مثير للإعجاب

تاريخ تكنولوجيا السكك الحديدية

تاريخ تكنولوجيا السكك الحديدية


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

منذ اختراعها ، لعبت السكك الحديدية دورا كبيرا في تطوير الحضارات في جميع أنحاء العالم. من اليونان القديمة إلى أمريكا الحديثة ، غيّرت طرق السكك الحديدية طريقة سفر البشر وعملهم.

يعود أقرب شكل للنقل بالسكك الحديدية إلى عام 600 قبل الميلاد. صنع الإغريق أخاديد في طرق من الحجر الجيري المرصوف لاستخدامها مع المركبات ذات العجلات ، مما يسهل نقل القوارب عبر برزخ كورنثوس. ومع ذلك ، عندما غزا الرومان الإغريق في عام 146 قبل الميلاد ، سقطت السكك الحديدية المبكرة في الخراب واختفت لأكثر من 1400 عام.

أول نظام للنقل بالسكك الحديدية الحديث لم يعود إلى القرن السادس عشر. وحتى مع ذلك ، سيكون هناك ثلاثمائة سنة أخرى قبل أن يؤدي اختراع القاطرة البخارية إلى تحويل النقل بالسكك الحديدية على نطاق عالمي.

أول السكك الحديدية الحديثة

ظهرت السلائف في القطارات الحديثة في أوائل خمسينيات القرن الماضي في ألمانيا مع إدخال العربات. تتكون هذه الطرق البدائية من القضبان الخشبية التي كانت العربات أو العربات التي تجرها الخيول قادرة على الحركة بسهولة أكبر من الطرق الوعرة. بحلول سبعينيات القرن التاسع عشر ، تم استبدال القضبان الخشبية بقضبان حديدية. تطورت هذه العربات إلى خطوط ترام تنتشر في جميع أنحاء أوروبا. في عام 1789 ، صمم الإنجليزي وليام جيسوب العربات الأولى بعجلات ذات حواف مشدودة ، مما يسمح للعجلات بتحكم السكك الحديدية بشكل أفضل. تم تنفيذ ميزة التصميم الهامة هذه إلى قاطرات لاحقة.

حتى 1800s ، تم بناء السكك الحديدية من الحديد الزهر. لسوء الحظ ، كان الحديد الزهر عرضة للصدأ وكان هش ، مما تسبب في كثير من الأحيان إلى فشلها تحت الضغط. في عام 1820 ، ابتكر جون بيركينشو مادة أكثر دواما تدعى الحديد المطاوع. هذا الابتكار ، على الرغم من أن التحسن في الحديد الزهر كان لا يزال معيبًا ، إلا أنه أصبح المعيار حتى مكّن عملية Bessemer من إنتاج أرخص للصلب في أواخر ستينيات القرن التاسع عشر ، مما أثار التوسع السريع في السكك الحديدية ليس فقط عبر أمريكا ولكن حولها العالم. في النهاية ، تم استبدال عملية Bessemer باستخدام أفران الموقد المفتوح ، مما قلل من تكلفة إنتاج الصلب وسمح للقطارات بالربط بين معظم المدن الرئيسية في الولايات المتحدة بنهاية القرن التاسع عشر.

الثورة الصناعية ومحرك البخار

مع وضع الأسس لنظام سكة حديد متطور ، كل ما بقي فعله هو إيجاد وسيلة لنقل المزيد من الناس والمزيد من البضائع لمسافة أطول على مدى فترة زمنية قصيرة. وجاء الجواب في شكل واحد من أهم الاختراعات للثورة الصناعية ، محرك البخار ، الذي كان حاسما لتطوير السكك الحديدية الحديثة والقطارات.

في عام 1803 ، قرر رجل يدعى صموئيل هومفراي تمويل تطوير سيارة تعمل بالبخار لاستبدال العربات التي تجرها الخيول على الترام. بنى ريتشارد تريفيثيك تلك السيارة ، أول قاطرة ترام بمحرك بخاري. في 22 فبراير 1804 ، نقلت القاطرة حمولة من 10 أطنان من الحديد ، و 70 رجلاً ، وخمس عربات إضافية على بعد 9 أميال بين المصنوعات الحديدية في Pen-y-Darron في بلدة Merthyr Tydfil ، ويلز ، إلى أسفل Abercynnon الوادي. استغرقت الرحلة حوالي ساعتين لإكمالها.

في عام 1812 ، أصبح المخترع الإنجليزي جورج ستيفنسون مهندس مناجم لخط سكة حديد ستوكتون ودارلينجتون. بحلول عام 1814 ، بنى أول قاطرة له. لم يمض وقت طويل بعد ذلك ، فأقنع أصحابها بتجربة قاطرة تعمل بالبخار. الجهد الأول كان اسمه تنقل. بينما يُعزى ستيفنسون إلى مخترع أول محرك قاطرة بخارية للسكك الحديدية ، يُشار إلى اختراع Trevithick باعتباره أول قاطرة ترام.

في عام 1821 ، أصبح الإنجليزي جوليوس جريفيث أول شخص يحصل على براءة اختراع قاطرة طريق للركاب. بحلول سبتمبر 1825 ، باستخدام قاطرات ستيفنسون ، أطلقت شركة ستوكتون ودارلينجتون للسكك الحديدية أول خط للسكك الحديدية لنقل البضائع والركاب على حد سواء وفق جداول منتظمة. يمكن أن تسحب هذه القطارات الجديدة ست سيارات محملة بالفحم و 21 سيارة ركاب بسعة 450 راكبًا على بعد تسعة أميال في حوالي ساعة.

لم يمض وقت طويل على ذلك ، افتتح ستيفنسون شركته الخاصة المبنية ، روبرت ستيفنسون وشركاه. النموذج الأكثر شهرة له ، صاروخ ستيفنسون، تم تصميمه وبناؤه لصالح Rainhill Trials ، وهو حدث عام 1829 أقامته سكة حديد ليفربول ومانشستر لاختيار أفضل تصميم لتشغيل قاطراتهما الجديدة. الصاروخ، قاطرة الأكثر تقدما في عصرها ، فاز بسهولة واستمر في وضع المعيار الذي سيتم بناء معظم محركات البخار لمدة 150 سنة القادمة.

نظام السكك الحديدية الأمريكية

يعتبر العقيد جون ستيفنز هو والد السكك الحديدية في الولايات المتحدة. في عام 1826 ، أظهر ستيفنز جدوى تحرك البخار على مسار دائري تجريبي تم بناؤه في مزرعته في هوبوكين ، نيو جيرسي - قبل ثلاث سنوات من اتقان ستيفنسون قاطرة بخارية عملية في إنجلترا.

حصل ستيفنز على أول ميثاق للسكك الحديدية في أمريكا الشمالية في عام 1815 لكن آخرين بدأوا في تلقي المنح وبدأ العمل في أول خطوط السكك الحديدية التشغيلية بعد فترة وجيزة. في عام 1930 ، قام بيتر كوبر بتصميم وبناء أول قاطرة بخارية أمريكية الصنع ابهام توم، ليتم تشغيلها على السكك الحديدية المشتركة الناقل.

هناك ابتكار رئيسي آخر للقطار في القرن التاسع عشر لم يكن له أي علاقة بالدفع أو الإمداد بالطاقة. بدلا من ذلك ، كان كل شيء عن راحة الركاب. اخترع جورج بولمان سيارة بولمان النائمة في عام 1857. على الرغم من أن سيارات النوم كانت مستخدمة على السكك الحديدية الأمريكية منذ ثلاثينيات القرن التاسع عشر ، فقد صُممت سيارة بولمان خصيصًا لسفر الركاب خلال الليل واعتبرت تحسناً ملحوظًا عن سابقاتها.

عيوب قوة البخار

بينما كان للقاطرات التي تعمل بالبخار تأثير لا يمكن إنكاره على النقل والتوسع الاقتصادي على مدار الـ 19عشر القرن ، كانت التكنولوجيا لا تخلو من عيوبها. كان أحد أكثر هذه المشاكل إشكالية هو الدخان الناتج عن حرق الفحم ومصادر الوقود الأخرى.

في حين أن المنتجات الثانوية الضارة كانت مقبولة في المناطق الريفية المفتوحة ، حتى في وقت مبكر ، أصبحت المخاطر الناجمة عن عادم الوقود أكثر وضوحًا لأن خطوط السكك الحديدية التي تم التعدي عليها في مناطق مكتظة بالسكان ، والتي استلزمت بدورها عددًا متزايدًا من الأنفاق تحت الأرض لاستيعاب القطارات المتجهة إلى المناطق الحضرية. الأماكن. في حالة النفق ، قد يصبح الدخان قاتلاً ، خاصةً إذا وقع قطار تحت الأرض. بدت القطارات التي تعمل بالكهرباء بديلاً واضحًا ، لكن تكنولوجيا القطار الكهربائي المبكرة لم تستطع ببساطة مواكبة البخار لمسافات طويلة.

قاطرات كهربائية احصل على بداية بطيئة

تم بناء أول نموذج أولي لقاطرة كهربائية في عام 1837 من قبل الكيميائي الاسكتلندي روبرت ديفيدسون ، مدعوم من خلايا البطاريات الجلفانية. قاطرة ديفيدسون القادمة ، نسخة أكبر اسمه جالفانيالذي ظهر لأول مرة في معرض الجمعية الملكية للفنون الاسكتلندية في عام 1841. كان وزنه سبعة أطنان ، وكان له محركان لمحرك مباشر للتردد يستخدمان مغانط كهربائية ثابتة تعمل على قضبان حديدية متصلة بأسطوانات خشبية في كل محور. في حين تم اختباره على سكة حديد إدنبره وجلاسجو في سبتمبر من عام 1841 ، إلا أن الطاقة المحدودة لبطارياته أعاقت المشروع. ال جالفاني تم تدميره في وقت لاحق من قبل عمال السكك الحديدية الذين رأوا أن التكنولوجيا البديلة تشكل تهديدا محتملا لكسب رزقهم.

أول بنات قطار فيرنر فون سيمنز ، أول قطار ركاب كهربائي ، يتألف من قاطرة وثلاث سيارات ، بدأ تشغيله في عام 1879 في برلين. كان أقصى سرعة للقطار أكثر من ثمانية أميال في الساعة (13 كم). على مدار أربعة أشهر ، نقلت 90،000 مسافر على مسار دائري يبلغ طوله 984 قدم (300 متر). تم تزويد التيار المباشر للقطار بقدرة 150 فولت عبر قطار ثالث معزول.

بدأت خطوط الترام الكهربائية تكتسب شعبية ، أولاً في أوروبا ثم في الولايات المتحدة ، بعد ظهورها لأول مرة في عام 1881 في ليشترفيلد خارج برلين ، ألمانيا. بحلول عام 1883 كان الترام الكهربائي يعمل في برايتون ، إنجلترا والترام الذي أطلق الخدمة بالقرب من فيينا ، النمسا ، وكان العام نفسه هو الأول في الخدمة العادية التي يتم تشغيلها بواسطة خط علوي. بعد خمس سنوات ، دخلت العربات الكهربائية التي صممها فرانك ج. سبراغو (مخترع كان يعمل في السابق لتوماس إديسون) إلى سكة حديد ريتشموند يونيون للركاب.

الانتقال من البخار إلى الكهربائية

تم إطلاق أول خط للسكك الحديدية الكهربائية تحت الأرض بواسطة خط سكة حديد المدينة والجنوب في لندن في عام 1890. بعد خمس سنوات ، ابتكر Sprague نظامًا للتحكم في الجر متعدد الوحدات (MU) لتغيير لعبة القطارات. تم تجهيز كل سيارة بمحرك الجر والمرحلات التي تسيطر عليها المحركات. استمدت جميع السيارات القوة من مقدمة القطار وعملت محركات الجر في انسجام تام. حصلت MUs على أول تركيب عملي لها لخط السكك الحديدية المرتفع ساوث سايد (الذي أصبح الآن جزءًا من Chicago L) في عام 1897. مع نجاح اختراع Sprague ، سرعان ما تولت الكهرباء مكان الإمداد بالطاقة المفضل لمترو الأنفاق.

في عام 1895 ، أصبح امتداد أربعة أميال من خط الحزام بالتيمور من خط السكة الحديدية بالتيمور وأوهايو (B&O) المتصل بنيويورك أول خط سكة حديد أمريكي رئيسي يتم تزويده بالكهرباء. وانسحبت قاطرات البخار حتى الطرف الجنوبي من الخط المكهرب ، ثم قُرنت بالقطارات التي تعمل بالكهرباء وسحبت عبر الأنفاق التي تحيط بالتيمور.

كانت مدينة نيويورك واحدة من أوائل الدول التي حظرت المحركات البخارية من أنفاق القطارات. في أعقاب تصادم نفق بارك أفنيو عام 1902 ، تم حظر استخدام القاطرات المولدة للدخان جنوب نهر هارلم. بدأ خط السكة الحديد المركزي في نيويورك باستخدام القاطرات الكهربائية بحلول عام 1904. ابتداءً من عام 1915 ، بدأت خطوط السكك الحديدية في شيكاغو وميلووكي وسانت بول والسكك الحديدية في المحيط الهادئ عبر جبال روكي وإلى الساحل الغربي. بحلول الثلاثينيات من القرن الماضي ، كان خط سكة حديد بنسلفانيا قد كهر أراضيها بالكامل شرق هاريسبورج ، بنسلفانيا.

مع ظهور القطارات التي تعمل بالديزل في الثلاثينيات والعقود التالية ، تباطأ التوسع في البنية التحتية للقطارات التي تعمل بالكهرباء. ومع ذلك ، في نهاية المطاف ، سيتم الجمع بين الديزل والطاقة الكهربائية لإنشاء عدة أجيال من الديزل والكهرباء الهجينة التي تستخدم أفضل التقنيات على حد سواء وستستمر لتصبح المعيار لكثير من خطوط السكك الحديدية.

تقنيات القطار المتقدمة

في الستينيات وأوائل السبعينيات ، كان هناك اهتمام كبير بإمكانية بناء قطارات للركاب يمكن أن تسير أسرع بكثير من القطارات التقليدية. منذ سبعينيات القرن العشرين ، تركز الاهتمام على تقنية بديلة عالية السرعة تعتمد على الارتفاع المغنطيسي ، أو ماجليف ، حيث تركب السيارة على وسادة هوائية تم إنشاؤها بواسطة التفاعل الكهرومغناطيسي بين جهاز داخلي وآخر مدمج في دليلها.

تم تشغيل أول قطار فائق السرعة بين طوكيو وأوساكا في اليابان وافتتح في عام 1964. ومنذ ذلك الحين ، تم بناء العديد من هذه الأنظمة في جميع أنحاء العالم ، بما في ذلك إسبانيا وفرنسا وألمانيا وإيطاليا والدول الاسكندنافية وبلجيكا وكوريا الجنوبية والصين والمملكة المتحدة وتايوان. ناقشت الولايات المتحدة أيضًا تركيب سكة حديد عالية السرعة بين سان فرانسيسكو ولوس أنجلوس وعلى الساحل الشرقي بين بوسطن وواشنطن العاصمة.

سمحت المحركات الكهربائية والتطورات في تقنيات النقل بالقطار منذ ذلك الحين للبشر بالسفر بسرعة تصل إلى 320 ميل في الساعة. هناك مزيد من التطورات في هذه الآلات في المراحل التطويرية ، بما في ذلك قطار أنبوب Hyperloop ، المتوقع أن يصل إلى سرعات تقترب من 700 ميل في الساعة ، والتي أكملت أول اختبار ناجح للنموذج الأولي في عام 2017.


Video, Sitemap-Video, Sitemap-Videos