قطارهاي شهري و مترو امروزه به يكي از ايدهآلترين روشهاي حمل و نقل عمومي تبديل شده است و بسياري از مسافران اين نوع سيستم حمل و نقل را در اولويت قرار ميدهند، اما با فرا رسيدن فصل سرما مساله امنيت قطارها و زيرساختهاي آن بيش از پيش اهميت پيدا ميكند. حال اين سوال مطرح است كه چگونه ميتوان از قطارهاي پر سرعت شهري و بينشهري در برابر عوامل محيطي همچون يخزدگي و حتي آب شدن يخ و برف محافظت كرد؟سرويسدهي مترو و قطارهاي بين شهري معمولا در شرايط سختجوي با يكسري مشكلات همراه است. به همين منظور بتازگي يك طرح تحقيقاتي انجام شده كه درصدد است راهحلهاي مفيد و عمليتري را براي حفاظت از سيستمهاي قطارهاي بين شهري در دستور كار قرار دهد.پروفسور كايل رايدينگ يك مهندس شهرساز است. وي مدت سه سال است كه روي اين طرح كار ميكند. او به دقت روي زيرساختهاي بتوني سيستمهاي حمل و نقل شهري مطالعاتي انجام داده و توانسته نتايج مطلوبي را در اختيار مجموعههاي زيرربط قرار دهد.پروفسور رايدينگ همچنين همكاريهاي گستردهاي با يك مهندس شهرساز از امارات متحده عربي به نام محمد البحتاتي انجام داده است. پروفسور رايدينگ ميگويد انجماد و ذوبشدن يخ و برف يك محرك بالقوه است كه ميتواند فشارهاي زيادي را بر زيرساختها وارد نمايد. آب در زمان يخ زدن 9 درصد افزايش حجم پيدا ميكند. همين افزايش و كاهش حجم اگر چند بار تكرار شود، قطعا به سازه آسيب وارد خواهد كرد. چنانچه فشار زيادي بر سازههاي بتوني وارد شود، بتون ترك خواهد برداشت. اين اتفاق درست شبيه زماني است كه يك بطري آب پر درون فريزر قرار ميگيرد. در سازههاي بتوني آب به راحتي در منافذ كوچك جمع ميشود و يخ ميزند. قطارهاي پرسرعت شهري بشدت نسبت به اين قبيل مشكلات حساس هستند.
راهكاري براي كاهش فشار بر زيرساختها
محققان براي انجام مطالعات خود در آزمايشگاه تركيبات شيميايي سورفكتانت را به بتون اضافه كردند. سورفكتانتها تركيبات شيميايي آلي هستند كه ميتوانند كشش سطحي آب را كاهش دهند. اين تركيبات شيميايي ميليونها حباب ميكروسكوپي در بتون ايجاد ميكنند كه در عمل نقش دريچه تخليه فشار را دارند و از ميزان فشار وارد بر بتون ميكاهند. يكي از مهمترين چالشها در استفاده از اين تركيبات شيميايي اين است كه اطمينان حاصل شود حبابها سراسر سازه را گرفتهاند و اين كه آنقدر كوچك هستند كه بتوانند با نفوذ در منافذ بتون از آسيب رسيدن به آن جلوگيري کنند. محققان شرايط مختلف نوسان و فضاهاي خالي را كه توسط حبابها ايجاد ميشوند روي مصالح مختلف از انواع ملاتها گرفته تا انواع بتون و چسب به دقت مورد بررسي قرار دهند.