Дизель-электрические локомотивы и электронные системы
В XX веке железная дорога достигла зрелости. Строительство железных дорог продолжалось в довольно широких масштабах в некоторых частях мира, в частности в Канаде, Китае, Советском Союзе и Африке. Но в большинстве более развитых стран строительство приостановилось до второй половины века. Затем оно оживилось, сначала благодаря спросу на новые городские транзитные железные дороги или расширению существующих систем, а с 1970 года — благодаря созданию в Европе и Японии новых высокоскоростных междугородных пассажирских линий. Технологический акцент сместился в сторону более быстрых операций, большего количества удобств для пассажиров, более крупных и специализированных грузовых вагонов, более безопасных и сложных систем сигнализации и управления движением, а также новых типов движущей силы. Железные дороги во многих развитых странах также оказались в новых условиях жесткой конкуренции с другими видами транспорта.
В первой половине XX века достижения в области железнодорожной техники и практики эксплуатации были ограничены. Одним из наиболее значимых стало совершенствование дизельной тяги как более эффективной альтернативы паровой и более экономичного варианта, чем электрификация, где движение поездов не было интенсивным. Другим шагом стал переход от механической сигнализации и телефонных методов управления движением к электрическим системам, которые позволили централизованно управлять значительными участками движения. Также значительным событием стало первое использование непрерывно сваренных рельсов, что стало важным вкладом в улучшение качества движения транспортных средств, увеличение срока службы пути и снижение затрат на техническое обслуживание.
Примерно с 1960 года железные дороги развитых стран мира, испытывая сильное давление со стороны конкуренции со стороны автомобильного и воздушного транспорта, стремительно вступали в новую технологическую эпоху. Паровая тяга была ликвидирована в Северной Америке и исчезла с национальных железных дорог Западной Европы, когда в 1968 году от нее отказались Британские железные дороги. В Китае единственный оставшийся в мире завод по производству паровозов перешел на выпуск электровозов в 1991 году. Дизель-электрическая тяга стала намного надежнее и дешевле в эксплуатации, хотя эксплуатационные характеристики и эксплуатационные расходы электрической тяги были выше. Но до середины века только маршруты с высокой интенсивностью движения могли оптимизировать экономичность электрической тяги, не в последнюю очередь из-за больших капитальных затрат на основные работы, необходимые для создания системы подачи тягового тока.
Во второй половине века новые технологии позволили неуклонно снижать первоначальную стоимость электрификации и быстро повышать мощность и производительность электрической тяги по отношению к размерам и весу локомотива. Особое влияние на оба показателя оказал успешный французский пионер электрификации с постоянным питанием переменным током высокого напряжения промышленной частоты. Это стимулировало особенно масштабные программы электрификации в Китае, Японии, Южной Корее, некоторых восточноевропейских странах и, в частности, в Индии. Те железные дороги, которые уже были в значительной степени электрифицированы, либо сохранили существующую систему, либо, с совершенствованием локомотивов, способных работать с четырьмя различными типами напряжения тяги — переменного или постоянного тока, — приняли высоковольтную систему для новой электрификации. Еще одним стимулом для электрификации стал резкий рост цен на нефть и осознание рисков зависимости от импорта нефти в качестве топлива, последовавшие за ближневосточным кризисом 1973 года. Сегодня лишь меньшинство западноевропейских магистральных железнодорожных маршрутов по-прежнему работает на дизельной тяге.
Немногие отрасли могли выиграть больше, чем железные дороги, от быстрого развития электроники, которая нашла множество применений — от мониторинга операций в режиме реального времени и обслуживания клиентов до компьютерного управления движением. Потенциал полупроводниковых устройств для миниатюризации и усовершенствования бортовых компонентов стал еще одним ключевым фактором развития электроподвижного состава.
Новейшие технологии были применены для комплексного проектирования высокопроизводительных путей и транспортных средств, как грузовых, так и пассажирских, а также для разработки высокоскоростных пассажирских систем, чтобы противостоять воздушному транспорту и огромному росту частных поездок на автомобилях по усовершенствованным национальным автомагистралям. Были разработаны интермодальные технологии, позволяющие сохранить железнодорожный компонент в магистральных перевозках высококлассных грузов, источник или пункт назначения которых уже не может быть непосредственно обслуживаем по железной дороге с экономической точки зрения. Затраты на содержание высококачественного пути были снижены благодаря появлению широкого спектра мобильных машин, способных выполнять любые задачи, от полного обновления участка пути до очистки или укладки балласта, ультразвуковой дефектоскопии рельсов и электронной проверки выравнивания пути.