الوسم: الحديدية

يطلق اسم السكة الحديدية railway أو الخط الحديدي على شريط النقل البري، المؤلف من شفع متواز من القضبان الفولاذية مثبتة على عناصر عرضانية تدعى العوارض، موضوعة فوق طبقة من البحص (البلاست) المرصوص جيداً، إضافة إلى مستلزماته الأساسية، مثل أبنية المحطات والخدمات وتجهيزات الإشارات والاتصالات والتغذية الكهربائية وتجهيزات تغيير الاتجاه والأدوات المحركة والمتحركة اللازمة لسير القطارات وسلامتها.

لمحة تاريخية

عرفت السكك الحديدية وغير الحديدية منذ القديم؛ ففي القرن الخامس عشر كانت العربات التي تجرها الخيول تسير على سكك خشبية ثم فولاذية. ثم جاء اختراع الآلة البخارية في القرن الثامن عشر، فجذبت الأنظار نحوإمكانية استخدام هذه الطاقة في مجال النقل. وفي أوائل القرن التاسع عشر، بدأت الأبحاث التي تهدف إلى تطبيق مبدأ الآلة البخارية. وفي عام 1804، ظهرت أو ل قاطرة بخارية في إنكلتر، قام بتصميمها ريتشارد تريفيتشيك Richard Trevithick، واستطاعت أن تجر قطاراً مؤلفاً من خمس عربات محملة بعشرة أطنان من الحديد، إضافة إلى 70 شخصاً. وشهد العالم مولد أو ل قاطرة بخارية عملية في التاريخ في عام 1829، صممها المهندس البريطاني جورج ستيفنسون George Stephenson وأطلق عليها اسم الصاروخ، واستطاعت أن تجر قطاراً وزنه 6.12 طن بسرعة 39 كم/ساعة. وقد أثبتت قاطرة ستيفنسون أن السكك الحديدية أصبحت مؤهلة لتحمل المحركات البخارية الثقيلة. أحدث ذلك تغييرات أساسية في جغرافية العالم، قلبت المفاهيم الاقتصادية والاجتماعية التي كانت سائدة قبلها. وقد وصفها المؤرخون بأنها «أكبر عمل قامت به الإنسانية في القرن التاسع عشر». تتابع إنشاء الخطوط الحديدية بسرعة، فبلغت أطوالها عام 1840 نحو8000 كم في الولايات المتحدة و3000 كم في أوربا، ووصل في أواخر القرن التاسع عشر إلى 700 ألف كم في العالم. وتبلغ أطوال شبكة الخطوط الحديدية العالمية اليوم أكثر من 1.3مليون كم، أطولها في الولايات المتحدة وروسيا ثم الهند.
قد تصل سرعات قطارات الركاب اليوم 350 كم/ساعة (في اليابان وفرنسا وألمانيا)، وبلغت السرعات التجريبية لبعضها 515كم/ساعة (في فرنسا في أيار 1990).
وتجدر الإشارة إلى أن نتائج تحليل مقادير النقل في بلدان العالم وتوزعها على مختلف أنماط النقل تدل بشكل قاطع على أن الخطوط الحديدية هي وسيلة النقل المنتظم والاقتصادي والأمين للمسافات الطويلة والمتوسطة.

أنواع السكك الحديدية
يمكن تصنيف السكك الحديدية بحسب عرض gauge المسافة بين القضيبين الحديديين مقاسة على عمق 14ملم من أعلى هامة القضيب في الأنماط الآتية:
– السكك ذات العرض النظامي (1435 ملم)، وهوالعرض الذي استخدمه ستيفنسون (4 أقدام و8.5 بوصة)، ونسبته اليوم 64% من مجموع أطوال الخطوط في العالم.
– السكك العريضة، ويبلغ عرضها 1520ملم، كما هي الحال في روسيا الاتحادية، أو 1676ملم كما في إسبانيا والأرجنتين والبرتغال والهند وسيلان، أو 1696 ملم، كما في استراليا والبرازيل.
– السكك الضيقة، وهي ملائمة في الأراضي ذات التضاريس الصعبة. يبلغ عرضها 1076 ملم في اليابان وجنوب إفريقيا، أو 1050 ملم في سورية، أو 1000ملم في البرازيل والأرجنتين، أو 762ملم في الهند.
كما يمكن تصنيف الخطوط الحديدية بحسب طاقة الجر المستخدمة عليها إلى خطوط حديدية بخارية وديزل وكهربائية. وتختلف الأخيرة باختلاف التيار الكهربائي (متناوب أو مستمر)، وتوتره (من 500 فولط حتى 25000 فولط) وتواتره (16.666 أو 50 أو 60 هرتز).
كما يمكن تصنيف الخطوط الحديدية بحسب عدد الخطوط الرئيسة الواصلة بين المحطات في خطوط مفردة، ومزدوجة وثلاثية وأحياناً رباعية ولكنها نادرةً.

مكونات السكة الحديدية (الشكل-1)

This image has been resized. Click this bar to view the full image. The original image is sized 1307×481 and weights 60KB.

تتكون السكة الحديدية من القسم العلوي permanent way والقسم السفلي subgrade أو infra structure. يتكون القسم العلوي من العناصر الآتية:
– القضبان rails: وهي عناصر فولاذية تتحرك عليها دواليب القطارات، وتتصف بالمرونة العالية والقساوة الكبيرة. وهي على أنواع وتأخذ شكلاً قريباً من حرف I.
– العوارض sleepers: وهي عناصر عرضانية تستند عليها القضبان، وتوفر تباعداً ثابتاً بين القضيبين الحديديين، ويمكن أن تكون خشبية أو بيتونية أو معدنية أو مختلطة.
– طبقة الحصى ballast: وهي طبقة من الحصويات الناتجة من تكسير الصخور القاسية (البازلت)، وتساعد في إعطاء الخط الحديدي الوضعية النظامية في المستوي الأفقي أو الشاقولي، وتوزع الحمولات بشكل منتظم على القسم السفلي من الخط، وتعطيه المرونة المطلوبة. كما أنها تفيد في تصريف مياه الأمطار عن مكونات القسم العلوي.
– المفاتيح switches: وهي عناصر إنشائية تسمح بالانتقال من خط لآخر من دون حدوث انقطاع في الحركة.
– أدوات التثبيت fastenings: وهي عناصر فولاذية تعمل على تثبيت القضبان الحديدية فوق العوارض.

أما القسم السفلي فهوالجزء السفلي من جسم الخط الذي يستند عليه القسم العلوي. ويشمل الأجزاء المحفورة أو المردومة والأعمال الإنشائية المقامة على الخط (الجسور والأنفاق والعبَّارات والجدران الاستنادية).
ميزات النقل بالخطوط الحديدية
يتميز النقل بالخطوط الحديدية بأنه أكثر ملاءمة لنقل الركاب والبضائع بانتظام وبلا انقطاع في مختلف فصول السنة، إذ إن طاقة النقل للخط المفرد تبلغ 25مليون طن سنوياً. كما يمتاز بأنه يمكن أن يتم بسرعات كبيرة بلغت 350 كم/ساعة. وهوأكثر أماناً، فنسبة الإصابات بالنقل السككي أقل بنحو 750 مرة عنها بالسيارات، وبعشرات المرات عنها بالطائرات. إضافة إلى أن النقل بالخطوط الحديدية أقل استهلاكاً للطاقة، إذ يعادل نحو 20% من استهلاك السيارات الشاحنة لكل طن كيلومتري. وأخيراً فإن كلفته منخفضة، وهوأقل تلويثاً للبيئة.
التشغيل

This image has been resized. Click this bar to view the full image. The original image is sized 1299×592 and weights 86KB.

تستخدم في تشغيل القطارات أفضل أنظمة الإشارات والاتصالات المتطورة، ويتابع مراقب الحركة المسؤول جميع النواحي المتعلقة بحركة القطارات وبتغيير وضعيات المفاتيح والإشارات السامحة أو المانعة للحركة في المنطقة المخصصة له، والتي يرواح طولها عادة بين 150 و800 كم. وتتم حركة القطارات في الإقلاع والوصول وفق مواعيدها المحددة في مخطط سير القطارات.
يجلس مراقب الحركة المسؤول أمام لوحة مضيئة مرسوم عليها بيانياً جميع الخطوط الخاضعة له، وفيها أزرار التحكم، كما تظهر مواقع القطارات ومواقع المفاتيح والإشارات على شكل أضواء (الشكل- 2).

اختبارات القضبان الحديدية
يجب أن يكون فولاذ القضبان خالياً من الفراغات والشوائب والشرانق الغازية والتقشر السطحي وغيرها الناتجة من عيوب التصنيع. وللتحقق من جودة صنع الفولاذ تجرى الاختبارات الضرورية، منها التركيب الكيماوي ومقاومة الصدم والشد والفحص الصوتي والقساوة وسحب الفولاذ.
استخدامات السكك الحديدية
تعد السكك الحديدية واسطة النقل الأكثر ملاءمة للنقل الجماعي للركاب والبضائع للمسافات الطويلة والمتوسطة. ويمكن تمييز أنماط النقل السككية الآتية للركاب:
– النقل بالسكك الحديدية المعروفة بين المدن (القطارات) trains railway.
– النقل بالسكك في ضواحي المدن commuter railway.
– النقل الخفيف داخل المدن، فوق أرضي (الترامواي) tramway.
– النقل داخل المدن بقطار الأنفاق (المترو) underground.
– النقل بالقطارات الكهربائية التي تسير على خط حديدي أحادي القضبان داخل المدن (مونوريل) monorail.
– النقل بالقطارات التي تسير على وسادة هوائية فوق القضبان magnetic levitation (maglev).
– النقل بالعربات الهوائية المعلقة على كابل cable railway.
تخطيط السكك الحديدية وتنفيذها
تتعلق مسارات السكك الحديدية بطبوغرافية الأرض الطبيعية. ولما كانت قيم الميول الطولية وأنصاف أقطار المنحنيات الأفقية تحددها سرعة القطارات واستطاعة القاطرات، فإنه يتم اختيار المسارات لتتبع خطوط التسوية ما أمكن، وإلا يلجأ إلى أعمال الحفر والردم والأعمال الإنشائية، مثلالجسور والأنفاق والجدران الاستنادية.
تؤخذ اليوم قيم الميول الطولية الأعظمية 01% (أي 1متر شاقولياً لكل 1000متر أفقياً) وذلك للسرعات العالية (أكثر من 160كم/ساعة) ويمكن أن تزيد على هذه القيمة لأسباب تتعلق بتكاليف الإنشاء أو صعوبة التضاريس. أما المنحنيات الأفقية فتكون ذات أنصاف أقطار كبيرة (1000م أو أكثر).
يحضَّر القسم السفلي بعناية، وينفذ الردم على طبقات مرصوصة، وتكون الميول العرضية سواء في الردم أو الحفر كافية لاستقرار المنحدرات. وفي حالات معينة، ولتفادي التأثير الضار للمياه، تكسى سفوح المنحدرات بالأعشاب أو ببلاطات حجرية أو بيتونية. وتنفذ خنادق جانبية موازية لمحور السكة لتصريف المياه.
وعندما يزيد ارتفاع الردم على 15 الى18 متراً، يُفضَّل إنشاء الجسورviaduct. وفي حالات الحفر الكبير، يفضل الالتفاف حول الهضاب أو الجبال. وعند الضرورة، تحفر الأنفاق على الرغم من كلفتها العالية.
تختلف طرائق تمديد السكك الحديدية من بلد لآخر، ويمكن تصنيفها في ثلاث طرائق رئيسة: الطريقة اليدوية وطريقة التمديد الآلية وطريقة التمديد بالسلالم الجاهزة، وهي أحدث الطرق المتبعة في تنفيذ السكك الحديدية، إذ تنقسم ورشات التمديد أربع ورشات هي: ورشة تمديد الخط المؤقت وورشة فرش طبقة الحصى وورشة نزع الخط المؤقت وورشة تمديد الخط النهائي وتسويته ورصه.

المحطات
المحطة station هي منشأة يتم فيها انطلاق الرحلات أو وصولها أو تبديل وسيلة النقل، سواء للركاب أو للبضائع.
توفر محطة الركاب الرئيسة مختلف الخدمات من مكاتب للعاملين وكوات حجز التذاكر والأمانات ومحلات للتسوق وساحة وقوف وخدمة للسيارات وأكشاك لبيع الزهور والمجلات وحمامات ومركز بريد وهاتف. إضافة إلى الخدمات التي تقدم للقطارات، كالتزود بالماء والطعام وتنظيف العربات. ويمكن أن تكون محطات الركاب مشتركة مع محطات وسائط النقل الأخرى (محطة ـ مطار، محطة ـ ميناء، محطة مجاورة لمحطة الحافلات).
تضم محطات الشحن مختلف الخدمات للكشف عن القاطرات والعربات وصيانتها وتخزينها وإمكانية إجراء أعمال الفرز والتصنيف للشاحنات.

الهيئات الدولية للسكك الحديدية
– الاتحاد الدولي للسكك الحديدية UIC (Union International des Chemins de Fer)، تأسس عام 1920، ويهتم بوضع التوصيات والمواصفات الفنية وتوحيدها، لتسهيل حركة القطارات بين مختلف الدول.
– اتحاد السكك الأمريكية AAR (Association of American Railroads)، تأسس عام 1934، ويضم مؤسسات السكك الحديدية في الولايات المتحدة وكندا والمكسيك ودول أمريكا اللاتينية، ويهتم بتوحيد سياسة النقل والبحث العلمي والاستثمار والتمويل.
– الاتحاد الدولي لمؤتمرات السكك الحديدية، تأسس عام 1885، ويُعقد مرة كل أربع سنوات حيث تلقى محاضرات لمشاهير الاختصاصين.
– الاتحاد العربي للسكك الحديدية، ويضم مؤسسات السكك الحديدية والشركات المعنية في الدول العربية، ومقر أمانته العامة في مدينة حلب.

السكك الحديدية في الوطن العربي
اقتصر إنشاء شبكات السكك الحديدية وتطويرها في الدول العربية، قبل الاستقلال، على شبكات محدودة ومستقلة بعضها عن بعضها الآخر، يخدم كلٌ منها أغراضاً معينة. وتختلف هذه الشبكات من حيث المقاييس والمواصفات مما أدى إلى انخفاض مستوى السعة والوزن المحوري والسرعة. والسبب الرئيسي لهذه السلبيات هو خضوع معظم الدول العربية لسلطات أجنبية أنشأت هذه المرافق لمنفعتها الخاصة عموماً.