רכבת הרים

רכבת הרים היא מתקן שעשועים הבנוי בעיקרו ממסילת רכבת שעליה נוסעת מעין רכבת במסלול שעולה ויורד בתלילות, ולפעמים כולל לולאות שמסיעות את הנוסעים במהופך. למרקוס אדנה תומפסון רשם פטנט על רכבת ההרים הראשונה ב-20 בינואר 1865. רכבות הרים התחילו להופיע בפארקי שעשועים במחצית המאה ה-19, ומאז הן עברו שיכלולים ופיתוחים רבים.

היסטוריה של רכבות ההרים

המתקן שנחשב לאבי רכבות ההרים היה נפוץ ברוסיה כבר במאות ה-15 וה-16. זו הייתה קונסטרוקציית עץ בגובה של כעשרים מטר וממנה ירדו מדרונות עץ מכוסי שלג. היושבים בהם היו גולשים לאורך המורד התלול. אפשר להשוות חוויה זו לספורט מזחלות השלג שכיום הוא ספורט אולימפי באולימפיאדת החורף, ובו גולשים במזחלת בתוך תעלת שלג חצובה, במורד תלול ומהיר. בתחילת המאה ה-19 הופיעו רכבות ההרים המוכרות לנו כיום. הרכבת הראשונה שכללה לולאה הוצגה בפריז בשנת 1846 והייתה אטרקציה עולמית. בטיחות הלולאה נבדקה באמצעות כוסות מים, ביצים וקופים. בארצות הברית הופיעה רכבת ההרים הראשונה ב-1884.

השם העברי

לפי הבלשן יצחק אבינרי, ברל כצנלסון הציע בתחילה לכנות את המתקן בחידושו רַחֶפֶת:
חִדושו של ב. כצנלסון, במובן רכבת-הרים, כפי ששמעתי מפי צירי הקונגרס הי"ט בש' (שנת) תרצ"ה, והובא במִלון קרופניק מש' תרצ"ו. אח"כ צלל בתהום הנשִיה ולא הובא במִלונים, אך בראשית כסלו תשכ"ט הודיעו ברדיו על הקמת רחפת בחיפה, וחבל שקוראים לה רכּבל, שאינו טוב מן סבורג...
— היכל המשקלים, יזרעאל, 1976, עמ' 215
חידושו זה אמנם נקלט בשפה העברית, אך לא במשמעות שביקש כצנלסון לייחד לו במקור. מילון אבן שושן (לכל המוקדם – מכרך המילואים שלו שראה אור ב-1968) הכיר במשמע זה; במהדורת 2003 הוא מונצח במילים: "יש קוראים כך לרכבת הרים, ראו ערך רכבל".

פלדה מול עץ

בתחום בניית רכבות הרים ישנן שתי אסכולות: רכבות העץ ורכבות הפלדה. רכבת הפלדה הראשונה הוצגה ב-1959. זו הייתה "מזחלות מטרהורן" בפארק דיסנילנד, ארצות הברית. בשנים שלאחר מכן נבנו רכבות פלדה נוספות ורכבות העץ נראו מיושנות, אך היום מבינים שאין זה כך. מומחי רכבות רבים מעדיפים את רכבות העץ: התחושה בהן שונה, גשמית יותר, והנוסע מרגיש מעורב יותר בנסיעה. רכבות העץ גם יפות יותר, הן למתבונן מהצד והן בעת נסיעה. טכנולוגיית הבנייה בעץ הגיעה לרמה גבוהה ביותר, שאיננה נופלת מטכנולוגיית הבנייה בפלדה, ורכבות מעץ אף מאפשרות ברגים לדוגמה הרכבת- Vengeance בפארק Cedar Point.

ההנעה

בשנים עברו, רכבת ההרים הסטנדרטית, שמסלולה מעגלי, הייתה יוצאת מן התחנה ומועלית לנקודה הגבוהה ביותר על המסלול באמצעות שרשרת. כאשר היא מגיעה לנקודה הגבוהה ביותר, שבה האנרגיה הפוטנציאלית רבה מאוד, משוחררת הרכבת, והאנרגיה הפוטנציאלית מומרת לאנרגיה קינטית (אנרגיית תנועה). כך ממשיכה הרכבת לנסוע, כאשר אנרגיה קינטית מומרת לאנרגיה פוטנציאלית ובחזרה. לבסוף, כאשר האנרגיה להנעת הקרונות אוזלת (אנרגיה רבה הולכת לאיבוד בגלל החיכוך עם הפסים, ולכן פסי רכבות הרים נבנים כך שהחיכוך עם גלגלי הרכבת לא יהיה רב), חוזרת הרכבת לתחנה מן הצד השני.
רכבות פחות סטנדרטיות הן רכבות המשוגרות מהתחנה - סוג זה נקרא בומרנג (Boomerang) כדוגמת רכבת ההרים "אנקונדה" שב"לונה פארק" ת"א, ולא עולות עלייה אטית עד לפסגה. אחרי השיגור המסלול יכול להמשיך כמו ברכבת רגילה, או להיקטע בשלב כלשהו - אז הרכבת חוזרת בתנועה לאחור לתחנה. ברכבות כאלה יכולה לנסוע על המסילה רק רכבת אחת והן דורשות טכנולוגיה מתקדמת, יקרה ורבת תקלות, ולכן הן לא פופולריות.
בשנים האחרונות חלו התפתחויות רבות בטכנולוגיות ההנעה, העצירה והשליטה, במיוחד בתחום מנועי ההשראה הישרים, תחום שלמרבה ההפתעה רכבות ההרים הן הגורם המוביל להתפתחותו, למרות ההשלכות הרבות בתחומים רחוקים מאוד כמו ייצור, שינוע, מיזעור ועוד. מנועים אלו נמצאים בתוך המסילה, ומושכים את הקרון באופן מגנטי בכל פעם למקטע אחר במסילה. הקרונות נעים על פי המסילה ולא בכוחם הם. כיום, רוב רכבות ההרים מונעות במנוע השראה ישר (LIM), הנמצא במסילה, וגורם לרכבת להתקדם או לעצור בשליטה מוחלטת של המהירות והתאוצה. המנוע, הנמצא במסילה, בדומה לשרשרת הישנה, יכול לגרום לרכבת לעלות במהירות עצומה ויכול לשלוט גם בעת הירידה בתאוצות השונות. המנוע המגנטי הנמצא במסילה יכול גם לעצור או להאט את הקרונות בתאוצה גבוהה, דבר המעניק אפקט של עצירה פתאומית. מנועים אלו פועלים ללא חלקים נעים והתקלות בהם מועטות וניתנות לשליטה ולהתאוששות. מנוע ההשראה הישר מאפשר גם לעלות ולרדת בזוויות שבעבר לא היה ניתן להגיע אליהן, כולל לולאות ונסיקה אנכית, הכול תוך שליטה מדויקת ומוחלטת במהירות ובמיקום של הקרונות.
טכנולוגיה נוספת ודומה נקראת מנוע מתוזמן ישר (LSM): מנוע זה דומה ל-LIM וגם הוא נמצא בפסים, אלא שבמנוע זה הרכבת רוכבת על "גל" מגנטי", דבר שגורם לה להגיע למהירויות שלא ניתן היה להגיע אליהן בעבר. בדרך כלל, את תחילת התנועה ואת סופה המתוכנן מבצעים באמצעות LIM ואילו את התנועה המהירה ברכיבה על גל מגנטי של מנוע LSM. בשיטות אלו הקרונות מתגלגלים על המסילה באמצעות גלגלים, בדרך כלל גלגלי פלדה.
דרך אחרת שהופיעה ברכבות החדישות ביותר היא "שיטת הבליסטרה": הרכבת משוגרת ממקומה באמצעות רקטה ומגיעה למהירות של 100 קמ"ש תוך 3.5 שניות. שוב, היא צוברת גובה ויורדת מטה בגלל כוח הכבידה.
כדי לעצור את הרכבת בצורה חלקה, חיישנים ממוחשבים מזהים את כניסת הרכבת לנקודת העצירה, ומפעילים מעצורים המתחברים למוטות המורכבים על הרכבת. המעצורים מסודרים בשורות ומופעלים על ידי אוויר דחוס, ובולמים את הרכבת בצורה שקטה וחלקה. לעיתים רוצים מתכנני הרכבת לבצע דווקא עצירות פתאום מפחידות.
בסוף 2004 התאחדו חברות אחדות לשם ייצור רכבות בשיטות חדשניות. עיקר העניין הוא שילוב נוסף של אלמנט הגבהה מגנטי שמחליף את הגלגלים לפחות בחלק מזמן התנועה. במנועים אלו, בנוסף למנוע ה-LIM או LSM המסיע את הקרונות ועוצר אותם, ישנו חלק מהמנוע אשר גם "מגביה" את הרכבת באוויר (בדרך כלל מילימטרים בודדים מהמסילה). אפקט זה של דאייה באוויר נותן לרכבת להגיע למהירויות עצומות ולפעול ללא חיכוך וללא חלקים נעים כלל - דבר המקטין את הסיכוי לתקלות ומגביר את הבטיחות. במקרה של אובדן כוח, הרכבת נשלטת באמצעים מגנטיים המאטים את הנסיעה עד הפסקתה, או מאפשרים לבלמים מכניים במסילה ו/או בקרונות לעצור את הרכבת. שתי טכנולוגיות מדוברות הן מנוע שרפים (SERAPHIM) וכן מנוע אינדוקטרק II ‏(Inductract II).

קיטוע

רכבות הרים שבהן נוסעת יותר מרכבת אחת באותו הזמן משתמשות בקיטוע. כלומר, המסילה מחולקת למספר מקטעים, כך שלא יותר מרכבת אחת יכולה להימצא באותו מקטע בו זמנית. הדבר מושג באמצעות מערכת של חיישנים, אשר מזהים את מעבר הרכבת ממקטע למקטע. בטכנולוגיה הישנה, אם קורה ששתי רכבות נמצאות באותו מקטע - אחת מהן מואטת או נעצרת. הדבר מושג באמצעות בלמים הנמצאים על המסילה, או שעוצרים את הרכבת שמאחור בעת שהיא עולה את העלייה הראשונה (הממונעת). ישנו גם מנגנון חירום (dead man's breaks) - בלמים אשר נכנסים לפעולה ברגע של אובדן כוח או תקלה. במנועי LIM ניתן לעצור את הרכבת כמעט במקום, אך מכיוון שאין רוצים להסתמך על החשמל במערכת, אשר ייתכן והופסק מסיבה כלשהי או מכיוון שהמערכת לא פועלת כראוי, הרי שמסתמכים על בלמים מכניים הנמצאים במסילה או בקרונות.

השפעת הנסיעה על הגוף האנושי

פסיכולוגים מספקים הסברים שונים מדוע אנשים רציונליים מכניסים עצמם למצב של סכנה מוחשית, אך מובן שאילו אחוז התאונות היה גבוה - רבים היו מדירים רגליהם מרכבות ההרים. הנוסעים מאמינים שהנסיעה תסתיים בשלום, בהסתברות גבוהה מאוד. לאנשים בעלי סף גירוי נמוך לסכנות, יש במוחם כמות נמוכה של חומר שנקרא תחמוצת חד אמינית. זהו חומר שקשור לוויסות נוירוטרנסמיטרים במוח שאחראים למצבי רוח, ערות או שינה, ותחושות של עונג והנאה. אנשים אלו מבצעים פעולות מסוכנות כדי להגביר את הפרשת החומר הזה. בעת סכנה הגוף מפריש אדרנלין, שמכניס את הגוף לעירנות מוגברת מפני סכנה, והמוח מפריש אנדורפין, שפועל כמו מורפיום המפחית את הפחד ומעלה את מצב הרוח. הגוף מגיב לסכנה כפי שהוא מגיב לסכנות מוחשיות אחרות: הדופק ולחץ הדם עולים לרמה שאנשים רגילים לא משיגים בחיי היומיום שלהם; החושים מתחדדים; והשלד ומערכות השרירים, בסינכרוניזציה עם המוח, נערכים למצבים הקיצוניים.
תאוצה בשיעור של כ-4 ג'י חיובי (משקל הגוף עולה פי ארבעה) וחצי ג'י שלילי (תחושת חוסר משקל) פועלת על הגוף לחלופין ובתדירות גבוהה. השפעת הג'י השלילי נותנת תחושה שהאברים הפנימיים מתהפכים. על מהנדסי הרכבות לבחון בתשומת לב את השפעת התמרונים השונים על הגוף האנושי. כוח של 10 ג'י יגרום לרוב האנשים לאבד את ההכרה. ב-14 ג'י רוב הנוסעים ימותו.
בתכנונן של רכבות הרים יש להתחשב גם בנתירה (קצב שינוי התאוצה) המרבית במערכת, שחשיבותה לוודא שהשרירים האנושיים יספיקו להתרגל לשינויים ויימנעו פגיעה בגוף וחבלות כגון צליפת שוט.

בטיחות

רכבות הרים נותנות לנוסעים בהן תחושה של סכנה מיידית, אך התגשמות הסכנה לכדי אסון אמיתי מושכת תשומת לב מרובה ועניין רב בציבור. בספטמבר 2003, למשל, נהרגו מספר אנשים בתאונה קטלנית בפארק השעשועים דיסניוורלד שבאורלנדו. מבחינה סטטיסטית, רכבות הרים בטוחות ביותר. מחקרים סטטיסטיים שנעשו בארצות הברית מראים, כי הסיכוי של נוסע ברכבת הרים להיפגע בצורה שדורשת טיפול בבית חולים הוא 1 ל-20 מיליון. החוקרים ציינו כי סיכוי הפגיעה במשחק גולף למשל הוא גבוה מהסיכוי לפגיעה במתקן שעשועים. נמצא גם כי הסיכוי להיהרג בפארק שעשועים הוא 1 ל-1.5 מיליארד, ועל כן עלייה על עשרה מתקנים בפארק בטוחה יותר מהנסיעה לפארק במכונית. תאונות אכן קורות, ולעיתים הן קטלניות. התקנות בקשר לרכבות הרים משתנות ממדינה למדינה בכל רחבי העולם.
בישראל קרו מספר תאונות ברכבות ההרים, אחת מהן קרתה בפארק "חפץ חיים" בה קרון רכבת ההרים סטה מהמסלול, ומספר בנות שנסעו ברכבת נפצעו. אך רוב התאונות בישראל קרו בעקיפין - אישה אחת, שמטפחת ראשה נפלה בעת שרכבה על רכבת ההרים לופ 2000 בסופרלנד, עקפה את הגדר שתוחמת את הרכבת כדי לקחת את המטפחת. היא נדרסה על ידי הרכבת כאשר ניסתה לעשות זאת, ונהרגה. בשנים האחרונות ישנה מחלוקת בעולם בקשר לבטיחותן של רכבות ההרים החדשות, שנועזותן הולכת וגוברת. רבים חוששים, כי הנסיעה ברכבת הרים קיצונית במיוחד עלולה לגרום לנזק מוחי.