إن الإضافات في أغنية القطار ضرورية لتشغيل القطارات بشكل آمن وفعال. تتضمن الإضافات الثلاث الأساسية لأغنية القطار القضبان والعوارض والركام.
القضبان هي القضبان المعدنية الطويلة المستقيمة التي يسير عليها القطار. وعادةً ما تكون مصنوعة من الفولاذ وتوضع متوازية لبعضها البعض لتشكيل الأغنية. يجب الحفاظ بعناية على القضبان لضمان رحلة ناعمة وآمنة للقطارات. إنها تدعم القطار في مساره وتوفر سطحًا ناعمًا للعجلات للتدحرج عليه.
العوارض، المعروفة أيضًا بالنوميات، هي الدعامات المربعة التي تحافظ على وضع القضبان. وعادةً ما تكون مصنوعة من الخشب أو الخرسانة أو المعدن وتوضع عموديًا على القضبان. توفر العوارض الاستقرار والدعم للقضبان، مضمونة بقاءها في مكانها. كما تساعد في توزيع وزن القطار وتوفر أساسًا صلبًا للأغنية.
الركام هو الطبقة الموضوعة تحت العوارض لتوفير الدعم والتصريف للأغنية. وعادةً ما تكون مصنوعة من الحجر المحطم أو الحصى وتساعد في توزيع وزن القطار وتوفير الاستقرار للأغنية. إن الحفاظ السليم على الركام أمر أساسي للثبات والسلامة العامة لأغنية القطار. كما أنه يساعد في الحفاظ على مستوى الأغنية واستقرارها، مما يتيح للقطار السفر بسلاسة وبأمان.
تبقى القطارات على السكة من خلال مزيج من الهندسة والفيزياء. أحد الجوانب المهمة هو توجيه العجلات، حيث تكون عجلات القطار مدببة قليلاً لتتناسب مع شكل السكك الحديدية. يساعد هذا في الحفاظ على توسيط القطار على السكة، خاصة عند السير حول المنعطفات. بالإضافة إلى ذلك، تعمل الفلانشات على داخل العجلات كميزة أمان، تمنع القطار من الخروج عن السكة. عامل آخر حاسم هو معيار عرض السكة، الذي يشير إلى المسافة بين السكك. يضمن هذا القياس الموحد أن يمكن للقطارات ذات نفس المقاس السفر على نفس السكك دون أي مشاكل.
يتم تشغيل القطارات على السكك الحديدية من خلال طرق مختلفة، كل منها له مزايا وعيوبه الخاصة. أشهر الطرق لتشغيل القطارات على السكك الحديدية تشمل محركات الديزل والطاقة الكهربائية ومحركات البخار.
تعتبر محركات الديزل خيارًا شائعًا لتشغيل القطارات على السكك الحديدية، خاصة بالنسبة للقطارات البضائع. تشتهر بكفاءتها وقوتها، مما يجعلها مناسبة للرحلات الطويلة. تتمتع محركات الديزل أيضًا بميزة القدرة على العمل في المناطق التي لا تتوفر فيها السكك الحديدية المُكهربة.
الطاقة الكهربائية هي طريقة أخرى شائعة لتشغيل القطارات على السكك الحديدية، خاصة بالنسبة لقطارات النقل الحضري وأنظمة السكك الحديدية ذات السرعة العالية. تشتهر القطارات الكهربائية بفوائدها البيئية وتكاليف التشغيل المنخفضة مقارنة بالقطارات التي تعمل بالديزل. كما توفر تسارعًا أكثر سلاسة وعملية أكثر هدوءًا.
على الرغم من أن محركات البخار لم تعد تستخدم على نطاق واسع لتشغيل القطارات على السكك الحديدية، إلا أنها لعبت دورًا كبيرًا في تاريخ النقل السككي. كانت القطارات التي تعمل بالبخار هي الوسيلة الرئيسية للنقل في القرن التاسع عشر وبداية القرن العشرين، ولا تزال محتفى بها لأهميتها التاريخية وجاذبيتها الحنينية.
يتنقل القطار على السكك الحديدية باستخدام مجموعة من الأجهزة الميكانيكية والأنظمة الإشارية وأنظمة التحكم. تعتبر الأجهزة الميكانيكية والتبديلات الجزئية من الأجهزة الميكانيكية التي تسمح للقطارات بالتحول من سكة إلى أخرى، مما يوجهها على مسارها. تُستخدم الإشارات لتوجيه المعلومات إلى مشغلي القطارات، مثل متى يتوقفون أو يبطؤون أو يستمرون بحذر. تساعد أنظمة التحكم، بما في ذلك التحكم المركزي في حركة القطارات (CTC) والتحكم الإيجابي في القطارات (percent)، في إدارة حركة القطارات وضمان تشغيل آمن وفعال على السكك الحديدية.
بالتأكيد، التقنية التي يتضمنها القطار توقفًا على السكة الحديدية هي مسألة ذات اهتمام كبير. يتم ذلك من خلال مزيج من عدة تقنيات. الأهم منها هو استخدام الفرامل. لدى سائق القطار القدرة على استخدام هذه الفرامل، مما يؤدي إلى تباطؤ القطار وفي النهاية توقف حركته. علاوة على ذلك، يلعب الاحتكاك بين عجلات القطار والسكة الحديدية دوراً حاسماً في عملية إيقاف القطار. يعمل هذا الاحتكاك على عرقلة تقدم القطار. بالإضافة إلى ذلك، يستخدم نظام الفرامل للقطارات ضغط الهواء، الذي عند تطبيقه، يفعل الفرامل ويوقف القطار.
تتعامل القطارات مع المنعطفات على السكك الحديدية من خلال عملية تعرف باسم البنك، والتي تتضمن ميل القطار نحو داخل المنعطف. يساعد هذا في مقاومة القوة الطاردة التي يواجهها القطار ويسمح بسفر أكثر سلاسة عبر المنعطف. بالإضافة إلى ذلك، فإن التعريض الزائد، أو رفع السكة الحديدية الخارجية في المنعطف، يساعد أيضًا في تقليل تأثيرات القوة الطاردة. تصميم السكة الحديدية نفسها أمر حاسم في ضمان قدرة القطارات على التنقل عبر المنعطفات بأمان وكفاءة، مع مراعاة عوامل مثل السرعة والوزن والخصائص الخاصة للقطار.
تواجه القطارات مختلف المنحدرات على السكك الحديدية، والتي يمكن أن تؤثر بشكل كبير على سرعتها وأدائها. تعتبر المنحدرات تغييرات في مستوى السكة، سواء صعوداً (انحدار) أو نزولاً (انحدار)، ويتم قياسها بالنسبة للارتفاع على مسافة محددة. وهذا يعني أن القطارات تحتاج إلى مزيد من القوة لتسلق الجبال وقد تحتاج إلى استخدام الفرامل الديناميكية للسيطرة على سرعتها عند النزول.
عندما تواجه القطارات المنحدرات، تحتاج الجرارات إلى توليد مزيد من الطاقة للتغلب على قوة الجاذبية التي تعيد القطار إلى الخلف. وهذا يتطلب استخدام جرارات إضافية أو تشغيل محركات أكثر قوة للحفاظ على السرعة والزخم. من ناحية أخرى، عندما تنزل القطارات في انحدار، قد تحتاج الجرارات إلى تقليل القوة لمنع القطار من اكتساب سرعة كبيرة جداً.
الفرامل الديناميكية هي طريقة تستخدمها القطارات للسيطرة على سرعتها عند النزول في انحدار. بدلاً من استخدام الفرامل الاحتكاكية التقليدية، تحول الفرامل الديناميكية المحركات الجاذبة إلى مولدات، التي تحول الطاقة الحركية للقطار إلى طاقة كهربائية. وهذا يساعد في تباطؤ القطار دون وضع تآكل زائد على الفرامل الاحتكاكية، مما يضمن نزولاً آمناً ومسيطراً.
الإضافات الرئيسية لموسيقى القطار تشمل القضبان والرابطات والكرايات. القضبان هي القضبان المعدنية التي يعمل القطار عليها، والرابطات هي الدعامات التي تثبت القضبان في مكانها، والكرايات توفر الدعم والتصريف للمسار.
يبقى القطار على المسار من خلال مزيج من الهندسة والفيزياء، مثل توجيه العجلات والحواف ومقاس المسار.
يعمل القطار على المسار من خلال أساليب مختلفة، بما في ذلك محركات الديزل والطاقة الكهربائية ومحركات البخار.
يتنقل القطار على المسار باستخدام التبديلات والإشارات وأنظمة التحكم لتوجيهها على مسارها.
يستخدم القطار الفرامل والاحتكاك والضغط الجوي للتوقف على المسار.
يتعامل القطار مع المنحنيات على المسار من خلال البنك والتسوية الفوقية، والتي تعمل على مقاومة القوة الطاردة التي يواجهها القطار.
يواجه القطار ميلات مختلفة على مسارها، مما يتطلب القوة الجرارة والفرامل الديناميكية للتحكم في السرعة والزخم.
