معرفی واگن های معدنی و تاریخچه و پیدایش آنها

واگنت معدنی  (که به عنوان چرخ دستی معدن یا واگن معدنی نیز شناخته می شود) نوعی از تجهیزات معدنی است که در بخش ترابری و راه آهن معدن یافت می شود و برای جابجایی سنگ و مصالح استخراج شده در فرایند معدن سنتی و نیمه مکانیزه مورد استفاده قرار می گیرد. واگنت معدنی به ندرت در عملیات مدرن استخراج مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا در عملیات زیرزمینی(به ویژه در معادن ذغال سنگ) سیستم های نوار نقاله ای کاربردی تر تعبیه شده اند که به ماشین هایی مانند ماشین برش طولی( شیرر معدنی) و به معدنچی ها اجازه می دهند تا با تمام ظرفیت خود کار کنند و سپس مواد معدنی استخراجی توسط تراک های بزرگ(کامیون های کمپرسی) به سطح زمین منتقل شوند.  

تعریف واگنت معدنی

در سراسر جهان عناوین مختلفی برای چرخ دستی های معدنی یا واگنت معدنی وجود دارد. در آفریقای جنوبی از واگنت معدنی به عنوان کوکوپان یاد می شود ، در آلمان به آن هوند گفته می شود که نام مستعار بومی به معنی سگ است. در ویلز واگن های معدنی با نام درام معروف هستند. در ایالات متحده و اغلب کشورهای قاره آمریکا اصطلاح پرش برای واگنت معدنی استفاده می شود.

طراحی و بهره برداری از واگنت معدنی

واگن معدنی براساس اندازه و کاربرد دسته بندیو  محدود میشوند و معمولا از جنس استیل و فولاد بوده و در انتقال سنگ معدن کاربرد دارند. واگن معدنی به شکل سطل های بزرگ و مستطیلی شکل هستند که در مسیرهای فلزی یا همان ریل سوار می شوند و در ابتدای پیدایش توسط افراد یا حیوانات کشیده یا رانده می شدند اما بعدها توسط سیستم های موتوری ( لکوموتیو ها )  یا طناب ( وینچ ها )  در حرکت بودند. واگنت معدنی عموما در اوایل عصر مدرن معرفی شد و جایگزین سبدهای حمل شده توسط کارگران معدن گردید. در ابتدا، آنها بر روی یک مسیر راه آهنی واقعی قرار نگرفتند. چرخ های واگن های معدنی دارای یک لبه بودند و با کمک آن می توانستند در مسیرهای درست چوبی قرار بگیرند. چرخ های ساده در مسیر چوبی با یک پین که درون شیار راهنما قرار داشت، هدایت می شد. سبد حمل مواد معدنی پایینتر از چرخ ها و بین تخته ها تعبیه شده بود. این نوع سیستم واگنت معدنی سیستم رایج معدن کشور  مجارستان بوده است .

با افزایش بهره وری  و خروجی معادن ، روش های یاد شده به دلیل مسافت و مقدار مواد درگیر، ناکارآمد و غیر عملی شدند، بنابراین از واگن های معدنی بزرگتری استفاده شد که توسط دیزل سنج باریک و لوکوموتیوهای برقی(در عملیات استخراج ذغال سنگ و در جایی که گاز قابل اشتعال وجود داشت) استفاده می شدند. برای جلوگیری از مشکلات مربوط به انفجار، بعدها لوکوموتیوها ضدانفجار  یا لکوموتیوهای باتری دار به وجود آمد. همچنین واگن معدنی وحود دارد که وظیفه جابه جایی معدنچی ها به محل کار را دار و همچنان از این سیستم مورد استفاده قرار می گیرد .واگنت های معدنی در طول تاریخ فن آوری و صنعتی بسیار مهم بوده زیرا آنها بودند که به ماشین های ریلی تبدیل شدند.

و در آن زمان بود که واگن معدنی به نوعی وسایل حمل و نقل هیجانی در فیلم های اکشن تبدیل شدند ، به عنوان مثال ایندیانا جونز از یکی از واگن ها در صحنه فرار استفاده می کند.

در بریتانیا ، واگن های معدنی احیا شده(معروف به “وان”) که دارای نمایشگرهایی نیز بودند معمولا در خارج از مناطق روستایی در معادن سابق زغال سنگ سابق مانند Northumberland و County Durham مورد استفاده قرار می گرفتند همچنین موزه های واگن معدنی قدیمی از موزه های رایج متداول در آلمان است که گاه با ابزار قدیمی معدنی نیز در معرض عموم قرار می گیرد. به خصوص در مناطق روستایی، واگن های مستطیلی در بسیاری از مزارع قابل مشاهده هستند.

صاحبان خصوصی واگنت معدنی فولادی 13 تنی PBA59685

این واگن یکی از واگن های معدنی است که حفظ و نگهداری آن با پیشرفت تکنولوژی نادیده گرفته شده است. این واگنت معدنی با ظرفیت 13 تنی از استیل ساخته شده و توسط کمپانی Cambrian Wagon Works Limited به احتمال زیاد در سال 1943 به بازار عرضه شد. واگن هایی از این نوع تنها برای مشتریان خصوصی ساخته شدند. این طرح اگرچه به طور نسبی تولید شده بود، اما به عنوان گامی در جهت پیشرفت “استاندارد” نهایی واگنت معدنی فولادی 16 تنی قابل توجه بود.

قبل از جنگ جهانی دوم، بیشتر زغال سنگ یا کارگران ذغال سنگ در واگن های مخصوص حمل و نقل ذغال سنگ توسط راه آهن منتقل می شدند. ذغال سنگ برای عصر صنعتی دهه 1930 انگلیس حیاتی بود:

بیشتر برق در نیروگاه ها توسط زغال سنگ تولید می شد.

زغال سنگ برای صنعت آهن و فولاد بسیار مهم بود.

تقریبا تمام لوکوموتیوهای راه آهن با ذغال سنگ کار می کردند.

واگن های معدنی متعلق به یک کمپانی خصوصی از کارگاه مورد نظر به مقصد مشتریان خاص حمل می شدند و در آنجا بعد از بارگیری مجدد، بار خود را در یک کارگاه خاص مربوط به آن مشتریان خالی می کردند و سپس  به کارگاه اصلی باز می گشتند. واگنت معدنی مدت زمان زیادی را به صورت بلا استفاده در کارگاه ها به سر بردند تا اینکه در نهایت بعد از جمع آوری به مالکیت سازمان راه آهن درآمده و دوباره مورد استفاده قرار گرفتند.  با وقوع جنگ جهانی دوم، همه واگن های حمل زغال سنگ تحت کنترل کمیته اجرایی راه آهن زمان جنگ قرار گرفتند و از این رو به مکان هایی که بیشترین نیاز را داشتند، هدایت شدند. لازم به ذکر است که واگن های معدنی خصوصی دیگری نیز وجود داشتند که به عنوان مثال سنگ های منطقه، شن و ماسه سنگی و سنگ فرش را حمل می کردند.

در سال های اول جنگ، از آنجا که مواد و امکانات به سمت مناطق جنگی هدایت می شد، فرصت کمی برای جایگزینی واگن های کار افتاده وجود داشت. وقتی مشخص شد که حجم زغال سنگ مورد نیاز به حدی افزایش یافته که برای حمل آن نیاز به واگن های بیشتری است، بودجه ای به ساخت 358 واگنت معدنی تعلق گرفت.  

این واگن های معدنی برای چهار مشتری ساخته شدند:

دو عدد برای هلنز، شماره 159 و 160- ثبت شده LMSR (1943) 170998/9

یکی برای A.S.Williams(لیورپول)، شماره 431- ثبت شده LMSR (1943) 171000

پنج مورد برای Pilkington’s(سنت هلن)، شماره 1895-99- ثبت شده LMSR (1943) 171931-35

350 عدد برای ویلیام کوری (London EC3)، شماره 1400-1649- ثبت شده LMSR (1943) 172086-2335

کلیه واگنت معدنی خصوصی باید در یکی از چهار شرکت اصلی راه‌آهن بالا ثبت شوند تا جهت کاربری در خط اصلی مجاز باشند.

پس از ملی شدن، به همه واگن های سابق PO در کارگاه REC، شماره های جدیدی با پیشوند “P” داده شد. این کدها با سن، ظرفیت، مالک، طرح یا شماره ثبت ارتباطی نداشت. بعضی از واگن ها(وسایل نقلیه با ظرفیت 21 تنی بزرگ با زیربندی های فلزی) پلاک های جدیدی دریافت کردند.

برخی از واگن های معدنی در خدمت BR در سال 59-1958 توسط این کمپانی فروخته شد و با نامگذاری مجدد PBA 59685 دوباره مورد استفاده قرار گرفت. این واگن ها توسط شرکتی به سرپرستی نورمن پین و جورج نیکسون برای راه آهن بلوبل در سال 1981 خریداری شد.

واگنت معدنی PBA هیچ سابقه ای از اطلاعات اصلی کمپانی سازنده اش را نمایش نمی دهد. هیچ مدرکی درباره مالک اصلی یا کد شناسایی آن وجود ندارد. در حال حاضر این واگن نیاز به تعمیر یا جایگزینی قابل توجهی جهت حمل دوباره زغال سنگ دارد. این واگنت معدنی در صف وسایل نقلیه تاریخی است که منتظر ترمیم هستند.

تلاش های فراوان پیتر فیدکوزک در زمینه پژوهش مجوزهای مورد نیاز در زمینه ساخت واگن معدنی فولادی 16 تنی که در شماره 3 تا 5 مجله Back Track Modelers در 1991 منتشر شد، سبب گردید اغلب واگن های معدنی Cambrian Wagon Works تا اواخر سال 1992 مورد استفاده قرار گیرند.

بررسی استانداردهای جزئیات ساختاری واگنت معدنی

قابل توجه است که واگن های معدنی اولیه اغلب از ساخت و ساز بسیار خام استفاده می کردند: به عنوان مثال از بافرهای “گنگ”(بلوک های جامد چوب) به جای بافرهای نرم استفاده می شد. واگن های شخصی ترمزهای دستی جهت کنترل داشتند اما اهرم هایی که ترمز را کنترل می کردند اغلب فقط در یک طرف قرار داشتند. ترتیب روغن کاری واگن ها نیز به طور استاندارد انجام نمی گرفت.

آبگیری مصالح درگیر در ساخت واگن های معدنی اغلب در گوشه های پانل ها و لبه های چارچوب صورت می گرفت و سپس به سمت وسط واگن ها روانه می شود. این روش آبگیری در بسیاری از انواع واگن ها سبب افزایش ساختار واگن نسبت به زنگ زدگی در برابر هوا می شود.

مشاهده دقیق عکس های نمونه اولیه نشان می دهد که آبگیری از انتهای واگن های معدنی صورت می گرفته است و به طور کلی زنگ زدگی زیادی روی قاب های بدنه وجود ندارد. بیشتر زنگ زدگی حاصله در وسط صفحه های بدنه قرار داشت.

برای درک چگونگی رخ دادن این امر بایستی آگاه شویم که چگونه از این واگن ها استفاده می شده و چگونه بارگیری انجام می شده است.

هنگام حمل موادی مانند ماسه و زغال سنگ از بخش كوچك انتهایی، مدت زمان زیادی برای بارگیری طول می کشد و این پروسه آسیب زدگی به واگن معدنی را کاهش می دهد. از طرف دیگر، واگن معدنی که برای حمل تکه های بزرگی از زغال سنگ یا مواد معدنی استفاده می شدند، معمولا با ریختن مواد از سمت بالا بارگیری می شدند. این مواد باعث آسیب به ساختار مستطیلی واگن شده و سبب ایجاد برآمدگی هایی در بدنه خارجی می شد. این برآمدگی ها باعث شکستن رنگ خارجی  واگن می شوند که به نوبه خود رطوبت را قادر می ساخت که به زیر رنگ نفوذ کند و زنگ زدگی صورت گیرد.

لازم به ذکر است که هیچ استاندارد مطمئنی برای ترکیب مواد مورد استفاده در ساختار واگنت معدنی به دلیل استفاده متفاوت، ذخیره سازی متفاوت، شرایط آب و هوایی مختلف، سن و غیره وجود ندارد.