من إخترع القطار

القطارات

القطارات عبارةٌ عن مركباتٍ تسيرُ على مساراتٍ محددةٍ تُدعى السكك الحديديّة، ويتم تشغيلها عادةً بواسطة محركاتِ القاطرات التي تعملُ على الديزل أو على الكهرباء. تستخدم القطارات كوسيلة نقلٍ على نطاقٍ واسعٍ للمسافاتِ القصيرة والطويلة ، وتُعدّ أحد أكثر وسائل النقل أماناً وأقلّها تأثّراً بالعوامل الجويّة كالمطر والضباب، وهيَ واحدةً من أسرعِ وسائل النقلِ البريّ، بدأت فكرة النقل باستخدام السكك الحديديّة في اليونان القديمة، وهي الآن وسيلةُ نقلٍ منظمةٍ بجداولَ ومسارات ثابتة، وتستخدمُ لنقلِ الركّاب والبضائعِ، ولكنّها تعاني من بعض المحددات كالتكلفة المرتفعة لبناء شبكة السكك الحديدية بأكملها، وصيانتها، كما أنّها محددة بمسارات معيّنة فلا تقدم خدمة التوصيل للباب، ممّا يؤدي لتكاليف إضافيّة عندَ تحميل البضائع ونقلها.

جورج ستيفنسون مخترع القطار

احتضنت بريطانيا عام 1781م مولد مخترع القطار جورج ستيفنون في منطقة ويلام، وقد كانَ والده روبرت ستيفنسون يعمل في مناجم الفحمِ القريبةِ من مسكنه، فكان يهتم بالمحركات البخاريّة التي تضخ المياه من المنجم، أمّا الطفل جورج فلم يذهب إلى المدرسة، وهو في سن الثامنة عمل في رعيِ الأبقار والاعتناءِ بالخيول التي تعمل في المنجم. وفي سنّ 14 ساعدَ والده في عملهِ وكانَ يأخذ قطعاً من الآلات ليكتشفَ طريقةَ عملها، كما ذهبُ لتعلّم الكتابةِ والقراءةِ ثلاث ليالٍ في الأسبوع بعد عمله، أظهرَ جورج اهتماماً بالآلاتِ منذ صغرهِ. تعلّم جورج تصليح الساعات وتزوّج فرانسيس هنديرسون، ثمّ أصبح لديه ابن يدعى روبرت. سافرَ جورج إلى اسكتلندا للبحث عن عمل، ولكنّ تعرّض والده لحادثٍ في أحدِ المناجم أجبره على العودة للاعتناءِ به، ومع عودته للعمل في المناجم شاركه ابنه روبرت شغف الاهتمام بالآلات.

وفي عام 1814م بنى جورج أوّل قاطرة قابلة للتطبيق تجاريّاً، وأطلقَ عليها اسم بلوخر (بالإنجليزيّة:Blucher) التي كانت تستخدم لنقل الفحم بسرعة لا تتجاوز 4 ميلاً في الساعة، وتعرّضت هذه القاطرة للعديد من الإنهيارات التي كانت تحفّز جورج لتحسينها. ولأنّ جورج كانَ يعمل في المناجم فقد لاحظَ خطر استخدام شعلة من النّار في حفر مليئة بالغازات القابلة للاشتعال، فاخترع عام 1815م مصباحًا يستخدم ثقوبًا هوائية صغيرة لإيقاف التفاعل بين الغازات القابلة للاشتعال المنتجة في المناجم واللهب المشتعل المستخدم في المصابيح. وفي عام 1819م أخذَ جورج يبني سكة حديد في سندرلاند، التي بلغَ طولها 8 أميال وكانت تعمل بطاقة الآلة فقط، وافتتحت عام 1825م كأوّل سكة حديديّة عامّة في العالم، وأطلقَ على القاطرة التي تتحرك عليها اسم الحركة (بالإنجليزيّة:Locomotion)، وبذلك تملّك جورج أوّل شركة لبناء القاطرات. كما قام جورج بوضعَ قياساً محدداً للبعد بين قضبان السكة الحديديّة وحددها بعرض (4) أقدام و(8.5) بوصة، واستخدمَ هذا المقياس أول مرة في جميع أنحاء بريطانيا ثم انتقل استخدامه إلى العالم.

بعدَ ذلك أصبحَ جورج مهندسًا لخطوط سكك حديد ليفربول إلى مانشستر ، وفي عام 1829م أقام مالكو السكك الحديديّة مسابقة لعمل قاطرة لا تحطّم القضبان الحديديّة، فتقدّم العديد للمسابقة ولكّنهم فشلوا. أمّا ستيفنسون فقد نجحَ بعمل معجزة في عالم القطارات، فبنى قطار سجّل سرعة مقدارها 36 ميلاً في الساعة أطلقَ عليه إسم صاروخ (بالإنجليزيّة:Rocket)، وافتتحت خطيَ السكك الحديدية في ليفربول ومانشستر في عام 1830م. ذاع صيت ستيفنسون وتدفّقَ إليه النّاس من أمريكا للاستفادة من قطاراته وتقنياته، فأصبحَ ثريّاً وأطلقَ عليه لقب أبو القطارات. توفيَ جورج عام 1848م في تشيسترفيلد، وخلّفَ وراءه إرثاً عظيماً للعالم أدّى إلى تسريع الثورة الصناعيّة لاحقاً.

تطوّر القطار عبرَ التاريخ

مرّت القطارات بالعديد من التطوّرات الجذريّة عبرَ التاريخ لتصبحَ على صورتها الحاليّة، فقد بدأ القطار على شكل عربات ذات عجلات خشبيّة تجرّها الخيول في أوروبا في منتصف القرن 14، والتي كانت تستخدم لنقل الفحم والحجر. لاحقاً في منتصف القرن 17 استبدلت العجلات والقضبان الخشبيّة واستخدمَ الحديد في بنائها، ثمّ كانت بداية التطور في إنجلترا حيث صممّت القاطرات لتكون ذاتيّة الدفع على يد الإنجليزيّ ريتشارد تريفيثيك عام 1804م وأطلقَ عليها اسم بن يدين (بالإنجليزيّة: Penn-yDarren). وفي عام 1825م بنى ستيفنسون قاطرة الحركة، ثمّ بُنيت قاطرة الصاروخ عام 1829م لتكون أول قاطرة سريعة في العالم والتي غالباً ما ينسب الفضل اليها في بداية عصر السكك الحديدية.

انتقلَ الاهتمام بالقطارات إلى أمريكا وخاصةً بعد التوسّع في الأراضي الأمريكيّة، أصبحَت الحاجة ملحّة لوسيلة نقل للنّاس والبضائع أكثر كفاءة، وكانت بدايتها عام 1825م حيث بنى الكولونيل جون ستيفنز قاطرة صغيرة تعمل بالمحرّك البخاريّ وجعلها تسير ضمن مسار دائري في حديقة منزله، ليثبت بذلك أن فكرة المحركات البخارية التي تعمل ضمن مسارات هي فكرة عملية، الأمر الذي حفّز المخترعون لتجربة هذه الفكرة، فظهرت مجموعة من التطورات منها استيراد هوراشيو ألين عام 1829م لأوّل قاطرة بخاريّة من انجلترا ، ثم جاء بيتر كوبر عام 1830م فبنى أوّل قاطرة بخاريّة أمريكيّة الصنع، لاحقاً طوّر الأمريكيّون السكك الحديديّة فأصبحت تبنى بسرعة لتغطّي مساحات كبيرة. وفي عام 1863م بدأت إنجلترا ببناء القطارات تحتَ الأرض، وعلى الرغم من أن القطارات البخاريّة كانت تتسبب بمشاكل بسبب الدخان التي يصدر عنها وهيَ تحت الأرض إلا أن الناس كانوا يتوافدون لاستخدامها، ثم استبدلت بالقطارات الكهربائيّة تدريجياً. وفي القرن 19 تبعت خطى إنجلترا العديد من الدول وقاموا ببناء مسارات للقطارات الكهربائيّة تحت الأرض.

أنواع القطارات

تقسّم القطارات القديمة والحديثة حسب نوع القوّة التي تحرّكها، وهي كما يأتي:

• قطارات بخاريّة: اخترعت القطارات البخاريّة في بداية القرن 18، وهيَ تعمل بواسطة حرق الفحم في فرن، ثمّ تستخدم الحرارة الناتجة عن الحرق لتسخين مياه موجودة في خزّان، لينتج عن غليان المياه بخار ينتقل إلى إسطوانة تعمل على دفع قضبان متحركة تدعى المكابس، ومن ثم يتم استخدام هذا الدفع لتحريك العجلات.
• قطارات كهربائيّة: اخترعَ المهندسون القطار الكهربائيّ في نهاية القرن 19، الذي حلّ محلّ القطارات البخاريّة القديمة، فهي تتميّز بأنّها نظيفة، كما أنّها سريعة وتحدث ضوضاء أقلّ. تعمل القطارات الكهربائيّة على محرّك كهربائيّ لتحريك العجلات، بحيث تحصل على الكهرباء إمّا من سلك معلّق فوقَ جسمِ القطار، أو من خط سكة حديد ثالث موجود على المسار.
• قطارات الديزل: بدأ استخدام قطارات الديزل بعد الحرب العالميّة الأولى، وتنتج الطاقة في هذه القطارات من خلال محرك يعمل على حرق الديزل، ويقوم بتشغيل المولدات الكهربائية التي تزود المحركات الكهربائية التي تدفع العجلات بالطاقة اللازمة. تتميّز هذه القطارات بأنّها أقلّ تلويثاً ولا تحتاج لتعبئة المياه.