The History of Railroads: Dari Trackways ke Hyperloop Train

Sejak penemuan mereka, kereta api telah memainkan peran besar dalam pengembangan lebih lanjut peradaban di seluruh dunia. Dari Yunani kuno ke Amerika modern, kereta api telah mengubah cara manusia bepergian dan bekerja.

Bentuk transportasi kereta api paling awal sebenarnya berasal dari tahun 600 SM. Orang Yunani membuat alur di beraspal jalan batu kapur untuk digunakan bersamaan dengan kendaraan roda, memudahkan transportasi kapal melintasi Isthmus of Korintus. Namun, ketika Romawi menaklukkan orang-orang Yunani pada tahun 146 SM, kereta api awal runtuh dan lenyap selama lebih dari 1.400 tahun.

Sistem transportasi kereta api modern pertama tidak kembali sampai abad ke-16. Bahkan kemudian, itu akan menjadi tiga ratus tahun lagi sebelum penemuan lokomotif uap mengubah transportasi kereta api dalam skala global.

Prekursor kereta modern memulai debutnya pada awal 1550-an di Jerman dengan diperkenalkannya wagonways. Jalan-jalan rel primitif ini terdiri dari rel kayu di mana gerobak atau gerobak yang ditarik kuda bisa bergerak dengan lebih mudah daripada melewati jalan tanah. Pada 1770-an, rel kayu telah diganti dengan yang besi. Gerobak ini berevolusi menjadi trem yang menyebar ke seluruh Eropa. Pada 1789, orang Inggris William Jessup mendesain gerobak pertama dengan roda bergelang yang beralur, memungkinkan roda untuk lebih baik mencengkeram rel. Fitur desain penting ini dibawa ke depan untuk lokomotif kemudian.

Sampai tahun 1800-an, kereta api dibangun dari besi tuang. Sayangnya, besi tuang cenderung berkarat dan rapuh, sering menyebabkannya gagal di bawah tekanan. Pada tahun 1820, John Birkinshaw menemukan bahan yang lebih tahan lama yang disebut besi tempa. Inovasi ini, meskipun perbaikan atas besi tuang masih cacat, namun, itu menjadi standar sampai munculnya Bessemer proses memungkinkan produksi baja yang lebih murah di akhir tahun 1860-an, memicu ekspansi kereta api yang cepat tidak hanya di seluruh Amerika tetapi di seluruh dunia. Akhirnya, proses Bessemer digantikan oleh penggunaan tungku perapian terbuka, yang selanjutnya mengurangi biaya produksi baja dan kereta api yang diizinkan untuk menghubungkan sebagian besar kota-kota besar di Amerika Serikat pada akhir abad ke-19 abad.

Dengan dasar yang ditetapkan untuk sistem kereta api yang maju, yang harus dilakukan hanyalah menemukan a berarti mengangkut lebih banyak orang dan lebih banyak barang untuk jarak yang lebih panjang dalam periode yang lebih pendek waktu. Jawabannya datang dalam bentuk salah satu yang paling penemuan signifikan dari Revolusi industri, itu mesin uap, yang sangat penting untuk pengembangan kereta api dan kereta api modern.

Pada 1803, seorang pria bernama Samuel Homfray memutuskan untuk mendanai pengembangan kendaraan bertenaga uap untuk menggantikan gerobak yang ditarik kuda di trem. Richard Trevithick membangun kendaraan itu, lokomotif trem mesin uap pertama. Pada 22 Februari 1804, lokomotif mengangkut 10 ton besi, 70 orang, dan lima kereta tambahan sembilan. mil antara pabrik-pabrik besi di Pen-y-Darron di kota Merthyr Tydfil, Wales, ke dasar Abercynnon lembah. Perjalanan selesai sekitar dua jam.

Pada tahun 1812, penemu bahasa Inggris George Stephenson menjadi insinyur tambang batu bara untuk Stockton dan Darlington Railway Line. Pada 1814, ia membangun lokomotif pertamanya untuk mereka. Tidak lama kemudian, dia meyakinkan pemiliknya untuk mencoba lokomotif bertenaga uap. Upaya pertama bernama Daya penggerak. Sementara Stephenson dikreditkan sebagai penemu mesin lokomotif uap pertama untuk kereta api, penemuan Trevithick disebut sebagai lokomotif trem pertama.

Pada tahun 1821, orang Inggris Julius Griffiths menjadi orang pertama yang mematenkan lokomotif jalan penumpang. Pada September 1825, menggunakan lokomotif Stephenson, Stockton & Darlington Railroad Company meluncurkan kereta api pertama yang mengangkut barang dan penumpang yang bepergian dengan jadwal reguler. Kereta baru ini dapat menarik enam mobil batu bara yang dimuat dan 21 mobil penumpang dengan kapasitas 450 penumpang lebih dari sembilan mil dalam waktu sekitar satu jam.

Tidak lama setelah itu, Stephenson membuka perusahaannya sendiri yang dibangun, Robert Stephenson and Company. Prototipe yang paling terkenal, Rocket Stephenson, Dirancang dan dibangun untuk Rainhill Trials, sebuah acara tahun 1829 yang diadakan oleh Liverpool dan Manchester Railway untuk memilih desain terbaik untuk memberi daya pada lokomotif baru mereka. Itu Roket, lokomotif paling canggih pada masanya, menang dengan mudah dan terus menetapkan standar dimana sebagian besar mesin uap akan dibangun selama 150 tahun ke depan.

Kolonel John Stevens dianggap sebagai bapak jalur kereta api di Amerika Serikat. Pada tahun 1826, Stevens mendemonstrasikan kelayakan pergerakan uap pada jalur melingkar eksperimental yang dibangun di tanah miliknya di Hoboken, New Jersey — tiga tahun sebelum Stephenson menyempurnakan lokomotif uap praktis di Inggris.

Stevens diberikan piagam kereta api pertama di Amerika Utara pada tahun 1815 tetapi yang lain mulai menerima hibah dan pekerjaan dimulai pada kereta api operasional pertama segera setelah itu. Pada 1930, Peter Cooper merancang dan membangun lokomotif uap buatan Amerika pertama, the Tom Thumb, untuk dioperasikan di kereta api common-carrier.

Inovasi kereta besar lainnya di abad ke-19 tidak ada hubungannya dengan propulsi atau pasokan daya. Sebaliknya, itu semua tentang kenyamanan penumpang. George Pullman menemukan Pullman Sleeping Car pada tahun 1857. Meskipun mobil tidur telah digunakan di jalur kereta Amerika sejak tahun 1830-an, mobil Pullman itu dirancang khusus untuk perjalanan penumpang semalam dan dianggap sebagai peningkatan yang nyata pendahulu.

Sementara lokomotif bertenaga uap memiliki dampak yang tak terbantahkan pada transportasi dan ekspansi ekonomi selama 19 tahun^th abad, teknologi itu bukannya tanpa kelemahan. Salah satu yang paling bermasalah adalah asap yang dihasilkan dari pembakaran batu bara dan sumber bahan bakar lainnya.

Sementara produk sampingan yang berbahaya dapat ditoleransi di pedesaan terbuka, bahkan sejak dini, bahaya yang ditimbulkan oleh pembuangan bahan bakar menjadi semakin jelas sebagai jalur kereta api dirambah pada daerah yang lebih padat, yang pada gilirannya, mengharuskan semakin banyak terowongan bawah tanah untuk mengakomodasi kereta api menuju perkotaan tujuan. Dalam situasi terowongan, asap bisa berubah mematikan, terutama jika kereta terjebak di bawah tanah. Kereta yang ditenagai oleh listrik tampaknya merupakan alternatif yang jelas, tetapi teknologi kereta listrik awal tidak dapat mengimbangi uap untuk jarak jauh.

Prototipe pertama untuk lokomotif listrik dibangun pada tahun 1837 oleh ahli kimia Skotlandia Robert Davidson, ditenagai oleh sel baterai galvanik. Lokomotif Davidson berikutnya, versi yang lebih besar bernama the Galvani, memulai debutnya di Pameran Masyarakat Seni Kerajaan Skotlandia pada tahun 1841. Beratnya tujuh ton, memiliki dua motor penggerak direct-drive yang menggunakan elektromagnet tetap yang bekerja pada jeruji besi yang melekat pada silinder kayu di setiap gandar. Sementara itu diuji di Edinburgh dan Glasgow Railway pada bulan September 1841, daya baterai yang terbatas menghambat proyek. Itu Galvani kemudian dihancurkan oleh pekerja kereta api yang memandang teknologi alternatif sebagai ancaman potensial bagi mata pencaharian mereka.

Gagasan Werner von Siemens, kereta penumpang listrik pertama, yang terdiri dari lokomotif dan tiga mobil, mulai beroperasi pada tahun 1879 di Berlin. Kereta memiliki kecepatan maksimum hanya lebih dari delapan mil per jam (13 km). Selama empat bulan, itu mengangkut 90.000 penumpang di jalur melingkar 984 kaki (300 meter). Arus searah 150 volt kereta dipasok melalui rel ketiga yang terisolasi.

Jalur trem listrik mulai mendapatkan popularitas, pertama di Eropa dan kemudian di Amerika Serikat, setelah yang pertama muncul pada 1881 di Lichterfelde di luar Berlin, Jerman. Pada tahun 1883 sebuah trem listrik beroperasi di Brighton, Inggris dan trem yang meluncurkan layanan di dekat Wina, Austria, tahun yang sama adalah yang pertama dalam layanan reguler yang ditenagai oleh saluran udara. Lima tahun kemudian, troli listrik dirancang oleh Frank J. Sprague (seorang penemu yang pernah bekerja untuk Thomas Edison) naik ke rel untuk Richmond Union Passenger Railway.

Jalur kereta listrik bawah tanah pertama diluncurkan oleh City dan South London Railway pada tahun 1890. Lima tahun kemudian, Sprague datang dengan sistem traksi kontrol multi-unit (MU) yang mengubah permainan untuk kereta. Setiap mobil dilengkapi dengan motor traksi dan relay yang dikendalikan motor. Semua mobil mengambil tenaga dari depan kereta dan motor traksi bekerja bersamaan. MU mendapatkan instalasi praktis pertama mereka untuk South Side Elevated Railroad (sekarang bagian dari Chicago L) pada tahun 1897. Dengan keberhasilan penemuan Sprague, listrik segera mengambil alih sebagai catu daya pilihan untuk kereta bawah tanah.

Pada tahun 1895, bentangan sepanjang empat mil dari Jalur Sabuk Baltimore dari Jalur Kereta Api Baltimore dan Ohio (B&O) yang terhubung ke New York menjadi jalur kereta utama Amerika pertama yang dialiri arus listrik. Lokomotif uap ditarik ke ujung selatan jalur listrik, dan kemudian digabungkan ke kereta bertenaga listrik dan ditarik melalui terowongan yang mengelilingi Baltimore.

Kota New York adalah salah satu kota paling awal yang melarang mesin uap dari terowongan kereta mereka. Setelah tabrakan terowongan Park Avenue 1902, penggunaan lokomotif penghasil asap dilarang di selatan Sungai Harlem. New York Central Railroad mulai menggunakan lokomotif listrik pada tahun 1904. Mulai tahun 1915, kereta api Chicago, Milwaukee, St. Paul, dan Pacific melistriki melintasi Pegunungan Rocky dan ke Pantai Barat. Pada 1930-an, Pennsylvania Railroad telah menyetrum seluruh wilayahnya di sebelah timur Harrisburg, Pennsylvania.

Dengan munculnya kereta bertenaga diesel pada 1930-an dan dekade-dekade berikutnya, perluasan infrastruktur untuk kereta bertenaga listrik melambat. Namun, akhirnya, tenaga diesel dan listrik akan digabungkan untuk menghasilkan beberapa generasi elektro-diesel dan hibrida yang menggunakan yang terbaik dari kedua teknologi dan akan menjadi standar untuk banyak kereta api garis.

Pada 1960-an dan awal 1970-an, ada minat yang cukup besar pada kemungkinan membangun kereta penumpang yang bisa melakukan perjalanan jauh lebih cepat daripada kereta konvensional. Dari tahun 1970-an, minat pada teknologi kecepatan tinggi alternatif berpusat pada levitasi magnetik, atau maglev, di mana mobil mengendarai bantalan udara yang diciptakan oleh reaksi elektromagnetik antara perangkat di dalam pesawat dan lainnya yang tertanam di dalam guideway-nya.

Kereta berkecepatan tinggi pertama membentang antara Tokyo dan Osaka di Jepang dan dibuka pada tahun 1964. Sejak itu, banyak lagi sistem semacam itu telah dibangun di seluruh dunia, termasuk di Spanyol, Prancis, Jerman, Italia, Skandinavia, Belgia, Korea Selatan, Cina, Inggris, dan Taiwan. Amerika Serikat juga telah membahas pemasangan rel berkecepatan tinggi antara San Francisco dan Los Angeles dan di Pantai Timur antara Boston dan Washington, D.C.

Mesin-mesin listrik dan kemajuan dalam teknologi transportasi kereta sejak itu memungkinkan manusia untuk bepergian dengan kecepatan hingga 320 mil per jam. Semakin banyak kemajuan dalam mesin ini berada pada tahap pengembangan, termasuk kereta tabung Hyperloop, diproyeksikan untuk mencapai kecepatan mendekati 700 mil per jam, yang menyelesaikan uji prototipe pertama yang berhasil dijalankan 2017.