پایان نامه ارزیابی اقتصادی و فنی و راه اندازی قطار سریع السیر در مسیر تهران زنجان

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد ²M.SC²

مهندسی عمران برنامه ریزی حمل و نقل

- مقدمه

در برنامه پنج ساله اول جمهوری اسلامی رشد سالانه 3/12% در حمل بار و 8% در جابجایی مسافر مدنظر بوده است اما در اولین سال برنامه (سال 1368)، کاهش حمل بار به میزان 4% و افزایش حمل مسافر به میزان 5% را شاهد بوده ایم. بدیهی است نیل به اهداف دو برنامه تغییر و تحول در سیستم های فنی و اداری و به کارگیری تکنولوژی جدید را می طلبد.

حقیقت آن است که سیستم فعلی خط آهن سیستمی فعال (به نسبت توان بالقواه آن) می باشد. بیش از 85 درصد از سهم ارزش افزوده بخش حمل و نقل متعلق به حمل و نقل جاده ای است و از طرف دیگر در حمل و نقل جاده ای نسبت سرمایه به محصول در مقایسه با کل اقتصاد و بخشهای دیگر پایین تر است که این امر نشاندهنده سرعت بازگشت سرمایه در حمل و نقل جاده ای می باشد. تغییر دیگر این مسئله عملکرد ضعیف راه آهن است.

این ضعف علاوه بر آن که راه آهن را متکی به حمایتهای پیاپی دولت در جهت بقای خویش نموده مجموعه حمل و نقل را نیز تحت تأثیر قرار داده است. زیرا در پیوست شماره یک لایحه برنامه پنج ساله اول آمده است که:

² سیستم متناسب حمل و نقل از جمله عوامل فیزیکی عمده توسعه اقتصادی و پیشرفت اجتماعی است و از نظر ایجاد اشتغال نیز از بخشهای مهم اقتصادی تلقی می شود. در چهل سال اخیر حمل و نقل از توسعه کافی برخوردار نبوده و سهم ارزش افزوده این بخش در تولید ناخالص ملی از سطح نازل 6 درصد تجاوز نکرده است (این نسبت در کشورهای کم توسعه یافته 5 درصد و در کشورهای پیشرفته ترین بین 12 تا 18 درصد است)².

تمامی مسایل بالا تنها یک روی سکه است و بیانگر آن است که عدم توجه به این ساختار فرسوده باعث عدم امکان رقابت این صنعت با سایر گونه های حمل و نقل می گردد هم از اینرو است که افزایش کارایی شبکه راه آهن و گسترش آن به منظور افزایش سهم آن در حمل و نقل کالا و مسافر از طریق نو کردن شبکه، دو خطه کردن مسیرهای پر تردد، توسعه شبکه و اصلاحات موضعی با تأکید بر استفاده از راه آهن برقی جزو اهداف استراتژیک برنامه بوده است.

اما روی دیگر سکه آن است که رشد سریع جمعیت از طرفی و رشد اقتصادی از طرف دیگر افزایش تقاضای جابجایی مسافر و کالا را  در پی دارد و عدم توجه به وسایل حمل و نقل انبوه و عمومی مسافر و کالا باعث ایجاد مشکلات عدیده ای در آینده نزدیک خواهد شد. مشکلاتی که هم اکنون در حمل کالا از مبادی ورودی کشور و نیز در جابجایی مسافر در بعضی از کریدورها مشاهده می شود.

بررسی همه جانبه تغییر در ساختار راه آهن از عهده این سطور خارج است اما آنچه با بضاعت موجود به نظر ممکن آمد بررسی امکان استفاده از تکنولوژی برتر در جهت ارتقاء سطح سرویس دهی قطارها در یک مسیر است. در دهه های اخیر خطوط آهن در دنیا مرتباً در جهت تقلیل هزینه های نگهداری مورد بررسی و تحقیق قرار گرفته اند و تغییراتی در مهندسی خط (ریلها، پابندهای الاستیک تراورسها و بالاست) به جهت امکان کاربرد این خطوط در قطارهای سریع انجام شده است. از طرفی آنچنان که در فصول بعد خواهد آمد افزایش سرعت قطار به گونه ای که اولاً بتواند با سایر گونه های حمل و نقل رقابت نماید و ثانیاً کارایی اقتصادی نیز داشته باشد ما را به سمت استفاده از قطارهای برقی سوق می دهد.

اما استفاده از قطارهای سریع (ولاجرم استفاده از قطارهای الکتریکی) نیاز به سرمایه گذاری دارد و سرمایه گذاری توجیه اقتصادی آنرا در مقایسه با گونه های دیگر حمل و نقل (قطارهای دیزل، حمل و نقل جاده ای و هوایی) می طلبید.

یکی از خطراتی که همواره پروژه هایی از این دست را تهدید می کند نگرش محدودی است که ارزیابی مزایا و هزینه ها را نه در سطح کشوری بلکه در سطح یک سازمان و یا وزارتخانه بخصوص و صرفاً از جهت سود و زیان و عملکرد مالی آن موسسه در نظر می گیرد. در این خصوص در بررسی استراتژی راه آهن در کشورهای در حال توسعه تصریح شده است که: ² اعمال معیارهای مالی در رابطه با انتخاب و برآورد پروژه ها امری است طبیعی زیرا که مدیریت ها در رابطه با تأثیر پروژه ها بر جریان نقدی بودجه هایشان در کوتاه مدت و دراز مدت و حساب سود و زیان و ترازنامه های سالانه ذینفع و حساس هستند چرا که عملکرد مدیریت ها از این طریق قضاوت می شود. مع الوصف ارزیابی مالی صرف در مورد طرحهای راه آهن کافی نبوده و این طرحها باید در رابطه با ارزش اقتصادی منافع و هزینه هایی که در مقایسه با سایر گزینه های بلافصل دیگر تولید می کنند بررسی شود. ²

در این رساله ابتدا وضعیت حمل و نقل سریع در جهان ارائه شده و سپس به مطالعه مهندسی خط جهت استفاده در قطارهای برقی سریع و نیز بررسی لکوموتیوهای مختلف پرداخته می شود و تحولات اخیر در این زمینه بیان می گردد سپس کاربرد قطارهای سریع در یک مسیر خاص بررسی می گردد.

11 تاریخچه قطارهای سریع السیر

      اولین شبکه راه آهن سریع السیر دنیا کار خود را در ژاپن در سال 1964 میلادی با قطارهای شینکانسن بین توکیو اوزاکا کار خود را آغاز کرد. طول این خط 515 کیلومتر بوده است و دراین مسیر سرعتهای تجاری بالای  210 بدست آمده این محور شهرهای بزرگ و متوسط زیادی را بهم متصل می‌نماید. هم‌چنین 45 درصد جمعیت ژاپن دراین منطقه ساکن بوده و 70 درصد تولید ناخالص ملی(GNP) دراین محور تولید می گردد.[35]

        تلاش برای رسیدن به سرعتهای بالا درراه‌آهن پدیده‌ای جدید نیست. اولین باردرسال 1825 درکشور انگلستان با استفاده ازقطاربخاری سرعت 47 بثبت رسید. بعد از آن درسال 1846 درکشور فرانسه بوسیله قطار بخاری با سرعت  120 رکورد جدیدی بثبت رسید و این روند ادامه پیدا کرده تاامروز رکورد این سرعتها از مرز 500 کیلومتری برساعت گذشته. مثلاً قطار مغناطیسی درطی سالهای اخیر به رکورد  552 رسید است اما قطار الکتریکی دارای رکورد سرعت  3/515 درفرانسه است.[35]

در حال حاضر غیر از کشورهای فرانسه، ژاپن، آلمان، انگلستان، ایتالیا، سوئد، اسپانیا، بلژیک،  هلند، استرالیا، کانادا، آمریکا، کره، چین، روسیه کشورهایی همچون تایلند، سنگاپور، ترکیه و تایوان و ... در صدد دستیابی به این تکنولوژی هستند.

1-1-1- تاریخچه مطالعات قطارهای سریع السیر در ایران

12 تاثیرات غیر مستقیم و تاثیرات فرهنگی اجتماعی قطارهای سریع السیر

امکان دسترسی به سرعتهای بالا عرصه جدیدی را به روی راه آهن باز کرده است. قطارهای سریع السیر تنها به عنوان جایگزینی کارا در مقابل حمل و نقل جاده‌ای و هوایی نبوده بلکه میتوانند نقش تکمیلی برای دیگر روشهای حمل و نقل ایفا نموده و به ایجاد یک سیستم حمل و نقل هماهنگ و اقتصادی کمک نمایند.

بعد از ساخت راه آهن در سال 1825 میلادی در انگلستان و تولید راه آهن به عنوان سیستم حمل و نقل عمومی جدید ثابت شده است که راه آهن سهم بزرگی در جوامع انسانی، اقتصادی و پیشرفت آنها تا به امروز داشته است. بالا و پایین زیادی در زمینه پیشرفت راه آهن وجود داشته است. ولی اخیراً ثابت شده است که راه آهن توانایی رقابت با هواپیما و دیگر مدهای حمل و نقل را داراست و اگر تلاشهای خود را بهبود در سرعت و خصوصیات عملیاتی بیشتر کند گوی سبقت را حتی از هواپیما خواهد ربود. هم‌چنین فواید راه آهن در قبال ایمنی، مصرف انرژی و آلودگی محیطی که به عنوان معضل قرن بیست و یکم هستند بر همه گواه است. بر اساس اطلاعات اخیر کسب شده در ژاپن سهم راه آهن از مصرف انرژی  هواپیما و  اتومبیل است و از لحاظ آلودگی محیط زیستی و تولید گاز CO2  هواپیما و   اتومبیل است. [19]

یک شبکه راه آهن سریع السیر دارای مزایای غیر مستقیم زیر است:

1 بهبود در روابط بازرگانی و اقتصادی بین کشورها

2 مشارکت در سازماندهی دوباره شرکتهای راه آهنی

3 کمک به توسعه و گسترش سریعتر تکنولوژیهای نوین

4 تشویق توسعه محلی و خروج از تمرکز زدایی

اما به نظر می‌رسد قطارهای سریع السیر دارای تاثیرات متعدد فرهنگی اجتماعی نیز هستند که از آن جمله می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد:

الف) عامل سرعت انتقال تجربیات و اطلاعات را بیشتر فراهم نمود. در نتیجه همسازی فرهنگی و تحول فرهنگی افزایش می‌یابد و فرهنگها به یکپارچگی بیشتری گرایش می‌یابد به عبارت دیگر نوعی هم‌گرایی و وحدت فرهنگی را تشدید می‌کنند.

ب) حجم کالاها کاهش می‌یابد اما ارزش اقتصادی و بهره‌وری بازرگانی آنها بیشتر می‌شود.

ج) سرعت گرایش به صنعت‌های ظریف را تشدید می‌کند بنابراین نیروی فعال جامعه به سمت دانشها و تکنیک‌های چون الکتروینک، مخابرات و رایانه‌ها گرایش عمده‌تری پیدا می‌کنند.

د) عوارض زیست محیطی به شدت کاهش پیدا کرده و آلودگی‌های شیمیایی، صوتی، هوا، خاک و آب قابلیت کنترل بیشتری می‌یابد.

ه) شکل فیزیکی شهرها تغییر کرده و جغرافیای فضایی جدید را پدید خواهد آورد.

این اثرات دنیای پیشرفته را بر آن داشته است که تلاش کند تا هر چه سریعتر تکنولوژی را توسعه دهد. بنابراین دستیابی به توسعه پایدار در تمامی ابعاد ضرورتاً با دستیابی به تکنولوژیهای سریع گره خورده است . ضرورت توسعه هماهنگ و یکپارچه و دستیابی به راهکارهایی که انسان را در زمان محدودتر و با هزینه کمتر به مقصود برساند، خود دلیل ضرورت توسعه تکنولوژی قطارهای سریع السیر در جهان است زیرا تحولات اجتماعی- اقتصادی ساختاری را ایجاد می‌کند که متناسب با آن ساختار همه فعالیتها و نقش‌های جامعه و انسان شکل می‌گیرد. ساختار دنیای فعلی بدون بهره‌گیری از قطارهای سریع، ساختاری ناهماهنگ و ناقص خواهد بود. ضروتاً دستیابی به توسعه هماهنگ با استفاده از تکنولوژی قطار سریع السیر میسر است .

 21 سرعت در راه‌آهن

2-2- سرعت بازرگانی

در راه آهن هر گاه صحبت از سرعت میشود مفهوم سرعت فیزیکی و سرعت تجارتی ممکن است مورد نظر باشد. منظور از سرعت فیزیکی متوسط زمان حرکت از مبدا به مقصد، بدون در نظر گرفتن زمانهای تخلیه و بار گیری و توقف‌های بین راهی می‌باشد.

به منظور در نظر گرفتن زمانهای تخلیه، بار‌‌گیری، معطلی‌های بین راه در هنگام بازدیدها و توقف‌های موجود در ایستگاه‌های تشکیلاتی، پارامتر دیگری به نام سرعت تجاری در نظر گرفته می‌شود. نحوه تعیین سرعت تجارتی استفاده از روشها و فرمولهای خاص می‌باشد که شرح آنها از حوصله این بحث خارج است ولی آنچه مورد توجه ماست مقدار سرعت فیزیکی و تجارتی می‌باشد، بدین گونه که سرعت فیزیکی در راه ‌آهن هم‌اکنون در حدود 60 تا 70 کیلو متر در ساعت می‌باشد و حال آنکه سرعت تجاری در سالهای گذشته 3 /4 کیلو متر در ساعت بوده است و این در حالی است که سرعت تجاری در همان سالها در دنیا حدود 45 کیلو متر در ساعت بوده است. [6]

پایین بودن سرعت تجاری به عوامل متعددی بستگی دارد که اهم دلایل آن به شرح زیر است:

1-مکانیزه نبودن ایستگاههای تخلیه و بارگیری جهت بارهایی که تخلیه و بارگیری آنها بر عهده راه آهن می‌باشد.

2-عدم توانایی تخلیه و بارگیری توسط مالکان بار که تخلیه و بارگیری بر عهده آنان می‌باشد.

3-تک خطه بودن راه‌آهن که قابلیت افزایش سرعت فیزیکی را از راه‌آهن می‌گیرد.

در صورتی که قابلیت تخلیه و بارگیری در ایستگاههای راه ‌آهن بالا باشد، سرعت حمل و نقل و در نتیجه راندمان حمل و نقل باری نیز بالا خواهد رفت، نکته جالب توجه در این جا این مسئله است که واگن‌های راه‌آهن به دلیل ضعف درقدرت تخلیه و بارگیری، اغلب به صورت انبار نگهداری کالا درمی‌آید وچون هزینه انبارداری درقبال نگهداری بار به هنگام رسیدن کالا به مقصد دریافت نمی‌گردد، مالکان کالا ترجیح می‌دهند که کالای خودرا دیرتر تخلیه نمایند، هم‌چنین دربعضی مواقع که امکان تخلیه درمقصد نباشد بالاجبار راه‌آهن بار را به ایستگاه‌های دیگر حمل می‌کند (به ‌دلیل اینکه عوایدی ازحمل مجدد کالا دریافت نمایند)واین خود ضربه‌ای به حمل و نقل کشور وارد می‌سازد. یکی ازمراکز تخلیه و بارگیری راه‌آهن که درشهر یزد مستقر می‌باشد دارای سیستم تخلیه و بارگیری مکانیزه می‌باشد واین مرکز به تنهایی توانسته است سرعت تجارتی رایک کیلومتر برساعت اضافه کند. پارامترهای بسیاری دربالا بردن سرعت تجارتی راه‌آهن تاثیر خواهد داشت که اهم آن موارد به قرار ذیل است:

1-مکانیزه بودن مبادی بارگیری و مقاصد تخلیه بار

2-تعیین نیروی کشش سالم

3-استفاده ازپرسنل کارآمد موجود درراه‌آهن

4-پیش‌بینی واگن‌های سالم

5-رسیدگی دقیق به نگهداری خط

6-منظم بودن ارتباط ایستگاههای بین راهی (یعنی هرایستگاه دقیقاً بداند که در چه زمانی قطار به ایستگاه می‌رسد)

7-بارگیری و تخلیه درب به درب  (یعنی بارها ازواگن به طور مستقیم به کامیون حمل شده وبه مقصد منتقل شود)

        موفقیت زمانی حاصل می‌شود که به سرعت بازرگانی نیز توجهی داشته باشیم اصولاً برای بالا بردن سرعت بازرگانی بایستی کلیه توقفهای مسیر علاوه بر افزایش سرعت لازم قطار کاهش یابد تا قطار حاصل در اسرع وقت به مقصد برسد این توقفها شامل موارد ذیل می‌باشد:

1 تلاقی‌های غلط (بواسطه کنترلر اشتباه)

2 تعمیری شدن واگن

3 توقف بی‌مورد درایستگاه

4 گذرگاههای همسطح

5 خرابی نیروی کشش

6 کمبود خط درایستگاهها

7 مانورهای اضافی جهت تشکیل وتنظیم

8 شکستگی ریل

9 خرابی علائم وارتباطات

10 مسائل جوی

11 عدم اجرای مقررات صحیح از طرف مامورین سیروحرکت

23 قطار سریع السیر

2-3-1- فواید راه‌آهن سریع السیر

         فایده اصلی آن، کاهش زمان سفر برای مسافرین است اما فواید مهم دیگر آن درارتباط با کیفیت سفر عبارتند از:

تواتر(فرکانس)

برنامه زمان‌بندی سیرو حرکت

سطح بالای راحتی

هزینه‌های سازه‌ای مطابق با نیازهای مسافرین

تکمیل مدهای دیگر حمل و نقل

خدمات بیشتر درایستگاهها

2-3-2- چگونه این فواید بدست می‌آیند؟

اجزایی که در به انجام رساندن این فواید موثر هستند عبارتند از :

1 بخش زیر سازه، که شامل خصوصیات بالقوه در استقرار خط، شعاع قوس درجاهای ویژه و تجهیزات ثابت (تبدیل راه‌ آهن بخاری به برقی، علائم و ارتباطات)

2 خود قطارهای سریع السیر، طراحی آنها و تجهیزات بکار رفته که ایمنی و عملکرد آنها را بهبود می‌بخشد .

3 اهداف عملیاتی(تجارتی)

4 سیاستگذاری بر روی کرایه‌های سیر وحرکت

2-3-3- تاثیرات افزایش خدمات راه‌آهنی (تاثیرات مثبت قطار سریع السیر)

افزایش خدمات راه آهن تأثیرات مثبتی دارد که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1 کاهش زمان سفر: که باعث جلوگیری از هدر رفتن زمان مفید مسافرین می‌شود که نمونه‌ای از این کاهش زمان سفرها عبارتند از:

جدول 2-1- مقایسه زمان سفر در دو حالت قطار عادی و سریع السیر در سال 1998 میلادی در اروپا ]28[

زمان سفر فعلی (سریع السیر)

زمان سفر قبلی (عادی)

مبادی سفر

2 ساعت و 30دقیقه

2ساعت

2 ساعت و 15 دقیقه

3 ساعت

1 ساعت و 20 دقیقه

1 ساعت و34 دقیقه

2ساعت

1 ساعت و 35 دقیقه

6 ساعت

 4 ساعت

6 ساعت

5 ساعت و 15 دقیق

2 ساعت و 35 دقیقه

3 ساعت و 45 دقیقه

3 ساعت و45 دقیقه

3 ساعت

توکیو-اوزاکا

پاریس- لیون

سویل-مادرید

پاریس-لندن

پاریس-بروکسل

برلین- هانوفر

هانوفر- ولفسبورگ

فلورانس- رم

2 تواتر سرویس: فرکانسهای بالای روزانه باعث جذب بیشتر مسافران می‌شوند که این روند را به دنبال دارند .

استفاده ازخدمات سریع السیر منجر به کاهش زمان سفر خواهد شد

این مسئله یک اخطار برای افزایش تقاضای ترافیک درآینده است

که این افزایش تقاضا منجربه نیاز به افزایش سرویس دهی میشود.

که این مسائل نیز باعث افزایش مجدد ترافیک می‌گردد.

4 نرخ بلیط: بیشتر شرکتهای راه‌آهنی که از قطار سریع السیر استفاده می‌کنند نرخ کرایه خود را براساس امکانات، تطابق با عادات مسافرین و ارزیابی طبیعی آنها از سفرهاشان تعیین می‌کنند. اغلب کرایه‌ها در اروپا مورد رضایت مسافرین هستند اما امروزه می‌دانیم یک رقابت جدی بین هواپیما و قطار سریع السیر بخاطر نرخ کرایه‌هایشان وجود دارد.

5 خوش قولی (دقت درانجام کار): حمل و نقل هوایی بیشتر بر روی شلوغی و زمان تاخیر حساسیت دارد. بر اساس آمارهای منتشر شده از AEA ، 30 درصد هواپیماها در اروپا تاخیری بالای 15 دقیقه درسال 1999 داشته‌اند. حال آنکه سیستمهای سریع السیر منظم‌تر هستند. بطور مثال درکشور اسپانیا 8/99 درصد آنها سر موعد مقرر به ایستگاه می‌رسند.[28]

همچنین OCED اعلام کرده است که هزینه شلوغی جاده‌ها حدود %2 تولید ناخالص ملی است که اجرای شبکه راه‌آهن سریع السیر درکل اروپا می‌تواند آنرا به  12/0 درصد تقلیل دهد .

2-3-4- مقایسه کوتاه با هوا و جاده

قطار سریع السیر در رقابت با هواپیماست و هم به عنوان مکمل آن به حساب می‌آید. برای فواصل کوتاهتر از 500 کیلومتر   و زمان سفر کمتر از 2 ساعت و30 دقیقه بسیار مفید است و حتی می‌تواند 90 درصد سهم جاده را مثل خط بروکسل- پاریس به سمت خود بکشد. [28]   

ولی برای خطوط با فاصله 1000 کیلومتر سیستم‌های هواپیمایی بار ترافیکی بیشتری را بدوش می‌کشند. در ارتباط با خطوط هوایی که برتری آنها در پروازهای دراز مدت هستند، قطار سریع السیر یک نقش اساسی را برای خطوط هوایی ایفا می‌کند. تجربه نشان می‌دهد که ارتباط بین شبکه‌های هوایی و ریلی باعث جذب مسافرین بیشتری می‌شود. زیرا انعطاف‌پذیری شبکه حمل و نقل هوایی غیر قابل شکست بودن هواپیما را یاد آوری می‌کند. هم‌چنین قطار سریع السیر نیازمند حجم سرمایه‌گذاری زیاد و تواتر فوق العاده می‌باشد. [28]  

سیستم‌های جاده‌ای نیز 95 درصد سفرهای زیر 100 کیلومتر را بخود اختصاص می‌دهند. بخصوص سفرهای درون شهری و حومه شهری نیز مختص این قسمت هستند زیرا مبداء مقصد سفرهای شهری زیاد مهم نیست . [28] 

براساس مطالعات انجام شده توسط راه‌آهن سریع السیر اروپا و اتحادیه بین المللی راه‌ آهنها UIC)) تخمین زده شده که بین سالهای 1990 تا2010 میزان کل مسافرین به %1 درسال افزایش پیدا کند ( 3 درصد افزایش در کیلومتر مسافر) بنابراین اجزای شبکه راه‌آهن اروپا می‌تواند در طی این سالها 78 درصد افزایش در ترافیک ریلی را ایجاد کند که 55 درصد جذب از جاده و 45 درصد از هوا خواهد بود. سهم خدمات ریلی نیز برای مسافتهای درحدود 80 کیلومتر می‌تواند از14 درصد به 24 درصد افزایش پیدا کند. ]28[

2-4- معرفی برخی از عوامل و شاخص‌های تصمیم گیری درارزیابی پروژه‌های راه‌آهن سریع السیر

یکی از شاخص های تصمیم گیری در ارزیابی پروژه های راه آهن سریع السیر پراکندگی جمعیت و تولید ناخالص ملی (GNP) است که در ذیل به آن می پردازیم.

2-4-1- پراکندگی جمعیت وتولید ناخالص ملی (GNP)

2-4-2- افزایش سرعت، کاهش زمان سفر، افزایش ظرفیت ترافیکی

    افزایش ظرفیت ترافیکی

کل هزینه سرمایه گذاری

[2-1]                                                                      = شاخص راندمان

جدول 2-2 مقایسه راه حل‌های مختلف حمل و نقل در مسیر سئول پوسان (کره جنوبی)

2-4-3- مصرف انرژی

2-4-4- تامین منابع مالی

پیش از طرح و اجرای هر پروژه‌ای نحوه تامین منابع مالی بر آن پروژه امری حیاتی است. راه ‌آهن سریع به دلیل بهره‌مندی از سطح تکنولوژی بالا سرمایه‌گذاری بالایی را می‌طلبد، که نحوه تأمین این سرمایه‌گذاری خود به تحلیلی دقیق و حساب شده نیازمند است. برخی از روشهای تامین منابع مالی در پروژه‌های راه ‌آهنی سریع السیر در اروپا به شرح زیر می‌باشند:

روش کلاسیک: وام گرفتن از منابع مختلف توسط شرکتهای راه‌آهن ملی

سرمایه‌گذاری مشترک بین بخشهای دولتی و خصوصی

سرمایه گذاری مشترک بین شرکتهای راه ‌آهن و حکومتهای ایالتی

فاینسنس از طریق شرکتهای اجاره کننده یا روشهای مشابه

      در مطالعات مربوط به راه ‌آهن سریع السیر پوسان سئول آمده است که حتی با نرخ تعرفه 021/0 دلار آمریکا بر کیلومتر که در حال حاضر در سرویس راه ‌آهن درجه یک میسر خواهد بود، درآمد قطار بیش از هزینه‌های عملیاتی خواهد بود. با در نظر گرفتن این تعرفه بعد از 16 سال کار تمام هزینه‌های سرمایه گذاری و بهره مربوطه باز پرداخت خواهد شد. هم چنین گزارشات مالی نشان می‌دهد که در ژاپن پس از 3 سال و فرانسه پس از 4 سال کار تراز مالی مثبت گردیده است.

2-5- واژه‌ها و مفاهیم کلیدی درموضوع سرعت قطارهای مسافری

بعضی از واژه ها و مفاهیم کلیدی در بحث قطارهای مسافری مطرح می شوند که از جمله آنها می توان به موارد ذیل اشاره کرد:

2-5-1- رکورد سرعت (Speed Record)

2-5-2- حد نهایی سرعت عملیاتی (Speed Limit)

      پس از رکورد گیری رسمی بر اساس عواملی نظیر ایمنی، توان تجهیزات و آخرین وضعیت امکانات نیروی کشش، زیرسازی، روسازی)، ... یک حد سرعت عملیاتی برای خطوط سریع السیر هر کشور تعیین می‌شود. این همان سرعت مجازی است که قطارهای مسافری در شرایط واقعی سعی به نزدیک شدن به آن می‌نمایند. بطور مثال این حد نهایی سرعت مجاز عملیاتی درچند کشور به شرح زیر است: [5]

ژاپن  300

فرانسه 300

اسپانیا 300

آلمان 280

سوئد 200

2-5-3- رکورد سرعت در شرایط واقعی

رکوردی است که قطارها در شرایط کار واقعی و هنگام جابجایی بجا می‌گذارند که در حقیقت این همان حداکثر سرعت مسیر قطار مسافری در یک کشور بشمار می‌آید. (البته این رقم با بحث رکورد رسمی سرعت و حد نهایی مجاز سرعت کاملاً متفاوت است) این جاست که اغلب مردم تصور می‌نمایند تمام یا بیش‌تر قطارهای مسافری در فرانسه با سرعت 515 کیلومتر بر ساعت سیر می‌نمایند که اینگونه نیست.

تعریف مسیر: چنانچه بین دو نقطه A  و B (مبدا و مقصد قطار) که فاصله آنها از یکدیگر فرضاً 400 کیلومتر می‌باشد سه قطار با سرعت 130 کیلومتر بر ساعت و 250 کیلومتر ساعت عبور نمایند آنگاه دارای00 12=400×3 کیلومتر سیر قطارهای سریع السیر( 120+) هستیم . [5]

تعریف طول خط: در نمونه بالا طول خط واقعی که قطارهای سریع از آن عبور کرده‌اند KM400 است بطور کلی آمار مسیرهای سریع در جهان بقرار زیر است:

قریب به 15000 کیلومتر سیر قطارهای سریع بدون توقف بین راه (بدون احتساب مسیرهای بین المللی)

قریب به 19000 کیلومتر سیر قطارهای سریع با توقف بین راه

جمعا دارای 34000 کیلومتر سیر قطارهای سریع در جهان تا قبل از سال 2000 بوده ایم.

اما طول واقعی خطوط سریع السیر () قطعا کمتر از این رقم و حدود 50 درصد این عدد یعنی 17000 کیلومتر خواهد بود.

طول واقعی سریع خاص مسافری در حدود 4900 کیلومتر می‌باشدکه 2700 کیلومتر آن اروپایی و 2200 کیلومتر آن ‎آسیایی بوده است. (فقط ژاپن) [5]

جدول 2-3-کشورهای رکورد دار سرعت عملیاتی در سالهای 99 و97 ]5[

با توجه به اطلاعات مندرج در جدول 2-3 میزان به نتایج زیر رسید.

در فاصله سالهای 97 تا 99 حد مجاز سرعت هنوز افزایش نیافته است.

فرانسه و آلمان درسال 99 نتوانستند رکورد سال 97 را تکرار نمایند و 3 کشور دیگر هم در حد سرعت دوره قبل باقی ماندند.

دوره آماری از نظر محاسبه سرعت‌ها  و رکوردها از اکتبر هر سال میلادی تا اکتبر دو سال بعد منظور شده است.

طبقه بندی سرعت قطارها .

قطارهای مسافری از نظر سرعت عملیاتی تا قبل از اکتبر 2001 به سه دسته تقسیم می‌شدند:

الف: قطارهایی با سرعت  120 و بیش‌تر (بدون توقف در مسیر)

ب: قطارهایی با سرعت  120 و بیش‌تر (با توقف در مسیر)

ج: قطارهایی با سرعت  120 کمتر

ولی با توجه به افزایش تعداد قطارهایی که سرعت سیر آنها بیشتر از  120 بوده است از سال 2001 این طبقه‌بندی تغییر کرده است:

الف:   150 و بیش‌تر

ب:    120 و بیش‌تر

ج: کمتر از  120

2-5-4- رکوردهای سرعت قطارهای مسافری چگونه بجا گذاشته می‌شوند (در چه شرایطی)؟

اصولاً قطارهای سریع روی خطوط ویژه و سریع که اختصاصاً برای جابجایی قطارهای مسافری طراحی و احداث شده حرکت می‌نمایند. لذا بر این اساس درجهان 3 نوع خط برای 3 کاربرد طراحی و احداث می‌شود:

الف: خطوط ویژه قطارهای مسافری سریع که رکوردها مربوط به این نوع خطوط است.

ب:خطوط ویژه سیر قطارهای باری

ج: خطوط مختلط که هم قطار مسافری و هم قطار باری از آن عبور می‌کند و از نظر زیر سازی، هندسه خط (قوس، شیب، فراز و دور) به گونه‌ای است که هر دو نوع قطار بتوانند در محدوده‌های خاص از آن سرعت عبور نمایند. (یکی از محدودیت‌های افزایش سرعت قطارهای مسافری در ایران همین طراحی خاص برای کاربرد دوگانه خط است).

2-6- مقایسه وضعیت قطارهای سریع درایران و جهان

در مقایسه وضعیت قطارهای سریع در ایران و جهان به وضعیت تحولات قطار و ریل در ایران می پردازیم.

2-6-1- بررسی گذشته راه‌آهن ایران ازدیدگاه تکنولوژی کاربردی جهت نیل به سرعت‌های روز

با توجه به تحولات تکنولوژی و بهره برداری و سرعت جابجایی حمل و نقل ریلی، ایران مراحل زیر را پشت سر گذاشت.

سال‌های حد فاصل 1316تا1330

از نظر تکنولوژی: در حد تکنولوژی روز جهان

از نظر بهره برداری:درحد استانداردهای دنیا و یا کمی پایینتر از آن

از نظر سرعت جابجایی: درحد استانداردهای دنیا و یا کمی پایینتر از آن

ابتدای دهه 30 تا ابتدای دهه 40

از نظر تکنولوژی و ابزار: متوقف در شرایط گذشته

از نظر بهره برداری: متوقف در شرایط گذشته توام با نزول کمی و کیفی در این حیطه

از نظر سرعت جابجایی: متوقف در شرایط گذشته توام با نزول کمی در این حیطه

اواخر دهه 40 تا اوایل دهه50 شمسی (توسعه خرید لکوموتیوهای دیزل- الکتریک)

از نظر تکنولوژی و ابزار: ارتقا یافته

از نظر بهره‌برداری: متوقف در شرایط سالهای قبلی

از نظر سرعت جابجایی: سرعت جابجایی افزایش یافت اما نه در حد توان و امکانات تکنولوژی جدید لکوموتیوهای دیزل-الکتریک

اوایل دهه 50 شمسی (خرید توربوترن)

از نظر تکنولوژی و ابزار: باز هم ارتقا یافته‌تر

از نظر بهره‌برداری: در شرایط سالهای قبلی ولی با بهره‌وری بسیار پایین

از نظر سرعت جابجایی: رکوردهایی بجا گذاشته شد ولی پیوسته و همیشگی نبود.

اوایل دهه 50 شمسی و تا اواسط دهه 70 شمسی

 از نظر بهره‌برداری: با کمی تفاوت نسبت به 40 سال قبل ولی کماکان با همان دیدگاه‌های بهره‌برداری لکوموتیوهای بخار و بعدها دیزل الکتریک و حتی توربوترن (در مجموع بهبود یافته‌تر از گذشته ولی باز هم با بهره‌وری اندک)

از نظر سرعت جابجایی: هر روز فاصله‌ها از سرعت‌های روز جهان بیش‌تر و بیش‌تر شد.

از اوسط دهه 70 شمسی به بعد

ازنظر تکنولوژی: توجه بیشتر به متوازن سازی امکانات زیر بنایی و ناوگان و خصوصیات شتاب بیش‌تر بازسازی و بهسازی تاسیسات زیر بنایی که از اواسط 60 شروع شده بود.

ازنظر بهره‌برداری : تلاش در جهت بهینه‌سازی روشهای بهره برداری قبلی (با کاربرد ابزار و تکنولوژی جدیدتر)

ازنظر سرعت جابجایی: توجه بیشتر به مقوله سرعت به عنوان یک عامل مهم در بازار رقابتی امروز با بهبود سرعت سیر (ولی فاصله با جهان همچنان باقی است).[5]

2-6-2- بررسی تکنولوژی و سرعت عملیاتی در ایران

از نظر تکنولوژی و طبعاً رکوردهای سرعت و عملیات قطارها کشور ما دوره‌های ذیل را سپری کرد.

1 ما در سال 1316 با تکنولوژی روز جهان (خط، نیروی کشش، ارتباط، علائم) شروع کردیم ولی بعدها سعی کردیم با خرید نیروی کشش دیزل الکتریک(غیر مجاز) جبران عقب ماندگی نماییم در صورتی که زیر ساخت های مهم نظیر خط و ارتباط و علائم تغییری نکرده است.

2  برای جبران ابتدا و خیلی دیر به دنبال تکنولوژی RC در ارتباطات رفتیم.

3 هنوزRC رانصب نکرده آن را به انبارها سپردیم و CTC را شروع به تجربه کردیم.

4 تا دهه 60 شمسی به زیر ساخت اصلی و ضرورت ارتقا آن کمتر توجه نمودیم.

5 با این تکنولوژی ناهمگون شروع به تجربه ناموفقی درخرید قطارهای توربوترن نمودیم.

6 این حرکتها هر کدام به تنهایی خوب بود ولی عمدتاً بموقع نبود و از همه مهمتر امکانات ما درخط، ارتباطات و علائم و نیروی کشش بسیار ناهمگون بود (برخی پیرو فرسوده مثل خط، برخی تجربه نشده و به فراموشی سپرده شده(RC) و برخی نا مناسب برای امکانات زیر بنایی ما مثل توربوترن)

7 از همه مهمتر مدیریت بهره‌برداری از امکانات، که در اواخر قرن بیستم که عمدتاً با همان روال‌های قبلی ابتدای قرن مورد استفاده و کاربرد بود(بدون تغییرات اساسی که در خلال یک قرن اتفاق افتاده). البته فراموش نکنیم مدیریت مطلوب بهره‌برداری وچنین امکانات ناهمگونی تقریباً غیر ممکن است. تجربه این گونه ما درتوسعه ناهمگون حداقل متذکر می‌شود که قبل از خرید هرگونه تکنولوژی جدید و تجهیزات بایستی توان خود را در بهره‌برداری از آن محک زده و سپس اقدام به خرید آن کنیم.

2-6-3- بررسی وضعیت سرعت‌ها در ایران و جهان

از جمله مواردی که در بررسی وضعیت ریل و سرعت قطارها در جهان می توان اشاره کرد در ذیل به آن اشاره شده است.

1 تاکنون در دنیا قریب به 2000000 کیلومتر خط آهن احداث شده است.

2 قریب به 25 درصد این خطوط در طول سالها متروک و یا جمع آوری شده است(مثل خط شهرری، تهران در ایران)

3 اکنون قریب به 1614000 کیلومتر خط آهن ( اعم از پهن، استاندارد، باریک، برقی و غیر برقی) وجود دارد    (غیر از خط تراموای شهری و مترو)

4 در سال 1997 طول مسیرهای سریع جهان کمتر از 34000 کیلومتر بوده است (در عین حال که طول خطوط سریع جهان فقط 4900 کیلومتر می‌باشد)

5 مسیرهای جهان عمدتاً در اروپا سپس ژاپن و آنگاه در سایر نقاط جهان پراکنده است.

6 هر چند ایران در رتبه 27 از نظر سرعت قرار دارد اما پس از ایران چند کشور اروپایی نظیر لوکزامبورگ و نیز کشورهای بلوک شرق اروپا و هم‌چنین تازه استقلال یافته‌ها وجود دارند که حاکی از موقعیت نسبتاً قابل قبولی است ولی کافی نخواهد بود.

7 متوسط سرعت قطارهای رکورددار 115 کشور جهان 85 است که این رقم گویای آنست که متوسط سرعت سیر قطارهای مسافری ایران در حدود متوسط سرعتهای جهان است و اگر تلاش کنیم می‌توانیم از این نظر بالاتر از متوسط جهانی نیز ظاهر شویم.

8 رکوردهای سرعت ذکر شده برای ایران در جدول 2-4 حاکی از آن است که می‌توانیم خود را در گروه کشورهای بالای  120 هم ببینیم.

در سال 1997 براساس آمارها ایران در رتبه 27 قرار داشته است و در سال 99 میلادی که صرفاً به 20 کشور اول رکورد دار اشاره شده است سرعت سیر قطارهای مسافری ایران دیده نشده است. [37]

جدول 2-4- جایگاه ایران از نظر حداکثر سرعت عملیاتی درسال 97 رتبه ایران درمیان ]37[

-6-4- رکوردهای سرعت رسمی وعملیاتی درایران

از جمله رکوردهای سرعت به جا گذاشته شده در ایران می توان به موارد زیر اشاره کرد. 

الف یک رکورد 190-160 کیلومتر برساعت در موقع افتتاح خط بافق بندرعباس (و طی دو مرحله افتتاح این خط) با حضور مسئولین دولت ایران و با توربوترن تجربه شده ولی ظاهراً به UIC یا سایر مراجع گزارش رسمی نشده است.

ب یک رکورد رسمی دیگر نیز برای خط تهران به زنجان (پس از بازسازی) با توربوترن بجا گذاشته شده           190-160 کیلومتر بر ساعت که این نیز با حضور کارشناسان خارجی و برخی مسئولین بوده که در این مورد هم رقم قطعی و رسمی در منابع آماری وجود ندارد.

ج حد مجاز سرعت عملیاتی: هم اکنون در برخی بلاک‌ها حداکثر سرعت مجازی عملیاتی  120 در برنامه قطارهای مسافری دیده می‌شود.

د- رکوردهای سرعت عملیاتی قطارهای مسافری ایران: غیر از رکورد ذکر شده برای ایران در مجله R.G.I و  8/108 در خط دامغان- سمنان که منبع آن نیز مشخص نیست که چه منبعی آن را برای آقای دکتر کالین تیلور فرستاده است. شایسته است رکوردهای ما در این زمینه شامل:

رکورد سیر دریک بلاک

رکورد سیر در مسیر بین دو ایستگاه تشکیلاتی (با توقف و بدون توقف بین راه)

رکورد سیر از مبدا الف به مقصد ب (با توقف و بدون توقف بین راه)

اولاً بطور ماهیانه، فصلی، سالیانه ازجانب مراجع ذیربط اعلام گردد.

2-6-5- سیر تحول تکنولوژی حمل و نقل ریلی جهان درارتباط با سرعت

سیر تحول تکنولوژی حمل و نقل ریلی جهان در ارتباط با سرعت، مراحل زیر را پشت سر گذاشت.

1 ابتدا لکوموتیوهای بخاری با سوخت‌ جامد میتواند حداکثر سرعت را برای راه ‌آهن تامین نماید.

2 سپس لکوموتیوهای بخاری با سوخت مایع (که بطور محدود در دنیا تولید و توسعه یافت) جایگزین تکنولوژی قبلی شد.

3 پس از آن لکوموتیوهای دیزل همچنین دیزل الکتریک یکه تاز سرعت و قدرت در حمل  و نقل ریلی بود.

4 آنگاه کشنده‌های برقی ابتدا به آرامی و سپس به سرعت وارد میدان  سرعت در عرصه حمل  و نقل ریلی گردید.

6 امروزه حرف اول رکوردهای سرعت با کشنده‌های برقی است (جدا از قطارهای مغناطیسی و غیره که بطور محدود فعال هستند)

2-6-6- خلاصه آمارهای مهم ریل سریع السیر

از جمله آمارهای مهم ریل سریع السیر می توان به موارد ذیل اشاره نمود.

الف: از نظر طول مسیرها یا طول خطوط سریع السیر

1 طول کلی خطوط دنیا                             1614000 کیلومتر

2 طول مسیرهای سریع(بدون توقف)               15000  کیلومتر

3 طول مسیرهای سریع با توقف                       19000 کیلومتر

4 خطوط سریع السیر اروپایی                       2700   کیلومتر

5 خطوط سریع السیرآسیایی                       2200   کیلومتر

6 مجموع خطوط سریع السیر دنیا                             4900   کیلومتر

ب: از نظر سرعت عملیاتی

1 حداکثر رکورد سرعت عملیاتی در میان 115 کشور دنیا                              8/261

2 حداقل رکورد سرعت عملیاتی در میان 115 کشور دنیا                          18

3 متوسط رکورد سرعت عملیاتی در میان 115 کشور دنیا                               5/84

4 حداکثر رکورد سرعت سیر عملیاتی در ایران                                 8/108

5 فاصله سیر قطار رکورد در ایران                                                  360

ج: از نظر کلی

عمدتاً کشورهایی در عرصه سرعت و خطوط سریع السیر و خصوصاً قطارهای مسافری سریع رکوردار هستند که خطوط برقی آنها توسعه یافته‌تر هستند نظیر:

ژاپن: اول                55/59 % ازکل خطوط 20122 کیلومتری آن برقی است.

فرانسه: دوم             83/44% ازکل خطوط 31724 کیلومتری آن برقی است.

آلمان: چهارم          46/49 % ازکل خطوط 38112 کیلومتری آن برقی است.

انگلستان: پنجم         25/31 % ازکل خطوط 16714 کیلومتری آن برقی است.

3-1- مقدمه

معمولاً روسازی خط آهن هزینه ای معادل  تا ‌ کل سرمایه گذاری ثابت راه آهن را دارد. خط همواره در معرض تنشهای شدید ناشی از قطارهای مسافربری سریع السیر و باری سنگین قرار دارد و باید دو وظیفه اصلی تحمل وزن وسیله نقلیه و نیز هدایت آنرا ایفاء نماید.

در دهه های اخیر خطوط راه آهن دنیا مرتباً در جهت تقلیل هزینه های نگهداری و نیز بهتر کردن کیفیت عملکردی تحقیق نموده اند. این تحقیقات منجر به استفاده ترافرسهای بتنی پیش تنیده، ریل های طویل جوشکاری شده، استفاده از پایبندهای الاستیک و بالاست شکسته گردیده است. درمواردی استفاده از خطوط دالی بجای خطوط بالاستی مزایایی را نشان می دهد. دراین فصل به بررسی موارد فوق می پردازیم.

3-2- تراورسهای بتنی و دیگر تراورسهای مصنوعی

تراورسها به دوصورت (تراورسهای بتنی و تراورسهای مصنوعی) هستند که در ذیل به آنها می پردازیم.

3-2-1- تراورسهای بتنی

کاهش امکان تهیه الوارهای مناسب و افزایش هزینه تهیه آنها توجه مهندسین را به سوی تراورسهای مصنوعی سوق داد آنچنان که آقای مهندس رستمی در کتاب مهندسی راه آهن آورده اند: تراورسهای بتنی نسبت به هر یک از اجزاء دیگر خط هزینه بالاتری داشته (27% از کل هزینه خط) و از این جهت اهمیت بالاتری دارند. لذا بررسی در بهبود وضع تراورس در کاهش هزینه و ارائه عملکرد بهتر ضروری است.

این تراورسها مسلح و بصورت یکپارچه قالب ریزی شده بود و هر کدام 90 کیلوگرم وزن داشت بسیاری از آنها پس از چند سال بخاطر خرابی اتصالات و ایجاد ترک تعویض گردیدند.

در اروپا، راه‌ آهن ایتالیا 000،200 تراورس بتنی را بین سالهای 1906 تا 1908 بکار برد و بریتانیا در 1920 تراورسهای بتنی را به طور آزمایشی بکار برد و در همین ایام تراورس تیرچه بلوکی که عبارت بود از بلوک های بتنی که زیر ریل ورودی یک اتصال فولادی و یا تیر ² ²T شکل قرار داشتند عملکردی مناسب را در خط پاریس لیون نشان داد.

تراورسهای اولیه هم در اروپا و هم آمریکا در نتیجه خوردندگی در زیر ریل نا مؤفق بودند. وزن آنها بین 90 تا 180 و حتی بیشتر بود و هزینه بالایی برای حمل و نصب و نگهداری تحمیل می کردند.

پس از جنگ دوم جهانی، هنگامی که تراورسهای چوبی کمیابند، تراورسهای پیش تنیده با حجم زیاد در اروپا و بخصوص بریتانیا بکار رفت، امروزه چندین میلیون تراورس تیر شکل در آلمان، انگلستان، شوروی سابق و مکزیک بکار می رود. یک طرح تصحیح شده تیرچه بلوکی مرکب (Composite) تحت استاندارد راه آهن فرانسه (Societe 'Iational des Chemins Fer ²SNCF²) قرار گرفته و با استفاده از تکنولوژی این کشور بکار می رود.

پس از سخت شدن بتن کابلها تمایل به جمع شدن خواهند داشت و در نتیجه ترک خوردگی مهار شده و در صورت وقوع ترک خوردگی نیز کابلها از گسترش آن جلوگیری می نمایند (شکل 3-1)

موفقیت پیش تنیدگی بستگی به پیوستگی بین بتن و اعضاء پیش کشیده دارد.

تراورس غیر پیش تنیده وجود ترکهای مویی دیده می شود.

جهت پیش تنیدگی کابلها از گسترش ترک مویی جلوگیری می کند

تراورس

شکل 3-1- اثر پیش تنیدگی در تراورسهای بتنی

طرحهای اولیه:

سطح مقطع این تراورسها به صورت منشور ناقص با عرض mm 2/203 (²8) در بالا و mm 8/304 (²12) در پایین بود. فشار بالاست با فاصله تراورسهای 2/76 سانتیمتری برابر kg/cm2 5/4 ( ‍PSI 65) محاسبه شد که مشابه فشار وقتی که از تراورسهای چوبی با فاصله Cm‌ 8/50‌ استفاده شود می باشد.

کف تراورسها در زیر ریل به میزان جزیی مقعر بوده و مقطع تراورس در وسط به صورت گوه ای شکل و با ضخامت کمتری نسبت به مقطع زیر ریل طراحی شده بود با این تصور غلط که میزان لنگر خمشی در وسط دهانه کاهش خواهد یافت.

4 کابل mm‌12 تحت تنش اولیه kg 28800 قرار داده می شود. برای ساخت بتن از مصالح سنگ گرانیت شکسته استفاده می گردد. تراورس ها قادر به تحمل لنگر خمشی kg.m 1800 در محل نشیمن ریل و نیز 6 10×2 سیکل بارگذاری که معادل لنگر خمشی kg 2300 می باشد بودند و وزن آنها حدود kg 280 بود.

ریل به طور مستقیم روی یک سطح بالشتک باربر که با شیب عرضی 1 به 40 در داخل بتن قرار داشت تثبیت می شد. (در طریق اتصال غیر مستقیم صفحه نشیمن به تراورس پیچ می شود و ادوات اتصال (پایبندها) متصل به صفحه، ریل را می گیرند.) پیچ هایی که کلیپ های فولادی ضد زنگ را نگاه می داشتند درون طوق داخل حدیده شده ای که در تراورس تعبیه شده بود پیچ می شدند.

طبق تحقیقاتی که روی تراورسهای بتنی در انگلستان انجام شده علاوه بر گزارش خرابی های فوق مشاهده شده است که در زیر نشیمن ریل ترکهایی به وقوع می پیوندد که به بطرف پایین ادامه می یابد در این محلخها در نتیجه عبور چرخ، تراورسهای بتنی در صفحه عمودی ارتعاش می کنند، سومین و پنجمین ها رمونیک این ارتعاش عمودی خمشی آنی را در پی دارد که باعث ایجاد لنگر خمشی بالا در ریل شده و نهایتاً زوال کلی ریل را در پی دارد.

بازنگری در مشخصات تراورس ها

خرابی های پیش گفته نشان می دهد که علاوه بر اینکه در تولید تراورسهای بتنی نیاز به دقت زیاد بوده است، مشخصات ارائه شده نیز برای مقابله با خرابی ها باید بازنگری می شدند.

تجربیات اخیر

          تراورسهای بتنی تحت آزمایشات زیادی در مقاطع مختلف قرار گرفتند. در ایالات متحده آزمایش متحده آزمایش Ger Wick RT-750 در بریتانیا Costain CC-224‌ در کانادا Costain CC 224C و آزمایشات دیگری در خطوط آلاسکا و نیز در خطوط آلمان و ایتالیا، این آزمایشات مختلف در اقالیم گوناگون، تراورسهای بتنی را تحت شرایط مختلف آب و هوایی سنجیده است.

آزمایشات نتایج قابل قبولی داشته است، البته مواردی از خوردشدگی، حرکت صفحه زیر ریل و نیز کج شدن صفحات و یا از بین رفتن پوششهای ایزوله مطرح بوده است اما عمدتاً خط خوب باقی مانده است.

          در خلال این آزمایشات مشاهده شد که تراورسهای بتنی برای کاهش موجی شدن (چین خورگی) ریل و ازدیاد عمر خط تحت بار سنگین در نواحی کوهستانی مفید بوده اند.

          با استفاده از تراورسهای بتنی، ریلها را می توان بدون از بین رفتن تراورسها یا بالاست تعویض کرد و نیز عمر ریل 2 تا 4 سال افزایش می یابد. در نتیجه پیشنهاد شد که تمام قوسهای بیش از º‌4 (درجه قوس برابر زاویه روبروی طول قوس 100 فوتی در نظر گرفته شده اگر تعریف متریک درجه قوس را که در آن زاویه مرکزی روبرو به قوس 10 متری مطرح است را در نظر بگیریم باید بیش از َ20 º1 ذکر شود) بوسیله تراورس بتنی احداث گردند.

          در تراورسهای چوبی وقتی که بخواهیم بطور متناوب ریلها را نوسازی کنیم بیرون کشیدن گل میخها و دوباره کوبیدن آنها باعث کاهش پیوند بین گل میخ و چوب و نیز از بین رفتن تراورس می گردد. تجربیات نشان داده است که برای ایجاد مقاومت اصطکاکی لازم برای مقابله با حرکت تراورسها و نیز جذب تنشهای وارده از تراورس بخصوص وقتی صفحه زیر ریل سخت است نیاز به بالاست با عمق و کیفیتی مناسب (سنگ شکسته، ترجیحاً گرانیتی) داریم.

          آزمایشها نشان داده است که اگر برای داشتن مقاومت لازم حداکثر فاصله ممکن cm‌ 76 باشد باید این فاصله را به cm‌ 70 تقلیل داد. وزن تراورس های بتنی (که حداکثر  kg360 برای هر تراورس می باشد) در جهت ایجاد پایداری کمک می کند.

          تراورسهای بتنی مدول سختی را افزایش می دهند بطوری که یک مسیر با تراورس بتنی سختی 4 تا 5 برابر همان مسیر با تراورس چوبی را خواهد داشت.

          یکی از مشکلاتی که در بعضی از کشورها بوجود آمده تعویض بعضی از تراورس های چوبی با تراورسهای بتنی است.

3-2-2- تراورسهای دیگر

          جایگزین عمده برای تراورسهای چوبی و بتنی، تراورسهای فولادی، تراورس های چوبی بازسازی شده و تراورسهای دو تکه (تیرچه بلوکی) بتنی می باشند.

در زیر برای جلوگیری از تطویل تنها به اشاره ای در این زمینه بسنده می کنیم.

تراورسهای فولادی:

          مقاطع نورد شده (شکل 3-2) مهار خوبی برای ریل می باشند زیرا بالاست علاوه بر اطراف در داخل پوسته خالی تراورس نیز قرار می گیرند. تراورسهای فولادی از فساد و نیز حمله حشرات مصون هستند ولی این تراورسها تحت زنگ زدگی و خوردگی در نشیمن ریل و محل اتصالات قرار می گیرند و این باعث می شود اتصالات شل شده، صدا کند و نیاز مداوم به آچار کشی مرتبط و نوسازی اتصالات باشد.

(شکل در فایل اصلی موجود است)

شکل 3-2-  تراورسهای فولادی

تراورسهای بتنی دو تکه (تیرچه بلوکی):

در این تراورسهای یک تیر T شکل فولادی دو بلوک را به هم وصل می کند (شکل 3-3) این تیر به وسیله یک مارپیچ از آرماتور فولادی احاطه می شود. در زیر نشیمن و در قسمت پایین تراورس آرماتورهای افقی قرار داده می شوند. ریل روی یک نشیمن الاستیک قرار داده می شود و به وسیله یک پایند فلزی نگاه داشته می شود. این ریلها به وسیله راجر سونویل Roger Sonneville‌ که مهندس محقق راه آهن ملی فرانسه بود طراحی شده و به عنوان تراورسهای RS نامیده شد. هم اکنون آنها را Prorail‌ می نامند. این تراورسها به طور وسیعی در خط آهن ملی فرانسه و کشورهایی که از تکنولوژی خط آهن فرانسه استفاده می کنند به کار می رود. طبق مطالعه ای آقای مهندس رستمی در کتاب روسازی راه آهن انجام داده اند هزینه این تراورسها کمتر از تراورسهای بتنی یکپارچه است. خلاصه این مقایسه اقتصادی در جدول 3-1 آورده شده است.

(جدول در فایل اصلی موجود است)