로 알려지게 된 L자 모양의 금속판 위를 날지 않은 바퀴가 달리는 시스템이 도입됐습니다. 셰필드(Sheffield)의 탄광 관리자인 존 커(John Curr)가 1787년에 이 플랜지 레일을 발명했지만, 이 레일의 정확한 날짜는 논란의 여지가 있습니다. 판 레일은 벤저민 아웃람이 그의 운하를 운행하는 마차를 위해 가져갔고, 그의 버터리 제철소에서 그것들을 제조했습니다. 1803년 윌리엄 제섭은 런던 남부에서 때때로 세계 최초의 공공 철도로 잘못 인용되는 복선전철인 서리 철길을 개통했습니다.[16]

윌리엄 제섭(William Jessop)은 앞서 1789년 레스터셔(Lestershire) 러프버러(Loughborough) 난판탄(Nanpantan)에 있는 찬우드 숲 운하(Charnwood Forest Canal)로의 확장을 위해 철재로 된 가장자리 레일을 사용하고 바퀴를 돌렸습니다. 1790년, 제섭과 그의 파트너 아웃람은 가장자리 레일을 제조하기 시작했습니다. 제섭은 1790년 버터리 회사의 파트너가 되었습니다. 최초의 공공 간선도로(따라서 최초의 공공 철도)는 1796년 레이크 록 레일 로드(Lake Lock Rail Road)였습니다. 이 노선의 주요 목적은 석탄을 운반하는 것이었지만 승객도 태웠습니다.

철 철도를 건설하는 이 두 시스템인 "L" 플레이트 레일과 부드러운 에지 레일은 19세기 초까지 나란히 존재했습니다. 플랜지가 달린 바퀴와 가장자리 레일은 결국 그 우수성을 입증했고 철도의 표준이 되었습니다.

레일에 사용된 주철은 부서지기 쉽고 무거운 하중 하에서 부서지기 때문에 불만족스러운 것으로 판명되었습니다. 1820년버킨쇼가 발명한 연철은 주철을 대체했습니다. 보통 간단히 "철"이라고 불리는 연철은 깨지기 전에 상당한 변형을 겪을 수 있는 연성의 물질이었기 때문에 철 레일에 더 적합했습니다. 그러나 헨리 코트가 1784년 웅덩이를 만드는 과정에 특허를 내기 전까지 철은 생산에 많은 비용이 들었습니다. 1783년에 Cort는 또한 강철을 굳히고 모양을 만드는 것이 망치질보다 15배 더 빨랐던 압연 공정에 대한 특허를 냈습니다.[17] 이러한 공정은 철과 레일을 생산하는 비용을 크게 낮췄습니다. 철 생산에 있어서 다음으로 중요한 발전은 제임스 보몬트 닐슨(James Boamont Neilson, 특허 1828)에 의해 개발된 열기구였으며, 이는 돼지 철을 생산하는 데 필요한 코크스(연료)나 숯의 양을 상당히 줄였습니다.[18] 연철은 슬래그나 오물을 함유한 부드러운 재료였습니다. 부드러움과 더러움은 철 레일을 왜곡시키고 박리시키는 경향이 있었고 10년 미만 지속되었습니다. 때로는 교통량이 많은 상태에서 1년 정도만 지속되기도 합니다. 철 생산에 있어 이러한 모든 발전은 결국 복합 목재/철 레일을 우수한 올-철 레일로 대체하게 되었습니다. 베세머 공정의 도입으로 철강을 값싸게 만들 수 있게 되면서 1860년대 후반부터 시작된 철도의 대확장 시대로 이어졌습니다. 강철 레일은 철보다 몇 배 더 오래 지속되었습니다.[19][20][21] 강철 레일은 더 무거운 기관차를 가능하게 하여 더 긴 열차를 허용하고 철도의 생산성을 향상시켰습니다.[22] 베세머 공정은 강철에 질소를 도입했고, 이는 강철이 나이가 들면서 부서지기 쉬운 원인이 되었습니다. 개방형 화로는 19세기 말경 베세머 공정을 대체하기 시작하여 철강의 품질을 개선하고 비용을 더욱 절감했습니다. 따라서 강철은 레일에서 철을 사용하는 것을 완전히 대체하여 모든 철도의 표준이 되었습니다.

최초의 승용차 또는 트램스완지 뭄블스 철도는 1807년 웨일즈스완지뭄블스 사이에 개통되었습니다.[23] 증기기관이 도착한 후에도 19세기 말까지 말은 도시 거리에서 연기를 유발하는 증기기관 전차에 비해 깨끗했기 때문에 전차 운송에 적합한 모드로 남아 있었습니다.

스팀 파워 도입

웨일스 스완지에 있는 국립 수변박물관에 있는 트레비틱의 엔진 복제품

1784년 스코틀랜드의 발명가이자 기계 공학자인 제임스 와트증기 기관차에 대한 디자인 특허를 냈습니다. 와트는 지금까지 광산에서 물을 퍼내는 데 사용되었던 토마스 뉴코멘증기 기관을 개선했고, 1769년에 바퀴를 동력으로 사용할 수 있는 왕복 엔진을 개발했습니다. 이것은 면방앗간과 다양한 기계들을 작동시키는 큰 고정식 엔진이었습니다. 보일러 기술의 상태는 실린더의 진공에 작용하는 저압 증기를 사용해야 했고, 그것은 별도의 응축기와 공기 펌프를 필요로 했습니다. 그럼에도 불구하고 보일러 건설이 개선됨에 따라 와트는 피스톤에 직접 작용하는 고압 증기의 사용을 조사하여 차량에 동력을 공급하는 데 사용할 수 있는 더 작은 엔진의 가능성을 높였습니다. 와트의 직원 윌리엄 머독(William Murdoch)은 특허를 받은 후, 그 해에 자주 추진 증기 기관차의 작동 모델을 생산했습니다.[24]

최초의 본격적인 철도 증기 기관차는 1804년 영국 콘월에서 태어난 영국인 엔지니어인 Richard Trevithick에 의해 영국에서 만들어졌습니다. 이것은 고압 증기를 사용하여 엔진을 한 번의 파워 스트로크로 구동했습니다. 변속기 시스템은 피스톤 로드의 작용을 균일하게 하기 위해 큰 플라이휠을 사용했습니다. 1804년 2월 21일, 세계 최초의 증기 동력 철도 여행은 트레비틱의 이름 없는 증기 기관차가 사우스 웨일즈의 Mertyr Tydfil 근처 Penydaren 철공소의 전차선로를 따라 열차를 끌면서 이루어졌습니다.[25][26] 트레비틱은 나중에 런던 블룸스버리원형 철도 선로 위에서 운행하는 기관차를 시연했지만, 철도 기관차로 실험 단계를 벗어나지 못했는데, 그 이유는 그의 엔진이 당시 사용 중이던 주철판 선로에 비해 너무 무거웠기 때문입니다.[27]

상업적으로 성공한 최초의 증기 기관차는 1812년 리즈미들턴 철도를 위해 만들어진 매튜 머레이의 랙 기관차 살라망카였습니다. 이 쌍기통 기관차는 가장자리 레일이 끊어지지 않을 정도로 가벼웠고, 한쪽 레일의 측면에 주조된 톱니를 사용하여 톱니바퀴에 의한 부착 문제를 해결했습니다. 따라서 최초의 랙 철도이기도 했습니다.

뒤를 이어 1813년 크리스토퍼 블래켓윌리엄 헤들리와일람 콜리리 철도를 위해 만든 기관차 퍼핑 빌리가 뒤따랐습니다. 이는 여러 바퀴 사이의 무게 분포로 이루어졌습니다. 퍼핑 빌리는 현재 런던의 과학 박물관에 전시되어 있으며, 현존하는 가장 오래된 기관차입니다.[28][29]

1814년, 트레비틱, 머레이, 헤들리의 초기 기관차에 영감을 받은 조지 스티븐슨킬링워스 탄광의 관리자를 설득하여 증기 동력 기계를 만들도록 했습니다. Stephenson은 증기 기관차의 개발과 광범위한 채택에 중추적인 역할을 했습니다. 그의 디자인은 초기 개척자들의 작업에서 상당히 개선되었습니다. 그는 또한 성공적인 플랜지 휠 접착 기관차인 기관차 Blücher를 만들었습니다. 1825년 그는 영국의 북동쪽에 스톡턴과 달링턴 철도를 위한 기관차 기관차를 만들었는데, 이 기관차는 1825년 세계 최초의 공공 증기 철도가 되었지만, 다른 운행에 마력과 증기력을 모두 사용했습니다. 1829년, 그는 레인힐 트라이얼에 참가하여 우승한 기관차 로켓을 만들었습니다. 이 성공으로 스티븐슨은 영국과 아일랜드, 미국 및 유럽 대부분 지역에서 철도용 증기 기관차의 뛰어난 제작자로 회사를 설립했습니다.[30]: 24–30 항상 증기 기관차만을 사용하는 최초의 공공 철도는 1830년에 건설된 리버풀 맨체스터 철도였습니다.[31]

증기 동력은 한 세기 이상 전 세계 철도에서 지배적인 전력 시스템이었습니다.

전력 도입

1882년 리히터펠트 전차

최초로 알려진 전기 기관차는 1837년 스코틀랜드 애버딘의 화학자 로버트 데이비슨(Robert Davidson)에 의해 만들어졌으며 갈바닉 전지(배터리)로 구동되었습니다. 따라서 그것은 또한 최초의 배터리 전기 기관차였습니다. 데이비드슨은 이후 1841년 왕립 스코틀랜드 예술 협회 전시회에 전시된 갈바니라는 이름의 더 큰 기관차를 만들었습니다. 7톤짜리 이 차량에는 두 개의 직구동 저항 모터가 달려 있었는데, 각 차축의 나무 실린더에 달린 쇠창살에 고정 전자석이 작용했고, 간단한 정류기가 있었습니다. 시속 4마일(시속 6km)로 1.5마일(2.4km) 거리에 6톤의 짐을 실어 날랐습니다. 이듬해 9월 에든버러와 글래스고 철도에서 시험 운행했지만 배터리에서 나오는 제한된 전력으로 인해 일반적인 사용이 불가능했습니다. 철도 노동자들은 이를 고용 안정에 위협이 된다고 보고 이를 파기했습니다.[32][33][34]

베르너지멘스는 1879년 베를린에서 전기 철도를 시연했습니다. 세계 최초의 전기 트램 노선인 그로스-리히터펠데 트램웨이(Gross-Lichterfelde Tramway)는 1881년 독일 베를린 근처의 리히터펠데(Lichterfelde)에서 개통되었습니다. 지멘스가 지었습니다. 전차는 180볼트 DC로 달렸고, 이는 달리는 레일에 의해 공급되었습니다. 1891년에 그 선로는 오버헤드 와이어를 장착했고 그 노선은 베를린-리히터펠데 웨스트 역까지 연장되었습니다. 볼크 전기 철도는 1883년 영국 브라이튼에서 개통되었습니다. 이 철도는 여전히 운영되고 있어 세계에서 가장 오래된 전기 철도입니다. 또한 1883년 오스트리아 빈 근처에 뫼들링과 힌터브ü 트램이 개통되었습니다. 오버헤드 라인으로 구동되는 일반 서비스의 세계 최초의 트램 라인이었습니다. 5년 후, 미국에서는 1888년에 프랭크 J. 스프래그(Frank J. Sprague)가 설계한 장비를 사용하여 리치몬드 유니언 여객철도(Richmond Union Passenger Railway)에서 전기 카트가 개척되었습니다.[35]

1895년 볼티모어와 오하이오 철도(B&O)의 볼티모어 벨트 라인의 4마일 구간에서 B&O의 주요 부분을 볼티모어 시내 가장자리 주변의 일련의 터널을 통해 뉴욕으로 연결하는 전기화가 처음 사용되었습니다. 1897년 스프래그가 다중 유닛 열차 제어 장치를 발명한 덕분에 전기는 지하철의 전력 공급원이 되었습니다. 1900년대 초반까지 대부분의 거리 철도가 전기화되었습니다.

Sketch showing about a dozen people standing on an underground railway platform with a train standing at the platform. Several more people are visible inside the train, which has the words "Baker St" visible on its side.
1900년대 초 런던 지하철에서 튜브 열차에 탑승하기 위해 기다리는 승객들 (미지의 예술가 스케치)

세계에서 가장 오래된 지하 철도인 런던 지하철은 1863년에 개통되었고, 현재 런던 지하철 북부선의 일부인 시티사우스 런던 철도에서 1890년에 네 번째 철도 시스템을 사용하여 전기 서비스를 운영하기 시작했습니다. 이것은 전기 견인을 사용한 최초의 주요 철도였습니다. 세계 최초의 심층 전기 철도인 이 철도는 템스 강 아래의 런던 시티에서 런던 남부의 스톡웰까지 운행합니다.[36]

최초의 실용적인 AC 전기 기관차는 찰스 브라운(Charles Brown)에 의해 설계되었으며, 그 후 취리히(Zürich)의 외를리콘(Oerlikon)에서 일했습니다. 1891년 브라운은 라우페남 네카르 수력 발전소프랑크푸르트암 메인 웨스트 사이의 280km 거리에서 3상 교류를 사용하여 장거리 전력 전송을 시연했습니다. 브라운은 증기-전기 기관차 설계를 위해 장 하일만에서 일하면서 얻은 경험을 이용하여 3상 모터DC 모터보다 더 높은 동력 대 중량 비율을 가지고 있으며 정류기가 없기 때문에 제조 및 유지 관리가 더 간단하다는 것을 관찰했습니다.[b] 그러나, 그것들은 당시의 DC 모터들보다 훨씬 컸고, 지하 대차에 장착할 수 없었습니다: 그것들은 기관차 본체 안에서만 운반될 수 있었습니다.[38]

1894년 헝가리의 기술자 칼만 칸도는 전기 기관차를 위한 새로운 3상 비동기식 전기 구동 모터와 발전기를 개발했습니다. 칸도의 1894년 초 설계는 1896년에서 1898년 사이에 건설된 프랑스의 에비앙레뱅의 짧은 3상 교류 트램웨이에서 처음 적용되었습니다.[39][40]

1896년, Oerlikon은 루가노 트램웨이에 이 시스템의 첫 번째 상업적 사례를 설치했습니다. 각 30톤 기관차에는 2개의 110kW(150hp) 모터가 이중 오버헤드 라인에서 공급되는 3상 750V 40Hz로 구동되었습니다. 3상 모터는 일정한 속도로 작동하며 회생 제동을 제공하며 급경사 경로에 매우 적합하며, 1899년 브라운(당시 발터 보베리와 제휴)이 40km의 부르그도르프(Burgdorf-)에 최초의 본선 3상 기관차를 공급했습니다.툰라인, 스위스.

1901년 이탈리아 발텔리나에 있는 Ganz AC 전기 기관차의 원형.

이탈리아 철도는 짧은 구간이 아닌 본선 전체 길이에 전기 견인을 도입한 세계 최초의 철도였습니다. 106km의 발텔리나 선은 1902년 9월 4일 칸도와 간즈 작업팀이 설계한 것으로 개통되었습니다.[41][42] 전기 시스템은 3kV 15Hz에서 3상이었습니다. 1918년 [43]칸도는 전기 기관차가 고압 국가 네트워크의 단순한 산업 주파수(50Hz) 단일 위상 교류를 운반하면서 단일 오버헤드 와이어를 통해 공급되는 동안 3상 모터를 사용할 수 있도록 하는 회전 위상 변환기를 개발했습니다.[42]

AC 트랙션의 광범위한 채택에 대한 중요한 기여는 제2차 세계 대전 이후 프랑스의 SNCF에서 비롯되었습니다. 회사는 AC 50 Hz에서 시험을 수행하여 표준으로 확립했습니다. SNCF의 성공적인 시험에 이어 현재 산업용 주파수라고도 불리는 50Hz가 전 세계 본선의 표준으로 채택되었습니다.[44]

디젤 동력 도입

스위스독일 공동 생산: 1914년 세계 최초의 기능성 디젤 전기 레일카

철도용 내연기관의 가장 초기 기록된 예로는 윌리엄 덴트 프리스트먼(William Dent Priestman)이 설계한 프로토타입이 있습니다. 1888년 윌리엄 톰슨 경이 석유 엔진을 기관차 목적으로 석유 엔진을 개조하는 것을 보여주기 위해 임시 레일 라인에서 작업하는 트럭에 장착된 "(프리스트맨 오일 엔진)"이라고 설명했습니다.[45][46] 1894년, 프리스트먼 브라더스가 만든 20마력 (15kW) 2축 기계가 헐 도크에 사용되었습니다.[47]

1906년 루돌프 디젤, 아돌프 클로제, 증기 및 디젤 엔진 제조업체인 게브뤼더 술저는 디젤 엔진 기관차를 제조하기 위해 디젤-술저-클로제 GmbH를 설립했습니다. Sulzer는 1898년부터 디젤 엔진을 생산해 왔습니다. 1909년 프로이센 국영 철도 회사는 디젤 기관차를 회사에 주문했습니다. 세계 최초의 디젤 기관차는 1912년 여름 스위스의 윈터더-로만쇼른 철도에서 운행되었지만 상업적으로 성공하지는 못했습니다.[48] 기관차 무게는 95톤, 동력은 883kW, 최고 속도는 100km/h(62mph)였습니다.[49] 1920년대 중반까지 다수의 국가에서 소수의 시제 디젤 기관차가 생산되었습니다. 소련은 1925년 말부터 서로 다른 디자인의 세 개의 실험 장치를 운영했지만, 그 중 하나(Eel-2)만이 기술적으로 실행 가능한 것으로 입증되었습니다.[50]

1914년 제너럴 일렉트릭의 전기 엔지니어인 헤르만 렘프가 신뢰할 수 있는 직류 전기 제어 시스템을 개발하고 특허를 취득하면서 중대한 돌파구가 생겼습니다(이후 개선 사항도 렘프가 특허를 받았습니다).[51] Lemp의 디자인은 엔진과 발전기를 조정된 방식으로 제어하기 위해 단일 레버를 사용했으며 모든 디젤-전기 기관차 제어 시스템의 원형이었습니다. 1914년, 세계 최초의 기능성 디젤 전기 철도 차량은 Waggonfabrik Rastatt에 의해 Brown, Boveri & Cie의 전기 장비와 스위스 Sulzer AG의 디젤 엔진으로 Königlich-Sächische Staatseisenbahnen (Royal Saxon State Railways)을 위해 생산되었습니다. 그들은 DET 1과 DET 2 (de.wiki)로 분류되었습니다. 최초의 정기적으로 사용된 디젤 전기 기관차는 스위처(셔터) 기관차였습니다. 제너럴 일렉트릭(General Electric)은 1930년대에 여러 대의 소형 전환 기관차를 생산했습니다(유명한 "44톤" 전환기는 1940년에 도입되었습니다). 웨스팅하우스 일렉트릭과 볼드윈은 1929년부터 전환 기관차를 만들기 위해 협력했습니다.

1929년 캐나다 내셔널 철도는 웨스팅하우스에서 9000번과 9001번 두 대로 본선 운행에 디젤을 사용한 최초의 북미 철도가 되었습니다.[52]

고속철도

최고 시속 200km(120mph)에 이르는 증기 및 디젤 서비스는 유럽에서 1960년대 이전에 시작되었지만 그다지 성공적이지 못했습니다.[citation needed]

1964년에 도입된 0계 신칸센이 시외 열차 여행 붐을 일으켰습니다.

최초의 전기화된 고속철도 도카이도 신칸센은 1964년 일본 도쿄와 오사카 사이에 도입되었습니다. 그 이후로 일본, 스페인, 프랑스, 독일, 이탈리아, 중화인민공화국, 대만(중화민국), 영국, 대한민국, 스칸디나비아, 벨기에네덜란드에서 300km/h(190mph) 이상의 속도로 작동하는 고속 철도 운송이 이루어졌습니다. 많은 노선들이 건설되면서 런던-파리-브뤼셀 회랑, 마드리드-바르셀로나, 밀라노-로마-나플스와 같은 연결된 도시들 간의 단거리 비행과 자동차 통행이 극적으로 감소했습니다.[citation needed]

고속 열차는 일반적으로 설계에 큰 회전 반경을 포함하는 등급 분리형 우측 선로의 연속 용접 레일표준 게이지 선로에서 운행됩니다. 고속 철도는 승객 여행을 위해 가장 자주 설계되지만 일부 고속 시스템은 화물 서비스도 제공합니다.

보존

1980년 이후 철도 수송은 획기적으로 변화했지만, 관광 열차 운행을 위해 오래된 철도 노선을 보존하고 유지하기 위해 많은 유산 철도살아있는 역사의 일부로 계속 운영되고 있습니다.

트레인즈

열차는 선로를 따라 이동하는 일련의 철도 차량입니다. 열차의 추진력은 별도의 기관차 또는 자체 추진 다중 장치의 개별 모터에서 제공됩니다. 대부분의 열차는 수익 부하를 수반하지만, 비수익 차량은 선로 유지 보수와 같은 철도 자체의 용도로 존재합니다. 엔진 운전자(북미의 엔지니어)는 기관차 또는 기타 동력차를 제어하지만, 사람들이 움직이는 것과 일부 급행 변속기는 자동 제어됩니다.

하역

전통적으로 열차는 기관차를 사용하여 당겨집니다. 여기에는 하나 이상의 동력 차량이 열차 전면에 위치하여 전체 열차의 무게를 견인할 수 있는 충분한 견인력을 제공하는 것이 포함됩니다. 이 배치는 화물 열차에 여전히 지배적이며 여객 열차에 자주 사용됩니다. 푸시풀 트레인에는 엔진 운전자가 원격으로 기관차를 제어할 수 있도록 운전석 캡이 장착되어 있습니다. 이를 통해 열차가 방향을 바꿀 때마다 기관차를 열차 앞쪽으로 이동시킬 필요가 없기 때문에 기관차가 다니는 열차의 단점 중 하나를 제거할 수 있습니다. 철도 차량은 승객이나 화물을 운반하는 데 사용되는 차량입니다.

여러 장치에는 전동차 전체에 동력 바퀴가 있습니다. 이것들은 많은 단거리 및 장거리 여객 열차뿐만 아니라 고속 운송 및 트램 시스템에 사용됩니다. 레일카는 단일 자체 동력 자동차이며 전기적으로 추진하거나 디젤 엔진으로 구동할 수 있습니다. 여러 장치에는 장치의 각 끝에 운전석 캡이 있으며, 전기 모터 및 기타 엔진을 코치 아래에 넣을 수 있을 정도로 작은 제작 능력에 따라 개발되었습니다. 화물 다중 유닛은 몇 개뿐이며 대부분은 고속 포스트 열차입니다.

모티프 파워

증기 기관차는 부착력을 제공하는 증기 기관을 가진 기관차입니다. 석탄, 석유 또는 목재화덕에서 연소시켜 보일러의 물을 끓여 가압증기를 만듭니다. 증기는 굴뚝이나 연기 스택을 통해 떠나기 전에 연기통을 통해 이동합니다. 이 과정에서 구동 휠(US 메인 드라이버)의 커넥팅 로드(US: main rod)와 크랭크 (US: wristpin)을 통해 동력을 직접 전달하는 피스톤 또는 구동축의 크랭크에 동력을 공급합니다. 증기 기관차는 경제성과 안전성을 이유로 세계 대부분의 지역에서 단계적으로 운행이 중단되었지만, 많은 부분이 유산 철도에 의해 작동 상태가 유지되고 있습니다.

전기 기관차머리전선이나 제3 레일을 통해 고정된 소스에서 동력을 끌어냅니다. 일부는 배터리를 사용하거나 대신 사용합니다. 고전압 교류로 구동되는 기관차에서 기관차의 변압기는 바퀴에 동력을 공급하는 견인 모터에 사용되는 고전압, 저전류 전원을 저전압, 고전류로 변환합니다. 현대식 기관차는 3상 교류 유도 전동기 또는 직류 전동기를 사용할 수 있습니다. 특정 조건에서 전기 기관차는 가장 강력한 견인력입니다.[citation needed] 또한 달리기에 가장 저렴하며 소음이 적고 지역 대기 오염이 없습니다.[citation needed] 그러나 오버헤드 라인과 지원 인프라, 전기를 생산하는 데 필요한 발전소 모두에 대해 높은 자본 투자가 필요합니다. 따라서 전기 트랙션은 도시 시스템, 교통량이 많은 라인 및 고속 철도에 사용됩니다.

디젤 기관차디젤 엔진을 원동기로 사용합니다. 에너지 변속기는 디젤 전기, 디젤 기계 또는 디젤 유압 중 하나일 수 있지만 디젤 전기가 지배적입니다. 전기 디젤 기관차는 전기화되지 않은 구간에서는 디젤 전기로, 전기화된 구간에서는 전기 기관차로 운행되도록 제작됩니다.

동력의 다른 방법으로는 자기 부상, 말이 끄는 방법, 케이블, 중력, 공압기가스 터빈이 있습니다.

여객열차

중국에서 제작된 고속 탄환열차 내부도

여객열차는 승객이 타고 내릴 수 있는 역에 정차합니다. 열차에 대한 감독은 경비원/열차 관리자/지휘자의 의무입니다. 여객 열차는 대중 교통의 일부이며 종종 버스가 역으로 공급되어 서비스의 줄기를 구성합니다. 여객 열차는 장거리 시외 여행, 일일 통근 여행 또는 지역 도시 교통 서비스를 제공하며 다양한 차량, 운행 속도, 통행권 요구 사항 및 서비스 주파수로 운영됩니다. 서비스 주파수는 종종 시간당 열차 수(tph)로 표현됩니다.[53] 여객 열차는 일반적으로 시외 철도와 시내 교통 두 가지 유형의 운행으로 나눌 수 있습니다. 시외 철도는 더 빠른 속도, 더 긴 경로 및 더 낮은 주파수(일반적으로 예정된)를 포함하는 반면, 도시 내 교통은 더 낮은 속도, 더 짧은 경로 및 더 높은 주파수(특히 피크 시간대)를 포함합니다.[54]

시외 열차는 도시 간에 몇 정거장 없이 운행하는 장거리 열차입니다. 기차에는 일반적으로 식당차와 같은 편의 시설이 있습니다. 일부 노선은 또한 수면차와 함께 밤샘 서비스를 제공합니다. 일부 장거리 열차에는 특정 이름이 붙여졌습니다. 지역 열차는 도시와 외곽, 주변 지역을 연결하거나 지역 서비스를 제공하는 중거리 열차로 정차 횟수가 많고 속도가 낮습니다. 통근 열차는 도시 지역의 교외 지역을 운행하여 매일 통근 서비스를 제공합니다. 공항 철도 링크는 도심에서 공항까지 빠르게 접근할 수 있습니다.

핀란드 탐페레 중앙철도역 VR클래스 Sm3 펜돌리노 고속열차

고속철도는 기존 철도보다 훨씬 빠른 속도로 운행되는 특별한 도시 간 열차로, 제한 속도는 시속 200~350km(120~220mph)로 간주됩니다. 고속열차는 대부분 장거리 운행에 사용되며 대부분의 시스템은 서유럽과 동아시아에 있습니다. 상하이 자기부상열차와 같은 자기부상열차는 유도로의 아래쪽을 향해 스스로를 위쪽으로 끌어당기는 언더라이딩 자석을 사용하며, 이 노선은 비록 짧은 거리에서만 일반 고속철도보다 다소 높은 피크 속도를 달성했습니다. 고속철도 노선 정렬은 속도가 빨라져 기존 철도보다 곡선이 넓어지는 경향이 있지만, 운동 에너지가 큰 열차가 더 쉽게 오를 수 있는 가파른 등급을 가질 수 있습니다.

높은 운동 에너지는 더 높은 마력 대 톤 비율(예: 숏톤당 20마력 또는 톤당 16킬로와트)을 의미합니다. 이를 통해 열차는 가속 및 유지 속도를 높이고, 모멘텀이 축적되고 다운그레이드에서 회복됨에 따라 가파른 등급을 협상할 수 있습니다(컷 채우기 및 터널링 요구 사항 감소). 횡력이 곡선에 작용하기 때문에 곡률은 가능한 한 가장 높은 반경으로 설계됩니다. 이 모든 기능은 화물 작업과 크게 다르므로 경제적으로 가능하다면 독점적인 고속 철도 노선을 정당화할 수 있습니다.[54]

고속철도 서비스는 기존의 시외 열차보다 최고 속도는 높지만 고속철도 서비스만큼 빠르지 않은 시외 철도 서비스입니다. 이러한 서비스는 더 빠른 속도로 안전하게 운행할 수 있는 열차를 지원하기 위해 기존 철도 인프라를 개선한 후 제공됩니다.

고속 교통은 대도시에 건설된 도시 내 시스템으로 모든 여객 운송 시스템 중 가장 높은 용량을 가지고 있습니다. 일반적으로 등급이 구분되어 있으며 일반적으로 지하나 고가에 지어집니다. 스트리트 레벨에서는 더 작은 트램을 사용할 수 있습니다. 라이트 레일은 계단식 접근이 가능한 업그레이드된 트램으로, 자체 통행권과 때로는 지하 구간이 있습니다. 모노레일 시스템은 고가의 중간 용량 시스템입니다. 피플 무버(People mover)는 셔틀로서 몇 개의 역만 제공하는 운전자가 없는 등급 분리 열차입니다. 고속 교통 시스템의 통일성이 부족하기 때문에 경로 정렬은 다양하며, 다양한 통행권(사유지, 도로 측면, 도로 중앙분리대)과 기하학적 특성(급변 또는 넓은 곡선, 급경사 또는 완만한 등급)이 있습니다. 예를 들어, 시카고 'L' 열차는 루프의 급커브를 협상하기 위해 매우 짧은 차량으로 설계되었습니다. 뉴저지의 PATH에는 Hudson 횡단 터널의 곡선을 수용할 수 있는 비슷한 크기의 자동차가 있습니다. 샌프란시스코의 BART는 노선에 대형 자동차를 운영하고 있습니다.[54]

화물열차

기차에 실려있는 광물들의 대량 화물

화물열차는 화물의 종류에 특화된 화물차를 이용하여 화물을 운반합니다. 화물 열차는 규모의 경제성과 높은 에너지 효율로 매우 효율적입니다.[55] 그러나 픽업 및 배송 지점까지의 트랙이 부족하여 여행의 양쪽 끝에서 환적이 필요한 경우 유연성 부족으로 인해 사용이 감소할 수 있습니다. 당국은 효율성과 도로 교통량 감소로 인해 화물 철도 운송의 사용을 권장하는 경우가 많습니다.[56]

컨테이너 열차는 일반 화물용으로 많은 곳에서 널리 사용되고 있으며, 특히 북미에서는 이중 적층으로 비용이 절감됩니다. 컨테이너는 선박 및 트럭과 같은 다른 모드 간에 쉽게 운송할 수 있으며 게이지 중단 시에도 운송할 수 있습니다. 컨테이너는 화물을 수동으로 기차에 싣고 내려야 했던 박스카(시류 적재량)의 뒤를 이었습니다. 화물의 복합 컨테이너화공급망 물류 산업에 혁명을 일으켜 운송 비용을 크게 절감했습니다. 유럽에서는 슬라이딩왜건일반적인 덮개가 있는 왜건을 대체했습니다. 다른 종류의 자동차에는 냉장고 자동차, 가축용 스톡 자동차, 도로 차량용 오토랙이 있습니다. 철도가 도로 운송과 결합되면, 도로 레일러트레일러를 열차 위로 운전할 수 있게 되어 도로와 철도 사이를 쉽게 전환할 수 있습니다.

벌크 핸들링은 철도 운송의 핵심 이점을 나타냅니다. 에너지 효율과 낮은 재고 비용이 결합된 낮은 또는 심지어 제로의 환적 비용은 기차가 도로보다 훨씬 저렴하게 대량으로 처리할 수 있도록 해줍니다. 일반적인 벌크 화물에는 석탄, 광석, 곡물 및 액체가 포함됩니다. 벌크는 개방형 자동차, 호퍼 자동차탱크 자동차로 운송됩니다.

사회 기반 시설

2022년 기준 세계 철도 네트워크 지도

우변

철도 선로는 철도 회사가 소유하거나 임대한 토지에 놓입니다. 완만한 등급을 유지하는 것이 바람직하기 때문에, 언덕이 많거나 산악 지형의 레일은 종종 순환로에 놓이게 됩니다. 경로 길이와 등급 요건은 절단, 교량 및 터널을 번갈아 사용함으로써 감소할 수 있습니다. 이 모든 것은 통행권 개발에 필요한 자본 지출을 크게 증가시킬 수 있습니다. 운영 비용을 크게 절감하고 더 긴 반경 곡선에서 더 빠른 속도를 허용합니다. 도시화가 밀집된 지역에서는 기존 부동산에 미치는 영향을 최소화하기 위해 터널에 철도를 부설하기도 합니다.

추적하다

좌측: 철도 안내판; 우측: 시카고 교통국 관제실은 시카고 'L' 남북행 및 Purple and Brown선동서행 Pink and Green선 및 Wells and Lake Street 교차로의 Wells and Lake Street 교차로 위에 있는 Orange선고가 오른쪽에 있는 루프로 안내합니다.

트랙은 목재, 콘크리트, 강철 또는 플라스틱의 침목(타이)이라고 불리는 부재에 수직으로 고정되어 일정한 거리 또는 레일 게이지를 유지하는 두 개의 평행한 강철 레일로 구성됩니다. 레일이 준비된 지하면에 놓여 있는 콘크리트 기초에 고정되는 "슬랩 트랙(slab track)"과 같은 다른 변형도 가능합니다.

철도 게이지는 일반적으로 표준 게이지(전 세계 기존 철도 노선의 약 70%에서 사용됨), 광궤협궤로 분류됩니다.[57] 철도 게이지 외에도 철도 차량과 철도 차량의 하중에 대한 최대 높이와 폭을 정의하는 적재 게이지를 준수하여 철도 차량, 터널 및 기타 구조물을 안전하게 통과할 수 있도록 선로가 배치됩니다.

트랙은 원뿔형의 플랜지가 달린 바퀴를 안내하여 능동적인 조향 없이 차를 트랙 위에 유지하고 따라서 열차가 도로 차량보다 훨씬 더 길 수 있습니다. 레일과 타이는 일반적으로 압축된 흙으로 만들어진 기초 위에 놓여지고, 그 위에는 타이로부터 하중을 분배하고 위를 지나는 차량의 무게로 인해 지면이 시간이 지남에 따라 침강할 때 트랙이 좌굴되는 것을 방지하기 위해 밸러스트 층이 놓여집니다.

밸러스트는 배수 수단의 역할도 합니다. 특수 지역의 일부 현대식 트랙은 밸러스트 없이 직접 부착됩니다. 트랙은 조립식으로 제작하거나 제자리에 조립할 수 있습니다. 레일을 용접하여 연속 용접 레일의 길이를 형성함으로써 레일 사이의 접합부에서 작은 표면 간격으로 인해 발생하는 압연재의 마모를 추가로 방지할 수 있습니다. 이로 인해 승차감이 더욱 조용해집니다.

곡선에서는 바깥쪽 레일이 안쪽 레일보다 높은 레벨에 있을 수 있습니다. 이것을 편경사 또는 캔트라고 합니다. 이를 통해 트랙을 변위하는 경향이 있는 힘을 줄이고 서 있는 가축과 서 있거나 앉아 있는 승객이 더 편안하게 탑승할 수 있습니다. 주어진 양의 편경사는 제한된 속도 범위에서 가장 효과적입니다.

점과 스위치 - 턴 아웃(turnout)은 열차를 선로의 발산 구간으로 유도하는 수단입니다. 일반적인 트랙과 유사하게 배치된 점은 일반적으로 개구리(공통 횡단), 체크 레일 및 두 개의 스위치 레일로 구성됩니다. 스위치 레일은 신호 시스템의 제어 하에 왼쪽 또는 오른쪽으로 이동하여 열차가 어느 경로를 따를지 결정할 수 있습니다.

나무 넥타이의 스파이크는 시간이 지남에 따라 느슨해질 수 있지만 갈라지고 썩은 넥타이는 개별적으로 새로운 나무 넥타이 또는 콘크리트 대체물로 대체될 수 있습니다. 콘크리트 타이는 균열이나 갈라짐이 발생할 수도 있으며 개별적으로 교체할 수도 있습니다. 토사 침하로 인해 레일이 침하되면 특수 기계 및 타이 아래에 고정된 추가 밸러스트로 들어 올려 레일의 수평을 맞출 수 있습니다.

주기적으로 밸러스트를 제거하고 적절한 배수를 보장하기 위해 깨끗한 밸러스트로 교체해야 합니다. 암거 및 기타 물을 위한 통로는 물이 선로 바닥에 침하되어 산사태가 발생하지 않도록 투명하게 유지해야 합니다. 하천을 따라 트랙베드를 설치하는 경우 일반적으로 고수온 시 하천 제방 침식을 방지하기 위해 추가 보호 장치가 설치됩니다. 교량은 무거운 열차가 건널 때 짧은 시간에 큰 응력의 급증을 받기 때문에 점검 및 유지보수가 필요합니다.

게이지 비호환성

세계의 여러 지역, 때로는 동일한 국가 내에서 다양한 트랙 게이지를 사용하면 승객과 화물의 이동을 방해할 수 있습니다. 종종 게이지가 다른 두 라인이 만나는 곳에 정교한 이송 메커니즘이 설치되어 게이지 중단을 가로질러 이동할 수 있습니다. 인도, 호주와 같이 여러 게이지를 사용하는 국가는 철도망을 통합하기 위해 많은 투자를 했습니다. 중국은 서유럽으로 철도로 물건을 옮기기 위해 현대화된 유라시아 육교를 개발하고 있습니다.

열차검사시스템

드래그 장비 유닛이 있는 열 베어링 감지기

철도 장비 점검은 열차의 안전한 이동을 위해 필수적입니다. 세계의 철도에는 많은 유형의 결함 감지기가 사용되고 있습니다. 이 장치는 단순한 패들에서 적외선 및 레이저 스캐닝, 심지어 초음파 오디오 분석까지 다양한 기술을 사용합니다. 그들의 사용은 70년 동안 많은 철도 사고를 피했습니다.

시그널링

영국바돈 힐 박스(2009년 여기에서 볼 수 있음)는 1899년에 만들어진 미들랜드 철도 박스이지만, 원래의 기계식 레버 프레임은 전기 스위치로 대체되었습니다.

철도 신호는 열차가 충돌하지 않도록 철도 교통을 안전하게 통제하기 위해 사용되는 시스템입니다. 전동차는 낮은 마찰력을 발생시키는 고정식 레일에 의해 안내되기 때문에 운전자의 시야 거리 내에서 또는 빠르게 정지할 수 없는 속도로 운행되는 경우가 많기 때문에 고유하게 충돌에 취약하며, 고무 타이어와 노면 사이에 더 높은 수준의 마찰력이 발생하는 노면 차량은 제동 거리가 훨씬 짧습니다. 대부분의 열차 제어 형태는 철도 네트워크의 각 구간을 담당하는 사람들로부터 열차 승무원에게 이동 권한이 전달되는 것을 포함합니다. 모든 방법이 신호를 사용해야 하는 것은 아니며 일부 시스템은 단일 선로 철도에 특화되어 있습니다.

신호 전달 과정은 전통적으로 신호 담당자가 스위치 및 신호 장비를 작동하는 데 필요한 레버 프레임을 수용하는 작은 건물인 신호 상자에서 수행됩니다. 이들은 철도 경로를 따라 다양한 간격으로 배치되어 선로의 특정 구간을 제어합니다. 보다 최근의 기술 발전은 신호 작업을 지역 제어실로 중앙 집중화함으로써 이러한 운영 원칙을 불필요하게 만들었습니다. 이는 컴퓨터 사용이 증가함에 따라 한 곳에서 방대한 트랙 섹션을 모니터링할 수 있게 되었습니다. 블록 신호의 일반적인 방법은 트랙을 블록 신호, 작동 규칙 및 자동 제어 장치의 조합으로 보호되는 구역으로 분할하여 언제든지 하나의 열차만 블록에 있을 수 있도록 합니다.

전기화

전기화 시스템은 열차에 전기 에너지를 제공하므로 기내에서 원동기 없이 운행할 수 있습니다. 이를 통해 운영 비용을 낮출 수 있지만 대규모 자본 투자가 필요합니다. 본선 및 전차 시스템에는 일반적으로 선을 따라 기둥에 매달려 있는 오버헤드 와이어가 있습니다. 등급 분리형 고속 교통은 때때로 지상 세 번째 레일을 사용합니다.

전원은 직류(DC) 또는 교류(AC)로 공급될 수 있습니다. 가장 일반적인 DC 전압은 트램 및 고속 운송 시스템의 경우 600 및 750V, 본선의 경우 1,500 및 3,000V입니다. 두 개의 지배적인 AC 시스템은 15kV25kV입니다.

측점

스위스 루체른의 굿즈 스테이션

기차역은 승객들이 기차에서 탑승하고 탈 수 있는 지역의 역할을 합니다. 상품 스테이션은 화물을 싣고 내리는 데 전용으로 사용되는 마당입니다. 대형 여객역에는 승차권과 음식을 구매하는 등 승객들에게 편의를 제공하는 건물이 하나 이상 있습니다. 더 작은 역은 일반적으로 플랫폼으로만 구성됩니다. 초기의 역들은 때때로 여객과 상품 시설로 지어졌습니다.[58]

승강장은 열차에 쉽게 접근할 수 있도록 사용되며, 지하차도, 인도교횡단보도를 통해 서로 연결됩니다. 일부 큰 역은 컬스-드-삭(Culs-de-sac)으로 지어지며, 열차는 한 방향에서만 운행됩니다. 소규모 역은 일반적으로 지역 주거 지역에 서비스를 제공하며, 피더 버스 서비스에 연결될 수 있습니다. 큰 역, 특히 중앙역은 도시의 주요 대중 교통 중심지 역할을 하며, 철도 서비스와 고속 교통, 트램 또는 버스 서비스 간에 환승이 가능합니다.

운영

소유권

1980년대 이후 철도 회사를 분할하는 추세가 증가하고 있으며, 롤링 스톡을 소유한 회사와 인프라를 소유한 회사가 분리되었습니다. 이것은 특히 유럽 연합에 의해 이 협정이 요구되는 유럽에서 사실입니다. 이를 통해 모든 열차 운영자가 유럽 철도 네트워크의 모든 부분에 개방적으로 접근할 수 있게 되었습니다. 영국에서는 철도 선로를 국영으로 소유하고 있으며, 공공 통제 기관(Network Rail)이 선로를 운영, 유지 및 개발하고 있으며, 1990년대 민영화 이후 열차 운영 회사가 열차를 운영하고 있습니다.[59]

미국에서는 동북부 회랑 밖의 거의 모든 철도망과 인프라가 화물선에 의해 개인적으로 소유되고 있습니다. 주로 암트랙(Amtrak)과 같은 여객선은 화물선의 임차인으로 운영됩니다. 따라서 화물 철도와 여객 철도 간에 운영이 긴밀하게 동기화되고 조정되어야 하며, 여객 열차는 종종 주최 화물 철도에 의해 파견됩니다. 이 공유 시스템으로 인해 둘 다 연방 철도청(FRA)의 규제를 받으며 선로 작업에 대한 AREMA 권장 관행과 차량에 대한 AAR 표준을 따를 수 있습니다.[54]

자금조달

철도 회사의 주요 수입원은 티켓 수익(여객 운송용)과 화물 운송료입니다.[citation needed] 자주 가는 여행객(예: 정기권철도 이용권)에게는 할인 및 월간 이용권이 제공되기도 합니다. 화물 수익은 컨테이너 슬롯당 또는 전체 열차에 대해 판매될 수 있습니다. 때로는 화주가 자동차를 소유하고 운송만 대여합니다. 여객 운송의 경우 광고 수입이 상당할 수 있습니다.

철도 운송은 다른 지배적인 운송 수단에 비해 외부 효과가 적기 때문에 정부는 철도 운영에 보조금을 지급할 수 있습니다. 철도 회사가 국영인 경우, 국가는 단순히 생산량 증가의 대가로 직접 보조금을 제공할 수 있습니다. 운영이 민영화된 경우 몇 가지 옵션을 사용할 수 있습니다. 일부 국가에서는 정부 기관이나 회사가 인프라를 소유하고 안전 요구 사항을 충족하는 모든 회사의 트랙에 개방적으로 액세스할 수 있는 시스템을 갖추고 있습니다. 이러한 경우 주정부는 트랙을 무료로 제공하거나 모든 비용을 부담하지 않는 유료로 제공할 수 있습니다. 이는 정부가 도로에 대한 무료 접근을 제공하는 것과 유사하다고 볼 수 있습니다. 여객영업의 경우 공공사업자에게 직접 보조금을 지급하거나 공공서비스 의무입찰을 실시할 수 있으며 최저가 입찰자에게 기한부 계약을 수여할 수 있습니다. 2005년 EU의 총 철도 보조금은 730억 유로에 달했습니다.[60]

비아 레일 캐나다(Via Rail Canada)와 미국 여객 철도 서비스 암트랙(Amtrak)은 해당 국가 정부가 임차한 민영 철도 회사입니다. 자동차와 항공사의 경쟁으로 인해 개인 승객 서비스가 감소함에 따라, 그들은 현금 입장료를 지불하거나 기관차와 롤링 스톡을 포기하는 암트랙의 주주가 되었습니다. 정부는 회계연도 말에 스타트업 자본을 공급하고 손실을 메우는 방식으로 암트랙에 보조금을 지급합니다.[61][page needed]

안전.

Eurostat유럽 철도청에 따르면, 유럽 철도의 승객과 탑승자의 치명적인 위험은 자동차 사용과 비교할 때 28배나 낮습니다(EU-27 회원국의 데이터에 따르면, 2008~2010년).[62][63]

일부 열차는 도로 차량보다 더 빠르게 이동합니다. 무겁고 트랙을 벗어날 수 없으며 정지 거리가 더 깁니다. 발생 가능한 사고로는 탈선(트랙 점프) 및 다른 열차 또는 도로 차량과의 충돌, 또는 수평 건널목에서 보행자와의 충돌 등이 있으며, 이는 모든 철도 사고 및 사상자의 대부분을 차지합니다. 위험을 최소화하기 위해 가장 중요한 안전 조치는 철도 신호와 같은 엄격한 운영 규칙과 건널목의 게이트 또는 등급 분리입니다. 기차의 휘파람, 종 또는 경적은 기차의 존재를 경고하는 반면, 궤도 측 신호는 기차 사이의 거리를 유지합니다. 안전성을 높이기 위해 사용되는 또 다른 방법은 플랫폼 스크린 도어를 추가하여 플랫폼을 열차 선로와 분리하는 것입니다. 이를 통해 심각한 해를 입히거나 사망을 초래할 수 있는 사고를 초래할 수 있는 열차 선로에 대한 무단 침입을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 화재 위험을 초래할 수 있는 선로에 쓰레기가 쌓이는 것을 방지하는 것과 같은 다른 이점을 제공할 수 있습니다.

일본의 신칸센과 같은 많은 고속 도시간 네트워크에서 열차는 전용 철도 노선을 횡단하지 않고 운행합니다. 이는 자동차, 다른 차량 또는 보행자와의 충돌 가능성을 효과적으로 제거하고, 다른 열차와의 충돌 가능성을 크게 줄여주기 때문에 시스템의 안전성에 중요한 요소입니다. 또 다른 이점은 도시 간 네트워크의 서비스가 시간을 준수한다는 것입니다.

유지

여느 인프라 자산과 마찬가지로 철도는 정기적인 점검 및 유지보수를 통해 화물 수익 운영 및 여객 서비스를 중단시킬 수 있는 인프라 장애의 영향을 최소화해야 합니다. 승객들은 가장 중요한 화물로 간주되고 일반적으로 더 빠른 속도, 더 가파른 등급 및 더 높은 용량/주파수로 운행되기 때문에 그들의 노선은 특히 중요합니다. 검사 관행에는 트랙 지오메트리 자동차 또는 보행 검사가 포함됩니다. 특히 운송 서비스를 위한 곡선 유지 관리에는 게이지, 고정 장치 조임 및 레일 교체가 포함됩니다.

레일 주름은 경축, 휠 통로의 수가 많아 휠/레일 인터페이스의 연삭을 초래하기 때문에 트랜짓 시스템의 일반적인 문제입니다. 정비는 운영과 중복될 수 있으므로 정비 창구(야간시간, 비성수시간, 열차 스케줄 또는 노선 변경)를 면밀히 준수해야 합니다. 또한 유지 보수 작업 중 승객 안전(트랙 간 울타리, 자재의 적절한 보관, 트랙 작업 공지, 주 근처 장비의 위험)을 항상 고려해야 합니다. 때때로 터널, 고가 구조물, 혼잡한 도시 경관으로 인해 유지 관리 접근 문제가 발생할 수 있습니다. 여기에는 전문 장비 또는 기존 유지 보수 장비의 더 작은 버전이 사용됩니다.[54]

고속도로도로 네트워크에서 용량이 개별 경로 구간에서 비연계 주행으로 분리되는 것과 달리 철도 용량은 기본적으로 네트워크 시스템으로 간주됩니다. 결과적으로 많은 구성 요소가 시스템 중단의 원인과 결과입니다. 유지보수는 노선의 성능(열차 서비스 유형, 출발지/도착지, 계절적 영향), 노선의 용량(길이, 지형, 선로 수, 열차 제어 유형), 열차 처리량(최고 속도, 가속/감속 속도), 및 공유 승객-freight 트랙(사이드, 터미널 용량, 스위칭 경로 및 설계 유형)을 포함하는 서비스 기능.

사회적, 경제적, 에너지적 측면

에너지

철도를 통한 운송은 에너지[64] 효율적이지만 자본 집약적[65] 기계화 육상 운송 수단입니다. 트랙은 열차의 바퀴가 비교적 낮은 수준의 마찰력으로 굴러갈 수 있는 매끄럽고 단단한 표면을 제공합니다.

일반적인 현대식 마차는 두 대의 사륜 대차에 최대 113톤(125단톤)의 화물을 실을 수 있습니다. 이 트랙은 열차의 무게를 고르게 분산시켜 도로 운송 시보다 차축과 휠당 훨씬 더 많은 하중을 허용하여 더 높은 에너지 효율을 제공합니다. 기차는 운반하는 하중에 비해 앞쪽 면적이 작기 때문에 공기 저항과 에너지 사용량이 줄어듭니다.

또한, 바퀴를 안내하는 트랙이 존재하기 때문에 매우 긴 열차가 하나 또는 몇 개의 엔진에 의해 끌리고 곡선 주변에서도 단일 작업자에 의해 구동될 수 있으며, 이는 인력과 에너지 사용 모두에서 규모의 경제를 가능하게 합니다. 반면, 도로 운송에서는 두 개 이상의 아티큘레이션물고기 꼬리를 유발하고 차량을 안전하지 않게 만듭니다.

에너지 효율

이동 수단을 이동하는 데 소요되는 에너지만을 고려하고 리스본의 도시 지역의 예를 들어보면, 직업 비율이 비슷한 승객 거리당 소비되는 에너지를 고려하면, 승객의 이동을 위해 전기 열차가 자동차보다 평균 20배 더 효율적인 것으로 보입니다.[66] 소비 연료가 약 6L/100km(47mpg‑imp; 39mpg‑US)인 자동차를 고려할 때, 유럽의 평균 자동차는 자동차당 승객 수가 약 1.2명(점유율 약 24%)이며, 1리터의 연료는 약 8.8kWh(32 MJ)로, 승객-km당 평균 441Wh(1,590kJ)에 해당합니다. 이는 평균 20%의 점유율과 약 8.5kW ⋅h/km(31 MJ/km; 13.7kW ⋅h/mi)의 소비를 가진 현대식 열차와 비교되며, 이는 자동차보다 20배 적은 승객-km당 21.5Wh(77kJ)에 해당합니다.

사용.

핀란드 KuopioSavonia 철도를 따라 인도교를 건너는 Sr1이 끄는 목재 열차

이러한 이점으로 인해 철도 운송은 많은 국가에서 여객 및 화물 운송의 주요 형태입니다.[65] 유럽 어디에나 있으며, 통합 네트워크가 거의 대륙 전체를 커버합니다. 인도, 중국, 한국, 일본에서는 수백만 명이 정기적인 교통수단으로 기차를 이용합니다. 북미에서는 화물 철도 운송이 광범위하고 많이 사용되지만, 다른 모드, 특히 자동차와 비행기의 선호도가 증가함에 따라 북동부 회랑 이외의 지역에서는 시외 여객 철도 운송이 상대적으로 부족합니다.[61][page needed][67] 그러나, 지역 내에서 쉽게 접근할 수 있도록 하는 것과 같은 새롭고 개선된 방법을 시행하는 것은 통근자들이 자가용과 비행기를 이용하는 것을 줄이는데 도움이 될 수 있습니다.[68]

남아프리카, 북부 아프리카, 아르헨티나는 광범위한 철도망을 가지고 있지만, 아프리카와 남아메리카의 다른 지역의 일부 철도는 고립된 노선입니다. 호주는 인구 밀도에 맞게 일반적으로 네트워크가 희박하지만 특히 남동부에 상당한 네트워크가 있는 일부 지역이 있습니다. 기존의 호주 동서 대륙횡단선 외에 남북을 잇는 노선이 구축되었습니다. 세계에서 가장 높은 철도는 부분적으로 영구 동토층 위를 달리는 [69]티베트의 라싸로 가는 노선입니다. 서유럽은 세계에서 가장 높은 철도 밀도를 가지고 있으며 각 국가 네트워크의 기술적, 조직적 차이에도 불구하고 여러 국가를 통해 많은 개별 열차가 운행됩니다.

사회·경제적 영향

현대화

역사적으로 철도는 현대와 진보 사상의 중심으로 여겨져 왔습니다.[70] 19세기 근대화의 과정은 공간 지향적인 세계에서 시간 지향적인 세계로의 전환을 수반했습니다. 시간 관리의 중요성이 높아짐에 따라 철도역의 시계탑, 공공장소의 시계, 철도 노동자와 여행자를 위한 회중시계 등이 생겨났습니다. 기차는 정확한 일정을 따르고 일찍 출발한 적이 없었지만, 전근대에는 선장이 승객이 충분할 때마다 여객선이 떠났습니다. 전근대에는 태양이 가장 높은 정오에 현지 시간이 정해졌는데, 이는 표준 시간대의 도입과 함께 바뀌었습니다. 인쇄된 시간표는 여행자들에게 편리했지만, 열차 주문이라고 불리는 더 정교한 시간표는 열차 승무원, 정비 직원, 역무원, 수리 및 정비 승무원에게 필수적이었습니다. 철도 시간표의 구조는 나중에 버스, 페리, 비행기의 스케줄, 라디오, 텔레비전 프로그램, 학교 스케줄, 공장 시계 등 다양한 용도로 사용되었습니다.[71]

19세기 초 전기 전신기의 발명은 철도망의 개발과 운영에도 중요한 역할을 했습니다. 악천후로 인해 시스템에 장애가 발생하면 텔레그래프는 시스템 전체에 즉시 수정 및 업데이트를 중계했습니다. 또한, 대부분의 철도는 단선이었고, 우선 순위가 낮은 열차가 부궤로 운행되고 예정된 회의가 있을 수 있도록 신호가 있었습니다.

국가 건설

학자들은 철도를 국가의 성공적인 국가 건설 노력과 연결시켰습니다.[72]

기업경영의 모델

역사가 헨리 아담스(Henry Adams)에 따르면 철도망은 다음과 같이 필요했습니다.

한 세대의 에너지는 자본, 은행, 광산, 용광로, 상점, 발전소, 기술 지식, 기계 인구와 함께 새로운 규모와 새로운 조건에 맞게 사회적, 정치적 습관, 아이디어 및 제도를 꾸준히 리모델링해야 합니다. 1865년에서 1895년 사이의 세대는 이미 철도에 저당 잡혔고, 그 세대보다 더 잘 아는 사람은 아무도 없었습니다.[73]

그 영향은 해운, 금융, 경영, 경력, 대중적 반응 등 다섯 가지 측면을 통해 살펴볼 수 있습니다.

운송화물 및 여객

철도는 큰 국가 시장을 가로질러 화물과 승객을 운송하기 위한 효율적인 네트워크를 형성합니다. 따라서 철도의 개발은 제조, 소매 및 도매, 농업 및 금융을 포함한 국가 경제의 여러 측면에 유익했습니다. 1940년대에 이르러 미국은 유럽과 비슷한 규모이지만 내부 장벽이나 관세가 없고 공통 언어, 금융 시스템 및 법률 시스템의 지원을 받는 통합된 국가 시장을 갖게 되었습니다.[74]

금융시스템

철도의 자금 조달은 민간(비정부) 금융 시스템의 극적인 확장의 기초를 제공했습니다. 철도 건설은 공장보다 훨씬 더 비쌌습니다: 1860년에는 철도 주식과 채권의 합계가 18억 달러였고, 1897년에는 106억 달러에 달했습니다(국가 부채 총액 12억 달러와 비교).[75]

자금은 미국 북동부와 유럽, 특히 영국의 금융가들로부터 왔습니다.[76] 자금의 약 10%는 정부로부터, 특히 일정량의 추적이 완료되면 실현되는 토지 보조금의 형태로 제공되었습니다.[77] 미국의 신흥 금융 시스템은 철도 채권에 기반을 두고 있었고, 1860년경에는 뉴욕이 금융 시장의 지배자였습니다. 영국은 전 세계의 철도에 많은 투자를 했지만, 미국에 비해서는 많지 않았습니다. 1914년까지 총 채권 가치는 약 30억 달러에 달했습니다. 그러나 1914-1917년에 영국은 전쟁 물자를 지불하기 위해 미국의 자산을 청산했습니다.[78][79]

현대경영

철도 경영은 당시 다른 산업에서 흔히 볼 수 있는 것보다 훨씬 더 복잡한 동시 관계를 처리할 수 있는 복잡한 시스템을 설계했습니다. 토목 기사들이 철도의 고위 경영진이 되었습니다. 미국의 대표적인 혁신가들은 1840년대 매사추세츠 서부 철도볼티모어와 오하이오 철도, 1850년대 이리 철도, 1860년대 펜실베이니아 철도였습니다.[80]

진로

철도의 발달은 블루칼라 노동자와 화이트칼라 노동자 모두에게 민간 부문 경력의 출현으로 이어졌습니다. 철도는 젊은 남성들의 일생의 직업이 되었습니다. 여성들은 거의 고용되지 않았습니다. 일반적인 직업 경로는 18세에 상점 노동자로 고용된 청년이 24세에 숙련된 정비공으로, 25세에 브레이크맨, 27세에 화물 차장, 57세에 여객 차장으로 승진하는 것을 볼 수 있습니다. 교육을 받은 청년들은 사무직이나 통계직에서 시작하여 각 부서나 중앙 본부의 역무원이나 관료로 승진하여 각 단계에서 추가적인 지식, 경험 및 인적 자본을 습득하는 화이트칼라 경력 경로도 마찬가지로 묘사되었습니다. 대체가 매우 어려운 그들은 사실상 영구적인 일자리를 보장받고 보험과 의료를 제공받았습니다.

채용, 해고, 임금률은 선인이 아니라 중앙 관리자가 정해서 편애와 성격 갈등을 최소화했습니다. 모든 것은 책에 의해 이루어졌고, 점점 더 복잡한 일련의 규칙은 모든 상황에서 정확히 무엇을 해야 하는지, 그리고 그들의 계급과 급여가 정확히 무엇인지를 모든 사람에게 지시했습니다. 1880년대에 이르러, 직업 철도 사업가들은 은퇴하기 시작했고, 그들을 위한 연금 제도가 발명되었습니다.[81]

교통.

철도는 다수의 고객과 근로자를 도심내부 교외로 운송함으로써 사회적 활력과 경제적 경쟁력에 기여합니다. 홍콩은 철도를 "대중 교통 시스템의 중추"로 인식하여 철도 서비스와 포괄적으로 일치하는 프랜차이즈 버스 시스템과 도로 인프라를 개발했습니다.[82] 베이징, 상하이, 광저우와 같은 중국의 대도시들은 철도 수송선을 그들의 대도시 교통 체계의 기본 구조로, 버스 노선을 그들의 주요 기관으로 인식하고 있습니다.[83] 일본 신칸센도쿄-고베 선에 위치한 "일본의 산업과 경제의 중심"에서 증가하는 교통 수요를 충족시키기 위해 만들어졌습니다.[84]

군역

1914년 8월, 전선으로 가는 길에 철도차량을 탄 독일군 병사들. 이 자동차의 메시지에는 폰 뮌첸 über Metznach Paris ("뮌헨에서 메츠를 거쳐 파리까지")라고 적혀 있습니다.

철도 수송은 군사 활동에 중요할 수 있습니다. 1860년대 동안, 철도는 오스트리아-프로이센 전쟁과 프랑스-프로이센 전쟁뿐만[86] 아니라 미국 남북 전쟁 [85]동안 군대와 물자의 신속한 이동을 위한 수단을 제공했습니다. 20세기 내내, 철도는 신속한 군사 동원을 위한 전쟁 계획의 핵심 요소였습니다. 많은 수의 예비군들을 그들의 집결지로 빠르고 효율적으로 수송하고 보병들을 전선으로 수송할 수 있게 해줍니다.[87] 소위 전략 철도는 주로 군사적 목적으로 건설되었거나 건설되었습니다. 제1차 세계대전 당시 프랑스 서부전선은 하루에 많은 군수품을 필요로 했습니다.[88] 반대로, 전략적 가치 때문에, 독일과 점령된 프랑스의 철도 마당과 다리는 2차 세계 대전 동안 연합군의 주요 공습 목표였습니다.[89] 러시아의 우크라이나 침공과 같은 오늘날의 분쟁에서 철도 수송 및 인프라는 계속 중요한 역할을 하고 있으며, 벨라루스러시아철도 파괴도 전쟁 과정에 영향을 미쳤습니다.

긍정적 영향

철도는 밀집된 도시와 그 동맥을 따라 성장을 유도합니다.[citation needed] 이는 제2차 세계 대전 이후 미국의 교통 정책을 나타내는 고속도로 확장과 대조되며, 이는 대신 대도시 주변의 교외 개발을 장려하여 차량 주행 거리 증가, 탄소 배출량 증가, 녹지 공간 개발 및 천연 보호 구역 고갈에 기여합니다.[dubious ][citation needed] 이러한 협정은 도시 공간, 지방세,[90] 주택 가치 및 복합 용도 개발 촉진을 재평가합니다.[91][92]

부정적 영향

철도망 개발에 대해서도 일부 반대 의견이 있었습니다. 예를 들어, 1840년대 오스트리아에 철도와 증기 기관차가 도착하면서 소음, 냄새, 공해로 인해 발생한 소음과 냄새, 그리고 엔진의 그을음과 불꽃으로 인한 집과 주변 땅의 손상으로 인해 현지인들을 화나게 했습니다. 그리고 대부분의 여행이 장거리에서 발생하지 않았기 때문에, 새로운 라인을 이용하는 사람은 거의 없었습니다.[93]

오염

2018년 연구에 따르면 베이징 지하철 개통으로 인해 "대부분의 대기 오염 물질 농도(PM2.5, PM10, SO2, NO2, CO)가 감소했지만 오존 오염에는 거의 영향을 미치지 않았습니다."[94]

경제발전지표로서의 현대철도

유럽의 개발 경제학자들은 현대적인 철도 인프라의 존재가 한 국가의 경제 발전을 보여주는 중요한 지표라고 주장했습니다. 이러한 관점은 기본 철도 교통 인프라 지수(Basic Rail Transport Infrastructure Index, BRTI Index)를 통해 특히 잘 설명됩니다.[95]

보조금

2010년 중국의 연간 철도 지출은 ¥ 8,400억 달러(2019년 1,670억 달러)였으며, 2014년부터 2017년까지 중국은 연간 ¥ 8,000억 달러(2019년 1,580억 달러)를 목표로 하였으며, 2016-2020년 동안 ¥ 3.5조 달러(2019년 29조 달러)를 지출할 계획이었습니다.

인도 철도는 약 ₹ 2,600억 달러(2019년 50억 달러)의 보조금을 받고 있으며, 이 중 약 60%가 통근 철도 및 단거리 여행에 사용됩니다.

2008년[98] 유럽 철도 보조금(여객-km당 유로)

사용 강도, 서비스 품질 및 안전 성능에 대한 2017년 유럽 철도 성능 지수에 따르면 최상위 유럽 국가 철도 시스템은 스위스, 덴마크, 핀란드, 독일, 오스트리아, 스웨덴 및 프랑스로 구성됩니다.[99] 성과 수준은 공공 비용과 주어진 철도 시스템의 성과 사이에 양의 상관 관계를 나타내며, 또한 국가가 공공 비용에 대한 대가로 받는 가치의 차이를 나타냅니다. 덴마크, 핀란드, 프랑스, 독일, 네덜란드, 스웨덴, 스위스는 그들의 돈에 비해 상대적으로 높은 가치를 포착하고 있고, 룩셈부르크, 벨기에, 라트비아, 슬로바키아, 포르투갈, 루마니아, 불가리아는 유럽 국가들 중에서 비용 대비 평균 성과 비율에 비해 상대적으로 낮은 성과를 내고 있습니다.[99]

나라 수십억 유로의 보조금 연도
독일. 17.0 2014[100]
프랑스. 13.2 2013[101]
이탈리아 8.1 2009[102]
스위스 5.8 2012[103]
스페인 5.1 2015[104]
영국 4.5 2015[105]
벨기에 3.4 2008[98]
네덜란드 2.5 2014[106]
오스트리아 2.3 2009[98]
덴마크 1.7 2008[98]
스웨덴 1.6 2009[107]
폴란드 1.4 2008[108]
아일랜드 0.91 2008[108]

러시아

2016년 러시아 철도는 정부로부터 949억 루블(약 14억 달러)을 받았습니다.[109]

북아메리카

미국

2015년에 Amtrak에 대한 미국 연방 정부의 자금은 약 14억 달러였습니다.[110] 2018년까지 적절한 자금 지원은 약 19억 달러로 증가했습니다.[111]

참고 항목

메모들

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원천

추가읽기

  • 버튼, 앤서니. 철도 제국: 영국이 세계에 철도를 준 방법 (2018) 발췌
  • Chant, Christopher. 세계의 철도: 철도 운송의 역사와 발전 (Chartwell Books, 2001).
  • 믿음이여, 니콜라스. 철도가 만드는 세계 (2014) 발췌
  • 프리먼, 마이클. "문화적 은유로서의 철도: '어떤 철도 역사?' 재검토" 교통사 저널 20.2 (1999): 160–167.
  • Mukhopadhyay, Aparajita. 제국 기술과 '토종'에이전시: 식민지 인도의 철도 사회사, 1850-1920 (Taylor & Francis, 2018).
  • Nock, O.S. Railways당시와 지금: 세계사 (1975) 온라인
  • Nock, O.S. World Atlas of Railways (1978) 온라인
  • 녹, O.S. 150년 본선 철도 (1980년) 온라인
  • 피리, 고든 "철도 역사 추적." 교통 역사 저널 35.2 (2014): 242–248.
  • Sawai, Minoru, ed. 비교적 관점에서 본 동아시아 철도기술의 발전(#Sringer, 2017)
  • 트레인즈 매거진. 북미 철도 역사 안내서 (2014년 제3판)
  • Wolmar, Christian. 혈액, 철, 금: 철도가 어떻게 세상을 변화시켰는지 (Public Affairs, 2011)

외부 링크