รถไฟ เป็นหนึ่งในสิ่งประดิษฐ์ที่สำคัญที่สุดในประวัติศาสตร์ของมนุษย์ ซึ่งได้เปลี่ยนวิถีชีวิตดั้งเดิมของผู้คน และนำมาซึ่งการปฏิวัติเส้นทางใหม่ การมีอยู่ของรถไฟทำให้ความสัมพันธ์ระหว่างผู้คนแข็งแกร่งขึ้นอย่างไม่ต้องสงสัย ซึ่งไม่ว่าจะเป็นการขนส่งสินค้า ก่อให้เกิดประโยชน์ทางเศรษฐกิจมากขึ้นไปยังสถานที่ต่างๆ ยังคงเป็นการเดินทางกลับบ้าน ซึ่งอำนวยความสะดวกในการเดินทางของผู้คนนับไม่ถ้วน
หลังจากผ่านการเปลี่ยนแปลงมากว่า 200 ปี รถไฟ มีรูปลักษณ์และโหมดการทำงานที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง อดีตรถไฟพลังไอน้ำได้ถอยห่างจากเวทีประวัติศาสตร์ไปนานแล้ว ด้วยการกำเนิดของเครื่องยนต์สันดาป ภายในกำลังของรถไฟจึงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง หลังจากเข้าสู่ศตวรรษที่ 21 คุณในประเทศจีนอาจชอบเรียกรถไฟว่า รถไฟหัวกระสุน หรือรถไฟความเร็วสูง
อย่างไรก็ตาม คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่ารถไฟความเร็วสูงที่วิ่งบนรางกลับรถได้อย่างไร แตกต่างจากพื้นดิน และแตกต่างจากรถยนต์จะมีความไม่สะดวกหรือไม่ หากรถไฟความเร็วสูงมีลำตัวยาว และต้องการเลี้ยว ก่อนที่เราจะพูดถึงผลิตภัณฑ์ไฮเทคของรถไฟความเร็วสูงอย่างเป็นทางการ ให้เราย้อนกลับไปที่ต้นแบบของรถไฟทุกขบวนเมื่อหลาย 100 ปีก่อน หรือรุ่นก่อน
ซึ่งก็คือตู้รถไฟไอน้ำ รถจักรไอน้ำรุ่นแรกสุดได้รับการพัฒนา และสร้างในอังกฤษ ริชาร์ด เทรวิธิก สร้างรถจักรไอน้ำคันแรกของโลกในปี 1802 และต่อมา แมทธิว เมอร์เรย์ ได้สร้างรถจักรไอน้ำคันแรกสำหรับรถไฟมิดเดิลตันในปี 1812 คือ รถจักรไอน้ำเชิงพาณิชย์ รถจักรไอน้ำถูกใช้งานบนรางรถไฟเป็นครั้งแรก โดยการเผาไหม้วัสดุที่ติดไฟได้ เช่น ถ่านหิน น้ำมัน หรือไม้ ทำให้น้ำในหม้อต้มภายในหัวรถจักรได้รับความร้อน
ไอน้ำถูกป้อนสลับกันไปที่ปลายแต่ละด้านของกระบอกสูบในหัวรถจักร ลูกสูบเชื่อมต่อกับล้อหลักทางกลไก เชื้อเพลิง และน้ำยังบรรทุกไปกับหัวรถจักรด้วย รถจักรไอน้ำในยุคแรกนั้นไม่มีกำลังมาก โดยปกติจะมีความเร็ว 18 กิโลเมตรต่อชั่วโมง แต่เมื่อเทียบกับตัวถังขนาดใหญ่ของรถจักรเอง ความเร็วนี้ถือว่าเร็วอยู่แล้ว แม้ว่าตัวรถจักรไอน้ำจะมีขนาดเทอะทะและไม่สะดวก แต่ก็ยังให้ความสะดวกแก่ประชาชนเป็นอย่างมากตั้งแต่เริ่มสร้าง ณ เวลานั้น
อย่างน้อยที่สุดในแง่ของการขนส่งสินค้าก็ยังดีกว่าเกวียนลากม้าแบบดั้งเดิมมาก หลังจากเข้าสู่ศตวรรษที่ 20 การเพิ่มขึ้นของเครื่องยนต์สันดาปภายในเริ่มเลิกใช้ตู้รถไฟไอน้ำแบบดั้งเดิม การนำรถจักรดีเซลไฟฟ้ามาใช้ทำให้รถจักรไอน้ำลดลง แต่รถจักรดีเซลไฟฟ้าในยุคแรกไม่เสถียรเป็นพิเศษในการส่งกำลัง และมีกำลังขับจำกัด ดังนั้น ก่อนที่เครื่องจักรไอน้ำจะถูกกำจัดโดยสิ้นเชิง
หัวรถจักรไอน้ำยังคงเป็นวิธีการขนส่งหลักมาช้านาน ในช่วงทศวรรษที่ 1930 หัวรถจักรดีเซล-ไฟฟ้าเริ่มสร้างความมั่นคงให้กับตลาดในอเมริกาเหนือ เนื่องจากเครื่องยนต์สันดาปภายในมีความน่าเชื่อถือมากขึ้น และระบบส่งกำลังมีความแข็งแกร่งมากขึ้น การกำจัดเครื่องจักรไอน้ำเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ เนื่องจากประสิทธิภาพเชิงความร้อนของเครื่องจักรไอน้ำนั้นน้อยกว่าเครื่องยนต์ดีเซลอย่างมาก จะต้องมีการบำรุงรักษาอย่างต่อเนื่อง และจะต้องใช้แรงงานจำนวนมากเพื่อให้เครื่องยนต์ทำงานต่อไปได้
โชคดีที่ในเวลานั้นแรงงานมีราคาถูกมาก และหัวรถจักรไอน้ำมีผลประโยชน์ทางการตลาดอยู่บ้าง นอกจากความเงอะงะแล้ว รถจักรไอน้ำยังมีปัญหามากมายในแง่ของความสามารถในการปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อม ตัวอย่างเช่น คุณภาพน้ำในออสเตรเลีย แอฟริกาใต้ และภูมิภาคอื่นๆ มักจะยาก และมันง่ายมากที่จะสะสมตะกรันจำนวนมาก
การสะสมตัวเป็นปูนนี้เป็นเวลานาน จะติดอยู่ด้านในตัวแลกเปลี่ยนความร้อน จึงจำกัดการไหลของน้ำ และลดประสิทธิภาพเชิงความร้อน หากอยู่ในพื้นที่ทะเลทรายที่ร้อน อากาศที่แห้งแล้งจะทำให้ไอน้ำเป็นปัญหาใหญ่ และการบุกรุกของลม และทรายจะทำให้ทรายเข้าไปในเฟือง และชิ้นส่วนโครงสร้าง ซึ่งจะทำให้โครงสร้างรถจักรสึกหรอมากขึ้น ในทศวรรษต่อมา หลายประเทศเลิกใช้รถจักรไอน้ำแล้ว และจีนเป็นประเทศสุดท้ายที่ใช้รถจักรไอน้ำ
ด้วยวิธีนี้ หัวรถจักรไอน้ำค่อยๆ ถอนตัวออกจากเวทีพร้อมกับการเปลี่ยนแปลง และการพัฒนาของเวลา และถูกแทนที่ด้วยหัวรถจักรเครื่องยนต์สันดาปภายใน กลไกการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในก็ค่อยๆ เปลี่ยนชื่อหัวรถจักรเดิมเป็นรถไฟ และรถไฟก็ยังคงใช้อยู่จนถึงปัจจุบัน สำหรับบ้านเรา รถไฟหนังสีเขียวอาจเป็นความทรงจำของคนรุ่นหลัง ตั้งแต่ทศวรรษ 1980 เป็นต้นมา
การเดินทางในเทศกาลฤดูใบไม้ผลิค่อยๆ เกิดขึ้น ทำให้ผู้คนจำนวนมากขึ้นใช้รถไฟประเภทนี้เพื่อเดินทางรถไฟสมัยก่อนหยุด และเดินเร็ว ความเร็วเฉลี่ยไม่ถึง 40 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ต้องเผชิญกับปริมาณผู้โดยสารที่มาก ประเทศของเรายังพยายามหาวิธีเพิ่มความเร็วของรถไฟอย่างต่อเนื่อง และในขณะเดียวกันก็ขยายเส้นทางคมนาคมมากมาย ในปี 2007 เมื่อมีการเปิดตัวรถไฟความเร็วสูงขบวนแรก ประเทศของเราก็เข้าสู่ยุคความเร็วสูง
ตอนนี้เราสามารถสัมผัสได้ถึงความเร็วที่เพิ่มขึ้นนี้โดยตรง การเกิดขึ้นของรถไฟความเร็วสูงทำให้ระยะเวลาการเดินทางสั้นลงมาก ความเร็ว 10 กิโลเมตรต่อชั่วโมงมา ถึงหลาย 100 กิโลเมตรแล้ว ในขณะเดียวกัน วิธีการซื้อตั๋วที่สะดวกสบายยังช่วยอำนวยความสะดวกในการเลือกซื้อตั๋วของผู้คนอีกด้วย บนเส้นทางรถไฟที่เติบโตอย่างรวดเร็ว
ปัจจุบันจีนอยู่ในระดับแนวหน้าของโลก ความเร็วก็ไว รถไฟก็ยาว จะเลี้ยวยังไง การกลับรถของขบวนรถจะแตกต่างจากรถบนถนนทั่วไปอย่างมาก เนื่องจากเป็นทางพิเศษของขบวนรถ การกลับรถของรถไฟในประเทศแถบยุโรป และอเมริกาในยุคแรกๆ สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 วิธีหลักๆ คือ การกลับรถเป็นเส้นหลอดไฟและการกลับรถเป็นเส้นสามเหลี่ยม เส้นกระเปาะตามชื่อ เพราะการเลี้ยวของรถไฟต้องใช้พื้นที่มาก
ดังนั้น ผู้คนจึงสร้างรางเหมือนหลอดไฟสำหรับการเลี้ยวของรถไฟ รางเลี้ยวนี้เปลี่ยนทิศทางการเดินทางของรถไฟจากจุดทางเข้าผ่านสวิตช์ และรถไฟจะเคลื่อนไปตามเส้นโค้งคล้ายวงแหวนรอบๆ ราง การออกแบบพิเศษของล้อรถไฟ สามารถทำให้ล้อเข้าใกล้ด้านในของรางได้ในระหว่างกระบวนการบังคับเลี้ยว และรถไฟสามารถกลับรถได้หลังจากวนเป็นวงกลม
อย่างไรก็ตาม การออกแบบสายหลอดไฟยังมีข้อเสียอยู่หลายประการ ประการที่ 1 คือปัญหาการครอบครองที่ดินความยาวของรางของสายไฟหลอดไฟ ต้องยาวกว่าความยาวของรางรถไฟถึง 5 เท่า ประการที่ 2 รถไฟต้องลดความเร็วลงระหว่างการเลี้ยว มิฉะนั้น จะตกรางได้ง่าย และทำให้รถไฟชนกัน
บทความที่น่าสนใจ :ถ้ำโมโว ปฏิกิริยาเคมีถ้ำโมโวที่สามารถดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์