海底隧道挖好后,该怎么使用呢?
或许你会觉得这个问题很奇怪,挖好了就让列车跑起来吧。如果这样做恐怕不会收到好结果,甚至可能导致车毁人亡的重大事故发生。或许你会觉得这是危言耸听,毕竟现在世界上有多达近百条的海底隧道,如全长50公里的英法海底隧道、全长53公里的日本青函隧道,我国也有中国汕汕高铁汕头湾海底隧道,这些海底隧道最长的已经平稳运行了30余年,从未发生过任何一起安全事故,为什么说隧道挖好后就跑车会出危险呢?因为活塞效应。
让我们试想一下,如果拿着一个没有针头的注射器进行按压,能够瞬间将注射器内的空气排空吗?肯定是不行的。
因为针头内的空气排出需要时间,如果按压过快就会感受到一股十分强大的空气阻力,即便施加很大的力,空气排空的速度依旧有限。为什么要说这个呢?因为同样的情况也发生在海底隧道中。狭长的隧道空间是十分有限的,列车虽然不像注射器那般与隧道严丝合缝,但因为列车的行驶速度高达每小时180公里,所以在这个狭窄空间内遭遇的空气阻力将是十分巨大的。
这股空气阻力如若不做处理,大幅削减列车的行驶速度是小,还很可能导致列车脱轨,酿成车毁人亡的严重事故。
那么如何解决这个问题呢?通用的做法就是在隧道内开活塞泄压孔。活塞泄压孔可不是随便开几个就行,必须要根据海底隧道的长度、宽度、列车的行驶速度等进行精确计算,开孔的间隔和数量都有严格的要求。以英法海底隧道为例,这条在英吉利海峡海底挖掘的铁路隧道共计有194个活塞泄压孔,来不及散开的空气会通过这些泄压孔完美流出。
隧道内的空气有了通路,列车终于可以跑起来了吧?
还不行,因为还有一个问题要解决,就是热量。每小时180公里,以这个速度飞奔会与空气发生剧烈的摩擦,摩擦会产生大量的热,这股热量在开放环境下很容易消散,但在密闭的海底隧道中就会不断累积,不仅列车本身会过热,也会导致环境温度持续升高。为了解决热量积蓄的问题,海底隧道的内壁上会铺设密集的管道,管道中是持续循环的冷冻水,这些冷冻水会不断吸收热量,将隧道内的环境温度严格控制在25℃。
热量问题也解决了,这回总可以通车了吧?还得等一等。
海底隧道不仅要排气,还必须要有新鲜的空气进入。海底隧道肯定是不能开通气孔的,所以新鲜空气要通过隧道两端进入。海底隧道是很长的,所以不能只依靠空气自行流入,要使用巨型轴流风机将空气送入中间的服务隧道,然后再通过横向隧道将空气送入主隧道。
是的,海底隧洞并不是孤零零的一条,而是有多条。
还是以英法海底隧道为例,它就由一条服务隧道和两条主隧道组成。服务隧道内始终会保持一个正压状态,这样新鲜空气就会很自然地从服务隧道流入主隧道。此外,这样做还有一个更为重要的原因,就是安全。的确,自海底隧道出现至今,的确没有发生过一起安全事故,但必须要为事故的发生做好准备,因为在这样一个长达几十公里的密闭环境中,一旦发生事故是不可想象的。服务隧道保持正压,即便列车出现事故或主隧道发生火灾,火和烟气都无法蔓延到服务隧道,人员可以撤往服务隧道避难。有了这些措施,列车才可以在海底隧道中放心的跑起来。
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