نظام تثبيت القضبان

قد تُستخدم ربطة العنق الذهبية، والمعروفة أيضاً بالمسمار الذهبي أو المسمار الأخير، كرمز لبدء أو إتمام مشروع ما. ونادراً ما تكون هذه الربطات مصنوعة من الفضة أو أي مادة ثمينة أخرى.

تاريخيًا، ربط مسمار ذهبي احتفالي، دقّه ليلاند ستانفورد، خطوط السكك الحديدية العابرة للقارات الأولى في الولايات المتحدة. مثّل هذا المسمار الثمين اندماج خطي سكك حديد سنترال باسيفيك ويونيون باسيفيك في 10 مايو 1869، في برومونتوري ساميت، بولاية يوتا. وقد رسّخ هذا المسمار مكانته في الذاكرة الشعبية الأمريكية؛ إذ كان دقّ المسمار الذهبي نقطة محورية في تطوير الساحل الغربي لأمريكا الشمالية، واعتُبر إنجازًا وطنيًا ودليلًا على التقدم. ومنذ ذلك الحين، يُحتفى بعمال السكك الحديدية في الثقافة الشعبية، بما في ذلك في الأغاني والأشعار. ^{[ 5 ]}

مسمار السكة الحديدية (المعروف أيضًا باسم مسمار القطع أو المِشبك ) هو مسمار كبير ذو رأس منحرف يُستخدم لتثبيت القضبان والصفائح الأساسية على عوارض السكك الحديدية (الركائز) في المسار. يُنسب اختراع مسمار السكة الحديدية إلى روبرت ليفينغستون ستيفنز ، ^{[ 6 ]} وكان أول استخدام مُسجل له في عام 1832. ^{[ 7 ]} كان اختراع مسمار السكة الحديدية نتيجةً لحالة التصنيع في الولايات المتحدة في أوائل القرن التاسع عشر: حيث كانت خطوط السكك الحديدية الرئيسية الإنجليزية في تلك الفترة تستخدم كراسي حديدية ثقيلة وباهظة الثمن لتثبيت القضبان على شكل حرف T؛ وبدلاً من ذلك، أضاف ستيفنز قاعدة داعمة لقضيب T يمكن تثبيتها بمسمار بسيط. ^{[ 8 ] [ 9 ]} في عام 1982، كان المسمار لا يزال أكثر وسائل تثبيت القضبان شيوعًا في أمريكا الشمالية. تتراوح الأحجام الشائعة من 9/16 إلى 10/16 بوصة مربعة (14 إلى 16 مم)، ومن 5 + 1/2 إلى 6 بوصات طولًا (140 إلى 150 مم ). [ ^{10 ] : 582-583 .} مسمار السكة الحديدي ذو شكل إزميل تقريبًا وطرف مسطح الحافة؛ يُدق المسمار بحيث تكون حافته عمودية على اتجاه ألياف الخشب، مما يُعطي مقاومة أكبر للفك. ^{[ 11 ]} تتمثل وظيفته الرئيسية في الحفاظ على عرض السكة الحديدي. عند تثبيت ألواح الربط، يُحرص على أن يكون التثبيت قويًا قدر الإمكان، بينما عند تثبيت السكة الحديدية على لوح الربط أو لوح الربط، لا يُشترط عادةً أن يُوفر المسمار قوة رأسية كبيرة، مما يسمح للسكة الحديدية ببعض حرية الحركة. ^{[ 10 ] : 455، 581-2}  

في المشاريع الصغيرة، لا تزال المسامير تُدق في العوارض الخشبية باستخدام مطرقة خاصة ، على الرغم من أن هذا العمل اليدوي قد استُبدل إلى حد كبير بالأدوات الهيدروليكية ^{[ 12 ]} والآلات، والتي تُعرف عادةً باسم " آلات دق المسامير " (وتُسمى الآلة التي تزيل المسامير "آلة سحب المسامير"). ^{[ 13 ]} ويمكن الحد من تشقق الخشب عن طريق حفر ثقوب المسامير مسبقًا أو إضافة أشرطة فولاذية حول الخشب. ^{[ 10 ] : 455}

للاستخدام في الولايات المتحدة، تم وصف ثلاثة معايير أساسية في معيار ASTM A65، وذلك لمحتويات مختلفة من الفولاذ الكربوني. ^{[ 14 ]}

يُعد مسمار الكلب مكافئًا وظيفيًا للمسمار المقطوع، وهو أيضًا مربع الشكل في المقطع الأفقي وله أبعاد مماثلة، ولكنه يحتوي على طرف مدبب نافذ، ويحتوي رأس السكة (أو "حامل الصفيحة") على نتوءين على كل جانب، مما يعطي انطباعًا برأس كلب ويساعد على إزالة المسمار. ^{[ 15 ]}

مسمار الكرسي ( المعروف أيضًا باسم مسمار العربة ^{[ 16 ]} ) هو مسمار معدني كبير ( طوله حوالي 152 مم أو 6 بوصات ، وقطره أقل بقليل من 25 مم أو بوصة واحدة ) يُستخدم لتثبيت الكرسي (للسكك الحديدية ذات القاعدة المدببة)، أو القاعدة (للسكك الحديدية ذات القاعدة المسطحة)، أو لتثبيت السكة الحديدية مباشرةً. يُثبّت مسمار الكرسي في ثقب محفور في العارضة الخشبية. ^{[ 17 ]} يُعدّ تصنيع مسمار الكرسي أكثر تكلفة من مسمار السكة الحديدية، ولكنه يتميز بقوة تثبيت أكبر - ضعف قوة مسمار السكة الحديدية تقريبًا ^{[ 18 ]} - ويمكن استخدامه مع حلقات زنبركية . ^{[ 17 ]}    

تم تقديم مسمار الكرسي لأول مرة في عام 1860 في فرنسا (بالفرنسية tire-fond ) وأصبح شائعًا في أوروبا القارية. ^{[ 19 ]}

مسمار الكلب هو اسم تجاري بديل للمسمار المدبب. ^{[ 20 ]}

تُستخدم مسامير التثبيت ذات الأسنان أو مسامير تثبيت القضبان لتثبيت القضبان أو الكراسي على العوارض الخشبية. مسمار التثبيت ذو الأسنان هو مسمار يُدخل عبر ثقب في العارضة الخشبية، مزود بصامولة ذات أسنان تُحكم قبضتها على السطح السفلي للعارضة. لتثبيت القضبان ذات القاع المسطح، يمكن استخدام حلقة ذات حافة علوية لتثبيت حافة القضيب. تتميز هذه المسامير بمقاومتها العالية للارتخاء الناتج عن الاهتزازات وحركة القضيب. ^{[ 21 ]} يُعتقد أنها أكثر فعالية من المسامير والبراغي، ولذلك تُستخدم في مواقع مثل لوحات ربط نقاط التحويل ^{[ 22 ]} وعلى المنحنيات الحادة. ^{[ 23 ]}

تُستخدم المسامير الزنبركية أو مسامير السكك الحديدية المرنة ^{[ 25 ] مع القضبان ذات القاعدة المسطحة، والصفائح الأساسية، والعوارض الخشبية. يُثبّت المسمار الزنبركي القضيب ويمنعه من الانقلاب، كما يُؤمّن الصفيحة الأساسية بالعارضة. [ 26 ]} مسمار ماكبث (اسم تجاري) عبارة عن مسمار ثنائي الشعب على شكل حرف U، يشبه الدباسة ، ومثنيّ بحيث يبدو على شكل حرف M عند النظر إليه من الجانب. ^{[ 27 ] [ 28 ]} كما استُخدمت مسامير أحادية الرأس على شكل حرف J مقلوب. ^{[ 29 ]}

المطرقة المدببة ، والمعروفة أيضاً باسم مطرقة الدق ، هي نوع من المطارق الثقيلة ذات رأس طويل رفيع، وكانت تستخدم في الأصل لدق المسامير. ^{[ 30 ] [ 31 ]}

استُبدلت عمليات حفر الثقوب اليدوية وإدخال المسامير أو البراغي وإزالتها بآلات شبه آلية أو آلية بالكامل، تعمل بالكهرباء أو بالهواء المضغوط أو بالهيدروليك أو بمحرك ثنائي الأشواط. وتُسمى الآلات التي تزيل المسامير بآلات سحب المسامير . ^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]}

كانت كراسي السكك الحديدية الأولى ، المصنوعة من الحديد الزهر والتي تم تقديمها حوالي عام 1800، تُستخدم لتثبيت ودعم قضبان الحديد الزهر عند أطرافها؛ ^{[ 2 ]} كما كانت تُستخدم أيضًا لربط القضبان المتجاورة. ^{[ 35 ]}

في ثلاثينيات القرن التاسع عشر، تم إدخال قضبان السكك الحديدية الملفوفة على شكل حرف T (أو قضبان T المتوازية ذات الحافة الواحدة ) وقضبان السكك الحديدية على شكل حرف I (أو قضبان T المتوازية ذات الحافتين أو قضبان رأس الثور )؛ وكلاهما يتطلبان كراسي من الحديد الزهر لدعمهما. ^{[ 36 ]} في الأصل، كانت تُستخدم مفاتيح حديدية لتثبيت القضيب في الفكين المتوازيين الرأسيين للكرسي؛ ثم استُبدلت هذه المفاتيح بمفاتيح خشبية بالكامل. ^{[ 36 ]} كانت المفاتيح الخشبية تُصنع من خشب البلوط ، وتُعالج بالبخار ثم تُضغط بمكابس هيدروليكية وتُخزن في غرفة تجفيف. عند إدخالها في الكرسي، يتسبب تعرضها للرطوبة في تمدد المفتاح، مما يُثبت القضيب بإحكام. ^{[ 37 ]} قد يكون الوتد على الجانب الداخلي أو الخارجي للقضيب. في بريطانيا، كان عادةً ما يكون على الجانب الخارجي. ^{[ 38 ]}

تم تثبيت الكراسي على العارضة باستخدام مسامير خشبية ( مسامير تثبيت )، أو براغي، أو مسامير ذات أسنان، أو مسامير. ^{[ 39 ]}

في معظم أنحاء العالم، أصبحت القضبان والقواعد ذات القاع المسطح هي المعيار. ومع ذلك، في بريطانيا، ظلت القضبان والكراسي ذات الشكل المدبب قيد الاستخدام حتى منتصف القرن العشرين. ^{[ 26 ]}

صفيحة الربط ، أو الصفيحة الأساسية ، أو صفيحة القاعدة، هي صفيحة فولاذية تُستخدم لتوسيط وتقوية نقطة التثبيت على قضبان السكة الحديدية بين قضيب T ذي الحافة وعارضة السكة . تزيد صفيحة الربط من مساحة التحميل وتحافظ على القضيب بالقياس الصحيح . تُثبّت على العوارض الخشبية بواسطة مسامير أو براغي من خلال ثقوب في الصفيحة.

الجزء السفلي من الصفيحة أسفل قاعدة السكة مُدبب، مما يُحدد ميل السكة الداخلي، والذي يكون عادةً "واحدًا من أربعين" (أو 1.4 درجة). يحتوي السطح العلوي للصفيحة على كتف واحد أو اثنين يُناسبان حواف قاعدة السكة. يُستخدم حاليًا النوع ذو الكتفين. أما الأنواع القديمة ذات الكتف الواحد فكانت قابلة للتعديل لتناسب عروض سكك مختلفة، حيث كان الكتف الواحد يقع على الجانب الخارجي (جانب الحقل) للسكك. معظم الصفائح أعرض قليلًا من جانب الحقل، وبدون ذلك تميل الصفائح إلى التوغل أكثر في الجوانب الخارجية للرابطة، مما يُقلل من زاوية الميل.

تستخدم العديد من خطوط السكك الحديدية براغي خشبية كبيرة ، تسمى أيضًا براغي التثبيت ، لتثبيت ألواح الربط (أو الألواح الأساسية) على عوارض السكك الحديدية.

بدأ استخدام ألواح الربط حوالي عام 1900، وقبل ذلك الوقت كان يتم تثبيت قضبان السكك الحديدية ذات الحواف مباشرة على الروابط.