◄ فراز غالب، تعریف و هدف محاسبه آن/ فراز غالب بین دو ایستگاه تشکیلاتی و افزایش بهره وری لوکوموتیوها

عباس قربانعلی بیک: فراز غالب (Ruling gradient) در مهندسی راه آهن، تعیین کننده نیروی کشش مورد نیاز (و نه توان) است که لوکوموتیوها باید برای عملکرد موفق در یک خط ریلی داشته باشند. این نیرو باید بتواند بر مؤلفه گرانشی در امتداد شیب و مقاومت غلتشی معمول غلبه کند. توان تنها پس از حرکت قطار اهمیت می یابد، زیرا سرعت صعود از فراز را تعیین می کند (توان=نیرو*سرعت).

اهمیت عملی این مفهوم در تأثیر آن بر انتخاب لوکوموتیو و کارآیی آن به ویژه نیروی کشش است. حتی اگر تنها بخش کوچکی از خط ریلی دارای تندترین فراز باشد، این بخش بر قابلیت های لوکوموتیو برای کل مسیر خط "حکمرانی یا غلبه" می کند. 

در طراحی مسیر، قوس ها نیاز به ملاحظات ویژه دارند. برای مثال، در قوسی با شعاع ۲۵۰ متر (معادل تقریباً ۷ درجه در سیستم آمریکایی)، قطار به نیروی کشش بیشتری نیاز دارد. برای جبران این نیاز، باید فراز مسیر در قوس 0.28 درصد (یعنی 0.04 درصد به ازای هر درجه) کمتر از شیب در مسیر مستقیم باشد. به عنوان مثال، اگر شیب مجاز در مسیر مستقیم 2 درصد باشد، در این قوس حداکثر شیب مجاز 1.72 درصد خواهد بود (در مسیر راه آهن لرستان با قوس 250 متر، فراز درقوس باید از 15 به 13 درهزار برسد).

تونل ها نیز چالش های خاص خود را دارند، به ویژه برای لوکوموتیوهای دیزلی. تهویه ضعیف می تواند خروجی توان را کاهش دهد (یکی از مهمترین مشکلات قطار سنگین جنوب، تین 162747)، همچنین رطوبت می تواند چسبندگی چرخ و ریل را کاهش دهد.

کنگره آمریکا، در دهه ۱۸۵۰، فراز مبنا برای راه آهن های مشمول یارانه را 22 درهزار (2.2 درصد ) تعیین نمود که براساس راه آهن کامبرلند-ویلینگ بود، این استاندارد بعداً به خطوط دیگر چون راه آهن کانادین پاسیفیک و یونیون پاسیفیک نیز تعمیم یافت.

فراز مسیر باردار (معدن به بندر) راه آهن BHP، 5 و در بازگشت 15 درهزار اجرا شده و به این دلیل بار لکوموتیو با شرایط یکسان نسبت به بافق بندرعباس بیش از دو برابر (و با بارمحوری، سیر روزانه، آماده به کاری ... بیشتر) می گردد (تین 247242).

این رویکرد سبب افزایش شدید بهره وری لکوموتیو شده و در هنگام احداث یا دوخطه کردن بلاک های بحرانی می تواند اجرا شود.

در راه آهن ایران استفاده از واژه فراز غالب پس از افزایش کشش 50 درصدی لکوموتیوهای GT26 در 1369 (تین 158010) و سپس افزایش کشش لوکوموتیوهای U30C و C30-7 (تین 246781) برای افزایش بیشتر بهره وری لوکوموتیو آغاز گردید و هنگامی نتایج آن فراگیر شد که اطلاعات ارتفاعی خطوط در هر کیلومتر از نقشه های اداره کل خط استخراج و بررسی گردید. 

با وجود نقشه های متداول آن هنگام که ارتفاع ایستگاه ها را دربر داشت، تعیین فراز فقط به فراز طراحی حداکثر محور متکی بود که به دلیل کشش مازاد لوکوموتیوها (قبل از افزایش کشش سال 69) حساسیتی نداشت در صورتی که پس از افزایش کشش تا حداکثر مجاز، حساسیت فراز افزایش یافت و با بررسی نقشه های فوق مشخص شد طول فراز حداکثر در برخی نقاط بسیار کوتاه و امکان عبور قطار با سرعت اولیه فراهم بوده که با بررسی تجربیات جهانی واژه فراز غالب معرفی و تشریح گردید و در مسیرهای مختلف در محور تهران بندرعباس و تهران بندر امام بین ایستگاه های تشکیلاتی برآورد و به ادارات کل نواحی وقت ابلاغ گردید.

دو نمونه جدول آن سال ها برای مسیرهای فوق در 730301 از سوی قسمت مطالعات اداره کل نیروی کشش منتشر گردید که فراز غالب را در مسیر رفت و برگشت بین ایستگاه های تشکیلاتی از تهران تا بندرعباس و از تهران تا بندرامام مشخص نموده است.

در اکثر موارد فراز غالب در جهت رفت و بازگشت متفاوت هستند. مثلا فراز غالب مسیر بافق سیرجان 12 و سیرجان به بافق 9 درهزار منظور شده و یا مسیر بافق به چغارت (جهت خالی) 10 و چغارت به بافق (جهت باردار) 4 درهزار منظور شده که با تصور اولیه فراز دوطرف مساوی کاملا متفاوت است (اشاره مکرر آقای مهندس افشار در جلسات اخیر مدیران راه آهن)، جدول مشابه برای مسیر بندرامام، فراز درود-اندیمشک را 11 (بارمعدنی) و فراز اندیمشک-درود را 16 درهزار (بارتجاری) محسوب کرده است.

با توضیحات فوق، تعیین فراز غالب بین دو ایستگاه تشکیلاتی می تواند بهره وری لوکوموتیوها افزایش دهد و در مراحل تکمیلی با محاسبه و تعیین فراز غالب برای هر بلاک نیز می توان طرح دوخطه کردن را بهینه نمود (تین 262258) و یا استفاده از لوکوموتیو کمکی یا دالگاژ و برقی کردن مرحله ای (نیمه برقی، تین 222422) را با لکوموتیوهای دوگانه برنامه ریزی نمود (تین 246859).