القطار فائق السرعة
بقلم مهندس/ السيد فتحى 
(تعريف بالكاتب) مهندس السيد فتحي خلفبكالوريوس هندسة ميكانيكا الإنتاج من جامعة حلوان ٢٠١٩. مشارك في تصميم وتصنيع روبوت زراعي يعمل بالطاقة الشمسية. وتصميم وتصنيع ماكينة سباكة حديد الزهر بتقنية الطرد المركزي. وتصميم ماكينة تحكم رقمي راوتر.عملت في مجال تصميم اسطمبات البلاستيك والصاج.وفي مجال تصنيع الأسنان باستخدام ماكينات التحكم الرقمية.
(وجهة نظر شاملة)
كان النقل بدايةً في الدواب وكلٌ له مميزاته فالإبل للصحراء لقوة تحملها ، والحمير للأعمال المنزلية والنقل القريب ، والحصان للسفر البعيد السريع.
وبعد الثورة الصناعية ظهرت السيارات والقطارات والطائرات على إختلاف أنواعها وتطوراتها.
وها نحن هنا في عام ٢٠٢١ وظهرت منذ سنوات تلك التطورات التي ركزت في أغلبها على السرعة فنجد أنه في عام ١٨٣٠ قطار المملكة المتحدة ليفربول مانشستر بسرعة ٤٨ كم بالساعة
ثم عام ١٩٣١ بألمانيا خط زبلين ويتنبرج بسرعة ٢٣٠ كم بالساعة وعام ١٩٩٠ خط تي جي في بفرنسا سرعة ٥١٥ كم بالساعة.
وتم التطوير عام ٢٠٠٧ لنفس الخط لسرعة ٥٧٤.٨ كم بالساعة.
تلك التكنولوجيا المتلاحقة والتي تخدم هدفها الأساسي تقريب تلك المسافات البعيدة.
الهيكل الهندسي لذلك العملاق السريع ونظام حركته ومميزاته والتأثيرات التي تميزه عن أقرانه السلاحف القدامى.
وإليك خطوات التي تتبعها شركات إنشاء نظام تلك السكك الحديدية
١- الدراسات التنبؤية لعمليات النقلويتم الدراسة باستراتيجية مبنية على بيانات صحيحة بالتردد الطبيعي للمسافرين والكثافة العددية. والتكلفة المتوقعة لتذكرة النقل وتكون الفكرة واضحة عن الهدف وراء ذلك المشروع وعائدتها وقابليته المستقبلية للتطوير.
٢- دراسة الجدوى
استخدام الأرقام والمقارنات والدراسات السابقة في المجال لمعرفة جدوى المشروع والتكاليف والعائدات والأرباح.
٣- الدراسة البيئية
يتم دراسة التربة وتأثيرات الضوضاء والحركة السريعة على البيئة وعمل خطط محلية لتلافي تلك المخاطر المترتبة على المشروع.
٤- الدراسة الإقتصادية
إذ أن المشروع على الرغم من خدميته إلا أنه إستثماري في المقام الأول وعليه فقضية العوائد الإقتصادية التي يدرها المشروع من أهم الدراسات التي تأخذ حيزاً من المشروع وخصوصاً إن كان التمويل قومي وطني فلا مجال لضياع تلك الأموال.
٥- تحليل النقاط الحرجة
بناء علي الدراسات السابقة في التنبؤ والبيئة والإقتصاد يتم معرفة الأمور التي ستكون بمثابة نقطة حرجة تمنع إستكمال خطط المشروع كعراقيل في مسار السكك الحديدية أو عدم صلاحية التربة للأعمال الإنشائية.
٦- التصميم الأولى
ومن أهم الأمور التي يتم التركيز عليها سلاسل الإمداد في الإنشاءات المدنية وتصميمتها المبدأية وتصنيع المعدات والأبحاث التقنية وإدارة التشغيل.
بمصر على سبيل المثال وإذ أنها اليوم قد بدأت بالفعل في البدء بدراسات التربة استعداداً للعمليات الإنشائية واتخذت شركة....... كمسئول إستشاري. وصفقات تصنيع المعدات المطلوبة في إحدي الشركات العالمية.
٧- التمكين ( إشارة الموافقة).
بين أيدينا الآن دراسة تنبؤية وجدوي وبيئية وإقتصادية بالإضافة للنقاط الحرجة المتوقعة وتصميم أولى وسلاسل الإمداد. ومن هذا كله يكون السؤال هل يتم إطلاق إشارة البدء؟ أم إعادة التفكير بالأمر.
٨- التصميم التفصيلي
هذه النقطة الأساسية التي تهمنا وكان لابد من الخطوات السابقة فبمعرفتها تعرف ماذا تصنع وكيف تصنع ليلبي إحتياجات الطلب.
فالمغزي من تلك الكلمات هي النظرة الهندسية الشاملة لقطار ذا سرعة عالية.
تتكون معظم مجموعات القطارات من ثمانية إلى 10 عربات متصلة مع قاطرة قيادة في المقدمة.
لكن كلا من بومباردييه وسيمنز يصنعان جرارات يمكن أن تكون جزءًا من مجموعات قطار مكونة من 16 سيارة ، يبلغ طولها حوالي 1400 قدمًا ، أو أكثر من ربع ميل. يبلغ وزن هذا القطار ، الذي يضم 1200 راكب وأمتعتهم ، حوالي 1000 طن.
الإنشاءات المدنية
في هذه النقطة يقول جيه رايلي مدرس السكك الحديدية من جامعة إلينوي : تتطلب عمليات البناء للسكك الحديدية عالية السرعة استخدام عوارض خرسانية تسمح بالحفاظ على التفاوتات الهندسية الضيقة كمقياس المسار لتحسين درجة الموثوقية وزيادة السلامة من خلال دراسة استغرقت عامين ونصف.
مسارات للقطارات عالية السرعة
يمكن للقطارات عالية السرعة أن تسافر على خطوط السكك الحديدية التقليدية ، طالما أنها لا تسير بسرعات عالية. للسير بسرعة عالية ، يجب أن تكون المسارات قادرة على التعامل مع الأحمال العالية مع توفير قيادة سلسة للغاية. على سبيل المثال ، تستخدم المسارات عالية السرعة قضبان دائمة اللحام . أدى هذا إلى القضاء على الاهتزازات ، فضلاً عن صوت النقر المألوف الذي يصاحب معظم رحلات القطار
جرار العربات
القطارات عالية السرعة الحديثة لا تتبع القواعد التقليدية للسكك الحديدية. لا تزال القطارات القديمة تستخدم قاطرة أو قاطرتين تحتويان على جميع محركات الجر ويتم وضع القاطرات في المقدمة كزوج ، أو في الأمام والخلف لتوزيع قوى الجر بشكل أفضل.وفي قطارات HS الحديثة تضع محركات الجر في كل قاطرة تقريبًا من أجل توزيع أفضل للقوة وركوب أكثر راحة.
كما أن توزيع الطاقة على عدد أكبر من المحاور يتيح للقطارات أن تتسارع وتتباطأ بشكل أسرع.
ذلك لأن العجلات التي تعمل بالطاقة تعتمد على الاحتكاك بين العجلات والسكك الحديدية لنقل الطاقة.
و يتم تصميم إنسيابي لواجهة القطار للتغلب على مقاومة الهواء فتزداد الكفاءة ويقلل الفقد في قوة الجر أما عن المحركات المستخدمة إذ كان من عام 1964
لعام 1985
يتم إستخدام محركات تيار مستمر وفرامل رجعية بسرعات من210 ل220 كم على الساعة.
ومن عام ١٩٩٢وحتي ٢٠١٣ إستخدام محركات حث ٤ فاز & سرعات من ٢٧٠ ل ٣٠٠ كم بالساعة
وفي الوقت الحالي من ٢٠٢٠ تستخدم محركات ال ٦ فاز بسرعات أعلى
في حين تواجد مكابح متجددة لأنها تقلل من التآكل والتمزق وتوفر الطاقة ، تحمل القطارات أيضًا مكابح احتكاك كهربائية تعمل بالهواء المضغوط مزودة بأقراص فولاذية ووسادات ملبدة مصممة للأحمال العالية.
تتكون من ملفات كهربائية موضوعة على طول القضبان ومثبتة فوقها بحوالي 7 مم.
تعمل الملفات كمغناطيس ، ولكن يتم تبديل قطبيها الشمالي والجنوبي باستمرار.
عندما تتحرك المغناطيسات على طول القضيب ، فإن مجالها المغناطيسي المتغير يخلق حقلاً آخر في السكة المعدنية ، مما يخلق توترًا كهربائيًا وتيارات دوامة.
يوفر التفاعل بين المجالات المغناطيسية للملفات والتيارات الدوامة التي تخلقها في العجلات مقاومة كافية لإبطاء القطار.
تعمل مكابح تيار إيدي بشكل جيد بسرعات عالية ولكنها غير قابلة للتطبيق عند السرعات المنخفضة.
يركز مصممو قطار المنطقة الآخرون على HVAC. القطارات التي تعمل في درجات حرارة شديدة ، ساخنة أو باردة ، تخصيص ما يصل إلى 30٪ من إجمالي الكهرباء المستخدمة في التدفئة والتهوية وتكييف الهواء. للحصول على أقصى استفادة من وحدات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء.
إضافة إلى كل هذا تصميم عوازل الصوت الناتج من مرور قطار آخر بالجوار أو الدخول في نفق أو غير ذلك الطلاءات المبللة للصوت على الجلد الداخلي للعربات والتخميد الصوتي على مجاري مدخل مكيف الهواء.
توجد أيضًا ماصات ضوضاء على العجلات ، بالإضافة إلى منفاخ هواء زنبركي بين العربة وجسم القاطرة.
٩ - خطط البناء الهيكلي والإنشاء
١٠- الإختبارات والتكليف
١٢- التشغيل النهائي
١٣ - التقييمات النهائية
إعداد وتقديم
م. السيد فتحى
 مهندس ا لسيد فتحي خلف بكالوريوس هندسة ميكانيكا الإنتاج من جامعة حلوان ٢٠١٩. م…){kind=link}
تعليقات
إرسال تعليق