سكة حديدية معلقة

السكك الحديدية المعلقة هي سكك حديدية تستخدم كابلًا أو حبلًا أو سلسلة لجر القطارات. وهي نوع من أنواع النقل بالكابلات .

يُستخدم نظام السكك الحديدية المعلقة بشكل شائع لنقل المركبات على خطوط شديدة الانحدار يصعب على القاطرات التقليدية ملامستها، ويُطلق على هذا النوع من الخطوط اسم " الخط المائل " أو "المستوى المائل" ، أو في نيوزيلندا " خط الجيج" [ ^{2 ] [ 3 ] .} ومن أنواع الخطوط المائلة الشائعة "القطار الجبلي المائل" (الفونيكولير) ، وهو خط سكة حديدية منفصل للركاب حيث تكون العربات مثبتة بشكل دائم على الكابل ^{[ 4 ]} . وفي أنواع أخرى، تُثبّت العربات وتُفصل عن الكابل عند نهايتي خط السكك الحديدية المعلقة. بعض خطوط السكك الحديدية المعلقة ليست شديدة الانحدار، وتُستخدم غالبًا في المحاجر لنقل أعداد كبيرة من العربات بين المحجر ومصنع المعالجة.

يُعتقد أن أقدم خط سكة حديد معلق قائم هو خط رايسزوغ ، وهو خط خاص كان يُستخدم لنقل البضائع إلى قلعة هوهنسالزبورغ في سالزبورغ بالنمسا. وقد ذُكر لأول مرة عام 1515 على يد الكاردينال ماتيوس لانغ ، الذي أصبح فيما بعد رئيس أساقفة سالزبورغ . كان الخط في الأصل يستخدم قضبانًا خشبية وحبلًا من القنب ، وكان يُشغّل بقوة بشرية أو حيوانية. أما اليوم، فقد استُبدلت القضبان والكابلات الفولاذية والمحرك الكهربائي، لكن الخط لا يزال يسلك المسار نفسه عبر تحصينات القلعة. ويُوصف هذا الخط عمومًا بأنه أقدم خط سكة حديد معلق. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

في بدايات الثورة الصناعية ، فضّلت العديد من خطوط السكك الحديدية استخدام الكابلات بدلاً من القاطرات، لا سيما على المنحدرات الشديدة. افتُتح خط سكة حديد باوز على مشارف غيتسهيد عام ١٨٢٦، وهو اليوم نظام السكك الحديدية الكابلية الوحيد العامل في العالم الذي لا يزال قائماً، بعرض ١٤٣٥ ملم (٤ أقدام و٨ بوصات ونصف). افتُتح خط سكة حديد كرومفورد وهاي بيك عام  ١٨٣١ ، بمنحدرات تصل إلى   ١ في ٨. كان يضم تسعة مستويات مائلة: ثمانية منها تعمل بمحركات، وواحد يُدار بواسطة عربة تجرها الخيول . حُفظت محطة محرك الرفع في ميدلتون توب، أعلى منحدر ميدلتون، ويُعرض محرك البخار القديم الموجود بداخلها، والذي كان يُستخدم سابقاً لسحب العربات، بشكل متكرر. افتُتح خط سكة حديد ليفربول ومانشستر عام ١٨٣٠، بنظام سحب الكابلات على منحدر ١ في ٤٨ وصولاً إلى رصيف ميناء ليفربول . صُممت هذه الآلة في الأصل لسحب الكابلات صعودًا وهبوطًا على منحدرات بنسبة 1 إلى 100 في رينهيل، وذلك لاعتقادهم بأن سحبها بواسطة القاطرات غير عملي. وقد أظهرت تجارب رينهيل أن القاطرات قادرة على التعامل مع منحدرات بنسبة 1 إلى 100 . 

في عام 1832، تم افتتاح منحدر باجوورث بنسبة 1 إلى 17 على خط ليستر إلى بيرتون أبون ترينت ؛ وتم تجاوز هذا المنحدر في عام 1848. ^{[ 7 ]} وفي 20 يوليو 1837، تم افتتاح منحدر كامدن ، بين يوستون وبريمروز هيل على خط سكة حديد لندن وبرمنغهام . ^{[ 8 ]}

كان منجم الفحم "أ" يعمل بنظام سكة حديدية جاذبية على شكل بطن السمكة، وكان يعمل بين عامي 1831 و1846 لخدمة منجم الفحم التابع لشركة الزراعة الأسترالية . افتُتح منجم "ب" عام 1837، ومنجم "ج" في منتصف عام 1842. وكانت جميعها مشاريع خاصة تابعة لنفس الشركة.

استُخدمت معظم المنحدرات في البيئات الصناعية، لا سيما في المحاجر والمناجم، أو لنقل البضائع السائبة عبر سلسلة جبال حاجزة ، كما فعل خط سكة حديد أليغيني بورتاج وخط سكة حديد آشلي بلينز المغذي، حيث كانا ينقلان الفحم من قناة بنسلفانيا / حوض سسكويهانا عبر ماونتن توب إلى قناة ليهاي في حوض نهر ديلاوير . واستخدمت صناعة الأردواز الويلزية على نطاق واسع منحدرات التوازن بالجاذبية والتوازن المائي لربط أنفاق المحاجر والغرف تحت الأرض بالمطاحن التي يُعالج فيها الأردواز. ^{[ 9 ]} ومن الأمثلة على المنحدرات الكبيرة تلك الموجودة في المحاجر التي تغذي سكة حديد فيستينيوج ، ^{[ 10 ]} وسكة حديد تاليلين وسكة حديد كوريس، وغيرها.

استُخدمت طائرات آشلي لنقل البضائع الثقيلة عبر خط تقسيم المياه بين ليهاي وسسكويهانا لأكثر من مائة عام، ولم تصبح غير اقتصادية إلا عندما أصبحت محركات جر القاطرات العادية ثقيلة وقوية بما يكفي لسحب قطارات طويلة بسرعة عبر هذه العوائق من ياردة إلى ياردة بشكل أسرع، حتى لو أضاف الطريق الأكثر التفافًا مسافة إضافية.

عملية

تم ترتيب المسارات المستوية أعلى وأسفل المنحدر للسماح بنقل العربات إلى المنحدر إما بشكل فردي أو في مجموعات قصيرة من اثنين أو أكثر.

على المنحدر نفسه، يمكن تداخل المسارات لتقليل عرض الأرض المطلوبة. يتطلب هذا استخدام مسار متداخل : إما مسار واحد من سكتين، أو مسار ثلاثي حيث تتشارك القطارات سكة مشتركة؛ وفي منتصف المنحدر، سيكون هناك مسار جانبي يسمح للقطارات الصاعدة والنازلة بالمرور بجانب بعضها البعض.

يقوم عمال السكك الحديدية بتثبيت الكابل بالعربة العلوية، ثم يفصلونه عند وصوله إلى الطرف الآخر من المنحدر. وعادةً ما تُستخدم وصلات أمان خاصة بدلاً من وصلات العربات العادية. ويمكن توجيه الكابلات بين القضبان على المنحدر بواسطة سلسلة من البكرات لمنعها من السقوط على القضبان حيث قد تتعرض للتلف بفعل عجلات العربات.

في بعض الأحيان كانت تستخدم المنحدرات لنقل القاطرات بين المستويات، ولكن هذه كانت نادرة نسبياً لأنه كان من الأرخص عادةً توفير أسطول منفصل من القاطرات على جانبي المنحدر، أو تشغيل الأجزاء المستوية بالخيول.

في خطوط السكك الحديدية المبكرة، تم استخدام المنحدرات التي تعمل بالكابلات أيضًا في بعض خطوط الركاب.

الأنواع

يتم تصنيف المصاعد حسب مصدر الطاقة المستخدم في لف الكابل.

محرك ثابت

يقوم محرك ثابت بتدوير أسطوانة الرفع التي تسحب العربات إلى أعلى المستوى المائل، وقد يوفر أيضًا قوة كبح للأحمال الهابطة. لا يتطلب هذا النوع سوى مسار واحد وكابل واحد. قد يكون المحرك الثابت محركًا بخاريًا أو محرك احتراق داخلي ، أو قد يكون عجلة مائية .

توازن الجاذبية

في نظام التوازن بالجاذبية، يُستخدم مساران متوازيان، أحدهما للقطارات الصاعدة والآخر للقطارات الهابطة. يُربط كلا القطارين بكابل واحد، يُلف حول بكرة لفّ في أعلى المنحدر لتوفير الكبح. ويُستخدم وزن العربات الهابطة المحملة لرفع العربات الصاعدة الفارغة. ^{[ 1 ]}

لا يمكن استخدام هذا النوع من السكك الحديدية المعلقة إلا لنقل الأحمال إلى أسفل التل ^{[ 1 ]} ويتطلب مساحة أوسع من المنحدر الثابت الذي يعمل بمحرك، ولكنه يتميز بعدم الحاجة إلى طاقة خارجية، وبالتالي تكون تكلفة تشغيله أقل.

منحدرات Trwnc

كان أحد أنواع المنحدرات المتوازنة بفعل الجاذبية هو منحدر trwnc ^{[ 12 ]} الموجود في محاجر الأردواز في شمال ويلز ، ولا سيما محجر دينورويك والعديد من المحاجر في بلايناو فيستينيوج . كانت هذه المنحدرات تعمل بقوة الجاذبية، ولكن بدلاً من أن تسير العربات على عجلاتها الخاصة، كانت تُستخدم عربات مائلة مثبتة بشكل دائم، مزودة بمنصة أفقية تسير عليها عربات الأردواز. ^{[ 1 ]}

توازن الماء

هذا نوعٌ مُعدّل من منحدرات التوازن الجاذبي، يُستخدم لنقل الأحمال إلى أعلى التل. يُثبّت خزان مياه بالقطار الهابط، ويُملأ بالماء حتى يتجاوز الوزن الإجمالي للخزان والقطار وزن القطار المُحمّل الذي سيُسحب إلى أعلى التل. يُنقل الماء إما في عربة مياه إضافية مُثبّتة بالقطار الهابط، أو أسفل عربة نقل القطارات التي يستقر عليها القطار فارغًا. يرتبط هذا النوع من المنحدرات ارتباطًا وثيقًا بمحجر أبيرليفيني للأردواز الذي كان يُزوّد ​​سكة حديد كوريس. ^{[ 13 ]}

يتميز هذا النوع من السكك الحديدية المائلة بنظام توازن يعتمد على الجاذبية، بالإضافة إلى قدرته على نقل الأحمال إلى أعلى التل. وهو عملي فقط في المناطق التي يتوفر فيها مخزون كبير من المياه في أعلى المنحدر. ومن الأمثلة على هذا النوع من السكك الحديدية المعلقة سكة حديد لينتون ولينموث كليف التي تنقل الركاب .

تجرها قاطرة

يستخدم نوع غير شائع من السكك الحديدية المعلقة قاطرات مزودة بأسطوانة لف لتشغيل الكابل. وبعد توصيل الكابل أو السلسلة بالعربات المراد سحبها، مع فصل آلية تشغيل الأسطوانة، تصعد القاطرة المنحدر بقوتها الذاتية. وعندما يقترب الكابل من امتداده الكامل، أو عند الوصول إلى القمة، تُربط القاطرة بالسكك الحديدية ويُلف الكابل. ^{[ 14 ]}

بصورة أبسط، يُربط الكابل بقاطرة، عادةً عند الطرف العلوي للمنحدر. تُقاد القاطرة بعيدًا عن بداية المنحدر، ساحبةً العربات صعودًا. لا تسير القاطرة نفسها على الجزء شديد الانحدار. مثال على ذلك موجود في متحف أمبرلي تشوك بيتس . يُستخدم هذا النظام غالبًا لإنشاء منحدر مؤقت حيث لا يكون من المناسب تركيب بنية تحتية من أسطوانة رفع ومحرك ثابت. كما يُستخدم أيضًا في عمليات الإنقاذ حيث يجب سحب عربات السكك الحديدية الخارجة عن القضبان إلى المسار الدائم. ^{[ 15 ]}

بينما كانت معظم خطوط السكك الحديدية المعلقة تنقل القطارات فوق منحدرات شديدة، توجد أمثلة على استخدام الكابلات في خطوط سكك حديدية لم تكن ذات منحدرات شديدة. فقد كان مترو أنفاق غلاسكو يعمل بنظام الكابلات منذ افتتاحه عام 1896 وحتى تحويله إلى الطاقة الكهربائية عام 1935.

توجد أمثلة قليلة على استخدام الكابلات في خطوط السكك الحديدية التقليدية لمساعدة القاطرات على المنحدرات الشديدة. كان منحدر كوليرز مثالاً على ذلك، حيث استُخدم حبل متصل في هذا الجزء من عام 1842 حتى عام 1908. أما القسم الأوسط من خط سكة حديد إركراث-هوشدال في ألمانيا (1841-1926) فكان يحتوي على مستوى مائل حيث كانت القطارات تُساعد بواسطة حبل من قاطرة ثابتة، ولاحقًا بواسطة قاطرة مساعدة تسير على مسار ثانٍ. بلغ فرق الارتفاع 82  مترًا على امتداد 2.5  كيلومتر ^{[ 16 ]} (1845-1926).

• كان خط سكة حديد دينستون المائل (1879-1967)، شمال برونر ، نيوزيلندا، يعمل بالجاذبية. وكان ينحدر مسافة 518 مترًا (1699 قدمًا) على طول مسار يبلغ 1670 مترًا (5479 قدمًا) ، وينقسم إلى منحدرين، ونقل خلال فترة تشغيله 13 مليون طن (12,794,685 طنًا طويلًا ؛ 14,330,047 طنًا قصيرًا ) من الفحم. ^{[ 17 ]}     
• قامت شركة سكة حديد وادي يوسيميتي بتشغيل خط سكة حديد معلق في إنكلاين ، كاليفورنيا.
• تم الانتهاء من بناء منحدر دوكين في بيتسبرغ ، بنسلفانيا في عام 1877، ويبلغ طوله 800 قدم (244 مترًا) وارتفاعه 400 قدم (122 مترًا) .    
• 1891 - تم الانتهاء من بناء منحدر جونزتاون المائل ، في جونزتاون ، بنسلفانيا، بعد فيضان جونزتاون الكبير عام 1889. ويُطلق عليه اسم "أشد منحدر مائل للمركبات في العالم"، ويبلغ طوله 896.5 قدمًا (273.3 مترًا) ، ويرتفع 502.2 قدمًا (153.1 مترًا) من وادي المدينة إلى قمة تل ويستمونت بانحدار 70.9 بالمائة.    
• استخدم خط سكة حديد ساو باولو في البرازيل سلسلة من خمسة منحدرات لربط مدينة سانتوس الساحلية بريو غراندي دا سيرا ، حيث يرتفع 2625 قدمًا (800 متر) في سبعة أميال (11 كيلومترًا) . ^{[ 18 ]}   

• 
  مجموعة عجلات قطار جبلي مائل ثنائي القضبان مزود بنظام تحويل مسار Abt
• 
  مفتاح Abt
• 
  مخططات المسارات المستخدمة في السكك الحديدية المعلقة - في ملف SVG، انقر لتحريك العربات
• 
  كانت سكة حديد كاتومبا ذات المناظر الخلابة تنقل الفحم في الأصل.
• 
  المسار ذو الزاوية الحادة 52 درجة
• 
  سكة حديد كاتومبا ذات المناظر الخلابة تنزل إلى قاع الوادي
• 
  "مكابح كوركيكل"، وايت هافن 1881-1986: آخر منحدر تجاري عامل مزود بحبال في المملكة المتحدة