De ce nu rezistă căile ferate din Marea Britanie la căldură?

Serviciul feroviar din Regatul Unit a fost afectat de numeroase întârzieri și de niveluri ridicate de anulări ale trenurilor în timpul caniculei. Întreaga linie de coastă de est dintre Edinburgh și Londra a fost închisă timp de ore întregi pe 20 iulie din cauza căldurii. De ce nu rezistă la căldură căile ferate din Marea Britanie?

De ce este canicula o povară atât de mare pentru căile ferate din Marea Britanie? La fel ca majoritatea materialelor de construcție, oțelul, din care sunt fabricate șinele, se extinde atunci când temperatura aerului crește. Atunci când această mișcare este restrânsă de ancoraj, care ține șina și traversa (suporturile dreptunghiulare de sub șine) nemișcate, se acumulează tensiuni interne care fac ca comprimarea să îndoaie șina.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

Trenurile nu pot circula pe căile ferate cu îndoituri. În SUA, îndoirile cauzate de soare au provocat peste 2.100 de deraieri în ultimii 40 de ani, echivalentul a aproximativ 50 de deraieri pe an.

Cum sunt protejate de căldură căile ferate din Marea Britanie?

Atunci când temperatura aerului atinge 30°C, căile ferate din Marea Britanie care stau în soare pot atinge 50°C. În Regatul Unit, o restricție temporară de viteză este impusă atunci când șinele ating această temperatură, deoarece trenurile aplică mai puțină presiune pe șine atunci când merg mai încet.

Unele echipe de întreținere a căilor ferate vopsesc șinele în alb vara pentru a le răcori. Potrivit Network Rail, acest lucru poate reduce temperatura șinei cu 5°C, până la 10°C. Lucrătorii Network Rail au început să vopsească șinele cu câteva zile înaintea caniculei din iulie.

Sistemele moderne de șine sunt din ce în ce mai bune în menținerea șinelor fixate. Majoritatea șinelor sunt formate din bucăți lungi de metal care sunt întinse și sudate împreună, ceea ce ajută la menținerea lor în loc. Acest lucru reduce șansa de flambare. Când o șină este formată din șine scurte prinse împreună, Network Rail lasă mici spații între fiecare pentru a permite extinderea acestora pe vreme caldă.

Trenurile electrice sunt adesea alimentate de fire aeriene care pot fi, de asemenea, deteriorate de vremea caldă. Căldura poate face firele să se extindă și să se lase. Prea multă lăsare va defecta echipamentul de alimentare. Un sistem de scripeți menține firele aeriene tensionate și poate compensa lăsarea, scrie Tech Xplore.

De ce nu rezistă la căldură căile ferate din Marea Britanie?

Pe măsură ce temperaturile cresc la niveluri fără precedent, chiar și liniile feroviare spaniole, care de obicei se descurcă bine la căldură, cedează și serviciile sunt anulate.

Șinele de sudură continuă, care sunt utilizate standard în întreaga lume, inclusiv în Marea Britanie, sunt optimizate pentru a funcționa în jurul unei anumite „temperaturi fără stres” (SFT). Cu cât această temperatură este mai ridicată, cu atât șinele pot deveni mai fierbinți fără a se flamba.

În Marea Britanie, SFT este de 27°C, temperatura medie obișnuită a șinelor vara. În SUA, valorile standard variază între 35°C și 43°C.

Dilema șinelor

Dacă SFT-ul Regatului Unit ar fi fost mai mare, atunci căile ferate ar putea funcționa pe vreme mai caldă, deoarece șinele nu s-ar extinde atât de mult la temperaturi mai ridicate. Dar dacă șinele sunt făcute pentru un SFT prea mare, atunci nu vor putea face față temperaturilor mai reci pe care le experimentează iarna. Acest lucru ar crea solicitări extraordinare, iar șinele ar putea distruge ancorajul.

Căile ferate din unele țări sunt capabile să facă față unor astfel de variații de temperatură ridicate folosind plăci solide de beton pentru a limita forțele mai mari create. Dar plăcile pentru șine au un cost de instalare de 4 ori mai mare decât șinele balastate standard.

Odată cu schimbările climatice, șinele din multe țări vor atinge mai des temperaturi la care nu au fost proiectate să reziste, amenințând transportul public la o scară nemaiîntâlnită până acum. Marea Britanie tocmai a avut parte de cea mai ridicată temperatură înregistrată vreodată, 40,3 grade Celsius, cu mult peste maxima anterioară de 38,7 grade, înregistrată în 2019.

Căi ferate dotate cu senzori meteo

În timpul construcției HS2, noua cale ferată de mare viteză care se construiește între Londra, Manchester și Leeds, podurile și firele aeriene au fost echipate cu senzori pentru a colecta date despre vreme, inclusiv temperatura aerului. Aceste date vor fi folosite pentru a crea gemenii digitali ai HS2, permițând un nou tip de întreținere care poate prezice temperaturi ridicate și alte tipuri de vreme perturbatoare.

Un geamăn digital este o reprezentare digitală a rețelei feroviare. Acest lucru le-ar permite inginerilor să simuleze scenarii viitoare pentru rețeaua feroviară din Regatul Unit și să prezică ce s-ar putea întâmpla dacă sunt prognozate temperaturi ridicate și să poată lua măsuri preventive. În acest fel, numărul uriaș de anulări petrecute în timpul valului de căldură ar putea fi redus.

Vă recomandăm să citiți și:

Un robot umanoid a reușit să păcălească oamenii să creadă că e conștient de sine

Inginerii au dezvoltat un model funcțional de inimă umană în miniatură

O mănușă inspirată de caracatițe poate ajuta oamenii să apuce lucruri sub apă

Cele mai bune moduri de a te răcori, conform științei