المقطع العرضي للسكك الحديدية

سكة الجسر

وفي هذا الصدد، سكة الجسر هي سكة ذات مقطع على شكل U مقلوب. ويجعلها شكلها البسيط سهلة التصنيع، ولذلك استُخدمت على نطاق واسع قبل أن تصبح المقاطع الأكثر تطورًا رخيصة بما يكفي للإنتاج الكمي. وقد استُخدمت خصوصًا على سكة حديد غريت وسترن ذات العرض في طريق العوارض الذي صممه إسامبارد كينغدم برونيل.

Wirth Girder Rail

Railroad Facts… Construction, Safety and More.

من جانب آخر، MRT Track & Services Co., Inc / Krupp, T and girder rails, scroll down.

السكة مزدوجة الرأس

من جهة ثانية، في أواخر ثلاثينيات القرن التاسع عشر، استعملت سكك بريطانيا أنماطًا مختلفة من السكك. وكانت London and Birmingham Railway، التي قدمت جائزة لأفضل تصميم، ومن أوائل الخطوط التي استعملت السكة مزدوجة الرأس، حيث كان لرأس السكة وقاعدتها المقطع نفسه. وكانت هذه السكك مدعومة بواسطة كراسٍ مثبتة في العوارض.

إضافةً إلى ذلك، ميزة السكك مزدوجة الرأس أنها، عندما يتآكل رأس السكة، يمكن قلبها وإعادة استخدامها. وفي سنة 1835 أعرب بيتر بارلو من London and Birmingham Railway عن قلقه من أن هذا لن ينجح، لأن الكرسي الداعم سيسبب انبعاجات في السطح السفلي للسكة، مما يجعله غير صالح بوصفه سطح سير. ومع أن سكة حديد غريت نورذرن واجهت هذه المشكلة، فقد استُخدمت السكك مزدوجة الرأس وقُلِبت بنجاح لدى London and South Western Railway ونورث إيسترن وLondon, Brighton and South Coast Railway وساوث إيسترن. وظلت السكك مزدوجة الرأس مستعملة على نطاق واسع في بريطانيا حتى الحرب العالمية الأولى.

أوزان السكك ومقاساتها

من جانب آخر، وعادةً، في مصطلحات السكك الحديدية، تكون كلمة رطل كنايةً عن التعبير رطل لكل ياردة؛ ومن ثم فإن السكة ذات 132 رطلًا تعني سكة وزنها 132 رطلًا لكل ياردة.

وفي هذا السياق، يعد وزن السكة بالنسبة إلى طولها عاملًا مهمًا في تحديد قوة السكة، ومن ثم أحمال المحاور والسرعات.

من جهة ثانية، تُقاس الأوزان بالرطل لكل ياردة (الوحدات الإمبراطورية في كندا والولايات المتحدة)، وبالكيلوغرام لكل متر (الوحدات المترية في المملكة المتحدة وأوروبا القارية وأستراليا).

السكة الشريطية

ومن ناحية أخرى، كانت أقدم السكك مجرد قطع من الخشب. ولمقاومة التآكل، كان يُوضَع شريط رقيق من الحديد فوق السكة الخشبية. وقد وفر هذا المال لأن الخشب كان أرخص من المعدن. غير أن هذا النظام كان يشوبه عيب يتمثل في أن مرور عجلات القطار كان يتسبب بين حين وآخر في انفصال الشريط عن الخشب. وقد أبلغ ريتشارد تريفيثيك عن هذه المشكلة أول مرة عام 1802. وأدى استخدام السكك الشريطية في الولايات المتحدة (مثلًا على Albany and Schenectady Railroad نحو عام 1837) إلى تعرض الركاب لخطر ما كان يسمى «رؤوس الأفاعي» عندما كانت الشرائط تلتف وتخترق العربات.

السكة المحززة

علاوةً على ذلك، عندما تُوضَع السكة في سطح الطريق أو داخل أسطح عشبية، فلا بد من توفير فراغ لحافة العجلة. ويتحقق ذلك بواسطة شق يُسمى مجرى الحافة. وتُعرف السكة حينئذ باسم السكة المحززة أو سكة الأخدود أو السكة الجائزية. ويكون مجرى الحافة محاطًا برأس السكة من جانب وبالحاجز من الجانب الآخر. ولا يحمل الحاجز أي وزن، لكنه قد يعمل بوصفه قضيب فحص.

وفي هذا السياق، اخترع ألفونس لوبا السكة المحززة عام 1852، وهو مخترع فرنسي طور تحسينات في تجهيزات الترام والسكك، وساعد في تطوير خطوط الترام في مدينة نيويورك وباريس. ومكّن اختراع السكة المحززة من إنشاء خطوط الترام من دون أن تتسبب بإزعاج لمستعملي الطريق الآخرين، باستثناء راكبي الدراجات غير المنتبهين الذين قد تعلق عجلاتهم في الأخدود. وقد تمتلئ الأخاديد بالحصى والأوساخ، خصوصًا إذا كانت قليلة الاستخدام أو بعد فترة خمول، وتحتاج إلى تنظيف من وقت لآخر، ويتم ذلك بواسطة مركبة «كاشطة» (إما ترام متخصص أو مركبة طريق-سكة للصيانة). وقد يؤدي الفشل في تنظيف الأخاديد إلى رحلة غير مريحة للركاب، وإلى إلحاق ضرر بالعجلة أو بالسكة، وربما إلى الخروج عن السكة.

التاريخ

إضافةً إلى ذلك، أدخل بنجامين أوترام من شركة B. Outram & Co.، التي أصبحت لاحقًا شركة باترلي في ريبلي، سككًا من الحديد الزهر ذات حواف عمودية. وكانت العربات التي تسير على هذه السكك اللوحية ذات مقطع مسطح. وفضّل شريك أوترام ويليام جيسوب استخدام سكة الحواف حيث تكون العجلات ذات حواف وتكون رؤوس السكك مسطحة؛ وقد ثبت تفوق هذا الترتيب على السكك اللوحية. وقد صُبَّت أولى سكك جيسوب الحافية (ذات البطن السمكي) في شركة باترلي.

كذلك، كانت أقدم السكك المستعملة في الطرق الحديدية التي تجرها الخيول مصنوعة من الخشب. وفي ستينيات القرن الثامن عشر أُدخلت السكك الحديدية الشريطية، وهي عبارة عن شرائح رقيقة من الحديد الزهر تثبت فوق السكك الخشبية، مما زاد من متانتها. وكانت كل من السكك الخشبية والسكك الشريطية الحديدية رخيصة نسبيًا، لكنها لم تكن تستطيع حمل إلا أوزان محدودة. وكانت الشرائط المعدنية للسكك الشريطية تنفصل أحيانًا عن القاعدة الخشبية وتندفع إلى أرضية العربات فوقها، مكوِّنة ما كان يُعرف باسم "رأس الأفعى". وقد فاقت كلفة الصيانة طويلة الأجل ما تحققه من وفر أولي في تكاليف الإنشاء.

الأنواع

في هذا الإطار، وكان أقدم هذه السكك المستعملة على نطاق عام هو السكك القصيرة من الحديد الزهر ذات البطن السمكي، وسميت كذلك نسبة إلى شكلها. وكانت السكك المصنوعة من الحديد الزهر هشة وسهلة الكسر. ولم يكن من الممكن صنعها إلا بأطوال قصيرة، وهو ما كان يؤدي سريعًا إلى عدم استواء الخط. وقد أدخلت براءة اختراع جون بيركنشو لعام 1820 الحديد المطاوع بأطوال أكبر مع تحسن تقنيات الدرفلة، فحل محل الحديد الزهر، وأسهم إسهامًا كبيرًا في النمو المتسارع للسكك الحديدية في الفترة 1825–1840. وكان المقطع العرضي يختلف اختلافًا كبيرًا من خط إلى آخر، لكنه كان من ثلاثة أنواع أساسية كما هو مبين في الشكل. أما المقطع المتوازي الذي تطور في السنوات اللاحقة فعُرف باسم رأس الثور.

من جهة ثانية، بدأ استخدام الخط الملحوم بدلًا من الخط الموصّل بالوصلات نحو الأربعينيات من القرن العشرين، وأصبح واسع الانتشار بحلول الستينيات.

في هذا الإطار، وصُنعت أولى السكك الفولاذية عام 1857 بواسطة روبرت فورستر موشيت، الذي وضعها في محطة ديربي في إنجلترا. والفولاذ مادة أقوى بكثير، وقد حل باطراد محل الحديد في صناعة سكك السكك الحديدية، وسمح بدرفلة أطوال أكبر كثيرًا من السكك.

ومن جهة أخرى، حددت الجمعية الأمريكية لهندسة السكك الحديدية (AREA) والجمعية الأمريكية لاختبار المواد (ASTM) نسب الكربون والمنغنيز والسيليكون والفوسفور في فولاذ السكك. وتزداد مقاومة الشد بزيادة محتوى الكربون، في حين تقل اللدونة. وقد حددت AREA وASTM نسبة الكربون بين 0.55 و0.77 في المئة في السكك التي يتراوح وزنها بين ، وبين 0.67 و0.80 في المئة في السكك التي يتراوح وزنها بين ، وبين 0.69 و0.82 في المئة في السكك الأثقل. ويزيد المنغنيز من القوة ومقاومة التآكل. وقد حددت AREA وASTM نسبة المنغنيز بين 0.6 و0.9 في المئة في سكة 70 إلى 90 رطلًا، وبين 0.7 و1 في المئة في السكك الأثقل. ويتأكسد السيليكون تفضيليًا بالأكسجين ويضاف لتقليل تكون الأكاسيد المعدنية المضعفة في عمليات درفلة وصب السكك. وقد حددت AREA وASTM نسبة السيليكون بين 0.1 و0.23 في المئة. أما الفوسفور والكبريت فهما شوائب تسبب هشاشة السكك وتقلل مقاومتها للصدمات. وقد حددت AREA وASTM الحد الأقصى لتركيز الفوسفور عند 0.04 في المئة.

السكة الكتلية

إضافةً إلى ذلك، والسكة الكتلية الحديثة ذات الانخفاض الإضافي في الكتلة هي سكة LR55، التي تُحشى بمادة البولي يوريثان داخل عارضة خرسانية مسبقة الصنع. ويمكن وضعها في أخاديد تُحفر داخل طبقة إسفلت قائمة لخطوط السكك الحديدية الخفيفة (الترام).

ومن ناحية أخرى، السكة الكتلية شكل منخفض المقطع من سكة الحاجز الجائزي، وقد أزيل منها الجسد. ومن حيث المقطع، فهي أشبه بشكل مصمت من سكة الجسر، مع إضافة مجرى الحافة والحاجز. إن مجرد إزالة الجسد ووصل مقطع الرأس مباشرة بمقطع القاعدة كان سيؤدي إلى سكة ضعيفة، ولذلك لزم توفير سماكة إضافية في المقطع المركب.

سكة الحاجز الجائزي

وعلى صعيد آخر، الشكل التقليدي للسكة المحززة هو مقطع الحاجز الجائزي الموضح إلى اليسار. وهذه السكة شكل معدل من السكة ذات الحافة، وتتطلب تثبيتًا خاصًا لنقل الحمل وتثبيت المقياس. وإذا كان الوزن يُحمَل بواسطة الطبقة التحتية للطريق، كانت هناك حاجة إلى روابط فولاذية على مسافات منتظمة للحفاظ على المقياس. وكان تركيب هذه الروابط يعني ضرورة حفر السطح كله ثم إعادته.

British Steel crane rail, Crane rails

• Table of North American tee rail (flat bottom) sections
• ArcelorMittal Crane Rails
• Track components and materials

المعايير

في هذا الإطار، EN 13674-4 - تطبيقات السكك الحديدية - الخط - السكة - الجزء 4: سكك حديدية من نوع فينيول من 27 كغ/م إلى أقل من 46 كغ/م EN 13674-4

في هذا الإطار، EN 13674-1 - تطبيقات السكك الحديدية - الخط - السكة - الجزء 1: سكك حديدية من نوع فينيول بوزن 46 كغ/م فأكثر EN 13674-1

أمريكا الشمالية

ومن ناحية أخرى، حددت الجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين (ASCE) مقاطع السكك في سنة 1893 بزيادات قدرها من . وكان ارتفاع السكة مساويًا لعرض القاعدة في كل وزن من سكك ASCE ذات المقطع T، كما أن المقاطع حددت نسبة ثابتة من الوزن في الرأس والجسد والقاعدة، مقدارها 42% و21% و37% على الترتيب. وكان مقطع ASCE بوزن كافيًا، لكن الأوزان الأثقل كانت أقل إرضاءً. وفي سنة 1909 حددت جمعية السكك الحديدية الأمريكية (ARA) مقاطع معيارية بزيادات قدرها من . وحددت الجمعية الأمريكية لهندسة السكك الحديدية (AREA) مقاطع معيارية لسكك و و في عام 1919، ولسكك و في عام 1920، ولسكك في سنة 1924. وكان الاتجاه نحو زيادة نسبة ارتفاع السكة إلى عرض القاعدة وتقوية الجسد. وقد جرى التغلب على مساوئ القاعدة الأضيق باستخدام ألواح الربط. وخفّضت توصيات AREA الوزن النسبي لرأس السكة إلى 36%، في حين خفّضت المقاطع البديلة وزن الرأس إلى 33% في السكك الأثقل وزنًا. كما وُجه الاهتمام كذلك إلى تحسين أنصاف أقطار الوصلات المنحنية لتقليل تركّز الإجهاد عند نقطة اتصال الجسد بالرأس. وأوصت AREA بمقطع ARA ذي الوزن . وظلت سكك ASCE القديمة الأخف وزنًا قيد الاستخدام، ولبّت الطلب المحدود على السكك الخفيفة لبضعة عقود. واندُمجت AREA في American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association عام 1997.

في هذا الإطار، وبحلول منتصف القرن العشرين، كان أغلب إنتاج السكك من النوع المتوسط الثقيل والثقيل . أما المقاسات الأقل من فعادةً ما تكون مخصصة لخدمة شحن أخف، أو خطوط قليلة الاستخدام، أو السكك الخفيفة. والخطوط التي تستعمل سككًا بوزن تكون مخصصة لخطوط الشحن الفرعية الأبطأ سرعة أو النقل السريع؛ فمثلًا، بُني أغلب خط مترو أنفاق مدينة نيويورك بسكك وزنها . أما الخطوط الرئيسية فتُبنى عادةً بسكك وزنها أو أكثر.

السكة ذات القاعدة المسطحة

من جانب آخر، وقد لاحظ تشارلز فينيولز حدوث تآكل في السكك الحديدية المطاوعة والكراسي الحديدية الزهرية الموضوعة على كتل حجرية، وهو النظام الأكثر شيوعًا في ذلك الوقت. وفي سنة 1836 أوصى بالسكة ذات القاعدة المسطحة إلى London and Croydon Railway، التي كان مهندسها الاستشاري. وكانت سكته الأصلية ذات مقطع أصغر من سكة ستيفنز، مع قاعدة أعرض من السكة الحديثة، ومثبتة بمسامير تمر عبر القاعدة. ومن الخطوط الأخرى التي تبنتها هال وسيلبي ونيوكاسل ونورث شيلدز وشركة مانشستر وبولتون وبوري للملاحة بالقناة والسكك الحديدية.

من جانب آخر، وفي المملكة المتحدة، عندما أصبح من الممكن حفظ العوارض الخشبية باستخدام كلوريد الزئبق الثنائي (وهي عملية تسمى Kyanising) والكريوزوت، أصبحت الرحلة أكثر ثباتًا وهدوءًا مما كانت عليه مع الكتل الحجرية. وكانت السكك تثبت مباشرة في العوارض باستخدام مسامير السكك (Rail spikes). وانتشر استخدامها، وكذلك اسم فينيولز، في جميع أنحاء العالم. ومع ذلك، فضلت شركات السكك الحديدية البريطانية بشدة سكة رأس الثور المثبتة بمفاتيح خشبية في كراسٍ من الحديد الزهر حتى سبعينيات القرن العشرين.

وفي هذا السياق، سكة فينيولز اسم شائع للسكة ذات القاعدة المسطحة، تكريمًا للمهندس تشارلز فينيولز الذي أدخلها إلى بريطانيا.

ومن ناحية أخرى، إن الوصلة التي يُربط فيها طرفا سكتين ببعضهما هي أضعف جزء في خط السكة. وكانت السكك الحديدية المبكرة تُوصل بواسطة وصلة بسيطة أو قضيب معدني يربط بمسامير عبر جسد السكة. وقد طُورت طرق أقوى لربط سكتين معًا. وعندما توضع كمية كافية من المعدن في وصلة السكة، تصبح الوصلة قوية على وجه التقريب بقدر قوة بقية طول السكة. ويمكن التخلص من الضوضاء الناتجة عن مرور القطارات فوق الوصلات، والموصوفة بأنها «نقرة نقرة مسار القطار»، عن طريق لحام مقاطع السكة معًا. وتكون السكة الملحومة باستمرار ذات مقطع علوي موحد حتى عند الوصلات.

سكة T ذات الحافة

وفي هذا الصدد، كما اخترع العقيد ستيفنز المسمار المعقوف لتثبيت السكة في العارضة المستعرضة. وفي سنة 1860 أُدخل المسمار اللولبي للسكة في فرنسا حيث استُخدم على نطاق واسع. والمسامير اللولبية هي أكثر أشكال المسامير استخدامًا في العالم في القرن الحادي والعشرين.

علاوةً على ذلك، سكة T ذات الحافة أو سكة المقطع T هو الاسم المستعمل في أمريكا الشمالية للسكة ذات القاعدة المسطحة. وقد رأى العقيد روبرت ل. ستيفنز، رئيس Camden and Amboy Railroad، أن السكة المصنوعة من الحديد المطاوع ستكون أفضل من السكك الخشبية المكسوة بالحديد المستعملة في جميع سكك الولايات المتحدة آنذاك. ولم تكن هناك أي مصانع فولاذ في أمريكا الشمالية قادرة على درفلة أطوال طويلة، فسافر إلى المملكة المتحدة، التي كانت في ذلك الوقت المكان الوحيد الذي يمكن فيه درفلة سكة T ذات الحافة. وفي مايو 1831، وصلت أول 500 سكة، طول كل منها ووزنها ، إلى فيلادلفيا وثُبّتت على العوارض المستعرضة، في أول استخدام لسكة T ذات الحافة في الولايات المتحدة. وسرعان ما أصبحت سكة T ذات الحافة النمط القياسي الذي تبنته جميع سكك الولايات المتحدة الحديدية.

أستراليا

من المقاسات الشائعة للسكك في أستراليا:

كذلك، ويُعد وزنا 50 كغ/م و60 كغ/م المعيار الحالي على الخطوط الرئيسية في أماكن أخرى، مع أن بعض المقاسات الأخرى ما تزال تُصنع.

وفي السياق ذاته، تُستعمل سكك على خطوط نقل خام الحديد الثقيلة في شمال غرب ولاية أستراليا الغربية.

سكة T

في هذا الإطار، كانت سكة T تطويرًا للسكة الشريطية، إذ كان لها مقطع عرضي على شكل حرف T ناتج عن توسيع أعلى الشريط ليشكل رأسًا. وكان هذا الشكل من السكك قصير العمر عمومًا، إذ أُلغي تدريجيًا في أمريكا بحلول عام 1855.

سكة رأس الثور

علاوةً على ذلك، وقد استُبدلت سكة رأس الثور على وجه التقريب بالكامل بالسكة ذات القاعدة المسطحة في نظام السكك الحديدية البريطاني، وإن كانت ما تزال باقية على بعض الخطوط الفرعية والسكك الجانبية. كما يمكن العثور عليها في السكك الحديدية التراثية، سواء بدافع الحفاظ على المظهر التاريخي أو بسبب استخدام مكونات قديمة أُنقذت من الخطوط الرئيسية. وظلت مترو أنفاق لندن تستعمل سكة رأس الثور بعد التخلص منها في أماكن أخرى في بريطانيا، لكن في السنوات الأخيرة بُذلت جهود منظمة لاستبدالها بالسكة ذات القاعدة المسطحة. ومع ذلك، فإن عملية استبدال الخط في الأنفاق بطيئة، بسبب صعوبة استخدام المعدات والآلات الثقيلة.

كذلك، كانت سكة رأس الثور المعيار السائد في نظام السكك الحديدية البريطاني من منتصف القرن التاسع عشر حتى منتصف القرن العشرين. ففي سنة 1954، استُخدمت سكة رأس الثور في من الخطوط الجديدة، بينما استُخدمت السكة ذات القاعدة المسطحة في . وكان أحد أوائل المعايير البريطانية، BS 9، خاصًا بسكة رأس الثور؛ نُشر أصلًا عام 1905، ثم نُقح عام 1924. وكانت السكك المصنَّعة وفق معيار 1905 تُعرف باسم "O.B.S." (الأصلي)، أما المصنَّعة وفق معيار 1924 فكانت تُعرف باسم "R.B.S." (المنقح).

ومن ناحية أخرى، تطورت سكة رأس الثور من السكة مزدوجة الرأس. ولا يكون مقطع رأس السكة مماثلًا لمقطع قاعدتها. ولأنها لا تملك مقطعًا متماثلًا، لم يكن من الممكن قلب سكة رأس الثور واستخدام القاعدة بوصفها رأسًا. وكانت هذه طريقة مكلفة لإنشاء الخط، إذ كانت تحتاج إلى كراسٍ ثقيلة من الحديد الزهر لدعم السكة، وكانت السكة تثبت في هذه الكراسي بواسطة أوتاد أو «مفاتيح» خشبية (ثم فولاذية)، وكانت تتطلب عناية منتظمة.

سكك الرافعات

من المقاسات الشائعة لسكك الرافعات في أمريكا الشمالية:

أوروبا

كذلك، وفي بلدان الاتحاد السوفيتي السابق، تُعد السكك بوزن والسكك بوزن (غير المقسّاة حراريًا) شائعة. كما استُخدمت السكك المقسّاة حراريًا بوزن على الخطوط الحديدية الثقيلة مثل Baikal–Amur Mainline، لكنها أثبتت قصورًا في التشغيل، ورُفضت في الغالب لصالح السكك بوزن .

في هذا الإطار، تُصنع السكك بعدد كبير من المقاسات المختلفة. ومن المقاسات الأوروبية الشائعة للسكك:

إضافةً إلى ذلك، وتستعمل أنظمة السكك الحديدية عالية السرعة في فرنسا (قطارات فائقة السرعة (الشركة الوطنية للسكك الحديدية)) وألمانيا (ICE) سككًا بوزن .

السكة اللوحية

من جانب آخر، السكة اللوحية نوع مبكر من السكك، ولها مقطع عرضي على شكل حرف L، حيث كانت الحافة تُبقي العجلة غير المحففة على السكة. وقد شهدت السكة ذات الحافة عودة محدودة في خمسينيات القرن العشرين، بوصفها قضبان توجيه، مع مترو باريس (مترو مطاطي الإطارات أو الفرنسية Métro sur pneus)، ثم لاحقًا مع الحافلات الموجهة. وفي Cambridgeshire Guided Busway تكون السكة عبارة عن عارضة خرسانية بسماكة ، ولها شفة بقياس لتشكيل الحافة. وتسير الحافلات على عجلات طرق عادية مع عجلات توجيه جانبية تسير ملاصقة للحواف. وتوجَّه الحافلات توجيهًا عاديًا عندما تكون خارج المسار المخصص للحافلات، على نحو مماثل لعربات القرن الثامن عشر التي كان يمكن مناورتها حول رؤوس المناجم قبل الالتحاق بالمسار للرحلة الأطول.

سكة بارلو

من جهة ثانية، سكة بارلو اخترعها ويليام هنري بارلو عام 1849. وقد صممت لتوضع مباشرة على الحصى، لكن غياب العوارض جعل من الصعب الحفاظ على مقياس السكة.

السكة ذات القاعدة المسطحة

كذلك، السكة ذات القاعدة المسطحة هي مقطع السكة السائد في الاستخدام عالميًا.

المقاطع الحديثة

من جانب آخر، ويظهر أثر منظومة AREMA كذلك في تسمية المقاطع الأمريكية الحديثة، حيث تحمل السكك أسماء مثل 100RE و115RE و136RE و141RE، ويشير الرقم عادةً إلى الوزن بالرطل لكل ياردة. وتعرض شركات دولية هذه المقاطع صراحة على أنها مقاطع أمريكية وفق معيار AREMA؛ فمثلًا تسرد أرسيلورميتال مقاطع 90ARA-A و100RE و115RE و136RE ضمن «المعيار الأمريكي»، كما تورد شركة Steel Dynamics في كتيبها الحديث مقاطع AREMA مثل 115RE و119RE و136RE. كما تعرض كتالوجات الشركات اليابانية المنتجة للسكك توافقًا بين المنظومات المختلفة، فتجمع في الوقت نفسه بين مقاطع أوروبية مثل 54E1 و60E1 ومقاطع أمريكية مثل 115RE و136RE، وهو ما يعكس استمرار التوازي بين المنظومتين الأوروبية والأمريكية في السوق الدولية للسكك.

علاوةً على ذلك، وتُظهر المعايير الأوروبية المرتبطة بعناصر الخط والمنشآت التحتية أن هذه المقاطع ليست مجرد تسميات شكلية، بل ترتبط بفئات الاستخدام التشغيلي. فوثيقة EN 16730 الخاصة بالعوارض الخرسانية ذات الوسائد السفلية تشير إلى أن المقطع 54E1 يرتبط في بعض التطبيقات بمسارات حضرية أو صناعية، في حين أن 60E1 يرتبط بخطوط رئيسية تقليدية، وخطوط عالية السرعة، وخطوط الشحن الثقيل والمحاور المرتفعة الأحمال بحسب فئة المسار. وتؤكد وثيقة EN 17282 هذه الأنماط نفسها على وجه التقريب عند ربط فئات المسار النموذجية بمقاطع مثل 54E1 و60E1، مع تمييز واضح بين الاستخدام الحضري/الصناعي والخطوط التقليدية والعالية السرعة والشحن الثقيل.

في هذا الإطار، أما المواصفة EN 13674-4 فتنطبق على سكك فينيول ذات القاعدة المسطحة من 27 كغ/م إلى أقل من 46 كغ/م، وهي الفئة المستعملة عادة في التطبيقات الأخف من الخطوط الرئيسية الثقيلة. وتحدد هذه المواصفة ثماني درجات فولاذية برليتية في مجال الصلادة نفسه على وجه التقريب، وتشمل سككًا غير معالجة حراريًا وأخرى معالجة، وتضم 15 مقطعًا معياريًا.

من جانب آخر، وفي أمريكا الشمالية، لا تُستعمل سلسلة EN الأوروبية مرجعًا أساسيًا، بل تسود منظومة AREMA، أي . وتوضح الجمعية نفسها أن الدليل الهندسي للسكك الحديدية (Manual for Railway Engineering) هو المرجع السنوي الذي يضم المبادئ والبيانات والمواصفات والممارسات الموصى بها لتصميم البنية الثابتة وإنشائها وصيانتها. كما تبيّن لجنة Rail التابعة لـAREMA أن اختصاصها يشمل اختيار المقاطع، والمواصفات الميتالورجية لفولاذ السكك، واختبارات القبول، وتصنيع السكك وشحنها، ولحامها، واختبارها، وجَلخها، وتصنيف السكك المستعملة.

من جهة ثانية، ولذلك يمكن القول إن المقاييس الحديثة للسكك تقوم اليوم على ثلاث طبقات مترابطة: مقاطع معيارية (مثل 54E1 و60E1 و115RE و136RE)، ودرجات فولاذية ومعالجات حرارية تحدد الصلادة والسلوك التشغيلي، ومعايير تطبيقية تربط السكة بنوع الخط وسرعته وحمل محوره وأعمال التحويلات والترام واللحام والصيانة. ومن ثم فإن «مقياس السكة» في الاستعمال الهندسي الحديث لا يقتصر على شكل المقطع، بل يشمل منظومة معيارية كاملة تضبط المنتج من الصهر والدرفلة حتى الخدمة الميدانية والاستبدال.

وفي السياق ذاته، تخضع مقاطع السكك الحديثة ومعاييرها اليوم لمنظومات معيارية إقليمية ودولية تحدد شكل المقطع، والكتلة الخطية، ودرجات الفولاذ، ومتطلبات التصنيع، والتفاوتات المسموح بها، والاختبارات، ووسم المنتج. وفي أوروبا تُعد سلسلة المواصفات الأوروبية EN 13674 المرجع الأساسي لسكك فينيول وسكك التحويلات والتقاطعات وقضبان الفحص، بينما تغطي المواصفة EN 14811 السكك المحززة والقطاعات الإنشائية المرتبطة بها المستعملة خصوصًا في أنظمة الترام.

• المراجع
• وصلات خارجية
• British Steel rail, Vignoles rail

من جانب آخر، وفي إطار سلسلة EN 13674، تختص المواصفة EN 13674-1 بسكك فينيول ذات الكتلة الخطية 46 كغ/م فأكثر للاستخدام في الخطوط التقليدية وخطوط السرعة العالية. وتنص هذه المواصفة على تسع درجات فولاذية برليتية ضمن مجال صلادة يتراوح بين 200 HBW و440 HBW، وتغطي السكك غير المعالجة حراريًا والمعالجة حراريًا، سواء من الفولاذ غير السبائكي أو منخفض السبيكة. كما تتضمن 23 مقطعًا معياريًا للسكك.

في هذا الإطار، وبالنسبة إلى السكك المحززة المستعملة في الترام وبعض التطبيقات الحضرية والصناعية، تُعد المواصفة EN 14811:2019 المرجع الأوروبي الأهم. وهي تنطبق على السكك المحززة والقطاعات الإنشائية المرتبطة بها ذات الكتلة الخطية 42 كغ/م فأكثر، وتحدد خمس درجات فولاذية برليتية ضمن مجال صلادة من 200 HBW إلى 390 HBW، كما تنص على 26 مقطعًا محددًا للسكك المحززة و7 مقاطع إنشائية محددة.

من جهة ثانية، وتفصل السلسلة الأوروبية بين السكك الحاملة للعجلات في أعمال التحويلات والتقاطعات، وبين قضبان الفحص غير الحاملة. فالمواصفة EN 13674-2 تخصص السكك المستعملة في التحويلات والتقاطعات عندما تعمل مع سكك فينيول بوزن 46 كغ/م فأكثر، وهي خاصة بالأجزاء التي تحمل عجلات المركبات فعلًا. وفي المقابل، تحدد EN 13674-3 مقاطع قضبان الفحص المصممة لهذا الغرض، وتذكر ثلاث درجات فولاذية وخمسة مقاطع، مع استبعاد قضبان الحماية المستعملة لحماية الجسور والمنشآت عند الخروج عن السكة.

من جانب آخر، ومن الناحية العملية، تُعد المقاطع 54E1 و60E1 من أكثر المقاطع الأوروبية الحديثة شيوعًا. وتعرض الشركات المصنّعة هذه المقاطع بوصفها مقاطع قياسية أوروبية وفق EN 13674-1؛ فمثلًا تصف شركة أرسيلورميتال المقطع 54E1 (UIC54) بأنه مصنوع وفق المعيار الأوروبي EN 13674-1 وبكتلة خطية تبلغ 54.77 كغ/م. كما تُظهر وثائق اعتماد ومنتجات صناعية أوروبية أن المقاطع 54E1 و60E1 و60E2 و54E2 وغيرها تدخل ضمن الإنتاج القياسي المعاصر في السوق الأوروبية.

العجلات المخروطية أو الأسطوانية

المعايير والمقاطع الحديثة

ومن جهة أخرى، منذ زمن طويل أُدرك أن العجلات المخروطية والسكك المائلة بالمقدار نفسه تتبع المنحنيات بصورة أفضل من العجلات الأسطوانية والسكك العمودية. وقد استعملت بعض شركات السكك الحديدية مثل Queensland Railways عجلات أسطوانية فترة طويلة إلى أن فرضت الحركة الأثقل تغييرًا في ذلك.

من جانب آخر، ويتعين على سطوح دحرجة العجلات الأسطوانية أن «تنزلق» على منحنيات الخط، ولذلك تزيد من كلٍّ من مقاومة الحركة وتآكل السكة والعجلة. أما على الخطوط المستقيمة جدًا فإن سطح العجلة الأسطواني يتدحرج بحرية أكبر ولا «يتمايل». ويُضيَّق مقياس السكة قليلًا، وتحفظ تقويسات الحافة الشفاه من الاحتكاك بالسكك. والممارسة المتبعة في الولايات المتحدة هي مخروطية بنسبة 1 إلى 20 عندما تكون العجلة جديدة. ومع تآكل سطح الدحرجة يقترب من سطح أسطواني غير منتظم، وعندئذ تُخرَط العجلة على مخرطة عجلات أو تُستبدل.