حوزه های صنعتـــی
حوزه های صنعتـــی
مشاهده گزارش

تراورس، پلاستیک و نانو: امیدی برای آینده

تاریخ : ۱۳۹۸/۰۵/۱۶ تعداد بازدید :‌ ۴۲۲۳
در یادداشت‌های پیشین، به کرات و با جزئیات در خصوص تراورس، این جزء جدایی‌ناپذیر و اساسی ساختار خط، صحبت کردیم. در این یادداشت به فناوری در حال توسعه تراورس‌های پلاستیکی کامپوزیت که امیدی برای ارتباط فناوری نانو با حمل و نقل ریلی است خواهیم پرداخت.

در یادداشت‌های پیشین، به کرات و با جزئیات در خصوص تراورس، این جزء جدایی‌ناپذیر و اساسی ساختار خط، صحبت کردیم. همکاران بخش ریلی و مخاطبان ما تا این زمان، می‌دانند که طی سالیان گذشته تراورس در سه نوع فولادی، چوبی و بتنی تولید شده است که تراورس‌های چوبی و بتنی هنوز به طور گسترده در سرتاسر جهان مورد استفاده قرار می‌گیرند. اما از اوایل دهه پیشین میلادی، ایده به کارگیری پلیمرها برای ایجاد پلاستیکی که قادر باشد نیازهای صنعت ریلی در این بخش را تأمین کند، مطرح شد. چند سالی طول کشید تا جای این ایده در میان صنعت ریلی باز شده و فرایند آشنایی و فعالیت محققین و فعالان حوزه پلیمر و پلاستیک در خصوص حمل و نقل ریلی به سرانجام برسد. در این زمان، پروژه‌های کوچک و بزرگ در نقاط مختلف جهان، به خصوص آمریکای شمالی، کلید زده شد که حمایت سازمان‌ها و گروه‌های حامی محیط زیست را به دنبال داشت، زیرا تمرکز این پروژه‌ها بر روی استفاده از پلاستیک بازیافتی و پلیمرهای سازگار با محیط زیست بود.

ابتدا نمونه‌ای آزمایشی از به کارگیری این نوع تراورس در سال‌های گذشته را بررسی می‌کنیم. در میان پروژه‌های مطرح دوره آزمایشی تراورس‌های پلاستیکی، می‌توان به پروژه خط میامی-دِیدکانتی در فلوریدا و ترانزیت سریع‌السیر ناحیه دالاس در تگزاس اشاره نمود که هر دو در آمریکا بوده و در سال 2013 با تراورس‌های پلاستیکی کامپوزیت و تحت نظر شرکت آکسیون آغاز شد. تراورس‌های این پروژه از 2.6 الی 5.5 متر طول داشتند و حدود 2000 قطعه تراورس در مجموع برای این خطوط خریداری شد. برای مثال، به دلیل آب و هوای مرطوب و شرجی شهر ساحلی میامی، تراورس‌های خطوط فعال در این منطقه در معرض رطوبت، فرسایش به خاطر خاک ریزدانه و نمک دریا بوده و همچنین به دلیل شرایط زیست محیطی خاص اطراف شهر، موریانه نیز به وفور در نزدیکی خطوط دیده شده بود که تراورس چوبی عادی را به سرعت از معادلات حذف می‌کند (استفاده از چوب‌های برزیلی روغنی که در مقابل موریانه مقاوم هستند، به عنوان یک گزینه مطرح شده بود، اما در نهایت به دلیل هزینه‌های بالای تهیه و حمل و نقل تا محل خط کنار گذاشته شد). بالاخره استفاده از تراورس‌های پلاستیکی کامپوزیت پیشنهاد شد که تا زمان نگارش این یادداشت عملکرد قابل قبولی داشته‌اند. در آمریکای شمالی، به خاطر شرایطی که زیرساخت خط‌ها با آنها روبرو هستند، به ناچار بیش از 500 میلیارد قطعه تراورس چوبی در خطوط مختلف به کار رفته‌اند که هزینه‌های سنگینی را به کارفرمایان ریلی در این ناحیه تحمیل می‌کند. به همین دلیل، در این منطقه به کارگیری تراورس‌های جایگزین پلاستیکی با استقبال قابل توجهی روبرو شده است.

 

پلاستیک در برابر چوب: علل برتری

مهم‌ترین مشکلاتی که تراورس چوبی با آنها روبرو می‌شود، مربوط به حوزه فرسایش و تخریب می‌شوند. گرچه زنگ‌زدگی (همانند نمونه‌های فولادی) در اینجا دیده نمی‌شود، اما چوب در پی قرارگیری در معرض گستره وسیعی از مواد شیمیایی (اعم از نفتی، اسیدی، بازی و خورنده) با سرعت بسیار بیشتری نسبت به نمونه‌های فولادی و بتنی تخریب می‌شود. مشکل دیگر، شرایط اقلیمی است که از میان سه نوع اصلی تراورس‌ها، بیش از همه به تراورس چوبی فشار وارد می‌کند. با این حال، خاصیت ارتجاعی فوق العاده این نوع تراورس در برخی مناطق آنچنان امتیاز مطلوبی است که کارفرمایان به هزینه‌های سنگین تعمیر و نگهداری این تجهیزات تن می‌دهند. حتی در ایران نیز هنوز در بسیاری از نقاط می‌توان تراورس‌های چوبی را مشاهده نمود که از زمان تأسیس راه آهن ایران کاربرد داشته‌اند.

تراورس‌های پلاستیکی کامپوزیت موجود، علاوه بر حل عمده مشکلات فوق، طول عمر بسیار بیشتری هم دارند. میانگین طول عمر مورد انتظار نمونه‌های کنونی تا 50 سال هم می‌رسد که عدد قابل قبولی است. گرچه بازسازی خط در بازه‌های زمانی کوتاه‌تری صورت می‌گیرد، اما هزینه خریداری مجدد تراورس نیز مطرح است که با این میزان طول عمر حتی هزینه‌های خریداری نیز کاهش می‌یابد. در تصاویر زیر می‌توان نمونه‌هایی از تراورس پلاستیکی کامپوزیت در مجاورت نمونه چوبی را مشاهده نمود.

 

 

 

 

اساس عملکرد تراورس‌های پلاستیکی کامپوزیت تا حد بسیار زیادی مشابه نمونه‌های چوبی است که عمده تولیدکنندگان تراورس در سطح جهان اذعان دارند هنوز از نظر انعطاف و توانایی انتقال ارتعاشات خط از اکثر نمونه‌های بتنی بهتر هستند. با این حال، به کارگیری تراورس چوبی به دلیل سرعت فرسایش و تخریب بسیار بالا نسبت به نمونه‌های بتنی و هزینه‌های سرسام‌آور تعمیر و نگهداری آن در بسیاری از نقاط جهان منسوخ شده است. تراورس‌های پلاستیکی کامپوزیت، گرچه باز هم به اندازه تراورس‌های بتنی مقاوم نبوده و میانگین طول عمر کمتری دارند، به عنوان جایگزین تراورس‌های چوبی محل بحث هستند. هزینه بالای تولید و یک بار دیگر تعمیر و نگهداری، هنوز کارفرمایان عمده ریلی در سطح جهان را مجاب به استفاده از این فناوری نکرده است. حتی در دسته‌بندی‌های دانشگاهی و تحقیقاتی نیز این نوع تراورس هنوز هم سطح سه نوع اصلی چوبی، فولادی و بتنی محسوب نمی‌شود. با این حال شکی نیست که اگر فاصله طول عمر عملیاتی و فرسایش این تراورس‌ها با نمونه‌های بتنی (که هنوز در این زمینه‌ها جلوتر از نمونه‌های پلاستیکی کامپوزیت هستند) از میان برداشته شود، می‌توان امیدهای فراوانی به استفاده از این محصول داشت. در این مرحله است که استفاده از فناوری نانو به عنوان یک گزینه جدی مطرح می‌شود.

 

نانوکامپوزیت‌ها: آماده برای استفاده

نانوکامپوزیت‌ها در انواع متعددی توسعه یافته‌اند که در زمینه بحث کنونی ما، هر کدام از آنها قادرند مزیت‌های قابل توجهی فراهم کنند. برای مثال، نانولوله‌های کربنی مورد استفاده در نانوکامپوزیت قادرند تا میرایی تراورس‌های پلاستیکی را افزایش دهند که به معنای توانایی بهتر در خصوص اداره کردن ارتعاش وارده از سمت وسایل نقلیه و به تبع آن طول عمر بیشتر است. استفاده از این نانولوله‌ها باعث می‌شود که مقدار میرایی با افزایش دامنه ارتعاش بالاتر هم برود که باز هم مزیت‌های اساسی در کنترل ارتعاش سازه را به ارمغان می‌آورد.

گزینه دیگری که محل بحث است، نانوکامپوزیت‌های خاک رس – پلیمر است. گرچه این نانوکامپوزیت‌ها پیش از این به ندرت در محصولاتی که تحت چنین حدی از تنش و خستگی قرار دارند به کار رفته‌اند، اما کاربرد آنها با توجه به اثر قابل توجه بر روی مقاومت در برابر سایش، استحکام مکانیکی و مقاومت گرمایی در محصولات لاستیکی، از نظر تئوری امیدوارکننده است. نانوکامپوزیت‌های نانوذره‌ای در این بخش شاید توجیه فنی و اقتصادی بهتری داشته باشند.

لازم به ذکر است که بحث کاهش وزن قطعات تراورس به خاطر استفاده از نانوکامپوزیت‌ها موضوعی نیست که بتوان آن را نادیده گرفت. در این خصوص استانداردهای وزنی تراورس می‌بایست رعایت شود که برای اطلاعات بیشتر در این خصوص، مخاطبان را به بخش دوم یادداشت روسازی در همین سایت ارجاع می‌دهیم.

اما موانعی هم بر سر راه وجود دارد که برجسته‌ترین آنها مشکل هزینه تمام شده است. گرچه تبدیل کامپوزیت به نانوکامپوزیت در تراورس پلاستیکی می‌تواند در درازمدت صرفه اقتصادی بسیاری داشته باشد، اما اختلاف کنونی هزینه تمام شده آن در مقایسه با تراورس‌های بتنی (به خصوص در مقایسه با انواع نانوبتنی که استقبال از توسعه آنها بسیار محتمل‌تر است) یک مانع جدی بر سر راه به کارگیری این قبیل محصولات است. همان طور که پیش از این ذکر شد، در بسیاری مناطق استفاده از تراورس بتنی چندان محبوبیت ندارد، اما اگر نگاهی به گستردگی کاربرد تراورس‌های بتنی کنونی در مقابل تراورس‌های پلاستیکی کامپوزیت داشته باشیم، می‌توان با دقت خوبی پیشبینی نمود که نمونه‌های نانویی این تراورس‌ها نیز سهم کنونی از بازار تراورس را در آینده نگه خواهند داشت. به عبارت دیگر، نانوبتن‌ها از نانوکامپوزیت‌ها بازار اولیه گسترده‌تر و مقبولیت بیشتری دارند. اما سیر تغییرات این بازار طی سالیان آینده و با توسعه استفاده از محصولات نانو، می‌تواند دستخوش تغییر شود که در این صورت، امتیاز اصلی تراورس‌های پلاستیکی، یعنی قابلیت ارتجاعی بالاتر، نقش اصلی را در بکارگیری نمونه‌های نانویی بازی می‌کند.

نظرات

پاسخ به نظــر بازگشت به حالت عادی ثبت نظر

نظر شما
security code