چرا جاده های بریتانیا ذوب می شود و ریل های آن در گرما کمانش می کنند؟ | زیر ساخت

دمای شدید منجر به مشکلات و اختلالات گسترده در راه آهن بریتانیا شده است، قطارها با سرعت پایین حرکت می کنند و خطوط اصلی بسته شده است. باندهای فرودگاه و برخی جاده ها نیز نشان داده اند که می توانند در برابر گرما حساس باشند.

راه آهن

ریل‌های فولادی منبسط می‌شوند و در گرما کمانش می‌شوند – هر آب و هوا. به گفته Network Rail، خطوط راه آهن در سراسر جهان به گونه ای طراحی شده اند که با توجه به شرایط محلی در محدوده 45 درجه سانتیگراد (113F) کار کنند. در بریتانیا، ریل‌های فولادی تا دمای تابستان 27 درجه سانتیگراد «پیش تنیده» هستند، در حالی که در کشورهایی با آب و هوای گرمتر، ریل‌ها تا دمای بالاتر از پیش تنیده می‌شوند.

تختخواب ها و بالاست ها باید ریل ها را در زمستان و تابستان بریتانیا در جای خود نگه دارند. هنگامی که دما به 40 درجه سانتیگراد می رسد، ریل ها می توانند به 60 درجه سانتیگراد برسند و منبسط شده و کمانش شوند. قطاری که با سرعت روی ریل حرکت می کند می تواند این فرآیند را از طریق گرمای ناشی از اصطکاک تسریع کند و در صورت وقوع کمانش ممکن است در خطر بیشتری قرار گیرد – از این رو محدودیت های سرعت گسترده وجود دارد.

سیم های بالای سر در مسیرهای برق دار نیز در گرما منبسط می شوند و آویزان می شوند و در هوای سرد منقبض می شوند. مهندسان راه حل هایی دارند که تنش به طور خودکار توسط یک سیستم قرقره کاهش می یابد. اما در نهایت وزنه‌های تعادل به زمین برخورد می‌کنند و سیم‌ها پایین می‌آیند – که باعث می‌شود آنها در یک پانتوگراف، دستگاهی که در بالای قطار برق را از خطوط برق می‌گیرد، در هم بپیچند.

جاده ها

بزرگراه‌ها و جاده‌های استراتژیک با سطوح آسفالت اصلاح‌شده ساخته شده‌اند که – تا کنون – نباید شروع به ذوب شدن کنند، بر اساس گفته‌های National Highways، از دمای ۶۰ درجه سانتی‌گراد یا دمای هوای معادل ۴۰ درجه سانتی‌گراد تاب‌آور هستند. با این حال، مواد اولیه آسفالت مورد استفاده در جاده های محلی – اکثریت قریب به اتفاق – می توانند در دمای 50 درجه سانتیگراد شروع به نرم شدن کنند. در آن زمان، پروفسور Xiangming Zhou، رئیس مهندسی عمران و محیط زیست در دانشگاه برونل، می‌گوید: “جاده ممکن است نرم و چرب شود و ترمز کردن برای خودروها دشوار است.” به همین دلیل است که شوراها کامیون های سنگ زنی را که معمولاً در هوای یخبندان کار می کنند، در حالت آماده باش قرار داده اند تا جاده ها را با شن و غبار پوشش دهند. او می‌گوید آسفالت و آسفالت نسبت به برخی مواد ارزان‌تر و کمتر ساینده‌تر هستند، اما از آنجایی که آنها سیاه هستند، در آفتاب پخت سریع‌تر گرم می‌شوند.

حدود 4 درصد از جاده‌های بریتانیا از بتن ساخته شده‌اند که در خارج از کشور برای بزرگراه‌ها و بزرگراه‌ها محبوبیت بیشتری دارد و می‌تواند انعطاف‌پذیرتر باشد، اما همانطور که بسته شدن A14 نشان می‌دهد از مشکلات دمای شدید مصون نیست. راهروی دوگانه در نزدیکی کمبریج با آسفالت روی صفحات بتنی قدیمی ساخته شده بود که در گرما منبسط شده و کمانش می‌کردند و برجستگی کافی برای بستن جاده در طول شب برای تعمیرات اضطراری ایجاد می‌کردند.

ریک گرین، رئیس اتحادیه صنعت آسفالت، می‌گوید که جاده‌ای که بتواند با تمام دماها کنار بیاید، «یک چالش مهم برای مهندسان طراح» است. در دماهای بسیار بالا، سطح “ذوب نمی شود، اما قیر موجود در آن می تواند نرم شود”، “خطر تغییر شکل را افزایش می دهد”.

باندهای فرودگاه

ژو می‌گوید: باز هم، برخی از آن‌ها می‌توانند بتونی باشند – اما آسفالت لوتون مشکلی بود که دمای هوا تا اواسط دهه 30 افزایش یافت. به گفته فرودگاه، “دمای بالای سطح باعث بلند شدن بخش کوچکی شد” – یک سگک در باند فرودگاه که مهندسان ظرف چند ساعت آن را تعمیر کردند، اما همچنان باعث اختلال عمده در مسافران شد. در حالی که جاده های محلی اغلب توسط درختان و خانه ها سایه می اندازند، باند فرودگاه ها به طور کامل در معرض و تحت فشار گرمایی بیشتر ناشی از فرود و برخاستن هواپیما هستند. تعمیر و نگهداری مکرر است.

هیترو که روز دوشنبه حتی گرمتر از لوتون بود، هفته گذشته نیز با مشکل باند فرودگاه روبرو شد، زمانی که تعمیرات شبانه به موقع برای فرود هواپیماها به پایان نرسید. با این حال، دارای دو باند است و مجبور به توقف عملیات نشده است.

پس راه حل چیست؟

شبکه ریل در حال حاضر صدها میلیون پوند سالانه برای کاهش تغییرات آب و هوایی هزینه می کند. با این حال، بیشتر آن برای مقابله با فرسایش یا آسیب ناشی از بارندگی یا طوفان است. زیرساخت‌های آینده را می‌توان با آب و هوای گرم‌تر سنجید – اما در آن صورت ممکن است در هوای سرد زمستانی که ریل‌ها منقبض می‌شوند، مستعد شکست و ترک خوردن باشند. برخی از مصالح مسیر، مانند تراورس های بتنی، در محدوده وسیع تری از دما و شرایط انعطاف پذیرتر هستند – و به طور قابل توجهی گران تر هستند.

ریل ها از قبل در نقاط حساس به رنگ سفید برای مقابله با گرما رنگ آمیزی شده اند. کشورهایی که دارای آب و هوای شدید هستند، تنظیمات فصلی بسیار گسترده‌تری را برای ردیابی انجام می‌دهند که زمان‌بر و پرهزینه است. تهویه مطبوع یک ویژگی استاندارد قطارهای قدیمی نبود که هنوز در حال حرکت هستند. انعطاف‌پذیری به یک انتخاب اقتصادی و سیاسی تبدیل خواهد شد – و ممکن است چند روز قطعی گرما در هر سال نسبت به لایحه اصلاحات ترجیح داده شود.