مقالات
در حال خواندن
قطار و تاریخچه آن
0

قطار و تاریخچه آن

توسط میثم نجفی ارشادی۲ فروردین, ۱۳۹۶

قطارها وسایل حمل و نقل مفیدی هستند زیرا بارهای سنگین را به راحتی روی ریل می‌کشند. آغاز به کار قطارها به سدهٔ ۱۵۰۰ میلادی باز می‌گردد در ابتدا ریل قطار از جنس چوب ساخته و واگن‌ها توسط اسبان پر قدرت کشیده می‌شد. قطار بخار در اوایل سده ۱۸۰۰ اختراع گردید. در ادامه نگاهی خواهیم داشت به تاریخچه پیدایش و تحول قطارها ، با مکاسیس همراه باشید . . . 

مروری بر تاریخچه موتور بخار:

زمانی که جیمز وات ، دانشمند انگلیسی منتظر جوش آمدن آب در آشپزخانه نشسته بود ، ناگهان درب کتری بر اثر نیرو فشار بالای بخار به هوا پرتاب شد و در همان حال بود که وات به قدرت بالای بخار پی برد . پس از تحقیقات فراوان سرانجام وات موفق به ساختن ماشینی شد که امروزه از آن با نام موتور بخار (Steam Engine) یاد می کنیم . عملکرد اختراع وات بسیار ساده بود ؛ در ابتدا آب درون دیگ توسط انرژی گرمایی حاصل از سوختن ذغال به جوش می آمد و بخار می شد . در مرحله ی بعد بخار تولید شده متراکم و سپس با فشار بالا به پیستون هایی تزریق می شد و در نهایت با بالا و پایین رفتن پیستون های درون سیلندر چرخ ها می چرخیدند و ماشین به حرکت در می آمد . بزرگترین چالش ابتدایی پس از ساخت ماشین بخار ، وزن بالای آن بود که سبب فرو رفتن چرخ های آهنین آن به درون زمین می شد که همین موضوع باعث اختراع ریل شد . ریل که معادل فارسی آن خط آهن (راه آهن) است ، از دو خط موازی تشکیل می شود و ایستگاه مبدا را به ایستگاه مقصد متصل می کند . جنس ریل ، آهن و در بعضی موارد آلیاژهای دیگر است . موتور بخار که بعده ها به لوکوموتیو بخار معروف شد ، همیشه نیاز به حمل واگنی پر از ذغال در پشت سر خود داشت تا لوکوموتیو ران بتواند دما ی مورد نیاز برای تولید بخار را تامین کند بخاطر همین همیشه دو نفر در لوکوموتیو حضور داشتند ؛ یک نفر برای کنترل قطار و فرد دیگر برای ریختن ذغال در درون محفظه ی تعبیه شد در زیر دیگ بخار . اصطلاح لوکوموتیو از ترکیب دو واژه ی لاتین Loco (کشنده) و Motive (موتور) ساخته شده است که معنای اصلی آن موتور کشنده است ؛ چون لوکوموتیو خود به تنهایی فاقد فضایی برای حمل بار و یا مسافر است و همیشه باید واگن هایی را به دنبال خود بکشد . حتما در فیلم های قدیمی وسترن دیده اید که لوکوموتیو ران تحت تاثیر چه دمای بالایی کار می کند ؛ این صحنه بخاطر گرمای بالای مخزن است ! از جمله خط آهن های آمریکایی در شمال ساخته شدند و یکی از این مناطق ، راه آهن معروف آلاسکا بود که قطارهای مسافربری و حتی قطارهای باربری در آن تردد می کردند . بخاطر سرعت کم قطار های بخار ، راه زن ها همیشه به راحتی با استفاده از اسب هایی تندرو به قطار می رسدیدند و شروع به غارت کردن اموال مسافران می کردند . بر خلاف تلاش هایی که برای تولید نسل جدید ابر لکوموتیو های بخار در اروپا و امریکا صورت گرفت ، این نوع لوکوموتیو در اغلب کشورها منسوخ شده و از رده خارج شدند چون که اولا راندمان این لوکوموتیوها بین ۶ تا ۱۲ درصد بود و این که امکان استفاده دو لوکوموتیو به طور همزمان نبود تا بتوان نیروی محرکه ی بیشتری برای حمل محموله های سنگین تر و بزرگتر تولید کرد .

تاریخچه پیدایش و تکامل قطار

تاریخچه پیدایش و تکامل قطارها هنگامی که ریچارد ترویتیک برای اولین بار لوکوموتیو مجهز به موتور بخار خود را روی ریلهای فولادی به حرکت در آورد عصر قطارهای امروزی اغاز گردید. این اقدام در سال ۱۸۰۴ میلادی و در ولز جنوبی انجام شد اما کسی که در تبدیل قطار به وسیله بسیار مهم حمل و نقل عمومی نقش مهمی ایفا کرد جورج استفنسون انگلیسی بود وی یک قطار تقریبا بزرگ ساخت و برای مسافران درون ان قطار خود را به لوکوموتیوی با موتور بخار مجهز کرد. امروزه هر چند هنوز هم قطارهای بخار در گوشه و کنار جهان دیده میشوند اما دیگر دوران انها به پایان رسیدهاست. لوکوموتیوهای برقی و یا دیزلی جدید به سوخت و نگهداری کمتری نیاز دارند. قطارها به ویژه در حمل بارهای سنگین و نیز جا به جایی مسافران در مراکز شهرها دارای اهمیت زیادی هستند. اولین قطاری که وارد ایران شد ماشین دودی نامیده میشد و از تهران به شهر ری رفت و امد میکرد. تمامی مسیر حرکت قطارها از درون اطاق کنترل تحت نظر قرار دارند. مسول کنترل علامتها و چراغهای مختلف را برای اطمینان از باز بودن تمام خطها کنترل میکند. لوکوموتیو ران قطار هم با استفاده از چراغها و درجههای مقابل خود با اطاق کنترل ارتباط مستقیم دارد تا از باز بودن مسیر اطمینان حاصل کند.

سیر تحول و تکامل قطار 

۱۷۶۵: استاندارد عرض خطوط راه اهن ۱۴۳۵ میلی متر تعیین شد

۱۸۰۴:اولین لوکوموتیو فعال توسط تروتیک. ۱۸۱۴:اغاز به کار لوکوموتیو استفنسون در یک معدن.

۱۸۲۵:افتتاح اولین مسیر منظم قطار بین استاکتون و دارلینگتون.

۱۸۳۰:اولین مرکز ارایه خدمات منظم به مسافران میان منچستر و لیور پول.

۱۸۳۰:اولین قطار آمریکا در کارولینای جنوبی اغاز به کار کرد.

۱۸۵۹:ساخت اولین کوپهٔ خواب (آمریکا).

۱۸۶۳:ساخت اولین رستوران داخل قطار(آمریکا).

۱۸۶۳:راه اندازی اولین قطار زیر زمینی(مترو)در لندن.

۱۸۶۹:احداث خطوط راه اهن در سراسر آمریکا پایان یافت.

۱۸۷۹:ساخت اولین قطار برقی(المان).

۱۸۸۵:تکمیل خطوط راه اهن کانادا.

۱۹۲۵:ساخت اولین لوکوموتیو دیزل الکتیریک(کانادا)

ساختار قطار چیست؟

قطار از سه بخش ساخته می شود:

۱ – لکوموتیو

۲ – راه آهن

۳ – واگن

کاربرد و انواع لکوموتیو 

لکوموتیو بخش جا به جا کننده و حرکت دهنده قطار می باشد که واگن ها را به دنبال خود کشیده و جا به جا می کند.

با توجه به گونه موتور، لکوموتیوها دارای گونه های زیر می باشند:

۱ – لکوموتیو موتور بخار آبی

۲ – لکوموتیو موتور دیزلی

۳ – لکوموتیو موتور برقی

لکوموتیو دیزل:

نیروی اصلی که سبب حرکت قطار می شود به وسیله ی لکوموتیو تولید می شود . هدف اصلی استفاده از لکوموتیو به حرکت در آوردن واگن ها است (کشیدن و یا هل دادن آنها) چرا که خود به تنهایی دارای فضایی برای حمل مسافر و یا بار نیست . پس از اختراع موتور دیزل ، اولین لکوموتیو که نیروی محرکه ی خود را از دیزل تامین می کرد ، در سال ۱۹۳۴ توسط کمپانی GM locomotive ایالات متحده ساخته شد . نام این لکوموتیو ATSF 1 بود که می توانست نیرویی معادل ۱۸۰۰ اسب بخار را تامین کند . اسب بخار معیاری برای سنجش میزان قدرت موتور است . در زمان ساخت اولین لکوموتیو بخار ، تعداد زیادی واگن را به آن متصل کردند ؛ تا جایی که می توانست آن ها را حمل کند . سپس لکوموتیو را با اسب جایگذین کردند و درنهایت تعداد اسب های مورد نیاز برای کشیدن واگن ها را معادل قدرت لکوموتیو قرار دادند . برای مثال اگر قدرت یک لوکوموتیو با قدرت ۲۵۰ اسب برابر بود ، می گفتند که لکوموتیو ۲۵۰ اسب بخار قدرت دارد . استفاده از موتورهای دیزل نسبت به موتورهای بخار دارای برتری هایی بود ؛ مراحل موتورهای دیزل به صورت خودکار انجام می شدند بخاطر همین دیگر نیازی به فردی برای ریختن ذغال نبود و یا این که دیگر لازم نبود که در هر ایستگاه زمان زیادی را برای آبگیری مخازن صرف کنیم . پس از ساخت موفقیت آمیز اولین لکوموتیو دیزل ، این لکوموتیو ها به سرعت در ناوگان های ریلی کشورهای بسیاری جایگذین لکوموتیوهای بخار شدند . ناوگان ریلی به مجموعه ای از ماشینهای ریلی گفته می شود که به صورت منفرد یا مرکب در قالب قطار تنظیم و جهت حمل بار یا جابجایی مسافر و یا خدمات امداد و پشتیبانی استفاده می شوند. نسل اول لکوموتیوهای دیزل ، به سیستم انتقال قدرت مکانیکی مجهز بودند . در این نسل از لکوموتیوها ، قدرت تولیدی موتور همانند سیستم انتقال قدرت در کامیون ها و تریلرها ، از طریق جعبه دنده (gearbox) و گاردان (shaft) به چرخ ها منتقل می شد .

یک لکوموتیو دیزل از سه بخش تشکیل می شود:

۱ – قسمت کنترل و هدایت (Cab unite) :

بخش کنترل و هدایت کابینی کوچک است که لکوموتیوران و یک مهندس در آن می نشینند و اقدام به کنترل و هدایت قطار می کنند . وظیفه ی مهندس لکوموتیو تحت نظر گرفتن سیستم های اصلی و مهم لکوموتیو مثل ترمزها ، فشار سنج ها و … است تا راننده بتواند بدون فکر کردن به این ها بر روی کار خود یعنی راندن قطار تمرکز کند . در این کابین بیشتر اهرم ها و نمایشگر ها مکانیکی هستند و سیستم های الکتریکی کمتر به چشم می آیند . همچنین تجهیزات ارتباط رادیویی یا بی سیم (wireless) نیز در این بخش قرار دارند . لکوموتیو ران با استفاده از این تجهیزات می تواند با برج مرکزی کنترل ریلی (railroad control tower) و یا با متصدی درون قطار در ارتباط باشد چرا که راه رویی بین لکوموتیو و واگن ها وجود ندارد .

۲ – دودکش (Hood unite) :

دودکش بخشی است که از آن گاز های داغ و سمی موتور خارج می شود ؛ در بیشتر لکوموتیو ها دودکش در سقف تعبیه می شود .

۳ – جعبه (Box unite) :

جعبه قسمتی است که بیشترین فضای لکوموتیو را به خود اختصاص می دهد که در اصل محل قرار گرفتن موتور است .

اجزا لکوموتیو دیزل

اجزا لکوموتیو دیزل

قطار مگلو (MAGLEV TRAINS )جدیدترین و پرسرعت ترین نسل قطار 

قطارهای مگلو بر پیچه‌ی هوا و اصطکاک قابل صرف ‌نظر کردن شناور است. این فقدان اصطکاک و آیرودینامیک قطار اجازه می‌دهد که این قطارها به شکل غیرقابل باوری حمل و نقل را سریع انجام می‌دهد. این سرعت بیش‌از ۳۱۰ کیلومتر در ساعت یا دوبرابر سریع ترین قطارهای آمتراک (Amtrak) است. در مقایسه با هواپیماهای مسافری بوئینگ ۷۷۷ که برای مسافت‌های زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرد می‌تواند به سرعت‌ ۵۶۲ مایل در ساعت (۹۰۵کیلومتر در ساعت) دست یابد. طراحان قطار می گویند خطی را تا بیش از ۱۰۰۰ مایل (۱۶۰۹ کیلومتر) خواهند کشید. با ۳۱۰ کیلومتر در ساعت می‌توانید از پاریس تا رم را فقط در ۲ ساعت طی کنید.

قطار مگلو (MAGLEV TRAINS )

قطار مگلو (MAGLEV TRAINS )

برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد قطار های مگلو ، مقاله اختصاصی قطار مگلو  را مطالعه نمایید.

 

منابع:

www.trn.trains.com

www.trainhistory.net

واکنش شما چیست؟
I like it
50%
interested
50%
Hate it
0%
What
0%
درباره نویسنده
میثم نجفی ارشادی

دانشجوی مهندسی مکانیک

پاسخ بدهید