تصميم محطات القطارات – اسس تصميم محطات القطار

تصميم محطات السكك الحديدية : 

هل تعلم ماهي اسس تصميم محطات القطار  ؟ خلال هذا الموضوع سنتعرف على ابرز المعلومات التي تحتاجها خلال عملية تصميم محطات السكك الحديدية

• ما هي محطات السكة الحديد؟
• كيف يمكن تحقيق الاستدامة؟
• ما هي المكونات الرئيسية للسكك الحديدية؟
• ما هي متطلبات ومعايير التصميم لعناصر محطة السكة الحديد؟

ماهي السكة الحديدية ؟  هي نظام نقل بري بواسطة قطارات تسير على خط سكة حديد.

يتم عن طريق نقل الركاب والبضائع بالمركبات ذات العجلات المصممة خصيصًا لسير السكك الحديدية أو على طول السكك الحديدية

يشمل النقل بالسكك الحديدية السكك الحديدية ومترو الأنفاق والمترو الخفيف والترام

ماهي مكونات مشاريع السكك الحديدية ؟

يتكون المشروع من جزئين رئيسيين:

1. يسمى الجزء السفلي أساس السكة الحديدية.
2. الجزء العلوي بالسكة الحديدية وينقسم إلى: (قضبان السكك الحديدية – العوارض – مثبتات خط الجنزير – مادة التحكيم)

– إن عرض الخطوط النظامي في تصميم محطات القطار  (معتمد في 71% من الخطوط الحديدية في العالم) 1,345م مع تساهل يتراوح ما بين -3 إلى +10مم، وإمكانية اتساع بحيث لا يتجاوز العرض عن 1,47م. وهناك أبعاد أخرى للسكك الحديدية، في الولايات المتحدة الأمريكية 1,448م، في الاتحاد السوفييتي 1,524م، في البرازيل 1,6م، في شبه الجزيرة البرتغالية الإسبانية 1,672م، في تشيلي والأرجنتين والهند 1,676م.

– السطح السفلي لقاعدة القضيب الحديدي:  0,6م وأعلى من مستوى الفيضانات المتوقعة، ومن أجل الخطوط الثانوية يكتفى بأعلى من هذا المستوى.

– عمق الحفر الجانبية  0,4 – 0,6 أعلى من حرم السكة.

الميل  1/600 أو يفضل 1/300.

– انحدار الحفر خلال تصميم محطة قطار   (8) وحسب طبيعة الأرض.

وفي حالة الانحدار المبني، فيجب إحداث أنابيب وهدارات من أجل جريان المياه، وفي كل مكان حيث توجد مستويات من المياه، ويجب أخذ العناية أكثر من أجل التجفيف (أنابيب لتصريف المياه، وحفر).

– الميل الطولاني: من أجل الخطوط الرئيسية  25% (1/40)، ومن أجل الخطوط الثانوية  40%، إنما الانحدارات  1/80 في وسط الخط الرئيسي وبـ 40% في وسط الخط الثانوي حيث يعمل حساب خاص للترخيص.

وفي المحطات وعلى خطوط المرآب  1/400.

– ضغط العجلات المريح من أجل الخطوط الرئيسية = 8 طن، وإذا كانت الركيزة كافية = 9 – 10 طن.

معاير السلامة و الأمان في تصميم السكك الحديدية :

• ضبط المداخل والمخارج (استخدام بوابات الكترونية وتوفير نقاط تفتيش أمنية).
•  حماية الممتلكات الشخصية (تخزين الأمتعة والحقائب – تخزين الدراجات والعربات)
•  توفير متطلبات الطوارئ (توفير محاور وسلالم الهروب – استخدام إشارات وإشارات إرشادية للهروب)
• توفير مساحة دفاعية وحماية من الظروف الخارجية وتأمين متطلبات الصيانة التشغيلية
• توفير الإضاءة المناسبة والحد من السرقة من خلال تخصيص مساحات لتخزين الأمتعة.
• توفير محطة إطفاء ونقطة أمنية داخل المحطة.
• يجب أن يكون هناك نقطة إسعاف وعيادة للحالات المرضية وغرفة عزل أيضًا.
• تدريب العاملين على إجراءات السلامة الشخصية.
• وضع مجموعة من العلامات الواضحة والمرئية في النقاط التي يتوقع أن يستغلها المتسول للدخول إلى مواقع المسارات (مثل المحطات ومعابر السكك الحديدية).
• عند تصميم المحطات ، يجب أن يكون الطريق المصرح له بالمرور آمنًا ومبينًا بوضوح وسهل الاستخدام.
• استخدام الدوائر التلفزيونية المغلقة لمراقبة محطات القطار.
• مراعاة احتياجات الأمن والسلامة لذوي الاحتياجات الخاصة بما في ذلك عناصر الحركة الرأسية والأفقية والممرات والعلامات الإرشادية لهذه الممرات.

معاير الحياة عند التصميم

• الاهتمام بزيادة التفاعل الاجتماعي وتحقيق الكفاءة الاقتصادية من خلال التأكيد على مناطق الاجتماعات وصالات الانتظار والحدائق.
• يجب أن تراعي تصميمات المحطة التواصل مع التراث الثقافي والتأكيد على هوية المنطقة

اسس تصميم محطات القطار من أجل الخطوط الخاصة (معامل) وتفرعاتها :

– الميل الطولاني في تصميم محطة قطار  1/25، خطوط المرآب  1/400، ويمكن أن تكور تغيرات الميل حتى قطر دائرة  1000م.

ضغط العجلات المريح على الخطوط المستعملة من قبل قاطرات  8 طن.

تصميم خطوط السكك الحديدية

– أنصاف أقطار المنعطف = R

للخطوط الرئيسية والخطوط المباشرة ……………  300م.

في المحطات ……………………………………  180م.

للخطوط الثانوية التي تعبر عليها الحافلات:

من أجل الخطوط الرئيسية ………………………  180م.

للخطوط الثانوية التي لا تعبر عليه الحافلات:

من أجل الخطوط الرئيسية ………………………  100م.

لخطوط الوصل التي تستقبل قاطرات:

الـ Bundesbahn ……………………………  140م.

لخطوط الوصل التي لا تستقبل قاطرات:

الـ Bundesbahn ……………………………  100م.

مع حد أدنى ………………………………………  35م.

أنصاف أقطار  130م لا تطابق أبدًا كافة نماذج الحافلات.

– تصميم السكك الحديدية ذات الخطوط الضيقة :

من أجل خط متري R  50م، من أجل خط من 0,75م: R  40م، من أجل خط من 0,60م: R  25م.

وفي خطوط ستتحمل سرعات عالية بالنسبة للسرعات العادية، يجب إدخال بين الجزء المستقيم وقوس الدائرة ذان نصف القطر R منعطف تحول، حيث أن هذا المنعطف يغيّر تدريجيًا من 1:  إلى 1: R  (1). وترفع بالتدريج الأجزاء المنعطفة، ومن أجل التثبيت في الحدود المقبولة (  0,65م/ثا) للتسارع النابذ الناتج حينئذ من الممر عبر قوس الدائرة، ننظم منحنى مرتفع، ومنعطف تحول.

– تغيرات الخطوط معينة حسب شكل القضبان، وقطر الفرع، وميل القلب، وعلى سبيل المثال 49 – 190 – 1:9، والحافلات لا يمكن أن تشغل الخطوط إلا حتى الإشارة  (3).

والمسافة بين وسط الخطوط إلى ارتفاع الإشارة  3,5م.

– طول رأس الإبرة من أجل تغيرات الخط  (2):

49 – 190 – 1: 7,5 = 25,222م/12,611م.

و49 – 190 – 1: 9 = 27,138/10,523م.

49 – 300 – 1: 9 = 33,330م/16,615م.

مراكز التوزيع العادية  = D  (8).

من أجل مراكز التوزيع الدوارة المحورية 2 – 3م، من أجل الحافلات: 3,5 – 10م، من أجل القاطرات: 12,5 – 23م.

جهاز تحويل على مستوى: اتساع = تباعد محوري كحد أدنى لخطوط التحول + 0,5م  (6)، (7).

– عبور على مستوى:

طول الحواجز من أجل الطرق القروية حوالي 5م، ومن أجل الطرق الدولية 6 – 7، وداخل المدن يجب حساب عرض كل شارع، كما أنه في كل الحالات من الأفضل التقيد بالتعليمات الموضعية والمحلية.

تصميم السكك الحديدية

تعيين حدود علوية للمسافة الحرة على الخطوط مع أسلاك كهربائية 15 ك. ف.

فمن أجل الإنشاءات العلوية، والأنفاق والمعابر القائمة بالجر بواسطة البخار إلى الجر بواسطة الكهرباء.

نصف عرض الجزء العلوي للبنية.

– العرض الحر:

لبوابات الدخول  3,35م (وفي الإنشاءات الحديثة  4,00م).

من أجل الأنفاق في تصميم محطة قطار:

مسافة حرة إضافية بين الجدران والبنية على الخطوط بخط واحد 40سم، وعلى تلك بخطين 30سم.

– مداخل على الأرصفة بنفق أو جسر ضيق.

عرض من 2,5م إلى 4م وإن وجد تيار مزدوج فمن 4 إلى 8م.

– عرض الأدراج: 2,5 إلى 4م  ص358 (الحركة).

ارتفاع الأرصفة:

فوق رأس القضيب  38سم وإذا كنا سنصعد بسهولة فـ 76سم.

وسط الخط المستخدم 1,6 إلى 1,7م  (2).

إن العودة إلى الوراء ضرورية من أجل كل إنشاء حديث فهو متغير حسب البلاد.

يوصى Hesse بمسافة بين المنشآت المانعة للاحتراق مع أغطيتها التابعة لها  إلى 7,5م من تأثير السكك الحديدية عليها. والمسافة بين المنشآت غير المانعة للاحتراق والمغطاة بأغطية طرية  15م وكذلك أيضًا بالنسبة للمنشآت حيث يوجد فيها تخزين للمنتجات غير القابلة للاحتراق.

والاتجاه الاختصاصي للسكك الحديدية الفيدرالية يقدم كل التعليمات في خصوص هذا الموضوع.

تصميم أرصفة التحميل :

خطوط التحميل الحرة  (1) إلى (4)، (6).

من أجل البضائع غير المرتبة (فحم، مواد بناء، سماد، حصاد، … إلخ) الطول …………………………… 150 – 200م.

المدخل جانبي أو ثنائي الجانب بحيث يسمح بالتحميل دون إزعاج الحركة.

– تصميم سكك التحميل :

العرض (بسيط)……………………………. 12 – 15م.

العرض (مزدوج) …………………………. 18 – 21م.

وفي النهاية سطح الدوران.

مرتقيات جانبية ونهائية  (3)، (5) من أجل تحميل عربات البضائع المزدحمة بالآلات والماشية.

ارتفاع المرتقيات الجانبية …………………. 1 – 1,10م.

ارتفاع المرتقى النهائي ……………… 1,235م فوق السكة.

ميل المداخل ……………………………. 1/12 – 1/20.

ومن أجل المشاية ……………………….. 1/20 – 1/50.

عرض المرتقيات الجانبية  4م، والطول المناسب للخط (L. ut) للمرتقيات الجانبية والنهائية  2 أطوال الأقطار، وحسب حركة المرور.

السعة حسب البضاعة:

مستودع للبضائع المغلفة (صناديق – براميل – طرود .. إلخ).

عرض المستودع …………………………… 6 – 20م.

طول المستودع حسب الاحتياجات، والمستودعات الطويلة ستكون مقسمة كل 50م بجدران ضخمة، وتباعد الأبواب فيها حسب طول السارة، وهو حوالي 9,5م.

فتحة الأبواب، جانب الخط، بعرض ……………… 4,00م.

فتحة الأبواب، جانب الطريق، بعرض …………… 2,70م.

فتحة الأبواب، ارتفاع …………………………… 2,80م.

إفريز بارز أبعد من محور الخط بحوالي ………… 0,30م.

ونسبيًا أقل في حالة الأسلاك الكهربائية.

وفي حالة حركة المرور الشديدة هناك خطان من الجهتين للأرصفة والتحميل يتم بنفس المستوى، وذلك بنقل البضائع بالحافلات نحو المستودع.

– البناء: هيكل معدني أو خشبي مع إمكانية التوسع، أو بالبيتون المسلح  (7).

– أرصفة المسافرين في تصميم محطة قطار : ارتفاع الأرصفة 0,38م 0,76م أو 0,98م أعلى من القضبان  (8).

المسافة بين حافة الرصيف والتجهيزات الثابتة (درج، كشك …. إلخ) …………………………………………… 2,50م.

المسافة بين الأعمدة (جانب طولاني) ………… 10 – 15م.

– العرض المناسب للأرصفة:

أرصفة رئيسية للمحطة …………………………  7,5م.

أرصفة متوسطة مع تقاطع الخطوط…………………  6م.

أرصفة متوسطة مع مداخل فردية للخطوط ……….  7,5م.

أرصفة متوسطة فعالة من الجهتين  9م  (9).

وبجوار الأدراج (  3م بين الدرج والرصيف)، وعادةً أقل من حافة الأرصفة.

أرصفة للأمتعة بين الخطوط  7,5م، ويزاد عليها في حال الإمكان عرض الدعامات.

– أطوال مناسبة للأرصفة:

قطارات عادية ………………………… 150 – 400م.

يحسب طول القطار حسب عدد القطب.

قطارات بطيئة …………………. 4,5 إلى 5م لكل قطبة.

قطارات البضائع …………………. 4,5 إلى 4,5 لكل قطبة.

قاطرة + مقطورة …………………………………. 20م.

عدد القطب المقبولة: مسافرين = 60.

عدد القطب المقبولة: بضائع = 150.

تصميم محطات المسافرين

– اختيار مكان تصميم محطة قطار : محطة العبور قدر الإمكان وسط المدينة، مع طرق تحت أرضية أو علوية  (1)، (2).

هناك محطات تقاطع الخطوط ذات الارتفاعات المختلفة، هذه المحطات تسمح بممرات قصيرة إنما لا تفيد في استثمار الخطوط الحديدية، لأن السيارات المناسبة لا تستطيع أن تمر من جانب إلى آخر  (3) .

محطات الرأس بطبيعة الحال لا تستلزم أي خطوط من محطات العبور، وقد توجد عدة محطات رأسية في مدينة واحدة وقد تتصل مع بعضها بخطوط خارجية  (4) (برلين) والأفضل داخلية  (5)، (6) (بروكسل) وهامبرغ، لأنها تسهل المسير وعبور المسافرين، ونقل الأمتعة، والبضائع السريعة والبريد.

– محطات البضائع تكون عادةً مجاورة لمحطة المسافرين وفي المحطات الهامة تفصل بشكل كلي، ويميز التحميل بالحافلات مباشرةً (خطوط التحميل الحرة، والمرتقيات الجانبية، والنهائية) وبتلك للبضائع المحزومة (عنابر البضائع، مع احتمال فصل الوارد والصادر)، ومحطات من أجل البضائع الخاصة (فحم، ماشية، فواكه، سمك، خضار).

– وضعية الخطوط داخل المدن:

1- على ارتفاع الشوارع مع ممر على مستوى أو أفضل من ذلك.

2- على ردميات فوق الشوارع.

3- أو بخنادق تحت مستوى الشوارع.

– تصميم محطة المسافرين :

خطوط على ارتفاع الشوارع مستعملة كثيرًا في مواضع الخدمة الصغيرة والمتوسطة وبناء على مستوى الأرصفة، ومداخل إليها بتقاطع الخطوط  (7) Rudesheim وبأنفاق تحت الأرض من أجل المسافرين  (8) (Bonn) وبأنفاق تحت الأرض للمسافرين والبضائع معًا من أجل المحطات الأكثر أهمية (نزول + صعود).

ونتدارك ذلك بالرفع Cologn e, Hanovro)) أو بغرز الخطوط (Darmta, Copenhague, Londres)  (9) إلى (13)، ويستثنى من ذلك المحطات الرأسية  (14).

ومن وجهة النظر التخطيطية للمدن فإن الوصول بالخنادق هو الحل الأفضل، فمظهر المدينة لم يعد يتقبل التراب المردوم (الحل 2)، أو حركة السير بالنسبة للعرقلة (الحل 1)، والحل الثالث لا يمكن تحقيقه إلا في عدم وجود ما هو غير صالح (حقل ماء جوفي مرتفع جدًا، تحويل هام لشبكة المجاري والمياه العذبة).

والحلول 2، 3 مرضية في الأساس:

مدخل سهل من الجهتين، ووضح المجموعة، وممرات مختصرة من أجل المسافرين والأمتعة، صعود أقل، ودون تقاطعات للخطوط، وفي كل الأحوال إذا كان البناء واقع عرضانيًا وتحت الخطوط (11) ، محطة حديقة الحيوانات، أو فوق الخطوط  (13) ، فإن الحل الأخير هو أفضل الجميع.

تصميم محطات الركوب

ملاحظات عامة لتصميم محطات المترو:

درجة حرارة صالة قطع التذاكر 12 م.

ضوء النهار  1/5 من مساحة الأرضية.

أماكن قطع التذاكر اعتبارًا من 1,5 إلى 2م.

أرضية مانعة للانزلاق، والتباليط من الحجر الرمل أو من الغرانيت.

الجدران حتى الارتفاع 1,75 مغطاة بالتباليط، والطلاء القاسي وبالألواح الخشبية.

أبواب لعربات الأمتعة بعرض من 1,9 – 2,3م، ومقاومة للصدمات بمساعدة عوارض فولاذية أو بقضبان حديدية حتى 1,20م من الارتفاع.

مركز لشحن الأمتعة 2,00 × 2,5م، ومن أجل الدراجات فيفضل أكثرها بساطة وراحة ووفرة للمكان ويفضل أن تعلق من العجلة الأمامية  (12) – (13).

والتعليق يتم بسهولة برفع الدراجة على العجلة الخلفية ومن ثم رفعها من المفصل الموضوع تحت المقعد.

ويكيبيديا محطة قطار