نظام أرنو
نظام أرنو هو نظام مفصلي للقطارات، للانعطاف على خطوط السكك الحديدية، اخترعه جان كلود ريبوبليكان أرنو وحصل على براءة اختراع في فرنسا عام 1838. كان أرنو كبير مهندسي خط سكة حديد سوس ، الذي تم بناؤه في الأصل بنصف قطر ضيق للغاية في المنطقة المحيطة بسوس، هوت دو سين .
بدعم من الأكاديمية الفرنسية للعلوم ، ابتكر أرنو نظامًا جديدًا للحركة يسمح لعجلات القطار بالدوران، وهو نظام أرنو للسكك الحديدية ، وشُيّد خط سكة حديد سوس لاختبار نماذجه الأولية. بدأ تشغيل الخط تجاريًا عام ١٨٤٦، لكن تكلفة التشغيل واستخدام مقياس عريض يبلغ ١٧٥٠ ملم ( ٥ أقدام و ٨ و ٧ / ٨ بوصة ) حالا دون انتشاره على نطاق أوسع. ومع اختراع العربة ذات المقود المزدوج ، أصبح الخط فائضًا عن الحاجة، فتم التخلي عنه نهائيًا بحلول عام ١٨٩٣.
نظام
مشكلة
عندما كانت السكك الحديدية في بداياتها، كانت القطارات تتألف من قاطرة بخارية وعربة أو أكثر ذات محورين ثابتين. ومع ازدياد السرعات، تسبب هذا التصميم في تآكل كبير للسكك الحديدية وعدم استقرار طبقة الحصى .
الحل المقترح
لحل هذه العيوب، اقترح أرنو نظام المحاور المفصلية حيث تم تقليل زاوية انحراف العجلات إلى الصفر تقريبًا. وقد قام أرنو بتكييف النظام المستخدم في عربات الخيول، والذي يدور فيه كل محور حول مركزه، ليتم تطبيقه بالتساوي على المحورين معًا.
ابتكر أرنو نظامًا من السلاسل والبكرات لضبط انحراف كل عجلة بشكل صحيح أثناء الانعطاف: فبمجرد أن يبدأ المحور الأمامي بالدوران، تدور جميع المحاور الأخرى بنفس المقدار. إلا أن هذا النظام كان معيبًا، إذ لا تقع جميع عربات القطار الطويل على نفس الجزء من المنحنى. وكان الحل الوسط هو استخدام بكرات بأقطار مختلفة، مع عجلات توجيه على القاطرة للتحكم في حركتها. كما كان من المتوقع أن يوفر استخدام سكة حديد عريضة بعرض 1750 مم ( 5 أقدام و 8 و 7 / 8 بوصة ) مزيدًا من الثبات.
لم يكن هذا النظام مناسبًا لقاطرات البخار ، لذا ابتكر أرنو نظامًا منفصلاً لها. كانت القاطرات مزودة بترتيب عجلات 2-4-2، وكانت عجلات القيادة بدون حواف . أما عجلات الحمل فكانت قابلة للدوران ويتم التحكم بها بواسطة عجلات توجيه شبه أفقية. [ 1 ]
تقدم أرنو بطلب للحصول على براءة اختراعه، رقم 8342، في 28 مارس 1838.
التطبيق العملي
المحاكمات والجائزة الكبرى للمعهد
أُجريت تجارب في سان مانديه بين عامي 1839 و1840 على مسار دائري بطول كيلومتر واحد (0.62 ميل) أنشأه ألكسيس دولونغ. وقد أثبتت هذه التجارب بنجاح استقرار النظام وسلامته. وأشادت به بالإجماع هيئات عامة، ودوق أومال، والعديد من أعضاء الأكاديمية الفرنسية للعلوم ، [ 2 ] بمن فيهم فرانسوا أراغو .
بعد هذه التجربة، حصل أرنو على الجائزة الكبرى للهندسة الميكانيكية من المعهد. [ 2 ]
امتياز وافتتاح Ligne de Sceaux
بناءً على اقتراح فرانسوا أراغو ، تم تطبيق نظام أرنو على خط سكة حديد سو من باريس إلى سو، في منطقة هوت دو سين . وفي 5 سبتمبر 1844، وقّع أرنو ووزير الأشغال العامة عقدًا لبناء وتشغيل الخط.
بدأ تشغيل الخط عام ١٨٤٦، انطلاقًا من بوابة الجحيم (انظر محطة دينفر-روشيرو ) بمبنى ركاب منحني نصف قطره ٢٥ مترًا (٨٢ قدمًا) على مسار دائري يسمح للقطارات بعكس اتجاهها. وكانت أولى محطات الخط في أركويل ، ثم بورغ-لا-رين على منحنى نصف قطره ٣٠ مترًا (٩٨ قدمًا) . وكان المنحدر باتجاه سو مستقيمًا حتى محطة فونتيني-أو-روز ، ثم تلاه سلسلة من المنحنيات بنصف قطر ٦٣ و٧٠ و٥٠ مترًا (٢٠٧ و ٢٣٠ و١٦٤ قدمًا) ؛ وبلغ الانحدار ١١ ملم/م (١.١٪، ١:٩١)، وهو انحدار كبير. وبلغ طول الخط الإجمالي ١٠.٥ كيلومترات (٦.٥ ميل) .
البدائل
تم حل مشكلة المنحنيات باستخدام عربات النقل ، التي اختُرعت في الولايات المتحدة بعد فترة وجيزة من اعتماد النقل بالسكك الحديدية، بينما كانت هذه التقنية غير معروفة في أوروبا آنذاك. ويتشابه نظام أرنو إلى حد ما مع نظام كليمينسون الحاصل على براءة اختراع ، حيث صُمم كلاهما للحفاظ على محاور العجلات شعاعية بالنسبة لانحناء السكة.
تستخدم تالغو عجلات مستقلة مثبتة في "قضيب" بين العربات. تحافظ قضبان الربط على محاذاة "القضيب" بشكل مماس مع السكة. ومثل أرنو، استخدم هذا النظام في الأصل سككًا عريضة (أيبيرية)، ولكن الإصدارات الحديثة تستخدم سككًا قياسية أو سككًا متغيرة العرض.
قد تُعيد الأبحاث الحالية تصميم نظام أرنو من خلال استبدال وصلات التوجيه الميكانيكية بأنظمة إلكترونية حديثة. ويُعدّ النهج الأكثر جدوى هو وضع محركات جرّ مستقلة في كل عجلة، لا تقتصر وظيفتها على دفع المركبة فحسب، بل تُوجّه أيضًا مجموعة العجلات الفردية عبر توجيه عزم الدوران. يُؤدي هذا إلى تقليل الوزن والتعقيد مقارنةً بالعربات الحالية، مع تقليل التآكل في كلٍّ من القطار والسكك الحديدية. [ 3 ] [ 4 ] ومن الأمثلة على ذلك شركة أكتيويل ونظام التعليق المقترح لقطار الجيل القادم .
التخلي
تم التخلي عن استخدام نظام أرنو من باريس إلى ليمور عام 1883 خلال مفاوضات مع الحكومة وشركة سكة حديد أورليانز إلى روان لإنشاء خطوط جديدة [ 5 ] ، وكان خط سكة حديد سو هو المسار الوحيد الذي بُني وفقًا لتصميمه، مع عرض مساره غير المعتاد وتصميم عرباته وقاطراته الخاصة. [ 6 ] تم استبدال المسار بين عشية وضحاها بعرض قياسي في مايو 1891.
انظر أيضاً
مصادر
- ارمنغود، جاك يوجين (1858). Publication industrielle des Machines, Tools and Appareils les plus Perfectnées et les plus récents Usedés dans les différentes Branches de l'industrie française et étrangère : إشعارات حول les الآلات القاطراتمبعوثة إلى المعرض العالمي [ المجلة الصناعية لأفضل وأحدث الآلات والمرافق والأجهزة في أجزاء مختلفة من الصناعة الفرنسية والأجنبية: ملاحظات حول القاطرات المعروضة في المعرض العالمي ( باللغة الفرنسية). باريس: أ. موريل . تم الاسترجاع 28 نوفمبر 2008 .
- ليكو، جيمس (2008). فرانسوا أراغو، عالم عبقري: الفيزياء وعلم الفلك في القرن التاسع عشر [ فرانسوا أراغو، عبقري عام: الفيزياء وعلم الفلك في القرن التاسع عشر ] (بالفرنسية). علوم إي دي بي. رقم ISBN 978-2868839992.
- جاكوبس، جاستون (1987). La ligne de Sceaux، 140 d'histoire (بالفرنسية). لا في دو رايل . رقم ISBN 2-902808-28-3.
- المجلة العامة لكيمياء الحديد، 1895
مراجع
- ↑ "نظام عجلة التوجيه أرنو" . Douglas-self.com. ١٢ سبتمبر ٢٠١٣. تم الاطلاع عليه بتاريخ ٢١ أكتوبر ٢٠١٣ .
- 1 2 Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des Sciences [ الإجراءات الأسبوعية لأكاديمية العلوم ] (باللغة الفرنسية). المجلد. 11. باريس: غوتييه فيلار. 1840. ص. 115 . تم الاسترجاع 17 نوفمبر 2006 – عن طريق الأكاديمية الفرنسية للعلوم . يتضمن وصفًا للجائزة ودراسة مطولة لمزايا وعيوب نظام أرنو
- ↑ أكتيويل: تقنية جر ثورية ، شركة SET المحدودة
- ↑ نظام تشغيل عالي التقنية لقطار المستقبل ، المركز الألماني لأبحاث الفضاء
- ↑ جاكوبس 1987 ، ص 31-32.
- ↑ أرمينغود 1858 ، ص 45.
- تقنيات السكك الحديدية
- تاريخ النقل بالسكك الحديدية في فرنسا