السكك الحديدية الكهربائية

أنواع السكك الحديدية الكهربائية

الخط الحديدي الكهربائي هو خط حديدي يستخدم قاطرات كهربائية لسحب ودفع القطارات. قطارات السكك الحديدية الكهربائية هادئة جدًا ولها تسارع كبير بسبب المحركات الكهربائية.

هناك نوعان رئيسيان من السكك الحديدية الكهربائية:

• الجر الكهربائي

  الجر الكهربائي هو نوع من السكك الحديدية الكهربائية التي تستخدم القطارات الكهربائية لنقل البضائع والركاب. تستخدم القطارات محركات كهربائية لتوفير خدمات أكثر موثوقية. هناك نوعان من الجر الكهربائي:

  يمكن للقطارات الكهربائية استخدام موصل واحد أو موصلين. تستخدم القطارات ذات الموصل الواحد نظام سلك واحد حيث يكون لديها سلك فوق المسار. كما أن لديها أنبوبًا من الألومنيوم يمتد على طول السلك. يعمل الأنبوب كمسار عودة للتيار.

  تُشغّل القطارات ذات الموصلين بنظام سلك مزدوج. لديهم سلكان فوق المسار. يُستخدم أحد الأسلاك لإرسال التيار إلى القطار بينما يُستخدم الآخر لإعادة التيار.

• أنظمة الكهرباء

  يمكن للخط الحديدي الكهربائي أن يحتوي على أنواع مختلفة من أنظمة الكهرباء اعتمادًا على الموقع ونوع خدمات القطارات المقدمة. يحدد نظام الكهرباء كيفية تزويد القطارات بالطاقة. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الأنظمة:

  1. خطوط الهواء: يحتوي هذا النظام على سلك واحد أو سلكين فوق المسار. تحتوي القطارات الكهربائية على جامع تيار يرتبط بالسلك لسحب الطاقة. الجهد الكهربائي على السلك مرتفع جدًا، لذلك هناك مقاومة ضئيلة. يمكن للقطارات ذات الخطوط العلوية أن تعمل على مسافات طويلة بسرعات عالية.

  2. السكة الثالثة: في هذا النظام، يوجد سكة معدنية بجانب المسارين. تحتوي القطارات على مجمعات تيار تنزلق على السكة لسحب الطاقة. يُعد نظام السكة الثالثة أكثر شيوعًا في المناطق الحضرية لأنه آمن ورخيص.

  3. قاطرات نظام مزدوج: تستخدم بعض السكك الحديدية الكهربائية قاطرات نظام مزدوج للسماح للقطارات بالعمل على المسارات المكهربة وغير المكهربة. يمكن للقاطرات استخدام الخطوط العلوية أو السكة الثالثة للكهرباء.

مواصفات وصيانة السكك الحديدية الكهربائية

تختلف مواصفات السكك الحديدية الكهربائية اعتمادًا على نوع خدمة القطار ونظام المسار. فيما يلي بعض المواصفات الشائعة:

• الجهد الكهربائي:

  يختلف الجهد الكهربائي المستخدم لتشغيل القطارات حسب المنطقة والنظام. يمكن أن يكون 600 فولت تيار مستمر، أو 1500 فولت تيار مستمر، أو 3000 فولت تيار متردد. يعتمد الاختيار على السلامة والكفاءة واعتبارات البنية التحتية.

• التردد:

  للأنظمة التي تستخدم 3000 فولت تيار متردد، يكون التردد عادةً 50 أو 60 هرتز. يسمح ذلك بالتوافق مع أنظمة الطاقة الكهربائية الأخرى.

• التيار:

  يجب أن يكون التيار الذي يحمله السلك العلوي كافياً لتلبية متطلبات الطاقة للقطارات. تم تصميمه لتقليل الخسائر وضمان خدمة موثوقة.

• حجم السلك:

  يُحدد حجم السلك المستخدم في السكك الحديدية الكهربائية بواسطة قدرة حمل التيار والقوة الميكانيكية المطلوبة. الأسلاك الأكثر سمكًا لها مقاومة أقل وتقلل من فقدان الطاقة.

• المعدات المتحركة:

  تم تصميم القاطرات الكهربائية والقطارات للعمل بكفاءة على السكك الحديدية الكهربائية. فهي مجهزة بمحركات جر، وجامع تيار لجمع الطاقة من السلك العلوي، وأنظمة إدارة الطاقة.

تتطلب السكك الحديدية الكهربائية صيانة منتظمة لضمان السلامة والموثوقية. تشمل أنشطة الصيانة ما يلي:

• صيانة المسار:

  تقوم السكك الحديدية الكهربائية بفحوصات منتظمة للمسارات، والأسلاك العلوية، وأنظمة الإشارات، والبنية التحتية الأخرى. كما أنها تتبع حالة النباتات، وأنظمة الصرف، وحالة قاع المسار.

• صيانة المعدات المتحركة:

  تُجرى للسكك الحديدية الكهربائية صيانة دورية، مثل الفحوصات والإصلاحات. كما يتم صيانة عجلات القطارات، والفرامل، ومحركات الجر، والمكونات الأخرى.

• صيانة النظام الكهربائي:

  تحافظ السكك الحديدية الكهربائية على جودة وموثوقية الطاقة المزودة للقطارات. فهي تفحص السلك العلوي، وأجهزة جمع الطاقة، ومعدات الإشارات.

كيفية اختيار السكك الحديدية الكهربائية

قبل شراء أي مجموعات قطارات كهربائية، يجب على المشترين فهم العوامل التي تؤثر على جودة وأداء مجموعة القطار. فيما يلي بعض العوامل التي يجب مراعاتها عند شراء السكك الحديدية الكهربائية.

• مصدر الطاقة

  تُشغّل القطارات الكهربائية بواسطة بطاريات أو طاقة المسار. تتمتع القطارات التي تعمل بطاقة المسار بعمليات أكثر واقعية لأنها تعمل على مصدر طاقة ثابت. ومع ذلك، فإنها محدودة بالمسار ذي المسارات وتتطلب مزيدًا من الأسلاك. تتمتع القطارات التي تعمل بالبطاريات بمزيد من التنوع ويمكن تشغيلها على أي مسار. كما أنها أكثر بأسعار معقولة وأكثر هدوءًا مقارنة بالقطارات التي تعمل بطاقة المسار.

• المقياس والحجم

  تتوفر السكك الحديدية الكهربائية بمقاييس مختلفة مثل مقياس N، ومقياس O، ومقياس HO، ومقياس G. يجب أن يتناسب مقياس وحجم مجموعة القطار مع المسار وتفضيلات العملاء المستهدفين. يُعد مقياس HO الأكثر شعبية بين المشترين، وبالتالي، فإنها ستوفر سوقًا أفضل للنماذج في هذا المقياس. بالإضافة إلى ذلك، يؤثر مقياس السكك الحديدية الكهربائية على استقرار وسلاسة تشغيل القطار.

• مستوى التفاصيل والتعقيد

  تتمتع نماذج الدرجات العالية بقطارات أكثر تعقيدًا مع تأثيرات صوتية وإضاءة أفضل. كما أن لديها مناظر طبيعية وشخصيات أكثر تفصيلًا. لذلك، فهي مناسبة لعشاق النماذج البالغين ذوي الخبرة. بالنسبة للمبتدئين والأطفال، فإن القطارات الكهربائية ذات الدرجات الأدنى والأقل تعقيدًا مناسبة.

• العلامة التجارية والجودة

  استثمر في نماذج السكك الحديدية الكهربائية عالية الجودة من علامات تجارية مرموقة. توفر النماذج عالية الجودة المتانة والموثوقية. كما أنها توفر تشغيلًا سلسًا وواقعيًا، وبالتالي، فهي استثمار يستحق العناء. قم بإجراء بعض الأبحاث لتحديد العلامات التجارية الشائعة بين عشاق النماذج من حيث الجودة والموثوقية.

• السعر

  تتوفر السكك الحديدية الكهربائية بأسعار مختلفة حسب العلامة التجارية والمقياس والجودة. حدد ميزانية وابحث عن النماذج التي توفر قيمة مقابل المال. تذكر أن أغلى النماذج ليست بالضرورة الأفضل. قارن خصائص ونوعية النماذج المختلفة للحصول على أفضل ما يمكنك الحصول عليه داخل الميزانية.

كيفية تركيب واستبدال السكك الحديدية الكهربائية بنفسك

سيوفر معظم المصنعين دليل مستخدم يرشد المشترين حول كيفية تركيب نموذج معين من السكك الحديدية الكهربائية. بشكل عام، فيما يلي بعض الخطوات التي يجب انتظارها عند تركيب مجموعة قطارات كهربائية.

جهّز السطح الذي سيتم وضع المسار عليه. بالنسبة للسجاد والمسارات الأرضية، تأكد من نظافة المسارات وخلوها من الحطام. إذا كنت تستخدم قاعدة خشبية، فتأكد من نظافة الخشب وخلوه من نشارة الخشب.

سيوفر بعض المصنعين مخطط مسار للسكك الحديدية الكهربائية. هذا هو أساسًا مخطط لكيفية إعداد المسارات. قد يشمل دائرة بسيطة أو تصاميم أكثر تعقيدًا مثل الأشكال البيضاوية، أو ثمانية الأرقام، أو المسارات المتفرعة. بمجرد اختيار خطة، يجب وضع المسار على السطح وفقًا للتصميم.

قبل توصيل المسارات، يجب تنظيفها. يضمن ذلك اتصالًا أفضل ويمنع التآكل. بعد التنظيف، يمكن توصيل المسارات لتشكيل دائرة كاملة. يجب أن تكون التوصيلات متينة ومؤمنة لتجنب خروج القطار عن مساره.

بمجرد توصيل المسارات، يجب تثبيت مصدر الطاقة وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة. قد يكون ذلك توصيل محول بالمسارات أو توصيل أسلاك بوحدة طاقة.

بعد تثبيت مصدر الطاقة، يمكن تجميع مجموعة القطار الكهربائية ووضعها على المسارات. قبل التشغيل، تأكد من عدم وجود حطام أو جسم غريب على المسارات قد يتسبب في خروج القطار عن مساره. بمجرد إعداد كل شيء، يمكن تشغيل القطارات وإجراء التعديلات حسب الضرورة.

مع الصيانة المناسبة، سيستمر تركيب مجموعة القطار الكهربائية الأول لوقت طويل. ومع ذلك، قد تكون هناك حالات حيث تتآكل بعض أجزاء مجموعة القطار وتتطلب الاستبدال.

من المهم ملاحظة أن جميع نماذج مجموعات القطار الكهربائية ليست متشابهة. بينما توفر الخطوات المذكورة أعلاه دليلًا عامًا، قد يكون لدى بعض المصنعين تعليمات تجميع مختلفة. ارجع دائمًا إلى دليل الشركة المصنعة للحصول على الإرشادات.

عند استبدال أجزاء من مجموعة قطار كهربائية، استخدم دائمًا قطع غيار موصى بها من قبل الشركة المصنعة. يضمن ذلك التوافق ويمنع تلف المكونات الأخرى لمجموعة القطار.

أسئلة وأجوبة

س1: ما هو مستقبل السكك الحديدية الكهربائية؟

ج1: يبدو مستقبل السكك الحديدية الكهربائية واعدًا. تتطور التكنولوجيا لجعل القطارات أكثر كفاءة. تُستخدم مصادر الطاقة التي تنتج كمية أقل من الكربون للمساعدة في حماية البيئة. أصبحت القطارات عالية السرعة شائعة في العديد من البلدان، وتربط المدن بسرعة وأمان. تزداد الاستثمارات لتحسين البنية التحتية للسكك الحديدية. هناك أيضًا تركيز متزايد على الاستدامة، مما يجعل السكك الحديدية الكهربائية جزءًا حيويًا من معالجة تغير المناخ.

س2: ما هي متطلبات صيانة السكك الحديدية الكهربائية؟

ج2: تشمل متطلبات صيانة السكك الحديدية الكهربائية الفحوصات الدورية للمسارات، وأنظمة الإشارات، والبنية التحتية الكهربائية. تتطلب المعدات المتحركة، بما في ذلك القاطرات والقطارات، الصيانة والخدمة الدورية. هناك أيضًا حاجة للحفاظ على أنظمة الكاتناريا العلوية أو كهربة المسار لتوفير طاقة موثوقة. بالإضافة إلى ذلك، يجب الحفاظ على المحطات والمرافق الأخرى في حالة جيدة لتقديم الخدمات.

س3: ما هو الفرق بين القاطرات الكهربائية والقطارات التي تعمل بالديزل؟

ج3: تستخدم القاطرات الكهربائية الكهرباء من مصدر خارجي، مثل الخطوط العلوية أو السكة الثالثة، لتشغيل محركات الجر الخاصة بها. فهي عادةً هادئة ولها تسارع عالي وهي موفرة للطاقة. تُستخدم القاطرات الكهربائية غالبًا للمسارات عالية السرعة والمسارات ذات الحركة المرورية الكثيفة. على النقيض من ذلك، تستخدم القاطرات التي تعمل بالديزل محركات الديزل لتشغيل محركات الجر الخاصة بها. فهي أكثر تنوعًا ويمكن تشغيلها على المسارات غير المكهربة. تميل القاطرات الكهربائية إلى انخفاض تكاليف التشغيل. ومع ذلك، فإن القاطرات التي تعمل بالديزل لها تكاليف أولية أعلى.

س4: هل السكك الحديدية الكهربائية أغلى تكلفة من السكك الحديدية التقليدية؟

ج4: السكك الحديدية الكهربائية أغلى تكلفة من السكك الحديدية التقليدية بسبب البنية التحتية الكهربائية المضافة، مثل أنظمة الإشارات، ومحطات الطاقة، والخطوط العلوية. ومع ذلك، يمكن أن تكون أكثر فعالية من حيث التكلفة على المدى الطويل بسبب كفاءة الطاقة الأعلى، وانخفاض تكاليف التشغيل، وزيادة الطاقة الاستيعابية.

س5: هل يمكن للقطارات على السكك الحديدية الكهربائية أن تسير على المسارات غير المكهربة؟

ج5: تم تصميم بعض القطارات للعمل على المسارات المكهربة وغير المكهربة باستخدام أنظمة ثنائية الوضع. يمكن لهذه القطارات التبديل بين الطاقة الكهربائية والديزل أو أنواع الوقود البديلة الأخرى حيث تتوفر الكهرباء.