سكة عربات

كان خط العربات (أو خط العربات ؛ ويُعرف أيضًا باسم خط الترام الذي تجره الخيول ) وسيلةً للنقل بالسكك الحديدية سبقت القاطرة البخارية ، وكانت تستخدم الخيول لجر العربات. كما استُخدم مصطلحا "خط الألواح" و " خط الترام" . وتكمن ميزة خطوط العربات في قدرتها على نقل أحمال أثقل بكثير بنفس قوة الجر التي تجرها الخيول على الطرق.

أقدم دليل على ذلك هو طريق ديولكوس المرصوف، الذي يتراوح طوله بين 6 و8.5 كيلومترات (3.7 إلى 5.3 ميل) ، والذي كان يُستخدم لنقل القوارب عبر برزخ كورنث في اليونان منذ حوالي عام 600 قبل الميلاد. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} كانت المركبات ذات العجلات، التي يجرها الرجال والحيوانات، تسير في أخاديد في الحجر الجيري ، الذي شكل مسار الطريق، مانعًا العربات من الخروج عن مسارها المحدد. ظل طريق ديولكوس قيد الاستخدام لأكثر من 650 عامًا، حتى القرن الأول الميلادي على الأقل. ^{[ 5 ]} بُنيت طرق مرصوفة لاحقًا في مصر الرومانية . ^{[ 6 ]}  

تم توضيح هذه العملية في ألمانيا عام 1556 من قِبل جورجيوس أغريكولا (الصورة على اليسار) في كتابه "دي ري ميتاليكا" . ^{[ 7 ]} استخدم هذا الخط عربات "هوند" ذات عجلات غير مُفلنجة تسير على ألواح خشبية، مع وجود مسمار رأسي على العربة يثبت في الفجوة بين الألواح للحفاظ على مسارها الصحيح. أطلق عمال المناجم على هذه العربات اسم " هوند " (الكلاب) نسبةً إلى الصوت الذي تُصدره على القضبان. ^{[ 8 ]}

حوالي عام 1568، استخدم عمال المناجم الألمان العاملون في مناجم رويال بالقرب من كيسويك نظامًا مشابهًا. وقد أكدت أعمال التنقيب الأثرية في موقع مناجم رويال في كالدبيك بمنطقة البحيرات الإنجليزية استخدام نظام "هوند" . ^{[ 9 ] [ 10 ]}

في عام 1604، أنجز هانتينغدون بومونت بناء سكة حديد وولتون ، التي شُيّدت لنقل الفحم من مناجم ستريلي إلى وولتون لين إند، غرب نوتنغهام ، إنجلترا . وقد اكتُشفت سكك حديدية أخرى بين بروسلي وجاكفيلد في شروبشاير منذ عام 1605، استخدمها جيمس كليفورد لنقل الفحم من مناجمه في بروسلي إلى نهر سيفرن. ويُعتقد أن هذه السكك أقدم من سكة وولتون. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

في عام 1610 ، أدخل بومونت خطوط السكك الحديدية الخشبية كوسيلة لنقل الفحم في جنوب شرق نورثمبرلاند ، حيث استُخدمت عربات تجرها خيول لنقل الفحم من المناجم المحلية إلى الميناء على نهر بليث . وبين عامي 1692 و 1709 ، شُيّد خط سكة حديد بليسي من بليسي إلى بليث ، متتبعًا مسار طريق بليسي، ومن هنا جاء اسمه. وقد بُني هذا الخط من صفين من قضبان خشب الزان على عوارض من خشب البلوط . وكانت العربات مزودة بعجلات خشبية مثبتة بمسامير لتقليل تآكلها. ^{[ 12 ]}

أصبح خط سكة حديد ميدلتون في ليدز، الذي شُيّد عام 1758 كخط للعربات، فيما بعد أول خط سكة حديد عامل في العالم (باستثناء القطارات الجبلية المعلقة )، وإن كان ذلك بصورة مُطوّرة. وفي عام 1764، شُيّد أول خط سكة حديد في أمريكا في لويستون، نيويورك، كخط للعربات. ^{[ 13 ]}

توجد في مصانع بيرشام للحديد سجلاتٌ تعود للفترة من 1757 إلى 1759 تُوثّق عقودًا لإنشاء خط سكة حديد يربط مناجم الفحم والحديد بالمصانع، وفي عام 1991، تم حفر 40 مترًا (130 قدمًا) من السكة الحديدية في المصانع، بما في ذلك مجموعة من نقاط التحويل. صُنعت السكة من عوارض خشبية من خشب البلوط وقضبان من خشب الدردار، وكان عرضها 1245 ملم ( 4 أقدام وبوصة واحدة ) . ^{[ 14 ]}      

حسّنت ممرات العربات نقل الفحم، إذ سمحت لحصان واحد بنقل ما بين 10 و13 طنًا طويلًا (10.2-13.2 طنًا ؛ 11.2-14.6 طنًا قصيرًا ) من الفحم في كل رحلة، أي بزيادة تقارب أربعة أضعاف. وكانت هذه الممرات تُصمّم عادةً لنقل العربات المحملة بالكامل إلى أسفل التل نحو قناة أو رصيف مائي، ثم إعادة العربات الفارغة إلى المنجم. 

حتى بداية الثورة الصناعية ، كانت قضبان السكك الحديدية تُصنع من الخشب، بعرض بضعة بوصات، وتُثبّت طرفًا بطرف على جذوع خشبية أو " عوارض "، موضوعة بشكل عرضي على مسافات تتراوح بين قدمين وثلاثة أقدام. مع مرور الوقت، شاع تغطيتها بطبقة رقيقة مسطحة من الحديد، لإطالة عمرها ^{[ 15 ]} وتقليل الاحتكاك. تسبب ذلك في زيادة تآكل البكرات الخشبية للعربات، وبحلول منتصف القرن الثامن عشر، أدى إلى استخدام العجلات الحديدية. مع ذلك، لم تكن الطبقة الحديدية قوية بما يكفي لمقاومة الانبعاج تحت وطأة مرور العربات المحملة، فتم اختراع قضبان مصنوعة بالكامل من الحديد. ^{[ 15 ]}

في عام ١٧٦٠، بدأت شركة كولبروكديل للحديد بتدعيم خط الترام ذي القضبان الخشبية بقضبان حديدية، ^{[ ١٦ ]} والتي وُجد أنها تُسهّل المرور وتُقلّل التكاليف. ونتيجةً لذلك، في عام ١٧٦٧، بدأت الشركة بصنع قضبان من الحديد الزهر . كان طول هذه القضبان على الأرجح ٦ أقدام (١٨٢٩ مترًا) ، مع أربعة نتوءات أو عروات بارزة بأبعاد ٣ × ٣ + ٣/٤ بوصة ( ٧٥ × ٩٥ ملم ) لتمكين تثبيتها على العوارض الخشبية. كان عرض القضبان ٣ + ٣/٤ بوصة (٩٥ ملم) وسُمكها ١ + ١/٤ بوصة (٣٠ ملم) . لاحقًا، أشارت بعض الأوصاف أيضًا إلى قضبان بطول ٣ أقدام (٩١٤ ملم) وعرض ٢ بوصة فقط (٥٠ ملم) . ^{[ ١٧ ]}            

مسارات الألواح، مسارات الحواف

تضمن نظام لاحق قضبانًا أو صفائح حديدية على شكل حرف L ، يبلغ طول كل منها 914 ملم وعرضها 102 ملم ، وتحتوي على حافة أو نتوء رأسي من الداخل، بارتفاع 76 ملم في المنتصف ويتناقص إلى 51 ملم عند الأطراف، وذلك لتثبيت العجلات المسطحة على السكة. لاحقًا، ولزيادة المتانة، كان من الممكن إضافة نتوء مماثل أسفل القضيب. ^{[ 15 ]} استمر استخدام العوارض الخشبية - حيث كانت القضبان تُثبّت بمسامير تمر عبر أطرافها - ولكن، حوالي عام 1793، بدأ استخدام الكتل الحجرية ، وهو ابتكار يُنسب إلى بنيامين أوترام ، على الرغم من أنه لم يكن مبتكره. عُرف هذا النوع من القضبان باسم "قضيب الصفيحة" أو "لوحة الترام" أو "لوحة الطريق"، وهي أسماء لا تزال مستخدمة في المصطلح الحديث " عامل تركيب الصفائح " الذي يُطلق على العمال الذين يقومون بوضع وصيانة السكة الدائمة . ^{[ 15 ]} كانت عجلات عربات النقل ذات الحواف بسيطة، لكنها لم تكن قادرة على العمل على الطرق العادية لأن الحواف الضيقة كانت تحفر في السطح.        

إيدج وايز

استُخدم نوع آخر من السكك الحديدية، وهو سكة الحافة ، لأول مرة على يد ويليام جيسوب في خط تم افتتاحه كجزء من قناة غابة تشارنوود بين لوبورو ونانبانتان في ليسترشاير عام 1789. [ ^{15 ] صُمم} هذا الخط في الأصل كخط سكة حديد مسطح على نظام أوترام، ولكن وُوجهت اعتراضات على مدّ قضبان ذات حواف بارزة على الطريق السريع . تم التغلب على هذه الصعوبة بتعبيد الطريق أو إنشاء جسور صغيرة عليه حتى مستوى أعلى الحواف. ^{[ 15 ]} في عام 1790، بدأ جيسوب وشريكه أوترام في تصنيع سكك الحافة. ​​ومن الأمثلة الأخرى على استخدام سكة الحافة خط سكة حديد ليك لوك في غرب يوركشاير ( غرب يوركشاير حاليًا )، والذي استُخدم بشكل أساسي لنقل الفحم. فرضت السكة الحديدية رسوم مرور وافتُتحت لحركة المرور عام 1798، مما جعلها أقدم سكة حديد عامة في العالم. بدأ المسار من بحيرة لوك في ستانلي ، على قناة آير وكالدر الملاحية ، ممتدًا من ويكفيلد إلى أوتوود ، لمسافة تقارب 4.8 كيلومتر . استُخدمت قضبان جانبية (مع رف جانبي) على خط سكة حديد ميدلتون-ليدز المسنن القريب (يُعرض جزء من هذا القضيب في متحف مدينة ليدز ). تحتوي عجلات هذا النوع من القضبان على حواف، مثل خطوط السكك الحديدية والترام الحديثة. كما تُستخدم الجسور أيضًا على معابر السكك الحديدية الحديثة وخطوط الترام. 

استمر هذان النظامان لبناء خطوط السكك الحديدية الحديدية حتى أوائل القرن التاسع عشر. ^{[ 15 ]} في معظم أنحاء إنجلترا، كان نظام السكك الحديدية المسطحة هو المفضل. ^{[ 15 ]} استُخدمت السكك الحديدية المسطحة في خط سكة حديد ساري الحديدي (SIR)، من واندزورث إلى غرب كرويدون . ^{[ 15 ]} أقر البرلمان خط سكة حديد ساري الحديدي عام 1801، واكتمل بناؤه عام 1803. ^{[ 15 ]} ومثل خط سكة حديد بحيرة لوك، كان خط سكة حديد ساري الحديدي متاحًا للجمهور مقابل رسوم مرور؛ أما الخطوط السابقة فكانت جميعها خاصة ومخصصة حصريًا لأصحابها. ^{[ 15 ]} ولأنها كانت تُستخدم من قبل مشغلين أفراد، كانت المركبات تختلف اختلافًا كبيرًا في تباعد العجلات ( المقياس )، وكان نظام السكك الحديدية المسطحة أكثر ملاءمةً لهذا الغرض. في جنوب ويلز أيضاً، حيث كانت خطوط السكك الحديدية متصلة عام 1811 بالقنوات ومناجم الفحم ومصانع الحديد والنحاس، وبلغ طولها الإجمالي قرابة 241 كيلومتراً (150 ميلاً) ، ^{[ 16 ]} كان استخدام السكة المسطحة شائعاً للغاية. ^{[ 15 ]} أما في شمال إنجلترا واسكتلندا، فقد حظيت السكة ذات الحافة بتفضيل أكبر، وسرعان ما ثبتت تفوقها بشكل عام. ^{[ 15 ]} إذ كانت العجلات تميل إلى الاحتكاك بحافة السكة المسطحة، مما يؤدي إلى تراكم الطين والحجارة. 

شهدت صناعة القضبان نفسها تحسينات تدريجية. ^{[ 15 ]} وبفضل تصنيعها بأطوال أطول، انخفض عدد الوصلات لكل ميل. ^{[ 15 ]} لطالما كانت الوصلات أضعف جزء في الخط. ^{[ 15 ]} ومن التطورات الأخرى استبدال الحديد المطاوع بالحديد الزهر، مع أن هذا الأخير لم ينتشر على نطاق واسع إلا بعد منح براءة اختراع طريقة محسّنة لدرفلة القضبان عام 1820 لجون بيركينشو ، من مصانع بيدلينجتون للحديد . ^{[ 15 ]} كانت قضبانه على شكل إسفين في المقطع العرضي، أعرض بكثير في الأعلى منها في الأسفل، مع جزء وسطي أو شبكة أرق. أوصى بيركينشو بتصنيعها بطول 18 قدمًا (5.49 مترًا) ، مقترحًا إمكانية لحام عدة قضبان معًا من طرف إلى طرف لتشكيل أطوال كبيرة. كانت هذه القضبان مدعومة على عوارض خشبية بواسطة كراسي على مسافات 3 أقدام (914 ملم) ، وكانت منحنية على شكل بطن السمكة بين نقاط الدعم. كما استخدمها جورج ستيفنسون على خطي سكة حديد ستوكتون ودارلينجتون ، وكانتربري وويتستابل ، كان وزنها 13.9 كجم/م (28 رطل /ياردة) . ^{[ 15 ]} أما على خط سكة حديد ليفربول ومانشستر، فكان طولها عادةً 3.66 أو 4.57 متر ( 12 أو 15 قدمًا ) ووزنها 17.4 كجم/م (35 رطل/ياردة) ، وكانت تُثبّت بأوتاد حديدية على كراسي يزن كل منها 6.8 أو 7.7 كجم (15 أو 17 رطلًا) . وكانت الكراسي بدورها تُثبّت على العوارض الخشبية بواسطة مسمارين حديديين، وعوارض خشبية نصف دائرية تُستخدم على الجسور، وكتل حجرية مربعة الشكل أبعادها 508 مم (20 بوصة ) وعمقها 254 مم ( 10 بوصات) في الحفريات. وُجد أن القضبان ذات الشكل البيضاوي تنكسر بالقرب من الكراسي، وبدءًا من عام 1834، تم استبدالها تدريجيًا بقضبان متوازية تزن 50 رطل/ياردة (24.8 كجم/م) . ^{[ 15 ]}                  

في عام ١٨٠٤، قام ريتشارد تريفيتيك ، في أول استخدام موثق للطاقة البخارية على خط سكة حديد، بتشغيل قاطرة بخارية عالية الضغط ذات عجلات ملساء على سكة حديدية على شكل حرف "L" بالقرب من ميرثير تيدفيل ، إلا أن ذلك كان أكثر تكلفة من الخيول. ^{[ ١٥ ]} قام بثلاث رحلات من مناجم الحديد في بينيدارين إلى قناة ميرثير-كارديف، وفي كل مرة كان يكسر القضبان المصممة لعربات الخيول. كان هناك شك عام في ذلك الوقت في قدرة العجلات الملساء على توفير قوة جر على قضبان ملساء، مما أدى إلى اقتراح استخدام التروس أو آليات دفع أخرى.

حصل السيد بلينكينسوب من منجم ميدلتون على براءة اختراع استخدام العجلات المسننة عام 1811، وفي عام 1812، استخدم خط سكة حديد ميدلتون (السكك الحديدية ذات القضبان المسننة) بنجاح قاطرات بخارية ثنائية الأسطوانات من صنع ماثيو موراي من هولبيك ، ليدز . صنع جورج ستيفنسون أول قاطرة بخارية له عام 1813 (حصل على براءة اختراع عام 1815) لمنجم كيلينغورث ، ^{[ 16 ]} ووجد أن العجلات الملساء على القضبان الملساء توفر تماسكًا كافيًا. على الرغم من أنه روى لاحقًا أنهم أطلقوا على هذه القاطرة اسم "سيدي" لأنها كانت ممولة من قبل اللورد رافينسورث ، يبدو أنها كانت تُعرف في ذلك الوقت باسم بلوخر . في عام 1814، تعاقدت شركة باركيند للفحم في غابة دين مع ويليام ستيوارت لبناء قاطرة بخارية، والتي أفيد بنجاحها عند تجربتها. ^{[ 16 ]} لم يحصل ستيوارت على مكافأته المتوقعة، وانفصل الطرفان على خلاف. كان ستيوارت "مضطرًا للتخلي عن المحرك لتلك الشركة". ^{[ 18 ]} في عام 1821، عندما اقتُرح إنشاء خط سكة حديد لربط المناجم في غرب دورهام ودارلينجتون ونهر تيز في ستوكتون ، نجح جورج ستيفنسون في إثبات أن خطوط السكك الحديدية التي تجرها الخيول أصبحت قديمة الطراز، وأن خط سكة حديد يعمل بالبخار يمكنه نقل 50 ضعف كمية الفحم. في عام 1825، بنى ستيفنسون قاطرة " لوكوموشن " لخط سكة حديد ستوكتون ودارلينجتون في شمال شرق إنجلترا، والذي أصبح أول خط سكة حديد بخاري عام في العالم في عام 1825، حيث استخدم كلًا من قوة الخيول وقوة البخار في مسارات مختلفة.

كانت محركات البخار الثابتة للتعدين متاحة بشكل عام في منتصف القرن الثامن عشر تقريبًا. كانت خطوط السكك الحديدية التي تعمل بالبخار، سواءً كانت مخصصة للعربات أو للسكك الحديدية التقليدية، تحتوي على أقسام شديدة الانحدار، وكانت تستخدم كابلًا يعمل بمحرك بخاري ثابت لتشغيل هذه الأقسام. استخدمت القوات البريطانية في لويستون، نيويورك، خط سكة حديد يعمل بالكابلات لنقل الإمدادات إلى قواعدها قبل حرب الاستقلال الأمريكية . كان خط سكة حديد ستوكتون ودارلينجتون يحتوي على قسمين مائلين يعملان بالكابلات. كان الانتقال من خط العربات إلى خط سكة حديد يعمل بالبخار بالكامل تدريجيًا. كانت خطوط السكك الحديدية التي تعمل بالبخار حتى ثلاثينيات القرن التاسع عشر غالبًا ما تستخدم الخيول عندما لا تكون قاطرات البخار متاحة. حتى في عصر البخار، كان من الملائم استخدام الخيول في ساحات المحطات لنقل العربات من مكان إلى آخر. لا تحتاج الخيول إلى وقت طويل لتوليد البخار في المرجل، ويمكنها اختصار المسافة بين الخطوط الجانبية. في هاملي بريدج، كان يتم استدعاء عربات لنقل الخيول، ويعود ذلك جزئيًا إلى افتقار موظفي السكك الحديدية العاديين لمهارات التعامل مع الخيول.

استمر استخدام القضبان الخشبية لإنشاء خطوط سكك حديدية مؤقتة حتى القرن العشرين. قامت بعض شركات قطع الأشجار في جنوب شرق الولايات المتحدة بإنشاء طرق مؤقتة باستخدام جذوع الأشجار غير القابلة للتسويق، والتي كانت متوفرة مجانًا تقريبًا، بتكلفة تتراوح بين 100 و500 دولار أمريكي للميل. لم تكن مسألة الديمومة مشكلة، حيث كان عمال قطع الأشجار ينتقلون إلى مناطق أخرى بعد إزالة الأشجار من كل منطقة. ^{[ 19 ]} يُذكر أن أحد هذه الأنظمة امتد لمسافة 32 كيلومترًا (20 ميلًا) على الأقل . ^{[ 20 ]} 

كانت قضبان السكك الحديدية عادةً عبارة عن جذوع أشجار بقطر يتراوح بين 8 و12 بوصة (20 إلى 30 سم) ، موضوعة بشكل متوازٍ مباشرة على الأرض دون دعامات، وموصولة من طرف إلى طرف بوصلات تراكب وأوتاد خشبية . وكانت عربات السكك الحديدية مزودة بعجلات إما ذات حواف مقعرة تُحيط بأعلى قضبان السكك الحديدية، أو عجلات بدون حواف مع عجلات توجيه منفصلة تدور على جانب كل قضيب. وقد استُخدمت محركات الجر البخارية وبعض القاطرات المصممة خصيصًا لهذا الغرض بنجاح في جر قطارات جذوع الأشجار. على سبيل المثال، صُنعت قاطرة بيرديدو بواسطة شركة آدامز آند برايس لصناعة القاطرات والآلات في ناشفيل، تينيسي عام 1885 لمنشرة والاس، سانفورد وشركاه في محطة ويليامز، ألاباما ، حيث كانت تجر ما يصل إلى سبع عربات، كل منها تحمل 3 أو 4 جذوع أشجار. وكانت هذه القاطرة مزودة بمحرك تروس ( نسبة التروس 4.5 إلى 1 )، يُشغل أربع عجلات مقعرة تدور بشكل فردي على محاور ثابتة عبر سلاسل نقل الحركة. قوية لكنها تسير بسرعة أقل من 8 كيلومترات في الساعة . [ ^{19 ] وفي} وقت لاحق، تم استخدام جرارات نصف مقطورة معدلة. ^{[ 21 ]}  

مع استبدال الطاقة البخارية تدريجيًا بالطاقة الحصانية طوال القرن التاسع عشر، أصبح مصطلح "طريق العربات" قديمًا وحل محله مصطلح "السكك الحديدية". اعتبارًا من عام 2026عدد قليل جداً من خطوط السكك الحديدية لنقل البضائع التي تجرها الخيول أو الكابلات لا تزال تعمل، ومن الأمثلة البارزة على ذلك خط ترام سانت مايكل ماونت الذي يجر بالكابلات وخط رايسزوغ ، الذي يعمل بشكل مستمر منذ حوالي عام 1900. ولا تزال بعض خطوط الركاب تعمل، بما في ذلك خط ترام دوغلاس باي الذي تجره الخيول وعربات سان فرانسيسكو المعلقة التي تجرها الكابلات .

• جوين، ديفيد. قدوم السكك الحديدية: تاريخ عالمي جديد . مطبعة جامعة ييل، 2023
• سمايلز، صموئيل؛ ستيفنسون، جورج (1858). حياة جورج ستيفنسون، مهندس السكك الحديدية (ملف PDF) . لندن: تيكنور آند فيلدز. OCLC 162233825. مؤرشف ( ملف PDF) من الأصل في 3 يوليو 2015. 
• ويستوود، جون نورتون (1988). التاريخ المصور للسكك الحديدية . لندن: دار بايسون للنشر. رقم ISBN 0-86124-446-X. OCLC 34774624 . 

• وصف وصور للتنقيب الأثري عن مسار عربات خشبي في موقع مصنع لامبتون كوك في شمال شرق إنجلترا.
• تم افتتاح خط سكة حديد دافين (لانيلي) الذي يبلغ طوله ميلين ونصف في عام 1833.