ذكرنا في مقالات سابقة أن قوانين سير القطارات معقدة جداً وتختلف عن كل قوانين أنطمة السير الأخرى. كما ذكرنا أن أهم أسباب هذا التعقيد هو تقييد حركة القطار بالسكة الحديدية وأن مسافة التوقف تكون في أغلب الأحيان أكثر طولاً من مدى الرؤيا. لتأمين السلامة ولمنع الحوادث نحتاج إلى أنظمة تحكم بمسار القطار، أي بالسكك الحديدية، مهمتها:

 معرفة بداية ونهاية طريق القطار
التأكد من فراغ الطريق من أي قطار آخر
تحريك كل التحويلات الحديدية في اتجاه حركة السير المطلوبة
قفل التحويلات السابقة في الوضع المطلوب وعدم السماح لها في تغيير الإتجاه
البحث عن تحويلات وإشارات تقوم بحماية الجوانح
تحريك تحويلات حماية الجوانح في الإتجاه الذي يمنع القطارات الأخرى من الوصول إلى القطار المعني
قفل تحويلات حماية الجوانح
وضع إشارات حماية الجوانح في حالة " قف " لمنع القطارات الأخرى من الوصول إلى القطار المعني
فتح إشارة البداية والسماح للقطار المعني بالسير
فك (أو حل الطريق) في نهاية المطاف

وعلى الرغم من أن قوانين سير القطارات فائقة التعقيد، يمكن اختصار عمل نظام التحكم في السكك الحديدية في جملة واحدة فقط، ألا وهي:

في آن واحد لايُسمح بتواجد أكثر من قطار بين اشارتين

في بداية عصر القطارات كان التحكم داخل المحطة يتم يدوياً وعن قرب، حيث يذهب الموظف المسؤول إلى التحويلة الحديدية بنفسه ويقوم بتحريكها في الإتجاه المطلوب مستخدماً قضيباً حديدياً ثم يقوم بقفل التحويلة. كما أن تحويل الإشارات المعدنية من وضع " قف " إلى وضع " سر " أو العكس، مشابه لذلك. في العصور الأولى لم يكن هناك إشارات ضوئية!

أما خارج المحطة، فقد كانت القطارات تسير خلف بعضها البعض بفارق زمني محدد ولم يكن هناك إمكانية أخرى للتحكم. لكن الفارق الزمني وحده لم يكن كافياً لمنع الحوادث والتي أجبرت المهندسين في النهاية إلى اختراع مايسمى بخط الإعاقة لتنظيم السير بين المحطات.

تطورت أنظمة التحكم في السكك الحديدية مع مرور الزمن، فمن التحكم اليدوي عن قرب إلى التحكم الميكانيكي عن بعد، ومنه إلى التحكم الميكانيكي-الكهربائي. بعد اختراع المرحلات ظهرت أنظمة التحكم الكهربائي والتي تقوم بتحويل قوانين سير القطارات إلى دارات كهربائية. في العصر الحالي تعتبر أنظمة التحكم الإلكتروني في السكك الحديدية، والتي تستخدم أجهزة الحاسوب، أكثر الأنظمة تطوراً في هذا المجال.

نظام التحكم الميكانيكي

نظام التحكم الميكانيكي في السكك الحديدية هو نظام للتحكم عن بعد في التحويلات والإشارات المعدنية وكل العناصر المتحركة الأخرى. التحريك عن بعد يتم بنقل القوة العضلية إلى العناصر المعنية عن طريق استخدام الأذرعة الحديدية المرتبطة ببكرات ومسننات وكابلاتمعدنية.

يعتبر المهندس البريطاني جون سكسبي مخترع أول نظام تحكم ميكانيكي في السكك الحديدية. لقد استطاع سكسبي عام ١٨٥٦ م تحويل قوانين السير إلى علاقة ميكانيكية، ألا وهي ربط فتح إشارة معينة بالوضع الصحيح للتحويلات الحديدية في طريق القطار.

في عام ١٨٦٧م دخل الخدمة أول نظام تحكم ميكانيكي في السكك الحديدية في ألمانيا، وكان ذلك في مدينة شتيتين. النظام طورته الشركة الإنكليزية سكسبي.

 نظام التحكم الميكانيكي-الكهربائي
تقدمت العلوم التقنية في أوروبا وحاول المهندسون الإستفادة من التيار الكهربائي في كل المجالات ومنها مجال التحكم في السكك الحديدية، مما أدى في نهاية القرن التاسع عشر إلى ظهور أنظمة التحكم الميكانيكية-الكهربائية والتي تقوم بتحريك ومراقبة التحويلات والإشارات بواسطة التيار الكهربائي. أما العلاقة المنطقية بين الإشارات والتحويلات فبقيت تتم بطريقة ميكانيكية.

من الجدير ذكره فيما يخص الإشارات، أنها كانت في بداية هذه الفترة ماتزال على شكل لوحات معدنية قابلة للتوجيه بطريقة ميكانيكية أو كهربائية باستخدام المحركات. في مرحلة لاحقة بدأت الإشارات الضوئية دخول الخدمة، مما أدى إلى الإستغناء عن المحركات الكهربائية لتحريك الإشارات والإقتصار على استخدام التيار لإنارة المصابيح.

في عام ١٨٩٦ م دخل الخدمة في برلين ( ألمانيا ) أول نظام ميكانيكي-كهربائي للتحكم.

 نظام التحكم الكهربائي
من ميزات أنظمة التحكم الكهربائي القدرة على تحويل قوانين سير القطارات إلى دارات كهربائية باستخدام المرحلات (الريلاي). كما أن من الميزات الشاشة المعدنية وقد رسم عليها مخطط للسكك الحديدية في المحطة وزودت بمصابيح صغيرة مختلفة الألوان تساعد على تتبع حركة القطارات ومراقبة الإشارات الضوئية. تشييد طريق للقطار يتم بالضغط على مفتاحين كهربائيين، الأول يحدد بداية الطريق، والثاني يحدد نهايته.

بالإضافة إلى ذلك زودت المحطات بأجهزة استشعار كهربائية مهمتها مراقبة السكك والتحويلات الحديدية وربطها منطقياً بجهاز التحكم الكهربائي. مدير حركة السير في المحطة لم يعد مجبراً على التأكد بالنظر من حركة القطارات في محطته، بل أصبح ذلك من مهمة جهاز التحكم.

نظام التحكم الإلكتروني
في منتصف الثمانينات من القرن العشرين دخل الحاسوب عالم القطارات وظهر مايسمى بالنظام الإلكتروني للتحكم في السكك الحديدية. بشكل عام يتكون هذا النظام من ثلاث طوابق:
طابق المراقبة
طابق التحكم المركزي
طابق التحكم بالعناصر الخارجية

من الجدير ذكره أن التقسيم إلى طوابق هو تقسيم منطقي وليس مكاني.

من مزايا النظام الإلكتروني للتحكم في السكك الحديدية:
صغر الحجم وأناقة التصميم
سهولة تطوير وتعديل النظام
القدرة الفائقة على تزويد المراقب بالمعلومات الإضافية
القدرة على تخزين المعلومات

يتكون طابق المراقبة من الأجزاء التالية:
جهاز كمبيوتر أو أجهزة كمبيوتر حسب كبر المحطة
شاشة أو عدة شاشات حسب كبر المحطة
فأرة
كيبورد
طباعة

هذا ويمكن تلخيص مهمة طابق المراقبة كالتالي:
رسم حالة المحطة اللحظية (أي السكك محجوزة، أي السكك شاغرة، حالة الإشارات)
استقبال أوامر مدير حركة السير في المحطة، كإنشاء الطرق مثلاً
كتابة معلومات نصية على الشاشات
طبع معلومات نصية على الطباعة

يتكون الطابق المركزي من أجهزة كمبيوتر تحوي قوانين سير القطارات الوطنية، أي أنه في هذا الطابق يتمركز منطق جهاز التحكم. هنا يتم السماح للقطارات بالسير أو الرفض:
استقبال أوامر مدير سير المحطة (عبر طابق المراقبة)
تحليل أوامر مدير سير المحطة فإما السماح أو الرفض (إنشاء الطرق، فتح الإشارات، تحريك التحويلات، الخ)
إصدار الأوامر لطابق المراقبة لرسم حالة المحطة اللحظية
إصدار الأوامر إلى طابق التحكم بالعناصر الخارجية
استقبال المعلومات من طابق التحكم بالعناصر الخارجية وتحليلها
مراقبة كل أجهزة الكمبيوتر الأخرى (النبض)

أما طابق التحكم بالعناصر الخارجية فمهمته تحويل أوامر الطابق المركزي إلى العناصر الخارجية واستقبال المعلومات من هذه الأخيرة وتحويلها إلى الطابق المركزي.

  Harald Jeschke ©

 Bundesarchiv / wiki ©  

 Kecko2 / Wiki © 

 Public Domain / Wiki 

 Flyz1 / Wiki © 

أضف تعليق