Inginerii sud-coreeni au inventat o soluţie contraintuitivă pentru răcirea şinelor de cale ferată, ajutând trenurile să nu mai aibă limitări de viteză în zilele toride

Transportul feroviar e unul din cele mai fiabile tipuri de transport din lume şi puţine sunt condiţiile care-i pot perturba funcţionarea corectă. Însă temperaturile mari de vară, cu raze de soare ce încălzesc intens şinele de cale ferată, reprezintă una din situaţiile problematice, care determină trenurile să aibă limite de viteze în aceeaşi perioadă, din cauza dilatărilor de şine şi a riscurilor asociate ca acestea să nu reziste la fel de bine la trenuri care ar circula cu 200-300 km/h pe ele. În regiunile cu mult soare, şinele pot atinge peste 60 grade pe timpul zilei, iar ceastă temperatură e deja una de risc sporit. Ei bine, inginerii sud-coreeni au inventat o soluţie contraintuitivă pentru răcirea şinelor de cale ferată, ba chiar cu efecte adverse discutabile, dar care ajută trenurile să nu mai aibă limitări de viteză în zilele toride.

Mulţi dintre noi ar putea să nu se fi gândit niciodată că şinele de cale ferată pot avea de suferit în zilele toride, or, ştim că şine de cale ferată există şi-n Africa, traversând deşerturi, şi-n Orientul Mijlociu, unde se construiesc acum noi reţele majore feroviare. Şi e adevărat că există căi ferate şi prin Sahara, iar acolo nimeni nu se plânge că a exista o problemă stringentă a căilor ferate, care trebuie rezolvată.

Soluţia aplicată pe aceste căi ferate din Africa e veche de secole deja — căile ferate sunt proiectate cu distanţe de dilatare între segmentele de şine. Aceste segmente oferă toleranţa ca şinele să se poată dilata. Iar de aici vine şi sunetul clasic de ritmicitate a rulării unui tren pe cale ferată.

Doar că şi aceste linii clasice aveau vulnerabilităţi. Dacă temperatura devenea mai mare decât cea calculată, exista riscul apariţiei unui flambaj lateral, când segmentele se împingeau reciproc până una era aruncată în lateral. Iar acele mici şocuri de la trecerea roţilor de tren de pe un segment pe altul accelerau uzura şinelor, a traverselor şi buloanelor din acea regiune. Tocmai de asta, în toată lumea s-a trecut tot mai mult la şinele cu sudură continuă, care nu mai au aceste întreruperi şi rostul de dilatare.

Soluţia a fost să se aleagă mai atent o temperatură neutră a oţelului folosit în construcţia şinelor, adică temperatura la care acel oţel ar fi avut zero tensionare longitudinală, aleasă atent în procesul de producţie metalurgică a lui şi sudură. În Marea Britanie, spre exemplu, această temperatură e de 27°C, în timp ce în Arabia Saudită temperatura neutră e de 45°C. Cu cât variaţia de temperatură e mai mare faţă de această valoare neutră, cu cât forţa de comprimare longitudinală creşte. Însă linia are şi un grad are de rezistenţă faţă de această forţă fizică, deci poate rezista cu bine unor variaţii mari, de zeci de grade de obicei. Şi, de fapt, alegerea temperaturii corecte poate determina mai simplu o rezistenţă bună a şinei de cale ferată într-o ţară în care e preponderent cald, spre exemplu, decât într-una care are ierni foarte reci şi totodată veri foarte fierbinţi. Anume în asemenea ţări survin forţele mai mari pe care le suportă şinele.

Din nou, căile ferată sunt proiectate să le reziste în cea mai mare parte, chiar dacă o diferenţă de 40°C a temperaturii şinei determină o tendinţă ca şina să crească în dimensiune longitudinală cu 46 cm la 1 km distanţă. Dacă acea şină ar fi liberă, fără elementele ei de fixare, atât ar fi creşterea naturală. Însă şina e ţinută fixată, tensionată şi menţine această tensiune în ea. În linie dreaptă, trecerea unui tren peste ea n-o solicită mai mult decât e cazul. Însă problemele mari apar atunci când trenurile ating 200-300 km/h şi traversează curbe sau zone unde traversele oferă o susţinere inegală cu solicitări mai mari asupra şinei. Acolo pot apărea riscurile de curburi sau cedări ale şinelor în asemenea condiţii.

Coreea de Sud e exact ţara care combină toţi aceşti factori — temperaturi foarte mari vara, foarte reci iarna şi trenuri care circulă cu viteze foarte mari. Reţeaua feroviară din Coreea de Sud califică drept problematice situaţiile când temperatura şinelor depăşeşte 55°C, atunci fiind impuse primele limitări de viteză, în loc de 300 km/h viteza fiind redusă la 230 km/h. La 60°C viteza e redusă drastic, la doar 70 km/h, întrucât se consideră că aici începe un risc major de deteriorare a căilor ferate. Iar dacă şinele ating 64°C sau mai mult, circulaţia trenurilor este complet sistată.

În vara lui 2012, în 11 zile din 92 s-au înregistrat temperaturi de peste 55°C pe şine, maximul înregistrat fiind de 59,1°C. iar statisticile arată că fiecare nouă vară are mai multe asemenea zile, cu recorduri de temperatură depăşite constant. În anii 2018-2026 pragul de 60°C a fost depăşit de mai multe ori şi asta nu mai e o situaţie teoretică, ci una care perturbă traficul feroviar tot mai des. Pentru comparaţie, în 2024 au existat 56 zile de vară din 92 cu peste 55°C pe şine, iar în 2026 situaţia a fost şi mai apăsătoare, cu temperaturi care au ajuns la peste 61°C.

Inginerii sud-coreeni s-au gândit şi anterior la o rezolvare a acestei situaţii şi foloseau în ultimii ani instalaţii similare celor de irigare, care stropeau periodic şinele de cale ferată cu apă, pentru a le reduce temperatura. Ele porneau automatizat când şinele atingeau peste 48°C şi se intensificau dacă temperaturile urcau mai mult, tocmai de asta temperaturile de peste 61°C au fost înregistrate ca măsurare separată, nu ca un fenomen admis pe liniile pe care se circula, acolo unde răcirea cu apă le cobora temperaturile.

Foto: Răcirea cu apă a căilor ferate, practicată în Coreea de Sud

În 2025, operatorul reţelelor feroviare din Coreea de Sud avea 457 de instalaţii de irigare ce acopereau 220 km de cale ferată. Tehnica funcţiona, însă consumul de apă e uriaş, iar în ultimii ani, cu secetă mai frecvent simţită, şi acest consum de apă a devenit o problemă majoră.

Tocmai aici vine în ajutor noua invenţie a inginerilor sud-coreeni, de la institutul de cercetări feroviare KRRI. Aceştia au conceput nişte plăci albe cu material textil pe suport magnetic, care sunt montate automatizat pe părţile laterale ale şinelor de cale ferată. Montarea are loc cu un vehicul feroviar autonom, care circulă şi face acest proces automatizat. Demontarea are loc cu acelaşi utilaj.

Foto: Straturile noii plăci, inventate de inginerii sud-coreeni

Suportul magnetic le permite să se menţină lipite de şină, iar la demontare să poată fi preluate uşor, fără altă manoperă necesară. Montarea unor fâşii similare permanente n-ar funcţiona, întrucât ele s-ar murdări în timp şi n-ar mai fi eficiente.

Ceea ce fac noile plăci e să reflecte lumina solară înapoi, având capacitatea să respingă astfel 85% din ea. Asta face ca şinele să primească mai puţină energie pentru a se încinge. Pare contraintuitiv că aceste plăci montate pe lateral, nu deasupra, ar ajuta atât de mult, dar părţile laterale atrag de fapt mai multă căldură decât cea superioară din cauza culorii maro dată de coroziune, faţă de ea argintie şlefuită a părţii de sus. Şi pare că aceleaşi plăci ar împiedica şi disiparea naturală a căldurii din oţel spre aerul din jur, iar acest efect e prezent, doar că beneficiul evitării sursei primare de încălzire e mai mare. De asemenea, noaptea răcirea şinelor e mai lentă din cauza acelor plăci, ceea ce nu e neapărat un efect dorit.

Dar efectul cumulat de aici e cel mai important, iar inginerii raportează că noua lor invenţie reduce temperatura şinei cu 10,9°C, deci aproape 11°C. E o diferenţă enormă, care e tot ce contează dintre o situaţie critică, când şina ar avea 64°C şi circulaţia ar trebui oprită, şi când noua invenţie i-ar asigura 53°C şi nici măcar viteza trenurilor n-ar trebui limitată, şina revenind la o zonă de siguranţă absolută.

Utilajul proiectat de ingineri să facă montarea automatizată a plăcilor munceşte cu 2 km/h şi face totul dintr-o singură mişcare — şlefuieşte linia de impurităţi, aplică plăcile şi apoi când e nevoie le retrage. Iar ideea e ca acest utilaj să facă o dată montarea la începutul vechii şi apoi demontarea la sfârşitul verii, protejând reţeaua de căi ferate pe tot parcursul verii şi eliminând necesitatea de a mai consuma apă pentru răcire.

E oarecum contraintuitivă pe alocuri, terifiant de simplistă poate, dar testele arată că ea funcţionează ireproşabil, pentru că uneori cele mai eficiente invenţii sunt cele care pornesc de la cele mai simple soluţii şi le automatizează la scară mare.