اسس تصميم محطات السكك الحديدية 

السكة الحديدية railway أو الخط الحديدي هي شريط النقل البري، المؤلف من قضبان فولاذية متوازية ومثبتة على العوارض، بجانب مستلزماته الأساسية، مثل أبنية المحطات والخدمات والتجهيزات والأدوات المحركة والمتحركة اللازمة لسير

القطارات

وسلامتها.

مكونات السكك الحديدية

يتكون من جزئين رئيسيين هما:

1. الجزء السفلي ويطلق علية أساس السكة.

2. الجزء العلوي وتسمى السكة و تنقسم إلى: ( قضبان السكة – العوارض – مثبتات خط السكة – مادة التحكيم )

أسس تصميم محطات السكك الحديدية

أوضحت العديد من الدراسات المعمارية والممارسات التطبيقية أن المتطلبات التصميمية والأسس التي يجب مراعاتها من خلال تصميم محطات السكك الحديدية هي:

1. متطلبات التصميم الوظيفي:

الذي يتحقق من خلال التواصل والترابط المادي والبصري بين فضاءات المحطة المختلفة، وتحديد القابلية الاستيعابية بشكل يضمن تحديث نظام المعلومات و التذاكر، وزيادة احتياطات الحماية للركاب وتوفير الراحة للمستخدمين، كما يجب توفير الوضوحية في هذه الفضاءات وضمان عدم وجود عوائق في مناطق الالتقاء، وربط الفضاءات الداخلية والخارجية، وعزل الفضاءات العامة عن الخاصة، كما يجب ان يكون هيكل المحطة معبراً عن وظيفتها من الناحية الشكلية والإنشائية.

2. متطلبات التصميم البيئي المستدام:

الذي يتحقق من خلال تحقيق أقصى استغلال للإضاءة والتهوية الطبيعية لتقليل الكلفة التشغيلية، واستخدام الطاقة الشمسية في التدفئة والتبريد، واستغلال السقوف لتجميع مياه الأمطار واستخدامها للسقي والتنظيف، وتدوير المواد وإعادة استخدامها.

3. توفير متطلبات الأمن والسلامة:

من خلال السيطرة على مداخل المحطة، و توفير الإضاءة المناسبة في فضاءات المحطة، والحد من السرقة والعنف من خلال استخدام كاميرات المراقبة وتوفير مناطق لتخزين الأمتعة والحقائب.

4. تأمين المتطلبات الحركية:

إذ يجب توفير الانسيابية الحركية من خلال الوضوحية في المحاور الحركية، والحد من التغير في اتجاه الحركة، وتقليل التغيرات غير الضرورية في مناسب المحاور الحركية.

مواصفات قضيب السكة الحديد

1. التركيب الكيميائي للقضيب

– الكربون:

يزيد الكربون من صلادة الحديد ويعطيه مقاومة عالية للتآكل والقشط بجانب هذا فهو عنصر يعطي مقاومة للسحب.


– المنغنيز:

يزيد المنغنيز من صلابة الحديد وإعطاؤه مقاومة كبيرة للتآكل والقشط وهو يعطي سائلا لزجاً أثناء عملية صنع القضيب . ويعطي مقاومة للحديد الاعتيادي.

– السيليكون:

يساعد علة تقليل الغازات أثناء عملية الصنع ويزيد من مقاومة الحديد للتآكل والقشط ويعطي مقاومة (4kg/mm) للحديد الاعتيادي .


– الكبريت والفسفور:

ان كلا ًمن العنصرين غير مرغوب بهما إلا ان عدمهما يكون مستحيلاً حيث أن

الكبريت

و الفسفور لهما خاصية زيادة مقاومة التكسر.

2. طول القطبان

بما ان الروابط ين القطبان السكة تعتبر جزءاً ضعيفاً في الخط وان قوتها هي  نصف قوة قضيب السكة نفسه لذلك يجب استعمال أطول قضيب سكة قدر الإمكان.

3. وزن القضيب وعلاقته بالحمل المسلط عليه

يتم حساب وزن قضيب السكة بالباوند لكل واحد يارد أو بالكيلوغرام لكل واحد متر ويتم تحديده على أساس اعتبارات كثيرة منها الأحمال المتحركة المسلطة على القضيب وأعلى سرعة مسموحة وعمق مادة التحكيم والمسافات بين العوارض.

لمحة تاريخية عن السكة الحديد

في أوائل القرن التاسع عشر، بدأت الأبحاث التي تهدف إلى تطبيق مبدأ الآلة البخارية واستخدام هذه الطاقة في مجال النقل، وفي عام 1804م، ظهرت أول قاطرة بخارية في إنكلترا، قام بتصميمها ريتشارد تريفي تشيك Richard Trevithick، واستطاعت أن تجر قطاراً مؤلفاً من خمس عربات محملة بعشرة أطنان من الحديد، إضافةً إلى 70 شخصاً.

وفي عام 1829 شهد العالم مولد أو ل قاطرة بخارية عملية في التاريخ، 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.

تتابع بعدها عملية إنشاء الخطوط الحديدية، 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.