Rautatieliikenne

Rautatieliikenne on maaliikenteen kiskoilla kulkeva muoto, joka on suunniteltu kuljettamaan junilla matkustajia ja rahtia.

Rautatieliikenteessä rautatie tarkoittaa raideliikenneväylää kaikkine varusteineen (sähköistys, opastimet, turvalaitteet). Junien käyttämä kulkuväylä eli raide koostuu kahdesta rinnakkaisesta kiskosta, jotka on nykyisin valssattu teräksestä. Kiskoja tukee puinen tai betoninen ratapölkkyrakenne, joka pitää raiteet tarkalleen oikealla etäisyydellä toisistaan. Raide tuetaan lujasti ratapenkereeseen, joka on yleensä tehty karkeasta sepelistä, mutta myös hienoa sepeliä tai soraa voidaan käyttää.

Yleistä

Rautatieliikenne on yksi energiatehokkaimmista tavoista siirtää mekaanisesti tavaraa maalla. Rautatie tarjoaa erittäin tasaisen ja kovan pinnan, jolla junan pyöräkerrat voivat liukua erittäin pienellä kitkalla. Tämä on matkustajille mukavampaa ja säästää energiaa. Junat ovat myös kapeita ja matalia sekä pitkiä, jolloin ilmanvastus on alhainen. Kaiken kaikkiaan sopivien olosuhteiden vallitessa juna tarvitsee 50–70 % vähemmän energiaa kuljettaakseen tietyn määrän rahtia (tai tietyn määrän matkustajia) kuin tiellä; öljyhuippu saattaakin johtaa raidekuljetusten lisääntymiseen tulevaisuudessa. Ratapölkkyjen avulla raiteet jakavat junan painon tasaisesti ratapengertä ja maata vasten, mikä mahdollistaa huomattavasti suuremmat lastit kuin on mahdollista tiekuljetuksissa.

Junaliikenne on yksi turvallisimmista liikennemuodoista ja käyttää myös erittäin tehokkaasti tilaa: kaksoisraiteinen ratalinja voi kuljettaa enemmän matkustajia tai rahtia tietyssä ajassa kuin nelikaistainen moottoritie.

Toiminta

Raideliikennejärjestelmä koostuu useista tarpeellisista palikoista, ja sitä pitäisi katsoa järjestelmänlaajuisesta perspektiivistä. Jotkut veturit voivat olla todella hienoja, mutta ne eivät toimi ellei niillä ole sopivaa järjestelmää jossa niitä käytetään.

Ensiksikin vaikuttavana asiana on otettava huomioon maa, jolle rautatie tehdään. Seuraavaksi on mietittävä järjestelmän vaatimuksia – mihin tarkoitukseen se on rakennettu? Rahdin kuljetukseen? Lähiliikenteeseen, keskipitkien vai pitkien matkojen matkustajille? Ovatko vaatimukset muuttuneet ajan kuluessa ja vaatiiko se järjestelmää sopeutumaan uuteen tilanteeseen?

Tämän tuloksena saadaan järjestelmän tyyppi. Onko se kevyen liikenteen vai raskaan liikenteen rautatie, hitaan liikenteen reitti vai suurnopeusjunille tarkoitettu? Mille raideleveydelle se on tehty? Laajemmasti katsottuna junaliikenne sisältää yksiraiteisen, kumipyöräisen metron ja maglev-junat, joissa kaikissa vaunut kulkevat ohjattua reittiä.

Tarvitaan myös voimamekanismi, olkoon se sitten hevosia, höyryä, dieseliä tai sähköä. Jos energiatehokkainta viimeisintä muotoa käytetään, järjestelmä tarvitsee sähköistyksen.

Sähköistystä varten tarvitaan menetelmä, miten sähköä saadaan veturiin asti. Tämä voidaan tehdä joko niin, että junan yllä kulkee sähköjohto eli ajojohdin, tai toteuttamalla kolmas ns. virtakisko. Ajojohdin on yleisin tapa, virtakiskoa käytetään lähinnä metroissa sillä sen käyttö ei salli tasoristeyksiä.

Riippuen siitä, miten paljon liikennettä rautatie kuljettaa, rautateille voidaan rakentaa vaihteleva määrä raiteita. Rataosat joilla on vähäistä liikennettä (useimmat radat Suomessa), rakennetaan usein yksiraiteisiksi. Yhtä raidetta käyttävät täten molempiin suuntiin kulkevat junat; tämäntyyppisillä rataosuuksilla kohtauspaikkoja on tietyissä paikoissa. Ne sallivat eri suuntiin kulkevien junien ohittaa tai kohdata toisensa. Vaihtoehtoisesti radalle voidaan rakentaa suurempia alueita kaksiraiteiseksi - tehokas aikataulutus sallii eri suuntiin kulkevien junien kulkea osittain kaksiraiteista reittiä kuin koko ratalinja olisi kaksiraiteista. Toisinpäin, kaksiraiteisia ratoja kavennetaan kapeissa kohdissa joskus yksiraiteisiksi (katso raitiovaunu). Yksiraiteisia ratoja on halvempaa rakentaa, mutta ne sallivat vain rajoitetun määrän liikennettä.

Ruuhkaisemmille linjoille tehdään kaksi tai useampia raiteita, yksi tai enemmän kumpaankin suuntaan. Erittäin ruuhkaisilla linjoilla voi olla jopa kahdeksan raidetta (neljä raidetta suuntaansa).

Konttien tultua 1960-luvulla juna- ja laivaliikenne on tullut integroiduksi verkoksi, joka siirtää bulkkitavaraa erittäin tehokkaasti erittäin alhaisilla työvoimakustannuksilla. Esimerkkinä ovat Itä-Aasiasta tulevat tavarat, jotka kuljetetaan usein Eurooppaan Tyynenmeren halki. Tämän jälkeen ne kulkevat junilla Pohjois-Amerikan läpi ja ne siirretään uudestaan laivaan Atlantin ylitystä varten.

Suurissa kaupungeissa on usein metro-, pikaraitiotiej- ja/tai raitiovaunuärjestelmiä. Raitiovaunut kulkevat usein samoilla teillä kuin autotkin, jolloin kiskot on upotettu tiehen. Ruuhkaisilla osuuksilla raitiovaunuille on usein mahdollisuuksien mukaan tehty omia muusta liikenteestä erotettuja osuuksia.