من المهم جدًا أن يكون للمسارات تصميم هندسي مناسب لضمان ذلك التشغيل الآمن والسلس للقطارات بأقصى السرعات المسموح بها، وقدرتها على حمل أثقل الأحمال المحورية، السرعة والحمل المحوري للقطار مهمان للغاية وفي بعض الأحيان يتم تضمينها أيضًا كمعايير يجب مراعاتها أثناء الوصول إلى التصميم الهندسي للمسار.
التصميم الهندسي لمسار السكك الحديدية
يتضمن التصميم الهندسي لمسار السكة الحديدية كل تلك المعايير التي تحدد وتأثر على هندسة المسار، هذه المعايير هي على النحو التالي:
- التدرجات في المسار: بما في ذلك تعويض الدرجة، وارتفاع التدرج، وهبوط التدرج.
- انحناء المسار: بما في ذلك المنحنيات الأفقية والعمودية، والانتقال على المنحنيات، حدة المنحنى من حيث نصف القطر أو درجة المنحنى، الارتفاع الإضافي (superelevation) على المنحنيات، والمزيد.
- محاذاة المسار: بما في ذلك المحاذاة المستقيمة والمنحنية.
أهمية التصميم الهندسي لمسار السكك الحديدية
تنشأ الحاجة إلى التصميم الهندسي المناسب للمسار بسبب ما يلي من الاعتبارات:
- ضمان التشغيل السلس والآمن للقطارات.
- تحقيق سرعات قصوى.
- تحمل أحمال المحور الثقيلة
- تجنب الحوادث والانحرافات عن المسار بسبب طريق دائم به مشاكل “معيب”.
- التأكد من أن المسار يتطلب أقل قدر من الصيانة.
- إظهار جماليات جيدة.
تفاصيل التصميم الهندسي لمسار السكك الحديدية
يتعامل التصميم الهندسي لمسار السكك الحديدية مع الجوانب المختلفة وأهم هذه الجوانب:
- محاذاة مسار السكة الحديدية.
- تصميم المنحنيات.
- تصميم التدرجات.
ما المقصود بتصميم التدرجات Gradients
يتم توفير التدرجات لتعديل الارتفاعات أو الانخفاضات في مستوى مسار السكة الحديدية، التدرج الصاعد هو الذي يرتفع فيه مسار السكة في اتجاه حركة المرور والانحدار لأسفل أو الهبوط هو التدرج الذي يفقد فيه المسار الارتفاع في اتجاه حركة المرور، عادةً ما يتم تمثيل التدرج اللوني بالمسافة المقطوعة لارتفاع أو هبوط وحدة واحدة، في بعض الأحيان يُشار إلى التدرج على أنه ارتفاع أو انخفاض نسبة من المائة، علي سبيل المثال، إذا كان هناك ارتفاع بمقدار (1) متر في (400) متر، يكون التدرج (1) في (400) أو (0.25٪)، كما هو موضح في الشكل:
أهداف تصميم التدرجات
يتم توفير التدرجات لتحقيق الأهداف التالية:
- للوصول إلى محطات مختلفة على ارتفاعات مختلفة
- للتماشي مع مستوى الأرض الطبيعية إلى أقصى حد ممكن.
- لتقليل تكلفة أعمال الحفر.
أنواع التدرجات
يتم استخدام الأنواع التالية من التدرجات على السكك الحديدية:
- التدرج الحاكم أو الأقصى.
- الانحدار المساعد.
- تدرج الزخم.
- التدرجات في ساحات المحطة.
