بخشی از مقاله
آشنايي با صنعت مترو و چگونگي ارتباط آن با صنعت برق
در جهان صنعتي امروز كه تكنولوژي در شاخه هاي مختلف صنايع بطور لحظه اي دست خوش تحولات چشم گيري است، صنعت مترو و تكنولوژي ساخت و بهره برداري از آن نيز بطور روزافزون در حال تكامل و تكوين مي باشد.
شايد سئوالاتي از قبيل: مترو چيست؟ لزوم وجود آن در شهرهاي بزرگ و پرجمعيت در چه است؟ چگونه و با چه روشهايي ساخته مي شود؟ چگونه مورد بهره برداري قرار مي گيرد؟ چگونه ترافيك آن كنترل مي شود؟ و غيره … ، از اساسي ترين سئوالاتي باشد كه همواره در ذهن بسياري از افراد جامعه مطرح و بدنبال پاسخي براي آن هستند.
در اين مقاله سعي شده است چگونگي مراحل ساخت و بهره برداري پروژه عظيم مترو تهران و حومه كه تماماً بدست مهندسين و متخصصين ايراني انجام مي شود، و همين طور ارتباط عيني اين صنعت را با شاخه هاي مختلف صنعت برق در زمانهاي ساخت و بهره برداري بطور خلاصه بيان داشته و نگاهي گذرا بدان داشته باشيم.
يكي از ويژگيهاي مشترك شهرهاي بزرگ كه با افزايش روزافزون جمعيت شدت يافته و مسائل و مشكلات فراوان اقتصادي و اجتماعي را ايجاد مي نمايد، پديده آشناي ترافيك مي باشد.
معمولاً در ساعاتي از روز و در محورهاي اصلي و خيابانهاي هسته مركزي اينگونه شهرها ازدحام و شلوغي بيش از حد باعث ايجاد ترافيكي ناسالم و يا اختلال در وضعيت ترافيك شهري مي شود. اين پديده جداي از اثرات نامطلوب اقتصادي، اجتماعي و اتلاف نيروهاي انساني طبق مدارك و شواهد عيني و آمار موجود، بطرز وحشتناكي در آلودگي ميحط زيست، بخاطر راه بندانهاي طولاني در محورها و غيره … ، اثر داشته كه خود معضلات ديگري براي اجتماع بدنبال دارد.
شهر بزرگ تهران از مدتها قبل و به خصوص طي سالهاي اخير يكي از شهرهاي پرجمعيت جهان و همين طور داراي ترافيكي نا سالم و هوايي بس آلوده بوده است، كه چنانچه اين ترافيك نامطلوب و آلودگي محيطي طي يك برنامه ريزي اصولي تحت كنترل در نيآيد، مسائل و مشكلات اقتصادي، اجتماعي، بهداشتي و رواني بسيار زيادي را بدنبال خواهد داشت.
براي كنترل ترافيك شهرهاي بزرگ پرجمعيت چه از نظر كمي و چه از نظر كيفي و همين طور پيش گيري از اتلاف سرمايه ها و نيروهاي انساني و سالم سازي محيط زيست انسانها تا بحال راه حل هاي مختلفي مطرح و به اجرا در آمده كه درصد موفقيت طرح هاي مختلف نسبت بدانچه مورد انتظار بوده به تحقيق بستگي تام به ساختار معماري شهرها و فرهنگ جامعه هر شهر دارد.
يكي از راه حل هاي اساسي و بنياني كه با توجه به مسيرهاي زيرگذر (زيرزمين) تا بحال بطور جدي در شهرهاي بزرگ توانسته است بسياري از مشكلات اجتماعي معلول پديده ترافيك را حل نمايد و تا حدي قابل توجه مفيد فايده باشد، طرح و ساخت شبكه هاي مترو در اينگونه شهرها بوده است، شهر بزرگ تهران نيز هم اكنون شديداً مواجه با مشكلات و مسائل و معضلات بوجود آمده از يك ترافيك ناسالم مي باشد، كه ساليان متمادي مورد بحث و مطالعه بوده است و در هر مرحله نظريه ساخت شبكه مترو براي اين شهر يكي از اساسي ترين راه حل هاي ممكن شناخته شده است.
از اهم مزاياي شبكه هاي مترو در شهرهاي بزرگ را مي توان، عدم تداخل ترافيك آن با ترافيك محورها و خيابانها در سطح شهر، امكان انتخاب مناسب ترين و در عين حال نزديك ترين مسيرها در اعماق زمين، سرعت بخشيدن به اياب و ذهاب شهروندان و مسافرت هاي درون شهري از نقطه نظر زماني، نداشتن هيچ گونه آلودگي در محيط زيست (چون كليه سيستم هاي شبكه هاي مترو با انرژي برق فعال مي شوند كه طبعاً بدون دود و آلودگي مي باشد) و غيره … ، را مي توان نام برد.
بدين ترتيب در يك جمع بندي و ارزيابي ارزشي از جميع نكات شبكه هاي مترو در شهرهاي بزرگ و پرجمعيت از درجه ارزشي خاصي برخوردار مي باشند.
از 25 تا 30 سال قبل بارها ايده ساخت مترو در تهران مطرح و در مواردي تصميماتي نيز اتخاذ مي شد، كه متأسفانه هيچ وقت جامه عمل بخود نگرفته بود. تا اينكه بالاخره تصميم نهايي اتخاذ شده و انجام كار به خارجيان (فرانسويان) سپرده شد و در سال 1357 مصادف با پيروزي انقلاب اسلامي ملت ايران، آنها كه در مراحل مقدماتي كار بودند فعاليت هاي خويش را متوقف نموده و ايران را ترك كردند، و اين پروژه عظيم دوباره متوقف گرديد بالاخره در سال 1365 و در اوج مشكلات و تنش هاي مربوطه به جنگ تحميلي، دولت جمهوري اسلامي ايران با عنايت به اهميت اين پروژه آنرا، احيا و تصميم به ساخت آن گرفته و مسئوليت طرح و ساخت و راه اندازي و نهايتاً بهره برداري از اين شبكه را به مهندسين و متخصصين ايراني سپرد، كه به حق براي هميشه يك سند افتخار در تاريخ صنعت كشورمان باقي خواهد ماند، و از طرفي انتقال تجارب و تكنولوژي اجرايي اين صنعت به نسل آينده كشور از دست آوردهاي فوق العاده ارزشمند اين پروژه بدست ايراني و براي ايراني خواهد بود.
شبكه ي مترو تهران كه داراي كيلومترها خطوط زيرگذر (زيرزمين) و روگذر (در سطح زمين) مي باشد، ترافيك مناطق مختلف اين شهر بزرگ، از شمال تا جنوب و از شرق تا غرب و حتي حومه شهر تهران را زير پوشش قرار مي دهد.
با توجه به مسيرهاي مختلف شبكه مترو در شهر تهران و ويژگيهاي مسيري و غيره … و يا به ضرورت هاي مختلف صنعتي، اقتصادي و ترافيكي در ساخت آن از سه روش استفاده شده است.
وابستگي محض صنعت مترو و شبكه هاي آن چه در زمان ساخت (دوران ساخت) و چه در زمان بهره برداري (دوران بهره برداري) به صنعت برق و كليه گرايشات آن اجتناب ناپذير بوده و ساخت و بهره برداري از شبكه هاي مترو بدون حضور صنعت برق امكانپذير و حتي قابل تصور نيست.
I – دوران ساخت شبكه مترو تهران و حومه
چنانچه بيان شد در اين مرحله براي ساخت متروي تهران و حومه بنا به ضرورت ها و ويژگيهاي طرح، در نقاط مختلف شهر و با توجه به وضعيت ترافيك و تردد در مسيرهاي مختلف از سه روش استفاده شده است كه هم اكنون نيز كار بدون وقفه ادامه دارد. اين سه روش عبارتند از:
الف: روش حفاري و ساخت ترانشه بسته (روش ايراني)
ب: روش حفاري و ساخت ترانشه باز (روش اتريشي)
ج: روش حفاري و ساخت بوسيله ماشين هاي حفار
** بايد توجه داشت كه در بررسي نحوه ساخت مترو تهران با هر كدام از روش هاي فوق الذكر فقط نحوه انرژي رساني (برق رساني) به ماشين آلات، تأسيسات و تجهيزات صنعتي در اين مقاله مورد بحث قرار گرفته است، بديهي است كه اين روشها در ديگر زمينه هاي صنعتي از قبيل: سيوبل و سازه معماري و شهرسازي ساختمان و راه سازي، نقشه برداري و ژئوتكنيك، مكانيك و تأسيسات و غيره … نيز مطالب متنوع و بسيار ارزشمند علمي و تكنيكي را دارا مي باشند، كه موضوع بحث اين مقاله نيست.
الف: نحوه انرژي رساني به تأسيسات و ماشين آلات و تجهيزات صنعتي در روش حفاري تراشه بسته (روش ايراني):
حفاري در اين روش عموماً در اعماق زمين و در مسيرهاي پيش بيني شده در طرح شبكه مترو بدون خاك برداري در سطح زمين، توسط ماشين آلات مكانيكي سنگين و نيمه سنگين و سبك انجام مي شود.
بدين ترتيب كه در فواصل معين و در مسيرهاي پيش بيني شده در صورتيكه در سطح شهر عبور و مرور و تردد در شكل عادي روزمره خودش جريان دارد حفاري تونل ها در اعماق زمين انجام شده و خاكها از مسير تونل به سطح زمين منتقل مي شود.
در اين روش كه از ابتكارات و خلاقيت هاي تكنيكي مهندسين ايراني براي اجراي پروژه استفاده مي شود و عمليات بتن ريزي و ساخت سازه هاي بتن مسلح و مطابق با جديدترين استانداردها انجام شده و از اولين مراحل حفاري تونل تا ساخت كامل آن ماشين آلات و تجهيزات متعددي كاربرد دارند كه تعدادي مكانيكي و تعدادي الكتريكي مي باشند.
بنابراين الزاماً بايد انرژي برق هر لحظه و بدون وقفه در اعماق زمين (داخل تونلها) و در سطح زمين (داخل كارگاههاي پشتيباني) حضور داشته و برق مورد نياز كليه تأسيسات صنعتي را تأمين نمايد.
بطور كلي اين تأسيسات و ماشين آلات را مي توان از قبيل: انواع كمپرسورهاي برقي و ماشين آلات مربوط به تهويه و هوا رساني، انواع پمپ ها و عمليات جوشكاري و مته كاري و آهنگري، انواع پرس ها و تأسيسات روشنايي مسير و روشنائي موضعي تونل ها و محوطه كارگاهها و غيره … را نام برد.
بسته به موقعيت كارگاه، مسير تونل و ديگر ويژگيهاي طرح، تأمين انرژي برق از طريق خطوط توزيع 20000 ولت و يا خطوط فشار ضعيف 400 ولتي صورت مي گيرد.
منابع تأمين انرژي برق مورد نياز در خطوط فشار قوي و فشار ضعيف، شبكه ي برق منطقه اي تهران و در صورت قطع برق شهر نيروگاههاي اضطراري نصب شده در هر كارگاه مي باشد.
كليه مراحل طراحي و محاسبه، اجرا و نصب، مشاوره و نظارت، راه اندازي و بهره برداري سرويس و نگهداري و تعميرات تأسيسات الكتريكي و خطوط فشار قوي و فشار ضعيف برق رساني و نيروگاههاي اضطراري كارگاهها توسط مهندسين و كاركنان برق شركت مترو انجام مي شود.
همزمان با پيشرفت كار تونل سازي و پيشروي در مسير پروژه خطوط انرژي رساني نيز گسترش يافته و چناچه لازم باشد انشعابات جديدي در سطح شهر از برق منطقه اي تهران دريافت و از همان محل انشعاب بداخل تونل هدايت مي شود.
در كارگاههايي كه مسيرهاي پيش بيني شده تونل طولاني باشد جهت جلوگيري از افت ولتاژ خطوط فشار قوي 20000 ولت به اجرا درآمده و نزديك نقاط مصرف به فشار 400 ولت تبديل مي شود.
ب- نحوه انرژي رساني به تأسيسات و ماشين آلات صنعتي در روش حفاري ترانشه باز (روش اتريشي)
بسته به موقعيت و مسير پروژه و ضروريات فني و تكنولوژيكي در مواردي از اين روش استفاده مي شود.
تفاوت اين روش با روش ايراني اين است كه مسير تونل از سطح زمين تا عمق مورد نظر خاكبرداري شده (ترانشه مي شود) و پس از عمليات بتن ريزي و ساخت تونل و ايزولاسيون آن، روي تونل ساخته شده خاكريزي شده و كليه عمليات مربوطه به انجام رسيده سپس سطح خيابان آسفالت و رفت و آمد وسائط نقليه و تردد در خيابان با مسير مورد نظر امكانپذير مي شود.
با توجه به آنچه بيان شد مزيت روش ايرني كه بصورت ترانشه بسته و در اعماق زمين عمليات تونل سازي صورت مي گيرد نسبت به اين روش (ترانشه باز) اين است، كه هيچگونه اختلالي در ترافيك خيابانها و تردد وسائط نقليه ايجاد نمي كند و در كليه مراحل ساخت تونل بوسيله روش ايراني در سطح شهر و خيابانهاي مسير تونل بطور همزمان ترافيك و تردد جريان طبيعي خودش را دارد.
نحوه انرژي رساني به تأسيسات و ماشين آلات و تجهيزات صنعتي در تونل و كارگاههايي كه عمليات تونل سازي به روش ترانشه باز (روش اتريشي) انجام مي شود، با توجه به تشابه نوع ماشين آلات كاربردي مشابه نحوه برق رساني در روش ايراني بوده و تفاوت هاي جزئي، آنهم صرفاً در روش هاي اجرائي خطوط انرژي رساني با يكديگر دارند.
ج- نحوه انرژي رساني به تأسيسات، ماشين آلات و تجهيزات صنعتي در روش حفاري با ماشين هاي حفار
كارگاههايي كه حفاري در آنها توسط ماشين حفار انجام مي شود، با توجه به اينكه كليه تجهيزات، ماشين آلات و تأسيسات ماشين هاي حفار و تأسيسات جنبي آنها الكتريكي مي باشند هم از نقطه نظر عمليات اجرايي سازه هاي بتني و هم از نظر نحوه انرژي رساني تفاوت بسيار زيادي با دو روش ترانشه بسته و ترانشه باز كه قبلاً قيد شد دارد.
بايد در نظر داشت كه ضمن تفاوت در عمليات انرژي رساني كه در حفاري توسط ماشين هاي حفار با دو روش ديگر حفاري وجود دارد، مقدار انرژي برق مورد نياز نيز با دو روش قبلي قابل مقايسه نمي باشد.
در تونل هايي كه حفاري توسط ماشين حفار انجام مي شود، مانند روش ترانشه بسته (روش ايراني) عمليات حفاري در اعماق زمين و بدون اينكه اختلالي در ترافيك و تردد سطح شهر و خيابانهاي مسير ايجاد شود، صورت مي گيرد.
ماشين حفار مجهز به 28 عدد الكترو موتور اصلي مي باشد كه در قدرت هاي مختلف تا يكصد اسب بخار (هر اسب بخار تقريباً معادل 750 وات است) در قسمت هاي مختلف ماشين نصب و بصورت هيدروليكي تجهيزات مختلف ماشين حفار را در مراحل مختلف: حفاري، نصب قطعات پيش ساخته بتني (سگمنت) و بالاخره پيشروي ماشين در مسير تونل و حمل خاكهاي به واگن هاي حمل خاك، فعال مي كند. در كارگاههايي كه عمليات تونل سازي توسط ماشين هاي حفار انجام مي شود، ماشين حفار و كليه تجهيزات و تأسيسات جنبي آن جمعاً به قدرت الكتريكي معادل 1200 ميليون ولت آمپر (2/1 مگاولت آمپر) نياز دارد.
عمليات حفاري و تونل سازي با ماشين هاي حفار اصولاً به سه مرحله اصلي تقسيم بندي مي شود كه عبارتند از:
1- مرحله اول (حفاري):
در اين مرحله ماشين حفار در مسير پيش بيني شده و دقيقاً مطابق نقشه هاي طراحي شده در اعماق زمين حفاري نموده و خاكها را بطور اتوماتيك از طريق نوار نقاله اش به واگن هاي حمل خاك تحويل مي دهد. كليه ماشين آلات و تجهيزاتي كه در اين مرحله فعاليت مي كنند الكتريكي بوده و با انرژي برق بدون دود و صدا هر كدام كار مربوطه به حيطه عملكرد خود را انجام مي دهند.
2- مرحله دوم (سگمنت گذاري):
در اين مرحله آن قسمت از تونل كه در مرحله اول حفاري شده بلافاصله قطعات پيش ساخته بتني (سگمنت ها)، كه هر كدام چندين تن وزن داشته و قبلاً بداخل تونل حمل شده اند توسط ماشين حفار در محيط تونل حفر شده نصب و بيكديگر محكم و سپس در فضاي بين آنها و زمين بتن استاندارد تزريق مي شود. كليه ماشين آلات نصب شده روي ماشين حفار و تأسيسات جنبي آن كه عمليات اجرايي اين مرحله را انجام مي دهند، نيز الكتريكي بوده و توسط انرژي برق فعال مي شوند.
3-مرحله سوم (حركت يا پيشروي ماشين حفار در ادامه مسير تونل جهت حفاري مجدد):
در اين مرحله بايد ماشين حفار كه چند صد تن وزن دارد، در مسير پيش بيني شده جهت ادامه عمليات حفاري حركت نموده و پيشروي نمايد، به جلو راندن ماشين حفار روي ريل هاي ويژه اي كه در اطراف ماشين و زير آن به همين منظور نصب شده است نيز توسط ماشين هاي الكتريكي كه بصورت هيدروليكي عمل مي نمايند انجام مي شود.
چنانچه ملاحظه شد كليه مراحل سه گانه دقيقاً با كمك انرژي برق انجام مي شود و در هر فاز كاري اين مراحل عيناً تكرار شده و عمليات تونل سازي تا به انتهاي مسير و نقطه مقصد ادامه مي يابد.
از آنجا كه ماشين حفار بايد در مسير پيش بيني شده و در اعماق زمين تا مقصد، چندين كيلومتر حفاري و پيشروي نمايد، در هر لحظه از فرآيند كار نياز بدون وقفه به انرژي برق دارد. با طولاني شدن مسير تونل و فاصله گرفتن ماشين حفار از سايت كارگاه پديده افت ولتاژ كه افت قدرت و انرژي الكتريكي را بدنبال دارد خود را نشان داده و بايد با آن مبارزه شود.
بنابراين جهت جلوگيري از افت ولتاژ در خط انرژي رساني به ماشين حفار و كليه تأسيسات صنعتي جنبي آن در طول مسير تونل طرح اجرايي خط انرژي رساني الزاماً با ولتاژ بالا (فشار قوي) به اجرا درآمده و همزمان با پيشروي ماشين حفار طبعاً شبكه و خطوط فشار قوي انرژي رساني نيز گسترش يافته و انرژي برق را با ولتاژ نامي به ماشين حفار و تجهيزات الكتريكال وابسته بدان ميرساند.
بنا به ضرورت هاي تكنولوژيكي و محيط مرطوب و محدود تونل در اعماق زمين، خط انرژي رساني از سايت كارگاه تا ماشين حفار توسط شبكه كابل فشار قوي به اجرا در ميآيد. با توجه به اينكه در طول مسير تونل مصارف متعدد الكتريكي از قبيل: سيستم هاي تهويه و هوا رساني، تأسيسات روشنايي گسترده مسير تونل، روشنايي موضعي در مسير تونل، پمپ هاي كنترل و جمع آوري آبهاي سطح العرضي، عمليات جوشكاري و مته كاري و غيره در مسير تونل وجود داشته و تماماً نياز به انرژي برق با فشار ضعيف 400 ولت دارند در فواصل معين و محاسبه شده طبق استانداردها از خط فشار قوي انرژي رساني انشعابات متعدد گرفته و فشار قوي تبديل به فشار ضعيف شده و اين مصارف جنبي مسير تونل را تأمين مي نمايند.
كليه مراحل طراحي و محاسبه، اجرا و نظارت و مشاوره، نصب و راه اندازي، بهره برداري و سرويس و نگهداري و تعميرات تجهيزات و گسترش خط فشار قوي انرژي رساني در سايت و تونل توسط مهندسين و كاركنان برق مترو انجام مي شود. از آنجا كه قطع برق به هر دليل دقيقاً باعث توقف و ركود در كار ماشين حفار مي شود. بديهي است پايداري و ثبات شبكه انرژي رساني به تأسيسات تونل و ماشين حفار و ضريب اطمينان اين شبكه از اهميت ويژه اي برخوردار ميباشد.
انرژي برق اينگونه كارگاهها در شركت مترو نيز از دو منبع، برق منطقه اي تهران و نيروگاه اضطراري داخلي كارگاه تأمين مي شود.
سيستم به گونه اي طراحي و اجرا شده است كه به محض قطع برق شبكه سراسري (برق منطقه اي تهران) بلافاصله و در كوتاهترين زمان نيروگاه اضطراري داخلي كارگاه به مدار آمده و كل انرژي برق 2/1 مگاولت آمپري كارگاه و سايت و ماشين حفار را تأمين مي نمايد.
كليه تأسيسات سايت انرژي رساني كارگاه، نيروگاه اضطراري نيز توسط پرسنل برق شركت مترو طرح، اجرا و نصب و راه اندازي شده اند. كه با يك ضريب اطمينان مناسب و در صورتيكه مجهز به كليه سيستم هاي كنترل و فرمان و حفاظت است. مي تواند در صورت نياز جوابگوي انرژي مصرفي كل تشكيلات باشد.
مطالب مختصري كه بيان شد، اشاره اي گذرا به نحوه انرژي رساني به كارگاهها و تونل ها در روش هاي مختلف حفاري معمول در شركت مترو تهران بود.
II – دوران بهره برداري از شبكه ي مترو تهران و حومه
زمان بهره برداري اصطلاحاً به زماني اطلاق مي شود كه كليه خطوط و ايستگاهها اعم از زيرگذر و روگذر و همين طور مركز فرمان، ساخته شده و قطارها در خطوط مستقرو حمل و نقل در يك شبكه بهم پيوسته و در سطح وسيعي از شهر تهران براي جابجائي مسافران شروع شود. وابستگي و ارتباط تنگاتنگ مترو به صنعت برق و گرايشات و شاخه هاي مختلف اين صنعت از قبيل: قدرت، الكترونيك، كنترل، كامپيوتر، و مخابرات و ارتباطات در زمان بهره برداري از شبكه هاي مترو تهران، آنقدر وسيع و گسترده است كه بدون حضور صنعت برق راه اندازي و بهره برداري از شبكه ي مترو و كنترل آن امكانپذير نبوده و قابل تصور نيست. در اين بخش سعي شده است كه بطور خلاصه و گذرا چگونگي اين ارتباط و وابستگي بيان شود.
اولين مسئله اي كه مطرح است، با توجه به اينكه كليه قطارها برقي بوده و نياز به قدرت الكتريكي قابل توجهي دارند، چگونگي تأمين انرژي برق مصرفي قطارها مي باشد.
طبق محاسبات دقيق انجام شده شبكه ي متروي تهران فقط براي خطوط 1 و 2 و خط تهران به كرج و تأسيسات وابسته بدانها، به انرژي برقي حدود 100 تا 110 ميليون وات (مگاوات) نياز دارند.
با توجه به اينكه پايداري و ثبات شبكه ها و خطوط و سيستم هاي انرژي رساني به كليه تشكيلات در زمان بهره برداري به جهات مختلف فني و ترافيكي خطوط، فوق العاده حائز اهميت است و قطع برق به هر دليل حتي براي يك لحظه نبايد رخ دهد. به گونه اي طراحي و برنامه ريزي شده است كه انرژي برق مورد نياز از دو منبعي كه ذيلاً بدانها اشاره شد است تأمين مي شود.
1- از طريق پست هاي فشار قوي برق منطقه اي تهران در نقاط مختلف شمال، جنوب، شرق، غرب و مركز شهر تهران و تزريق آن توسط خطوط به شبكه مترو، كه سيستم بصورت يك شبكه رينگ شده و با يك ضريب اطمينان خوب طرح شده است.
2- از طريق نيروگاه اختصاصي 145 مگاواتي مترو، كه در صورت قطع برق منطقه اي تهران در يك يا تعدادي از پست هاي تأمين كننده برق مترو، بلافاصله اين نيروگاه اضطراري كه همواره سه واحد آن روشن و آماده زير بار رفتن هستند، به مدار آمده و انرژي برق مورد نياز را به خطوط توزيع 20 كيلوولت تونل ها تزريق خواهد نمود.
سيستم هاي مختلف از قبيل: نيروگاه اضطراري برق، پست ها و خطوط اصلي توزيع 20 كيلوولت تونل ها، ايستگاهها، مراكز تزريق انرژي به ريل سوم، قطارها، و تجهيزات وابسته بدانها، مركز فرمان و ديگر تشكيلات شبكه ي مترو به گونه اي طراحي شده اند كه ضمن داشتن ضريب اطمينان بالا مجهز به مدرن ترين سيستم هاي كنترل، حفاظت و ايمني نيز مي باشند.
انرژي برق با ولتاژهاي فشار قوي و از طريق يك شبكه بهم پيوسته تحت كنترل دقيق به كليه ايستگاههاي تزريق انرژي در مسير خطوط و داخل تونل ها انتقال يافته و پس از تغييرات لازم
در كميت و كيفيت آن (مقصود تغييرات در فرم ولتاژ و مقدار آن است) به خطوط ريل (ريل انرژي) انتقال يافته، و بدينوسيله قطارها قادر به حركت خواهند بود. متروي تهران داراي خطوط ريل رفت و برگشتي بوده و از ريل وسط كه بدان ريل سوم يا ريل انرژي مي گويند برق مصرفي قطارهاي رفت و برگشت تأمين مي شود. ريل سوم توسط مواد عايقي مرغوب و استاندارد از زمين ايزوله شده و در مقاطع و فواصل متعدد كه تحت شرايط ترافيكي و بارهاي مختلف قطارهاي خطوط رفت و برگشت دقيقاً محاسبه شده است و پايداري و نحوه پخش بار روي آن هر لحظه از طريق كامپيوترهاي مركز فرمان شديداً تحت كنترل است، انرژي مورد نياز قطارها را از پست هاي كاهنده (ايستگاههاي تأمين انرژي داخل تونل) دريافت مي نمايد.
بايد در نظر داشت كه مواردي از قبيل: انرژي برق مورد نياز هر نفر مسافر به ازاء يك كيلومتر تغيير مكان، تعداد ايستگاههاي تأمين انرژي برق در تونل ها، فاصله ايستگاههاي فوق در مراحل مختلف مسير و خطوط مختلف از يكديگر، قدرت هر موتور برقي، تعداد موتور برقي لازم براي هر واگن قطارها، تعداد مسافر مجاز هر واگن، برنامه حركت و توقف قطارها در ايستگاههاي مختلف، تعداد قطار مجاز در حال حركت بين دو ايستگاه تزريق انرژي برق متوالي روي دو خط رفت و برگشت، مقدار ولتاژ ريل سوم (ريل انرژي)، نوع ولتاژ ريل سوم، وضعيت توليد يا مصرف انرژي برق در قطارهاي رفت و برگشت در حالت شيب و ضدشيب مسير بين دو ايستگاه تزريق انرژي متوالي، چگونگي دريافت انرژي برق از ريل سوم توسط قطارها، نحوه كنترل قطارها از جميع جهات ترافيك زماني و مكاني شبكه مترو و حالات انرژي و ضد انرژي خطوط، تأخير و تقدم قطارها بين دو ايستگاه متوالي و بطور كل پايداري الكتريكي و مكانيكي
شبكه تماماً و بدقت طراحي، محاسبه و مشخص شده و برنامه هاي محاسباتي و مطالعاتي با كامپيوترهاي پيشرفته نيز مورد مطالعه و بررسي يا به اصطلاح فني "RUN" شده است.
قطار برقي سريع السير تهران، كرج نيز از طريق خطوط فشار قوي هوايي و از ناحيه سقف تغذيه مي شود (برعكس قطارهاي روگذر و زيرگذر متروكه از طريق ريل تغذيه مي شوند) كه نوع برق آن از نقطه نظر كميت و كيفيت با برق شبكه ي متروي تهران تفاوت اساسي دارد. ولي كليه مراحل كنترل توسط مركز فرمان روي اين خط نيز انجام مي شود.
كليه مواردي از قبيل: سيستم هاي اطلاعاتي و اخباري، الارم هاي صوتي و تصويري، سيستم هاي اضطراري و كنترل هاي ويژه در كليه ايستگاههاي مسافري تماماً اتوماتيك و از تكنولوژي پيشرفته صنعت برق و مطابق با جديدترين استانداردهاي بين المللي استفاده شده است. ارتباط مخابراتي و اطلاعاتي تك تك قطارها و ايستگاهها با يكديگر و تماماً با مركز فرمان مترو و نيروگاه اختصاصي با روش هاي مختلف مخابرات پيشرفته انجام خواهد شد.
مركز فرمان مترو از يك نقطه و از طريق خطوط مختلف مخابراتي، و ارتباطي اعم از تلفني و بيسيم و ديگر روش هاي پيشرفته ارتباطي كليه قطارها و ايستگاهها را بدو صورت صوتي و تصويري دقيقاً تحت كنترل داشته و هر لحظه از جميع جهات از قبيل: حركت، توقف، سرعت، بار خطوط، ترافيك خطوط از نقطه نظر زماني و مكاني، وضعيت هاي خاص و پيش بيني شده و پيش بيني نشده، موارد حفاظتي مسافرين و خود سيستم و تجهيزات، نحوه داد و ستد انرژي برق در خطوط مختلف شبكه و غيره … را در تمام شبكه مترو و خط تهران – كرج با كمك سيستمهاي پيشرفته الكترونيكي، مخابراتي و كامپيوتري كنترل نموده و چنانچه لازم باشد دستورات و پيام هاي خود را به كليه مراكز و ايستگاهها و خطوط صادر نموده و هر لحظه اطلاعات آماري و ارتباطي را نيز در آرشيو ضبط مي نمايد.
ايستگاهها نيز هر كجا كه لازم بوده مجهز به پله كان ها و آسانسورهاي برقي و اطلاعات مربوط به برنامه قطارها، مسير هر قطار، برنامه توقف هر قطار در ايستگاههاي مختلف مسير خطوط، زمان توقف، مبداء و مقصد، تأخير و تقدم قطارها نسبت بيكديگر و غيره … توسط مركز فرمان در كليه ايستگاهها به دو صورت صوتي و تصويري هر لحظه به مسافران ارائه مي شود.
** چنانچه در يك نگاه گذرا ملاحظه مي شود، وابستگي و ارتباط محض شبكه هاي مترو به ويژه در دوران بهره برداري به صنعت برق، در كليه شاخه هاي اين صنعت از قبيل قدرت الكترونيك، كنترل، كامپيوتر، مخابرات و ارتباطات، تا چه حد گسترده و اجتناب ناپذير مي باشد.
با توجه به اينكه هر كدام از موارد مورد بحث در اين مقاله خود به تنهائي در حوصله چندين جلد كتاب است صرفاً در حد اطلاعاتي بسيار كلي جهت آگاهي خوانندگان عزيز از اين پروژه عظيم، به همين مقدار بسنده نموده و به اميد اينكه انشاءا… ايران و ايراني در آينده اي نه چندان دور داراي تكنولوژي پيشرفته اي در صنعت مترو و ديگر صنايع بوده و در تمام زمينه ها به خودكفائي كامل صنعتي برسد و در آتيه بسيار نزديك شاهد راه اندازي و بهره برداري از شبكه ي مترو تهران و حومه كه تماماً توسط متخصصين ايراني و براي ايراني در حال احداث است، باشيم.
فصل دوم – معيار هاي جوشكاري
ترميت در AREA
معيارهاي جوشكاري
ترميت در
AREA
American Railway
Engineering
Association
كليات 1980
جوش ترميت به صورت تركيب مناسبي از آلومينيوم و اكسيد آهن تعريف مي گردد وقتي اكسيد آهن و آلومينيم واكنش مي دهند. به اين واكنش، واكنش ترميت مي گويند.
جوش ترميت وقتي انجام مي شود كه حرارتي از واكنش ترميت ايجاد گردد. ماده پر كننده جوش از محصول واكنش آهن و گلوله فولاد (از قبل در محل قرار داده شده) در تركيب بدست مي آيد. وقتي گرما زياد مي شود واكنش در تركيب ترميت به دمايي در حدود 2760 درجه سانتيگراد (5000 درجه فارنهايت) مي رسد و ماده پر كننده در دمايي حدود 1927 درجه
سانتيگراد (3500 درجه فارنهايت) بدست مي آيد كه شروع به پر كردن شكاف ميان دو ريل مي نمايد و دو انتهاي ريل را ذوب كرده و بهم جوش مي دهد؛ ماده اصلي اين واكنش آهن است كه در واقع با آلياژهايي تقويت شده، تا بتواند ماده پر كننده با خاصيت مقاومتي يكسان با ريل ارائه دهد. در تمام پروسه هاي جوش ترميت يا جوشهاي گرمايي با آلومينيوم واكنش در يك بوفه مجزا يا يك اتاقك واكنش ذوب انجام مي شود. وقتي واكنش كامل شد، ماده بدست آمده در جوش سوراخ و اسفنجي مانند است و به صورت دستي و خودبخود ماده ذوب پيش ساخته بصورت مناسبي بايد در بين دو انتهاي ريل قبلاً قرار بگيرد، تا جوش لب به لب انجام بگيرد. پيش گرما دادن به انتهاي دو ريل به طرز مناسب، يكي از قسمتهاي مهم جوش
ترميت است كه امروزه در پروسه هاي مختلف جوش ريل قابل دسترسي مي باشد. لوازم مجزا براي پيش گرما دادن، موجب استقلال امتحان جوش و راحتي جوش مي باشد (كه براي بعضي گروههاي جوشكاري مرسوم است). در حاليكه در بعضي ديگر از موارد پيش گرمايش، بخش اول آن تميز كردن ريلها، كه اين تميز كاري تمام سطح شكاف اتصال را تا چاهكي كه در زير آن مبنا و BASE جوش ريل است، بايد انجام شود. مواد لازم در بند و وسايل برش و سنگ زدن و كهنه ها براي تمام مراحل جوش الزامي هستند.
• جوش
حداقل امكانات اين نوع جوش:
1- پاك كردن كامل مواد زائد مثل: گريس – گرد و غبار – كثيفي – روغن و … از محل جوش
2- انطباق دو سر ريل بصورت مناسب شكاف و اتصال بايد در دو طرف منطبق بوده و دو سر از نظر افقي و جانبي بايد منطبق باشند.
3- ماده مذاب جوش را دقيقاً در محل دوخت و شكاف ريل بكار ببريد.
4- براي جوشهاي ترميت ويژه اي كه انحراف نبايد داشته باشند از دستورالعمل دقيق كارخانه سازنده ريل تبعيت شود.
5- فرض مي شود كه ماده خارجي و گرد و غبار در روي سطح كار و در ماده مذاب وجود ندارد و عمليات جوش درست انجام شود و وسايل و تجهيزات و دستورالعملها براي كار جوش ترميت تهيه شده اند.
موارد زير حداكثر تجهيزات براي جوش با كيفيت و داراي مسير خوب و مشخصات لازم براي اتصال جوش را داراست.
1- دو سر ريل بايد با سطحي كه چرخ قطار از آن مي گذرد (خط پروژه) سازگار و همسان باشد براي بدست آوردن اين وضعيت ريلها بايد بطور مناسب در يك مسير قرار گيرند، چه ريل شما در مسير برش داشته باشد يا اينكه بصورت دو تكه قبلاً برش داده شده باشد بايد كاملاً فضاي بينشان پر شود.
2- شكاف اتصال ممكن است مشتعل شود يا با اره يا ديسك بريده شود. اگر اين شكاف مشتعل شود موارد زير بايد مورد توجه قرار بگيرد (هوابرش).
3- برشهايي كه ايجاد مي شود نبايد لبه دار باشد بلكه بايد صيقلي و پخ باشد. براي اين نوع برش كه با هوابرش انجام مي شود روش پيش گرمايي بايد انجام شود در اين مورد بايد احتياط را بطور كامل بكار برد تا جوش تا آنجايي كه ممكن است سريع انجام شود كه ترجيحاً اين مدت بايد كمتر از يك ساعت باشد. بمنظور جلوگيري از تركهاي عميق در سطح جوش كه باعث دفرمه شدن سطح دو طرف ريل مي گردد اين سرعت در عمل بايد وجود داشته باشد. ضمناً بايد دو سر ريل كاملاً از پس مانده هاي زنگ تميز شود كه روي كيفيت كار (جوش) تأثير خواهد گذاشت.
4- هر نوع مزاحم و پليسه بايد از شكاف اتصال بين دو سر ريل پاك گردد ماده گرمازا از كنار ريل بايد دور شود و هر نوع زنگ و ماده خارجي بايد از منطقه جوش تا 13 سانتيمتري (5 اينچي) آن طرفتر از دو سر ريل دور و زدوده شود. اين عمل باعث دوخت بهتر جوش و كاهش آلودگي در جوش مي گردد. ماده مس بايد از گرما تا 1/5 سانتيمتري (2 اينچي) سطح دو ريل زدوده شود. ضمناً شكاف جوش بهتر است كه بيش از 24/15 سانتيمتر (6 اينچي) نباشد و نبايد شكافهاي بيش از 1/5 سانتيمتري (2 اينچي) در آن جوش به وجود بيايد.
5- براي اتصال بهتر پيش گرمايش به مقدار كافي لازم است. بعضي از روشهاي جوش ترميت به مقدار گرماي اضافي نياز داشته و بعضي نيز ندارند. اگر كارخانه سازنده ريل مقدار پيش گرمايش را معين كرده است انجام دقيق دستورات كارخانه بسيار مهم است. اين پيش گرمايش بايد توسط اكسي استيلن – گاز بنزين در هوا / هوا / گازوئيل / اكسي پروپان يا شعله گاز انجام شود، اگر پيش گرما دادن توسط كارخانه تعيين نشده است گرمايي كه توسط جوش در دو سر ريل به وجود مي آيد، به عنوان منبع پيش گرمايش مورد استفاده قرار مي گيرد.
6- هر نوع ماده مذاب كه به صورت پيش ساخته (مثلاً الكترودهاي مختلف) در مراحل مختلف جوش بكار مي رود، بايد در مركز شكاف قرار گيرد.
7- ماده مذابي كه براي دوخت دو ريل به كار مي رود بايد با دقت كار شود تا از محل جوش بيرون بيرون نزند. به صورت تجربي مي توان به تركيبي از ماسه و بنتونيت با حداكثر رطوبت لازم رسيد كه در ماده جوش به كار رفته و خواص ويژه اي دارد.
8- جوشي كه روي سطح در مدت زمان زياد مي ماند ممكن است رطوبت جذب كند كارخانه سازنده بايد حداكثر مدتي كه براي اين سطوح پيشنهاد مي شود را بدهد كه سطوحي كه بيشتر از اين مدت در معرض هوا مانده اند غير قابل استفاده فرض شوند. جوشها بايد در محلي نگهداري شوند كه از گرما و سرماي زياد آنها ممانعت به عمل بيايد. وقتي كه اجزاء جوش داده شده به كارگاه انتقال مي يابند دقيقاً بايد مواظبت به عمل آيد تا ماده ديگري به سطح فلز ريل نچسبد.
9- قالب و بوته اي كه براي آزمايش اين نوع جوش به كار مي رود هيمشه بايد تميز و خشك باشد.
10- هرگز از جوش الكترود براي ترميم جوش ترميت استفاده نكنيد، چون امكان جدا شدن مواد و جوش وجود دارد و هرگز نبايد دو جوش روي هم انجام شود.
11- در صورتي كه شتابزده هستيد جوشكاري نكنيد مگر اينكه تمام احتياطات لازم را انجام داده باشيد تا ريل، قالب و بوته از نم و رطوبت دور بماند.
12- اگر دما به طوري است كه انقباض و انبساط شديد در ريل رخ مي دهد جوشكاري نكنيد مگر اينكه از جكهاي هيدروليكي فشرده سازي، كشنده براي ريل استفاده كنيد تا فاصله بين دو ريل را ثابت نگه دارد تا دماي ريل به 12/371 درجه سانتيگراد (700 درجه فارنهايت) برسد.
13- اگر جوش داراي شرايط خاص مي باشد تنها قالبها و طرحهايي كه لازم است، در حمل و نقلها به صورت ويژه به كار رود.
14- در وضعيت جوشكاري با الكترود، جوشكاري بايد كاملاً دقيق انجام شود و جوش از محل پاك شود.
15- پريود زماني دقيقاً به ريختن ماده پركننده برمي گردد و اين نقش اساسي در كيفيت جوش خواهد داشت، در طول سه دقيقه اول جوشكاري نبايد قطع شود. بعد از آن در زماني كه كارخانه سازنده ريل تعيين مي كند، اضافات جوش بايد زدوده شود. اگر از كاتر اسكنه اي استفاده مي شود ريل نيز بايد از نظر حركت جانبي حمايت و محكم كاري شود. گرچه پيشنهاد مي شود كه اين مواد زايد توسط كاتر كششي زدوده شود سنگ زدن جوش در دماي كمتر از 56/315 درجه سانتيگراد (600 درجه فارنهايت) انجام شود.
