محطات السكك الحديدية: تعرف على أساسيات تصميم محطات السكك الحديدية
تعرف على أساسيات تصميم محطات السكك الحديدية
محطات السكك الحديدية
محطات السكك الحديدية يُمكن تعريفها بأنها إحدى منشآت النقل العام والتي تكون جزء من نظام السكك الحديدية المتكامل. ترتبط بمحطات السكك الحديدية عدد من المباني القطارات والمتاجر والمقاهي وصالات انتظار الركاب. أضحت محطات السكك الحديدية هي واحدة من أكثر الإبداعات الشهيرة للثورة الصناعية. و أضحت السكك الحديدية وسيلة النقل الأكثر حيوية واستخدامًا في العالم لنقل الركاب والبضائع.
سنتعرف في هذا المقال على السكك الحديدية، أنواعها، تصاميمها ومحطاتها وسيكون بمثابة دليل شامل عن تصميم السكك الحديدية.
نبذة عن السكك الحديدية
لطالما كانت السكك الحديدية جزءًا مهمًا من البنية التحتية للنقل لدينا منذ القرن التاسع عشر. وقد أتاح تطويرها استخدام القطارات كوسيلة سفر فعالة رخيصة وأكثر عملية من غيرها من وسائل النقل. كان ظهور السكك الحديدية في حوالي عشرينيات القرن التاسع عشر بمثابة بداية النهاية للقنوات. حيث يمكن للقطارات أن تحمل المزيد من البضائع والمزيد من الناس وتسافر بشكل أسرع بكثير. أول قاطرة بخار للركاب تحمل بدأت العملية في عام 1825، والتي صممها المهندس جورج ستيفنسون، على الخط الفاصل بين مدينتي ستوكتون دارلنجتون البريطانيتين.
انتشرت السكك الحديدية بسرعة في جميع أنحاء المملكة المتحدة مع زيادة الطلب على الفحم والحديد الصلب، وتوزيع أشياء مثل الصحف والبريد. أكثر من ساعد وقام ببناء مسارات السكك الحديدية هو المهندس “نيفيس” الذي قام بتحفيز أصحاب رؤوس الأموال على بنائها لتسهيل نقل بضائعهم أسس. وتم تنفيذ معظم العمل في السكك يدويًا باستخدام فأس و معول وكثير جدًا من العمال.
جلب اختراع النقل بالسكك الحديدية معه نوعًا جديدًا من التصميم والهندسة المعمارية. وهو هندسة وتصميم محطات السكك الحديدية وهو نوع تصميم يتطلب اعتبارات وحلول ومكونات تصميم جديدة . يجب ضمان كفاءة تصميم محطات السكك الحديدية عن طريق إنشاء نظام سكك حديدية متجانس الهيكل والتسلسل المنطقي والسلس للركاب وإدخال القطرات للسكك وكذلك صيانتها. إن عملية التصميم هي ما يجعل كلل العملية برمتها سهلة. سلسة وآمنة و مأمونة تدفق للوصول إلى القطارات والانتظار والتغيير إلى غيرها من وسائط النقل.
عناصر نظام السكك الحديدية
القضبان
يتم تصنيع قضبان السكك الحديدية الحديثة عادةً من الفولاذ المجلفن بالحرارة. وتعتبر القطبان المسطحة هي أكثر الأنواع استخدامًا نظرًا لصلابتها وثباتها وانخفاض متطلبات الصيانة فيها. أكثر من ذلك فإن من السهل إصلاح القضبان وإلغاء تثبيتها من على العابر والمنزلقات عند التقاطعات. مما يجعلها مفيدة في التطبيقات التي تتطلب الاستبدال المتكرر.
يجب تصنيع القضبان من سبائك فولاذية عالية الجودة بسبب الضغوط العالية التي تتعرض لها. هناك تصنيف للسكك الحديدية حسب الوزن على طول قياسي. ويعتمد وزن القطار وسعة السرعة على قوة القضبان والمواد المصنعة منها وكذلك شكل مقطعها.
مقاطع السكك الحديدية
وهي أكثر أنواع المقاطع استخداما التي تصنيع عليها القضبان. وتتكون من السكة الأُخدودية وشكل U مقلوب وأخرى على شكل V مقلوب، نظرًا لأن القضبان يتم إنتاجها بأطوال ثابتة “عادة ما تكون 20 متر في المملكة المتحدة”. فيجب ربطها من طرف إلى طرف مع بعضها لإنشاء سطح متصل يسمى المسار.
المسار التقليدي
أكثر أنواع المسارات المستخدمة شيوعًا في جميع أنحاء العالم. هو عبارة قضبان فولاذية مسطحة المقطع متراصة مدعومة على عوارض مصنوعة من الخشب أو الخرسانة مسبقة الإجهاد. يتم تركيب المسارات وتثبيتها على قاعدة من الدعامات الخشبية وطبقة من التربة الحجرية التي تدعمها أعمال الحفر المحضرة. تسمى طبقة التربة الحجرية “الصابورة”.
يتكون الصابورة من الحجر المكسر وتستخدم لتوزيع الأحمال بشكل موحد من العوارض إلى التكوين. تساعد طبقة الصابورة أيضًا في التثبيت والتصريف ويمنع المنزلقات من الحركة. ويتراوح عمق طبقة الصابورة عادة بين 225-300 مم، ويمتلئ في الجزء العلوي من العوارض وما وراء نهايات المنزلقات بحوالي 250-500 مم.
يتكون تشكيل المسار التقليدي من الأرضية الطبيعية والبطانة الأولية – وهي طبقة من الرمل أو الحجر الغبار في منيع البلاستيك- تقيد البطانة الحركة الصاعدة للتربة وللطين الرطب أو الطمي. يتم توفير المزيد من العزل المائي إذا لزم الأمر، مثلًا يمكن أن يُضاف في التربة التحتية طبقة ومنحدر قليلا على الجانبين لمساعدة المياه على الصرف دون أن تؤثر على السكة.
يجب أن يتم توجيه المياه بعيدًا عن طريق الخندق عن طريق أي نوع آخر من الصرف. كما يمكن منع التربة و المياه من إتلاف طبقة الصابورة الصخرية وبعض خطوط السكك الحديدية عن طريق استخدام الأسفلت تحت الصابورة، مما يساعد على تحقيق الاستقرار فيه. عندما يوضع المسار فوق تربة جليدية، يمكن وضع تدابير مثل الأنابيب العرضية للهواء البارد عبر الطبقة السفلية لحد تأثير ذوبان الجليد.
مسار بدون صابورة
غالبًا ما يكون هذا النوع بديل للمسار التقليدي الذي يمكن استخدامه لتخفيف التكلفة الكبيرة للصيانة التي يتطلبها المسار التقليدي. يميل معظم المصممون في هذا النوع من المسارات إلى استخدامه في الامتدادات القصيرة التي تتطلب قوة إضافية مثل محطات السكك الحديدية أو في الأنفاق حيث يصعب الصيانة.
يتكون هذا المسار من بلاطة ممتدة من الخرسانة المسلحة يتم تثبيت القضبان عليها مباشرة باستخدام وسادة مرنة. ويمكن استخدام التصميم البديل هو استخدام الوحدات الخرسانية التي تم صبها مسبقًا والتي توضع على طبقة أساسية. تتمثل عيوب هذا النوع من المسارات في التكلفة الأولية العالية؛ كونه يستخدم الخرسانة المسلحة. إذا تم استخدام المسار منعدم الصابورة لاستبدال المسار التقليدي، فقد يتطلب ذلك فترات طويلة من الإغلاق. ومع ذلك ، نظرًا لتقليل الصيانة، يمكن أن يكون لها تكلفة أقل إذا نظرنا لمدى عمره الطويل نسبيًا.
مسار الدعم الإطباقي
يتضمن هذا النوع من ادعم السكة بطولها بدلاً دعمها عرضيًا. تم تجربته في أربعينيات القرن التاسع عشر، ولكن ثبت أنه أكثر تكلفة من حيث الصيانة. الإصدار الأحدث هو مسار السلم الذي يستخدم عوارض تنطبق على نفس اتجاه القضبان، مع أعضاء عرضية مقيدة للمقاييس تشبه درجات السلم. يمكن استخدام هذا النظام مع طبقة الصابورة أو بدونها.
المسار المُصمتْ
يتكون هذا من أطوال القضبان التي يتم لحامها مع بعضها باستخدام صفيح السمك “ألواح فولاذية مثقبة” يبلغ طولها عادة 600 متر وتستخدم في أزواج على جانبي نهايات القضبان. تُترك فجوات صغيرة بين نهايات السكة لتكون بمثابة وصلات تمدد في درجات الحرارة المرتفعة في الصيف وهو ما يسبب أصوات فرقعة الصغيرة في القطارات. يتطلب المسار المصمت قدرًا كبيرًا من الصيانة ولا يوفر سطحًا سلسًا للركوب مثل المسارات الأُخرى الملحومة مما يجعله أقل استخدامًا للقطارات عالية السرعة. يمكن أن يكون عرضة للتشقق حول فتحات المسامير والتي يمكن أن تؤدي إلى كسر الجزء العلوي من القضيب.
المسار الملحوم المستمر
يعد هذا نوع أكثر حداثة من المسارات، ويتكون من مجموعة من القضبان التي يتم لحامها معًا بواسطة لحام فلاش الأمر الذي يشكل مسار واحد متصل بدون وصلات أو فواصل مما يسمح للقطارات بالسير بسرعات عالية مع احتكاك أقل. وعلى الرغم من كونها أكثر تكلفة لوضع القضبان الملحومة، إلا أنها تتمتع بتكاليف صيانة أقل بكثير من المسارات المفصولة. لتوفير الإتزان على القضبان ومنع الحركة في المنزلقات، يتم استخدام المشابك أو المراسي، وهي مشترك نوع مقاطع قطبان السكك الحديدية التي تشترك مع عجلات القطار بكرسي إنزلاق مشتركة. يتم تصنيعها عادةً من فولاذ السيليكون والمنغنيز عالي الجودة، وعند تثبيتها على عوارض خرسانية يتم تزويدها بأكتاف حديدية قابلة للطرق.
إخترنا لك من أفضل الدبلومات والدورات
دورة تعليم برنامج لوميون الشاملة – Lumion Course
المنزلقات
المنزلق عبارة عن دعامة مستطيلة تقع أفقيًا بين كلا القضيبين التي يتم تثبيتها عليها. ينقل المنزلق الأحمال من القضبان إلى طبقة الصابورة، بالإضافة إلى الحفاظ على مقياس السكك الحديدية (العرض الصحيح بين القضبان). يتراوح طول المنزلق ما بين 2.5 – 2.75 متر. يتم تصنيع المنزلقات من الخشب، ولكن هذا النوع لديه عمر افتراضي أقصر من تلك الأنواع الحديثة التي تصنع من بدائل مثل الخرسانة و الفولاذ.
يمكن استخدام العوارض الفولاذية في التطبيقات التي تشكل فيها معالجة المعادن الساخنة وانسكاب المواد الكيميائية مخاطر، على الرغم من أنها غير مناسبة في الخطوط المكهربة ولا يمكن استخدامها في أماكن وجود دوائر المسار. وهي عادة ما تأخذ شكل من الصلب لوحة شكلت إلى حوض مقلوب مع نهايات ذات حواف.
المحولات والتقاطعات
يتم استخدام المفاتيح فيما يتعلق بالإقبال لتوجيه القطار إلى المسار المطلوب عن طريق تغيير موضعها. تكون المفاتيح عبارة عن عصا حديدية متصلة بواسطة قضيب ربط لتوفير الحركة المتزامنة. تختلف المحولات والتقاطعات من حيث التعقيد والتطبيق ومن أمثلتها:
المعبر الذي يكون عبارة تقاطع يتكون من مسار يتقارب مع الآخر. المعبر المتشابهة الذي يحتوي على مفاتيح مع إقبال متشابك يحول المسار لليسار واليمين. والمعبر المتعاكس وهو عبارة عن اتصال بين مسارين متجاورين اثنان من الإقبال متصلان بقسم مسار مستقيم. معبر الماس وهن شكل تقاطع عندما يتقاطع المسارات الكثيرة مع بعضها في نقطة واحدة. ومعبر على شكل V وهو أكثر أنواع المعابر شيوعًا حيث يسمح لشفة العجلة بالمرور حيث يتقاطع قضبان دون أن ينقلب القطار.
محطات السكك الحديدية
يمكن تصنيف محطات السكك الحديدية بحسب عدة معايير كالحجم والغرض من المحطة ونوع قضبان السكة. مثل محطات كبيرة جدًا وهي المحطات التي يكون فيها عدد الركاب أكبر من 50000 راكب وارد في اليوم و محطات كبيرة وهي المحطات التي يكون فيها عدد الركاب أكبر من 30000 راكب وارد في اليوم و محطات متوسطة وهي المحطات التي يكون فيها عدد الركاب أكبر من 10000راكب وارد في اليوم وأقل من 30000. بالإضافة إلى محطات صغيرة وهي المحطات التي يكون فيها عدد الركاب أقل من 10000 راكب وارد في اليوم.
تصنيف على حسب نطاق حركة المرور
أولاً: محطات حركة المرور لمسافات طويلة وهي محطات تستقبل قطرات تتحرك في نطاق دولة واحدة أو اثنين. ثانياً: حركة المرور بعيدة المدى والإقليمية وهي محطات تستقبل قطرات تتحرك في نطاق عدة دول. ثالثاً: حركة مرور إقليمية عالية وهي محطات تستقبل قطرات تتحرك في نطاق أقاليم داخل دولة واحدة. رابعاً: حركة إقليمية متوسطة وهي محطات تستقبل قطرات تتحرك داخل نطاق إقليم واحد داخل دولة. خامساً: حركة مرور إقليمية منخفضة وهي محطات تستقبل قطرات تتحرك بين مدن متقاربة نوعًا ما.
تصميم نطاقات محطات السكك الحديدية
المحطة عبارة عن منطقة كاملة تشمل مباني المحطة والمرافق الأخرى. محطة منطقة يجب تميزت الرئيسي مدخل باسم تنسيق نقطة من أجل تسهيل التوجيه وربطة عدة وظائف معًا. تحدد المحطة المنظمة منطقيًا المدة التي يتعين على الركاب انتظارها للنقل. يجب أن تكون المحطة سهلة الفهم وسريعة التوجيه. يمكن تقليل أوقات المشي إلى المنصات عن طريق تركيب ممرات منفصلة.
يجب أن يكون هناك علاقة قوية بين محطة البدني الهياكل ولها أنشطة و خدمات. تتكون المحطة الوظيفية المصممة جيدًا بشكل نموذجي من لبنات بناء متعددة مرتبطة معًا لتشكيل بيئة عمل واحدة. تتمثل المهمة الأساسية تقسيم المحطات على مناطق في إنشاء نمط منطقي للحركة لأنواع مختلفة من الركاب، مثل أولئك الذين هم على دراية ببيئة المحطة وأمان وصول القطارات وتحركها وأولئك الذين ليسوا على دراية بالبيئة المحيطة بالمحطة. وتوجد عادةً أربع نطاقات رئيسية في كل محطة.
نطاق الوصول
هذه هي المنطقة الخارجية حيث تلتقي المحطة والبيئات المحيطة بها. هي منطقة من وضع استقلال القطارات والنزول منها. يتم تصميم نطاق الوصول عادة بحيث يحتوي على أماكن لمحطات الحافلات، الدراجات النارية ورصيف للسيارات الخاصة، وموقف لسيارات الأجرة.
يجب أن تكون منطقة الوصول مظللة بقدر الإمكان لأن منطقة انتظار أيضًا وأن تكون جيدة التهوية وذات رصيف كبير. بحيث لا يقل عرض الرصيف عن 5 أمتار في المحطات الصغيرة 20 متر في المحطات الكبيرة جدًا. كما يجب أن يحتوي نطاق الوصول على طرق فرعية للمشاة والسيارات لتسهيل الوصول للمحطة والمغادرة منها في أوقات الازدحام.
إخترنا لك من أفضل الدبلومات والدورات
دورة تعليم برنامج لوميون الشاملة – Lumion Course
نطاق الخدمات
تنقسم نطاقات الخدمات إلى قسمين. الخدمات الرئيسية هي: مبيعات التذاكر، ماكينات التذاكر، معلومات مكاتب، حركة المعلومات، المراحيض ومناطق الانتظار. والخدمات الغير ضرورية هي: تخزين الأمتعة، الأكشاك، المطاعم، ماكينات الصراف الآلي، مكاتب الصرافة، مواقف السيارات، الفنادق والمحلات التجارية. يتم وضع وظائف الخدمة الرئيسية بشكل عام بجوار الممرات والتقاطعات الرئيسية، بينما يمكن وضع الوظائف الأخرى الأقل أهمية على ممرات أخرى في المحطة. يمكن دمج أنواع الخدمات التجارية والثقافية وغيرها معًا في في المحطات الكبيرة.
نطاق الاتصال
يقوم نطاق الاتصال بالربط بين نطاق الإنتظار والوصول وبين نطاق الخدمة. إن وجود هذه المناطق يساعد على تعزيز وظيفية الأداء في محطات السكك الحديدية عن طريق تسهيل الوصول للمصاعد، السلالم، الجسور والأنفاق وغيرها من الخدمات. يجب أن تكون منطقة الاتصال واضحة بصريًا ومحددة جيدًا بخرائط وتوجيهات مركبة في منطقة الوصول. يجب أن يكون نطاق الإتصال مضاء جيدًا وأن تكون الرسومات التوضيحية بسيطة وذات أحجام كبيرة بحيث يتسنى للكل رؤيتها وفهمها.
إخترنا لك من أفضل الدبلومات والدورات
دورة الأوتوكاد المعماري ومشاريع التنفيذي
نطاق المنصة
تتيح المنصات للركاب قطع تذاكر الركوب شحن كروت الرحلات للقطارات الإقليمية وقطارات المسافات الطويلة. وفي حالات معينة يمكن للمنصة أن تسمح بالتغييرات من القطارات إلى الحافلة أو الترام. يجب توفير مساحات انتظار على المنصات. كما يجب حماية المنصات لتعزيز الراحة أثناء الانتظار. منصة يمكن تصنيف المناطق إلى مناطق المشاة على حد سواء الركاب بطيئة وسريعة، أماكن للجلوس، الملاجئ ومكاتب نقل المعلومات.
حاولنا في هذا المقال عرض تفاصيل محطات السكك الحديدية و عناصرها الأساسية بشيء من التفصيل لأن تصميم هذا النوع من المنشآت غير منتشر في العالم العربي ولا يوجد اهتمام لتدريسه. ويمكن القول أن تصميم محطات السكك الحديدية هو من أصعب تصاميم المنشآت نظرًا لكم المعلومات والتفصيل التي يجب على المصمم معرفتها أو تطبيقها. فالمهندس المعماري لمحطات السكك الحديدية عليه معرفة مناخ المنطقة والمباني المستقبلية التي يمكن أن تنشأ بالقرب من المحطة. وإذا كانت سكنية فعليه إبعاد المحطة فورا.
أما بالنسبة لمهندس الديكور فسيكون عليه التعامل مع الأعداد الضخمة من الركاب التي تستخدم المنشأة و تستهلكها، لذا يتوجب عليه اختيار المواد الأكثر استدامة والأقل كلفة.
سجل بياناتك ليصلك كل جديد ومفيد
سجل بياناتك الأن
كن دائما اول المستفيدين بكل جديد ومفيد
الردود