Transportasi rel
Sejarah > Tenaga listrik diperkenalkan

Lokomotif listrik pertama yang diketahui diproduksi pada tahun 1837 oleh kimiawan Robert Davidson dari Aberdeen, Skotlandia, dan ditenagai sel galvanik (baterai/aki). Dengan demikian itu juga lokomotif baterai paling awal. Davidson kemudian membangun lokomotif yang lebih besar bernama Galvani, yang dipamerkan di Pameran Masyarakat Seni Kerajaan Skotlandia pada tahun 1841. Kendaraan tujuh ton ini memiliki dua motor penggerak direct-drive, dengan elektromagnet-tetap bekerja pada batang besi yang terpasang pada silinder kayu di setiap poros, dan komutator sederhana. Loko ini dapat mengangkut beban enam ton dengan kecepatan empat mil per jam (6 kilometer per jam) untuk jarak 1+1⁄2 mil (2,4 kilometer). Diuji di Edinburgh dan Glasgow Railway pada bulan September tahun berikutnya, daya baterai yang terbatas mencegah penggunaannya secara umum. Loko itu justru dirucat oleh pekerja kereta apinya sendiri, yang menganggap itu adalah sebagai ancaman bagi keamanan pekerjaan mereka.
Werner von Siemens mendemonstrasikan kereta api listrik pada tahun 1879 di Berlin. Jalur trem listrik pertama di dunia, Trem Gross-Lichterfelde, dibuka di Lichterfelde dekat Berlin, Jerman, pada tahun 1881, dibangun oleh Siemens. Trem berjalan pada listrik bertegangan 180 V DC, yang dipasok oleh rel. Pada tahun 1891 jalur rel dilengkapi dengan kabel listrik aliran atas (LAA) dan jalur diperpanjang ke stasiun Berlin-Lichterfelde Barat. Volk's Electric Railway dibuka pada 1883 di Brighton, Inggris. Lintas kereta ini masih beroperasi, sehingga menjadikannya kereta listrik tertua di dunia. Juga pada tahun 1883, Mödling dan Hinterbrühl Tram dibuka di dekat Wina, Austria. Itu adalah jalur trem pertama di dunia dalam layanan reguler yang ditenagai dari LAA. Lima tahun kemudian, di Amerika Serikat trem listrik dipelopori pada 1888 di Richmond Union Passenger Railway, menggunakan peralatan yang dirancang oleh Frank J. Sprague .
Penggunaan elektrifikasi pertama pada jalur utama adalah pada petak sejauh empat mil dari Baltimore Belt Line, dioperasikan oleh Baltimore and Ohio Railroad (B&O) pada tahun 1895 yang menghubungkan bagian utama B&O ke jalur baru ke New York melalui serangkaian terowongan di sekitar tepi pusat kota Baltimore. Listrik dengan cepat menjadi catu daya pilihan untuk kereta bawah tanah, mengikuti penemuan kontrol multiple-unit Sprague pada tahun 1897. Pada awal 1900-an, sebagian besar jalur trem dilistriki.
London Underground, kereta api bawah tanah tertua di dunia, dibuka pada 1863, dan mulai mengoperasikan layanan listrik menggunakan sistem rel keempat pada 1890 di City dan South London Railway, sekarang bagian dari jalur London Underground Northern. Ini adalah kereta api utama pertama yang menggunakan traksi listrik. Kereta api listrik bawah air pertama di dunia, beroperasi dari Kota London, di bawah Sungai Thames, ke Stockwell di London selatan.
Lokomotif listrik AC praktis pertama dirancang oleh Charles Brown, kemudian bekerja di Oerlikon, Zürich. Pada tahun 1891, Brown telah menunjukkan transmisi daya jarak jauh, menggunakan AC tiga fase, antara pembangkit listrik tenaga air di Lauffen am Neckar dan Frankfurt am Main Barat, sejauh 280 km. Menggunakan pengalaman saat bekerja di Jean Heilmann pada desain lokomotif uap-listrik, Brown mengamati bahwa motor tiga fase memiliki rasio daya-ke-berat yang lebih tinggi daripada motor DC dan, karena tidak adanya komutator, lebih mudah untuk memproduksi dan merawatnya. Namun, motor ini jauh lebih besar daripada motor DC pada waktu itu dan tidak dapat dipasang pada bogie di bawah lantai: mereka hanya bisa dipasang di dalam badan lokomotif.
Pada tahun 1894, insinyur Hungaria Kálmán Kandó mengembangkan motor penggerak listrik asinkronik 3-fase tipe baru dan generator untuk lokomotif listrik. Desain awal 1894 Kandó pertama kali diterapkan dalam jalur trem AC-tiga-fase pendek di Evian-les-Bains (Prancis), yang dibangun antara 1896 dan 1898.
Pada tahun 1896, Oerlikon memasang rencana komersial pertama dari sistem di Jalur Trem Lugano. Setiap lokomotif 30 ton memiliki dua motor berdaya 110 kW (150 hp) dijalankan dengan listrik berdaya 750 V 40 Hz tiga-fase dipasok dari kabel LAA berganda. Motor tiga fase berjalan dengan kecepatan konstan dan memberikan pengereman regeneratif, dan sangat cocok untuk lintas curam, dan lokomotif tiga-fase jalur utama pertama dipasok oleh Brown (saat itu bekerja sama dengan Walter Boveri) pada tahun 1899 pada Burgdorf—Thun line, Swiss, sejauh 40 km.
Lintas kereta api Italia adalah yang pertama di dunia yang memperkenalkan traksi listrik untuk seluruh jalur utama daripada per petak. Jalur Valtellina sejauh 106 km dibuka pada 4 September 1902, dirancang oleh Kandó dan tim berdasarkan karya Ganz.   Sistem kelistrikan adalah tiga-fase pada 3 kV 15 Hz. Pada tahun 1918, Kando menemukan dan mengembangkan konverter fase putar, yang memungkinkan lokomotif listrik untuk menggunakan motor tiga-fase dengan aliran listrik dipasok melalui kabel LAA tunggal, membawa frekuensi industrial sederhana (50 Hz) AC fase-tunggal sebagai standar nasional elektrifikasi jalur kereta api tersebut.
Kontribusi penting terhadap adopsi traksi listrik AC yang lebih luas datang dari SNCF Prancis setelah Perang Dunia II. Perusahaan itu melakukan uji coba pada AC 50 Hz, dan menetapkannya sebagai standar. Setelah uji coba SNCF yang sukses, 50 Hz diadopsi sebagai standar frekuensi untuk jalur utama di seluruh dunia.