酷搜科技 科技杂谈 青藏铁路两边插着1.5万根铁棒 传言20万元1根:有什么用

青藏铁路两边插着1.5万根铁棒 传言20万元1根:有什么用

青藏铁路被称为“天堂之路”,因为它是世界上最高的铁路,全程大约有960公里是在海拔4000米以上的地区——比世界上任何一条高原铁路都长。

青藏铁路两边插着1.5万根铁棒 传言20万元1根:有什么用

乘坐火车行驶在青藏铁路上,我们会与许多奇妙的景象相遇,其中一个被讨论比较多的是,在一些路段中,旅客可以看到铁路两旁插着许多铁棒。

这些铁棒很高,有一些地区是斜插着,有些地区则是笔直的插着。

据信整个青藏铁路两旁有1.5根这种铁棒,整个插棒的路段累计超过35公里。

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另外,我还查到这些铁棒还相当昂贵,网上有传言它们要20万元一根。

那么问题来了,这些铁棒到底是什么,为什么要在青藏铁路两旁放上这么多根呢?

这些铁棒到底是什么?

这些铁棒被称为热棒,它们其实是青藏铁路的热导装置,是给铁路下面的路面降温用的,而之所以路面需要降温,是因为青藏铁路有很长一段路是在永久冻土上建造的。

永久冻土对施工是非常不友好的,因为一些永久冻土的表层会随着季节性融化和冻结,让土地在蓬松和坚硬间切换,从而导致上面的基建损毁。

“有昆仑山脉在,铁路就永远到不了拉萨!”

这句话是美国现代火车旅行家保罗·索鲁在他的数据《游历中国》中,对西藏通铁路的一个预测。

他做出这样预测的原因很简单,因为如果你要把火车开到拉萨,至少要经历550公里长永久冻土区。

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铁路要在永久冻土区建造是非常困难的,必须要解决永久冻土季节性变化的问题——最主要的就是阻止它融化,热棒就有这个作用。

热棒的相关技术并不是什么先进的创新,类似的东西我们可以在许多需要散热的机器中找到,只是它们通常叫作“热管”。

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图:电脑中的热管

原理非常简单,就是应用一些非常容易吸热挥发的物质作为,在管/棒内部循环,完成热源与外界的热量交换。

对于青藏高原的热棒来说也是一样,它就是一个散热系统,只是热源换成了永久冻土。

据信这些热棒有三种规格——8米、10米和12米(也有说法它们还有7米的规格),其中大部分长度都埋在地下,只有2米左右裸露在外作为热交换的外界部分。

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这些热棒内部装载的导热介子主要是液氨,液氨的沸点很低,在冬季的时候,空气的温度比永久冻土的温度低很多,这时候液氨会吸收永久冻土的热量并挥发到热棒的地面部分,这部分装有散热片,可以快速将热量传递给空气,而氨在地面冷却液化之后又回到热棒的底部,继续吸收那里的热量,以此循环。

但是在夏季的时候,永久冻土的温度会比空气温度低,这时候热棒就不起作用了,永久冻土这时也不再是“热源”了。

但这个散热系统可以在一整年内,确保青藏铁路下面的永久冻土是在热量流失的,这已经可以有效阻止它的融化了。

你可能会问,热棒这么贵,只发挥这么点作用,真的有必要吗?或者直接在永久冻土融化的时候打地基造铁路不好吗?

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热棒这么贵真的必须用吗?

热棒确实是有效果的,这个是中国的科学家经过很长时间的试验之后才用于实践的。

实验结果是热棒的影响半径在1.8米左右,而倾角在25°~30°之间时降温效果最佳。

这就是为什么现在有一些热棒是斜着插的,以及两根热棒间的距离是3米左右的原因所在。

另外,在永久冻土上无论你在什么时候施工或者打地基都是没用,因为冰冻时它的体积会增大,而融化时会沉降,这些都会破坏建筑结构,特别是上面还有火车在运行时。

想要延长铁路的使用寿命,唯一的办法就是不要让它温度波动得太厉害,而永久冻土的类型也不相同——年平均温度不同,而对于一些永久冻土来说,热棒就是一种不错的选择。

不过,一根热棒20万元,这个确实是有点夸张了,实际应该不用这么贵,因为无论是材料还是技术都不值这个价。

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我不知道这个价格哪里传出来的,如果属实的话,估计也是它整个使用周期内包括维护在内里的所有费用总和。

我这边有查到一份公开的关于青藏铁路热棒的合作相关文书[1],咱们国家其实是和新加坡一家热棒生产公司合作,当时签订的合同是2100万元——远达不到20万元一根,不过内容中我并没有看到这家公司是否提供了青藏铁路的全部热棒。

全球变暖青藏铁路咋办?

众所周知,现在全球变暖的趋势越来越明显,永久冻土的融化变得越来越难以控制,很多人可能会担心这对青藏铁路会有影响吗?

答案是肯定的。

不过青藏铁路的永久冻土区的“散热系统”远不止热棒一种方式,它在建设之初就有许多应对全球变暖的方案。

据信,青藏铁路永久冻土区总长度为632公里——比预先设想的550公里要长许多,其中属于温暖永久冻土的有275公里——这些土地年平均温度在0 ~ – 1℃之间,221公里属于富冰永久冻土区——这些土地含冰量大于20%,还有是两者之间摇摆的永久冻土。

不同的永久冻土,它们有着完全不同的属性,所以也需要有不同的防御措施。

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图:青藏铁路上的遮阳棚

对于大部分永久冻土区,只要给它铺上碎石和遮阳篷就好了。

遮阳棚可以反射掉太阳辐射以减缓地面升温。

碎石则会在冬季的时候引发瑞利-贝纳德对流,并释放永久冻土的热量,而在夏季的时候碎石则可以有效防止对流,同时碎石接触面通常很小,它可以有效减缓永久冻土层从周围空气中获得热量。

青藏铁路两边插着1.5万根铁棒 传言20万元1根:有什么用

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图:不同区域碎石的铺设方式也有所讲究

另外一些区域还会铺设通风管道,这个和热棒作用差不多,也是通过对流的方式来降温地面。

这种主要是设立在空气年平均气温高于永久冻土3℃左右的区域,管道加大了冻土对流的表面积,从而更快更容易降温。

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图:青藏铁路上的通风管道

还有一种方式,就是在一些区域会添加一些材料。

这些材料在冰冻和解冻状态有着不同的热传导效率,以此来让永久冻土在冬季时扩大热量流失、夏季时则减少热量输入。

其实,你会发现,热的三种传递方式——辐射、对流和传导,在青藏铁路的永久冻土区都有所应用,这些会最大程度的降低全球变暖带来的影响。

参考:

[1].https://sunpower.listedcompany.com/newsroom/Press_Release_Heat_Pipe_Contracts_final.pdf

(来源:快科技)

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