Cách bảo vệ đường sắt khỏi cong vênh do nắng nóng

Để đối phó với nắng nóng, kỹ sư đường sắt có thể giảm tốc độ tàu, sơn đường ray màu trắng, xây đường ray hàn liền hoặc dùng tà vẹt bê tông.

Công nhân bảo trì sơn trắng đường ray để phản xạ ánh sáng Mặt Trời giúp hạ nhiệt độ. (Ảnh: Network Rail)

Dịch vụ đường sắt ở Anh nhiều lần phải hoãn, hủy chuyến trong đợt nắng nóng vừa qua. Toàn bộ tuyến đường sắt ven biển phía đông giữa Edinburgh và London phải đóng cửa suốt nhiều giờ hôm 20/7 do nhiệt độ quá cao, theo Interesting Engineering. Giống như phần lớn vật liệu xây dựng khác, thép, kim loại dùng để xây đường ray, nở ra nếu nhiệt độ không khí tăng. Khi sự giãn nở này bị cản trở bởi đinh ray (giúp nối đường ray với tà vẹt), ứng suất tích tụ và lực nén khiến đường ray bị cong vênh. Các đoàn tàu không thể chạy qua đường ray bị cong vênh như vậy.

Theo Kangkang Tang, giảng viên Kỹ thuật môi trường và dân sự ở Đại học Brunel, London, khi nhiệt độ không khí lên đến 30 độ C, đường ray dưới ánh nắng Mặt Trời có thể nóng tới 50 độ C. Tại Anh, nhà chức trách sẽ tạm thời hạn chế tốc độ khi đường ray cán mốc nhiệt độ này bởi tàu chạy chậm sẽ tạo ít áp lực lên đường ray hơn. Một số đội bảo trì sơn đường ray màu trắng để hạ nhiệt vào mùa hè. Theo Network Rail, công ty quản lý đường sắt tại Anh, phương pháp này có thể khiến nhiệt độ đường ray giảm 5 - 10 độ C. Nhân viên của Network Rail bắt đầu sơn nhiều tuyến đường sắt vài ngày trước đợt nắng nóng tháng 7.

Đường ray hàn liền sử dụng phổ biến trên khắp thế giới, bao gồm Anh, được tối ưu hóa để hoạt động quanh nhiệt độ không ứng suất (SFT). Nhiệt độ này càng cao, đường ray có thể trở nên càng nóng mà không bị cong vênh. Tại Anh, SFT ở mức 27 độ C trong khi ở Mỹ, mức nhiệt tiêu chuẩn nằm trong khoảng 35 - 43 độ C. Tuy nhiên, nếu có SFT quá cao, đường ray sẽ không thể chịu được nhiệt độ lạnh vào mùa đông, dẫn tới đinh ray bị tuột ra. Đường ray ở một số nước có thể chịu biến động nhiệt độ cao nhờ sử dụng tà vẹt bê tông khổ lớn. Nhưng loại đường ray này có chi phí cao gấp 4 lần so với đường ray rải đá dăm.

Trong quá trình xây dựng HS2, đường sắt cao tốc mới nối giữa London, Manchester, và Leeds, những cây cầu và dây điện trên cao lắp cảm biến thu thập dữ liệu về thời tiết, bao gồm nhiệt độ không khí. Dữ liệu này sẽ được dùng để tạo ra mô phỏng kỹ thuật số của HS2, cho phép các kỹ sư dự đoán tác động từ nhiệt độ cao và tiến hành biện pháp phòng ngừa, qua đó giảm nguy cơ hoãn hủy chuyến.

• Lý do đường băng nóng chảy, đường ray biến dạng ở Anh
• Loạt bản đồ lột tả sóng nhiệt kinh hoàng ở Mỹ và châu Âu
• Lý do khiến châu Âu hóa thành "chảo lửa"