Table of Contents
مقدمة: قابلية جديدة للتأثر بنظام النقل الحديث
وقد تم جنيب السكك الحديدية العالية السرعة كحجر للتنقل المستدام، وقد يؤدي ذلك إلى نقل الركاب من السفر جواً وطريقاً أدنى من الكربون، غير أن المناخ ذاته الذي يجعل من HSR خياراً جذاباً يهدد الآن مدى قابليته للتأثر على المدى الطويل، ويحافظ ارتفاع درجات الحرارة العالمية، والظواهر الجوية الشديدة التواتر، وأنماط التهطال التي تتحول على الهندسة الدقيقة التي ترتكز على السكتار.
والمشكلة ليست افتراضية، ففي أوروبا، قام الاتحاد الدولي للسكك الحديدية بتوثيق زيادة مطردة في القيود على السرعة المتصلة بالحرارة عبر شبكة القارة السريعة، حيث إن خدمات فرنسا المتعلقة بالزبد والشبكة الأوروبية للطاقة الذرية قد زادت بسرعة من حيث سرعة نموها، بينما كانت شبكاتها من حيث سرعة نمو الأمطار، وتحولها إلى شبكات من الجو، وهي تمثل تحديات لا غنى عنها في مجال العودة المبكرة.
المدد القصوى: التموين والتوسع والمواد
التوسع الحراري وربط المسار
أما السكك الحديدية التي تستخدمها الوكالة في نطاق حرارة محدد، فعندما ترتفع درجات الحرارة المحيطة، تتسع السكك الحديدية؛ وعندما ترتفع هذه الحرارة، تصبح السكك الحديدية أكثر حساسية من حيث سرعة الحركة، فإن الثغرات في التوسع تستوعب هذه الحركة، ولكن الهادرات الحديثة تستخدم بشكل كبير السكك الحديدية المكدسة باستمرار، التي تزيل المفاصل من أجل ركوب سلس.
ويستجيب مشغلي السكك الحديدية العالية السرعة برفع درجة الحرارة المحايدة أثناء المنشآت الجديدة وإعادة استخدام الخطوط القائمة بتقنيات تخفيف الضغط، وفي بلدان جنوب أوروبا مثل إسبانيا وإيطاليا، حيث يمكن أن تتجاوز درجات الحرارة الصيفية 60 درجة مئوية، يحدد المهندسون الآن حديد أعلى درجة مقاومة للتحلل، وبالإضافة إلى ذلك، تجري بعض الشبكات تجارب مع نظم التوسيع ذات التكلفة [.
"الرشاة الجلدية الباردة" "و"فروست هيف
وفي حالة الطقس البارد الشديد الأخرى، يُعدّ السكك الحديدية الصلبة رشوة، ويزيد من خطر العيوب والكسرات العكسية، وفي ممرات Scandinavia وكندا المقترحة، يجب أن يُستأثر المهندسون بدرجات حرارة منخفضة مثل 40 درجة مئوية.
فتورم التربة الذي يسببه تكوين عدسات الجليد هو خطر آخر من أخطار الطقس البارد، ويرفع المسار بشكل غير متساو، ويدمر المواءمة الدقيقة التي يتطلبها هذا السحب، ويشتمل التخفيف على نظم تصريف عميقة تبعد عن المستوى دون المستوى، فضلا عن طبقات العزل التي تُصنع من خطوط متعددة المقاييس المتجمدة أو من الوزن الخفيف.
التحلل المبدئي للمواد
فبعد السكك الحديدية نفسها، تعاني عناصر أخرى من تقلبات درجات الحرارة، ويمكن للمناومين المتمرسين أن يشقوا الخناق الحراري، لا سيما عندما تتجاوز درجة حرارتهم السطحية ٧٠ درجة مئوية في الأيام المشمسة بينما يبرد النظام الداخلي، وقد تُستولى على أو تسرب أو تُسرب، ويبدو أن الأسلاك المغذية - خطوط الطاقة اللازمة لتنشقق القطارات الكهربائية في الطقس، مما يقلل من قدرة الاتصال ويتسبب في حدوث توترات.
الأخطار الهيدرولوجية: الفيضانات، والتآكل، وعدم الاستقرار الأرضي
حرق الفيضان للثكنات والنظم الكهربائية
أما خطوط السكك الحديدية العالية السرعة فتتلو في كثير من الأحيان الوديان النهرية أو الممرات الساحلية، وهي بالتحديد المناطق الأكثر عرضة للفيضانات، وقد تحدث الآن حدثاً فيضانات مدته 100 سنة في مناطق كثيرة بسبب تغير المناخ، وعندما تغطي مياه الفيضانات المسار، فإن الخطر المباشر ليس فقط على الباليه والخاسر بل أيضاً على معدات الإسقاطات والمحركات
وقد استثمر العاملون في التنبؤ بالفيضانات ورصد مستوى المياه في الوقت الحقيقي، ففي هولندا، التي لديها شبكة سكك حديدية عالية تحت سطح البحر، اعتمد السكك الحديدية الوطنية فلسفة تصميم " مرنة المياه " : تُبنى المسارات على مواسير يمكن أن تصمد نحو 1.5 متر من المياه الثابتة، وتُركَّب معدات كهربائية حرجة على الأقل فوق أعلى مستوى من أعلى من مستوى الفيضانات المسجلة.
تآكل البنوك والجسر
إن سقوط الأمطار الغزيرة وفيضانات الأنهار تتسارع تآكل الألعاب الأرضية التي تدعم جسور وضفافات HSR. Bridge scour - إنزال الرواسب من حول كبسات الجسور أثناء وجود خطوط مياه عالية، ويمكن أن يصبح من غير المستقر عبر نهر متورم إذا تطورت شبكة شين بعمق القرن التاسع عشر.
وتشمل التدابير المضادة الممزقات (الدروع الصخرية) التي توضع حول الفطائر، وأجهزة إعادة الترميم الخرسانية، واستخدام [(FLT:0] الرادار المزود بالشبكة الأرضية لكشف الفراغات التي تدور تحت المسارات، ومع ذلك يقوم بعض المشغلين بفحص الجسور بعد كل عاصفة رئيسية، باستخدام السونار للتحقق من الشاشات والأعرافية الفوقية للتفتيش على التجميل.
إقامة الأرض والأماكن الفرعية
إن تغير المناخ يؤثر على الاستقرار الأرضي ليس فقط من خلال الفيضانات بل أيضا من خلال التغيرات في رطوبة التربة، ويمكن أن تؤدي فترات الجفاف الكبيرة إلى انخفاض مستويات الاستخلاص من المياه الجوفية الغنية بالجزر، مما يؤدي إلى إيجاد تسوية متمايزة تحجب الهندسة، وعلى العكس من ذلك، يمكن لفترات طويلة من الرطب أن تشبع الأرض، وتخفض القدرة على تحمل الأنابيب، وتتسبب في توطين أو فشل، وفي المناطق الساحلية، تؤدي ارتفاع مستوى سطح البحر إلى زيادة المياه الجوفية إلى تبدل المياه الجوفية.
وقد تعين على شبكة السكك الحديدية الصينية ذات السرعة العالية، التي تجتاز المناطق ذات الظروف الأرضية المختلفة على نطاق واسع، أن تستثمر بشدة في تقنيات التحسين الأرضي مثل ] أن تدمج ديناميا و الأعمدة الاستشفائية الخفية ، وحتى الآن، شهدت بعض الأقسام تسوية قصوى، مما يجعل من المشاريع الحالية أكثر سرعة.
العواصف، ويند، والأضرار على خط الرؤوس
ارتفاع الرياح وقلب المخاطر
وتعاني القطارات السريعة من حساسية شديدة؛ ويمكن أن تبعدها التوائم القوية عن المسار أو تسبب تدفقاً مفرطاً.() وتقيّد قواعد التشغيل عادة سرعة أو توقف الخدمة عندما تتجاوز سرعة الرياح 20 إلى 25 ميلاً/ساعة() (نحو 70 إلى 90 كيلومتراً/ساعة) وبما أن أحداث العواصف الشديدة تزداد تواتراً، فإن هذه القيود تُطبق أكثر مما تُحد من ميزة الريحية HSR.() في اليابان،
وتشكل الأعاصير والأعاصير تهديدا خاصا، ففي عام 2018، أجبر تيفون جيبي على إغلاق خط السكك الحديدية في غرب اليابان، وأغلقت الأشجار والحطام المسارات لأيام، وتحتاج معايير تصميم خطوط جديدة من HSR في مناطق العواصف المدارية إلى أن تقدم الدعم المكثف لرؤوس الرياح التي تبلغ 40 مترا/متر أو أكثر، وأن تتبع نظم المرساة العالية المخاطرة تتسامح مع القوى المتمركزة في الممرات الأرضية.
الإضراب والبرق
وتزيد العواصف الرعدية الكثيفة من تواتر الضربات البرقية، التي يمكن أن تلحق أضراراً بأسلاك الرؤوس، والبدلات، ومعدات الإشارة، ويمكن أن تُبخر ضربة واحدة جزءاً من الأسلاك المموَّلة، وتتوقف الخدمة لساعات حتى تصليحها، وتستعمل نظم الحماية الحديثة [(FLT:0]) التي تشمل أجهزة الصمامات الرطبة، وأجهزة الضبط الأرضي.
الصيانة والطول: جرّاء متزايد
التعجيل بتدهور المكونات
وتتدهور جميع الهياكل الأساسية بمرور الوقت، ولكن تغير المناخ يعجل بالعملية، وتتسبب دورات أكثر حرارة في الإرهاق في السكك الحديدية والصلبية؛ وتزيد من التطفلات الرطبة من تعزيز الصلب وتضعف العزل الكهربائي؛ وتتسارع المادة المضغوطة والرطوبة في ارتدائها على الأعمدة وسير السطح، وتنجم عن ذلك أن تصل العناصر إلى نهاية عمرها قبل ٥٠ سنة، وترميم الخدمة في وقت مبكر.
The realmaintenance-free intervals for track circuits, point machines, and overhead line equipment are diminishing. Some operators report that inspection frequencies have doubled in the past ten years for extensiones exposed to extreme heat or heavy rainfall. This increases operational costs and reduces system capacity, because inspection and tamping machines must occupy track
الأثر على تحليل تكاليف دورة الحياة
وعندما يمول صانعو القرار مشروعاً للسكك الحديدية عالي السرعة، يعتمدون عادة على نماذج تكاليف دورة الحياة التي تفترض وجود مناخ ثابت، وإذا كانت هذه الافتراضات خاطئة، فإن العائد المتوقع على انهيار الاستثمار، وقد ترتفع تكاليف الصيانة بنسبة 20 في المائة إلى 50 في المائة على مدى فترة 30 عاماً، وقد تتقلص دورات الاستبدال، وتبين من دراسة أجريت في جامعة بيرمنغهام عام 2019 أن متوسط تكاليف الصيانة المقترحة للمبلغين HS2 يمكن أن يضيف تغير المناخ.
استراتيجيات التكيف: الهندسة والرصد والسياسات
معايير تصميم لحرب، عالم مروع
ويجب أن تتضمن مشاريع جديدة لاسترداد التكاليف القدرة على مواجهة المناخ منذ البداية، وهذا يعني اعتماد معايير تصميم تعكس النطاق الأعلى لتغير المناخ المتوقع في الثمانينات وليس الثمانينات، فعلى سبيل المثال، ينبغي تحديد درجة حرارة السكك الحديدية المحايدة التي تزيد عن القيم النموذجية الحالية للسماح ببلوغ ذروت الصيف القصوى، وينبغي وضع نظم الترميم في إطار أحداث سقوط الأمطار التي تتراوح بين سنة واحدة و٢٠٠ سنة، وليس ١ في المائة في المائة في أقل البلدان نموا)١٥(.
وقد نشر الاتحاد الدولي للسكك الحديدية مبادئ توجيهية للهياكل الأساسية للسكك الحديدية التي تقاوم المناخ، تغطي كل شيء من اختيار المواد إلى منهجيات البناء، كما أن تجربة اليابان في مجال الطقس المتطرف قد أثرت على الممارسات الصينية والأوروبية، مما أدى إلى تقارب في تصميمات المسارات التي تُستخدم في إطار نهج " خط العجلات " (السرير المكثف بدلا من تضاؤلف البالي) التي لا تزال أقل ضعفا.
الرصد المتقدم والصيانة الافتراضية
وقد أصبحت الصيانة الاستباقية القائمة على الظروف هي القاعدة التي تتيحها شبكة الإنترنت للأشياء والتعلم الآلي، ويمكن للأجهزة التي تُجسّد مخاطر الأشعة المحتوية على المسار أن تُقيس باستمرار درجة الحرارة والإجهاد والهزاء؛ وتكشف أجهزة التكليل على القطارات عن المخالفات وترسل تنبيهات إلى مستودعات الصيانة.
وهناك عدة شبكات من هذا النوع تعمل بالفعل في مراكز رصد آنية، فعلى سبيل المثال، تستخدم شبكة السكك الحديدية العالية السرعة في بيجينجينغ - شانغيي توأم رقمي شامل يُنمّز البنية التحتية ويتوقّع احتياجات الصيانة استنادا إلى التوقعات الجوية وعبء الحركة، ومع تزايد تقلب المناخ، ستصبح هذه الأدوات الرقمية لا غنى عنها لإبقاء الشبكة آمنة وفعالة.
الحلول القائمة على الطبيعة والقدرة على الاستمرار
ولا يمكن للهندسة وحدها أن تحل جميع التحديات المناخية. يمكن أن تكمل الحلول القائمة على الطبيعة مثل إعادة تحريج المنحدرات لمنع الانهيالات الأرضية، وإعادة الأراضي الرطبة لاستيعاب مياه الفيضانات، وإنشاء ممرات خضراء تقل سرعة الرياح حول المسارات البنية التحتية الصلبة، وكثيرا ما تكون هذه التدابير أقل تكلفة، وتوفر فوائد التنوع البيولوجي، ويمكن تنفيذها تدريجيا.
كما أن بناء ] القدرة على الدفع والتكرار في الشبكة يؤديان أيضاً إلى تعزيز القدرة على التكيف، وينبغي أن تكون لدى خطوط HSR الجديدة خيارات بديلة لتحديد مسارات الأقسام المعرضة للفيضانات أو للفشل المتصل بالحرارة، وينبغي ربط البنايات الكهربائية بحيث يمكن إعادة توجيه الطاقة إذا لحقت أضرار، وأن يكون النهج الياباني لبناء أنفاق متوازية متعددة على امتداد أجزاء ساحلية - وهكذا يمكن ربط البنى الكهربائية
السياسات والاستثمار والمعايير
وينبغي أن تسند السلطات الوطنية للسكك الحديدية تقييمات مخاطر المناخ لجميع المشاريع الجديدة المتعلقة باسترداد الموجودات الخطرة وأن تطلب من المشغلين الإبلاغ عن خطط التكيف الخاصة بهم، وينبغي تخصيص التمويل اللازم لتحسين القدرة على التكيف من خلال برامج متعددة السنوات للهياكل الأساسية، لا كميزانيات للتعافي بعد الكوارث فحسب.() ويمكن للتعاون الدولي، من خلال الاتحاد الدولي للاتصالات السلكية واللاسلكية والوكالة الدولية للطاقة، مواءمة معايير التصميم وتقاسم أفضل الممارسات.()
وبدون التزام في مجال السياسة العامة، يمكن أن يواجه السكك الحديدية السريعة مستقبلاً من التعطل المستمر والتكاليف المتذبذبة، مما سيقوّض حالتها البيئية، لأنه إذا كان الرادع غير موثوق به، فإن الركاب سيعودون إلى السيارات والطائرات - على عكس ما ترمي إليه السياسة المناخية، ولا يتمثل التحدي في تحديد ما إذا كان ينبغي التكيف، ولكن مدى سرعة وفعالية القيام بذلك مع الحفاظ على السرعة ومستويات الخدمة التي تحدد السكك الحديدية العالية السرعة.
الاستنتاج: تكلفة عدم اتخاذ إجراء
إن تغير المناخ يعيد بالفعل تشكيل الواقع العملي للسكك الحديدية العالية السرعة، إذ أن مسارات سد الماء، وغسل الأسلاك، وهدم العواصف، وتهدم الخطوط العامة، وتباطؤ الأضرار التراكمية، لا خيار أمام الصناعة سوى الاستجابة، ويمكن أن يكون بعض الاستجابة تحذيرات سريعة وخطى سريعة، ولكن الحل الدائم يكمن في تصميم وإعادة تشكيل الهياكل الأساسية التي لم تجتاز سوى مناخ العقود القادمة.
إن السكك الحديدية العالية السرعة استثمار ضخم، ولا يمكن ضمان استمراريته، فبوجود هندسة مدروسة، ورصد ذكي، وأطر سياساتية قوية، يمكن لهذه الشبكات أن تظل العمود الفقري للتنقل المستدام، ولا يمكن أن يؤدي البديل الذي يعترض التدهور وقطع الخدمات إلى إهدار بلايين الدولارات في النفقات الرأسمالية فحسب، بل أيضاً إلى إضعاف ثقة الجمهور بالسكك الحديدية كخيار سفر موثوق به ومعرض للمناخ.