Τα έργα σιδηροδρόμων υψηλής ταχύτητας εξελίσσονται με ρυθμό σε όλο τον κόσμο, φέρνοντας μοναδικές προκλήσεις που διευρύνουν τα σύνορα της μηχανικής.
Οι άνθρωποι δεν συνήθιζαν ποτέ να θεωρούν τους σιδηροδρόμους ισοδύναμους σε πολυπλοκότητα με κάτι σαν πυρηνικό σταθμό παραγωγής ενέργειας», λέει ο διευθυντής παγκόσμιας διαμετακόμισης της Aecom, Ράσελ Τζάκσον. «Αλλά δεδομένης της κλίμακας, του αριθμού των κοινοτήτων που επηρεάστηκαν, της περιβαλλοντικής ασφάλειας, της αξιοπιστίας και των ρυθμιστικών διασυνδέσεων των ενδιαφερομένων, όταν εξετάζουμε τα έργα σιδηροδρομικών μεταφορών υψηλής ταχύτητας, είναι πραγματικά πολύ περίπλοκα».
Τα σιδηροδρομικά προγράμματα υψηλής ταχύτητας δεν είναι συνηθισμένοι σιδηρόδρομοι. Η Διεθνής Ένωση Σιδηροδρόμων (UIC) ορίζει τον σιδηρόδρομο υψηλής ταχύτητας ως «υποδομή για νέες σιδηροδρομικές γραμμές σχεδιασμένες για ταχύτητες 250 χλμ./ώρα και άνω ή αναβαθμισμένες υπάρχουσες γραμμές για ταχύτητες έως 200 χλμ./ώρα ή ακόμη και 220 χλμ./ώρα».
Απαιτούν πιο ευθείες διαδρομές από τις αντίστοιχες χαμηλότερες ταχύτητες. Οι βασικές κατασκευές, όπως οι σήραγγες, πρέπει επίσης να είναι σε θέση να αντέχουν τα αεροδυναμικά φορτία πίεσης που προκαλούνται από τα τρένα που ταξιδεύουν μέσω αυτών με ταχύτητες που μερικές φορές υπερβαίνουν τα 300 km/h.
Σε πείσμα των προκλήσεων που θέτουν αυτά τα συστήματα, οι σιδηροδρομικές γραμμές υψηλής ταχύτητας κερδίζουν δυναμική παγκοσμίως. Το UIC Rail Atlas 2022 ανέρχεται συνολικά στο μήκος των νέων γραμμών υπό κατασκευή σε πέντε περιοχές του κόσμου πέρυσι, σε κάτι περισσότερο από 19.700 χιλιόμετρα.
Ενημέρωση ταξιδιού
Από αυτά, το High Speed 2 (HS2) στο Ηνωμένο Βασίλειο τραβά την προσοχή διεθνώς, με σχέδια για υπηρεσίες που εκτελούνται με ταχύτητες έως 360 km/h μεταξύ Λονδίνου και Βορειοδυτικής. Τα τρένα θα σταματήσουν στο Λονδίνο και το Μπέρμιγχαμ αρχικά και αργότερα στο Μάντσεστερ προτού συνεχίσουν στο υπάρχον δίκτυο προς τη Σκωτία και αλλού.
Το HS2 θα κατασκευαστεί σε τρεις φάσεις: Φάση 1, η οποία είναι υπό κατασκευή. Φάση 2α, της οποίας η εξουσιοδοτική νομοθεσία απέκτησε Βασιλική συγκατάθεση το 2021. και Φάση 2β, η οποία εξετάζεται από την κυβέρνηση.
Με προϋπολογισμό 44,6 δισεκατομμύρια £ το 2019, η Φάση 1 συνδέει το Λονδίνο και τα Δυτικά Μίντλαντς μέσω 215 χιλιομέτρων τροχιάς, 50 χιλιομέτρων σηράγγων και 16 χιλιομέτρων οδογέφυρων. Οι υπηρεσίες του αναμένεται να ξεκινήσουν να εκτελούνται μεταξύ της Birmingham Curzon Street και του Old Oak Common στο Λονδίνο μεταξύ 2029 και 2033 και θα επεκταθούν καθώς κατασκευάζονται νέα τμήματα του δικτύου.
Με κόστος μεταξύ 5,2 και 7,2 δισεκατομμυρίων στερλινών το 2019, η Φάση 2α μήκους 58 χιλιομέτρων θα επεκτείνει τη γραμμή στο Crewe στο Cheshire με στόχο την ημερομηνία παράδοσης το 2030 έως το 2034. Η φάση 2β, η οποία δεν έχει επιβεβαιωμένο προϋπολογισμό, έχει σχεδιαστεί επί του παρόντος σε 85 χιλιόμετρα για το Δυτικό Σκέλος από το Κρου στο Μάντσεστερ. Υπάρχουν σχέδια για επέκταση του Eastern Leg από τη Φάση 1 στο Midland Parkway στο Nottinghamshire. Η στοχευόμενη ημερομηνία παράδοσής του είναι μεταξύ 2040 και 2045.
Σε αυτά τα τεράστια έργα, έχετε τόσα πολλά στοιχεία να αντιμετωπίσετε, από τους σταθμούς μέχρι τα σιδηροδρομικά συστήματα, όπως η γραμμή και η εναέρια γραμμή, μέχρι τις σήραγγες
Άλλα έργα βρίσκονται σε εξέλιξη σε όλη την Ευρώπη. Στη Γαλλία, η κατασκευή της γραμμής LGV Bordeaux προς Τουλούζη, μήκους περίπου 200 χιλιομέτρων, αξίας 8,7 δισεκατομμυρίων λιρών, πρόκειται να ξεκινήσει το 2024, με προγραμματισμένη ολοκλήρωση το 2030. Θα μεταφέρει τρένα με ταχύτητες 320 χλμ./ώρα. Αποτελεί μέρος του έργου «Grand Projet Ferroviaire du Sud-Ouest» (GPSO) ύψους 14 δισ. ευρώ (12 δισ. £) στη νοτιοδυτική Γαλλία. Το GPSO θα συνδέσει τη γραμμή υψηλής ταχύτητας μεταξύ Παρισιού και Μπορντό με τη γραμμή Μπορντό προς Τουλούζη και τη γραμμή Μπορντό προς Νταξ.
Συνδέει τη Γαλλία με την Ιταλία η γραμμή υψηλής ταχύτητας Τορίνο-Λυών μήκους 270 χιλιομέτρων. Από το εκτιμώμενο συνολικό κόστος του £21,5 δις, 7 δις £ έχουν προβλεφθεί για το διασυνοριακό τμήμα, το μόνο τμήμα της γραμμής όπου ξεκίνησαν οι εργασίες.
Αυτό το τμήμα, το έργο της Λυών Τορίνο, περιλαμβάνει την κατασκευή μιας σιδηροδρομικής σύνδεσης 65 χιλιομέτρων μεταξύ της Σούσας στο Πιεμόντε της Ιταλίας και του Saint-Jean-de-Maurienne στη Σαβοΐα της Γαλλίας. Από αυτά, τα 57,5 χιλιόμετρα της γραμμής θα διασχίζουν τη σήραγγα βάσης Mont Cenis, η οποία θα είναι η μεγαλύτερη σιδηροδρομική σήραγγα στον κόσμο όταν ολοκληρωθεί το 2032. Οι εργασίες κατασκευής σήραγγας χωρίζονται σε τρεις συμβάσεις συνολικής αξίας 2,58 δισ. λιρών με τους Eiffage, Vinci και Η Implenia ορίστηκε να εκτελέσει τις εργασίες το 2021.
Στην Ιταλία, μια γραμμή 2,9 δισ. λιρών, 178 χιλιομέτρων κατασκευάζεται επίσης στη Σικελία που συνδέει το Παλέρμο με την Κατάνια. Αυτό έχει χωριστεί σε πολλά συμβόλαια, με την WeBuild-Ghella JV να κέρδισε συμβόλαιο £1,04 δις τον Μάιο και £1,14 δις τον Ιούνιο.
Πιο βόρεια, η υπό κατασκευή σήραγγα Brenner Base 13,2 δισεκατομμυρίων λιρών, που πρόκειται να ανοίξει το 2032, κατασκευάζεται κάτω από το πέρασμα του Brenner στα σύνορα Ιταλίας/Αυστρίας. Η κύρια σήραγγα μεταξύ του Ίνσμπρουκ στην Αυστρία και της Φορτέτζας στην Ιταλία θα έχει μήκος 55 έως 64 χιλιόμετρα όταν συνδέεται με υπάρχουσες σήραγγες και θα επιτρέπει στα τρένα να κινούνται με ταχύτητα 250 χλμ/ώρα μεταξύ των δύο χωρών.
Στη βορειοανατολική Ευρώπη, το σιδηροδρομικό δίκτυο Baltica των 870 χιλιομέτρων των 870 χιλιομέτρων των χωρών της Βαλτικής, το οποίο έχει προγραμματιστεί να ολοκληρωθεί το 2030, θα συνδέει την Εσθονία, τη Λετονία και τη Λιθουανία, με περαιτέρω συνδέσεις με τη Φινλανδία και την Πολωνία.
Τον Ιούνιο, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή χορήγησε 55 εκατομμύρια £ (64 εκατομμύρια ευρώ) για την ανάπτυξη τεκμηρίωσης σχεδιασμού για το πρώτο τμήμα ενός σιδηροδρομικού συστήματος υψηλής ταχύτητας μήκους 140 χιλιομέτρων μεταξύ της Βαρσοβίας και του Łódzźin Πολωνίας. Η κατασκευή έχει προγραμματιστεί να ξεκινήσει στις αρχές του 2024.
Η Τσεχική Δημοκρατία ασχολείται επίσης με τον σιδηρόδρομο υψηλής ταχύτητας. Τον Αύγουστο του 2022, η σύμβαση σχεδιασμού για τη γραμμή υψηλής ταχύτητας μήκους 67 χιλιομέτρων, αξίας 4,6 δισεκατομμυρίων λιρών από την Πράγα προς το Lovosice ανατέθηκε σε μια κοινοπραξία συμπεριλαμβανομένων των Valbe και Mott MacDonald. Η κατασκευή αυτής της γραμμής αναμένεται να ξεκινήσει το 2030.
Κατά τα άλλα, ο προγραμματισμένος σιδηρόδρομος υψηλής ταχύτητας μήκους 286 χιλιομέτρων της νότιας Τουρκίας Μερσίνα-Άδανα-Γαζιαντέπ θα βελτιώσει τη συνδεσιμότητα μεταξύ βασικών πόλεων και της Μερσίνης, του δεύτερου μεγαλύτερου λιμανιού της Τουρκίας.
Η μαροκινή κυβέρνηση ανακοίνωσε πρόσφατα σχέδια για την έναρξη ενός νέου σιδηροδρομικού έργου υψηλής ταχύτητας, τη γραμμή Μαγκρέμπ, μια σύνδεση 200 χιλιομέτρων μεταξύ της πρωτεύουσας Ραμπάτ και της Φεζ.
Οι κυβερνήσεις της Βόρειας Αμερικής αναπτύσσουν επίσης σιδηροδρομικά προγράμματα υψηλής ταχύτητας. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, το σιδηροδρομικό σύστημα υψηλής ταχύτητας στην Καλιφόρνια μήκους 128 δισ. $ (100 δισ. £) θα κατασκευαστεί σε δύο μεγάλες φάσεις. Η Φάση 1 μήκους 840 χιλιομέτρων θα διασχίζει την κεντρική κοιλάδα που συνδέει το Σαν Φρανσίσκο με το Λος Άντζελες. Η Φάση 2 θα επεκτείνει τη διαδρομή στην κεντρική κοιλάδα βόρεια προς το Σακραμέντο και γύρω από το ανατολικό Λος Άντζελες έως το Σαν Ντιέγκο μέσω του San Bernardino και του Riverside.
Υπάρχουν επίσης προτάσεις στον Καναδά για μια σύνδεση 800 χιλιομέτρων μεταξύ του Κεμπέκ και του Οντάριο, η οποία αναμένεται να ξεκινήσει υπηρεσίες στα μέσα της δεκαετίας του 2030.
Στην Κίνα, οι China Railways έθεσαν σε λειτουργία περισσότερα από 2.000 km σιδηροδρόμου υψηλής ταχύτητας το 2022. Εν τω μεταξύ, τα τρένα στον πρόσφατα ολοκληρωμένο σιδηρόδρομο υψηλής ταχύτητας 142 km της Ινδονησίας από την Τζακάρτα προς το Bandung έφτασαν τα 350 km/h κατά τη διάρκεια πρόσφατων δοκιμών τον Ιούλιο.
Στην Αυστραλία, μια νέα Αρχή Σιδηροδρόμων Υψηλής Ταχύτητας για την επίβλεψη της ανάπτυξης ενός δικτύου κατά μήκος της ανατολικής ακτής της χώρας ιδρύθηκε τον Ιούνιο. Ένα εναρκτήριο έργο είναι η προγραμματισμένη σύνδεση 85 χιλιομέτρων μεταξύ του Σίδνεϊ και της παραλιακής πόλης Wollongong στη Νέα Νότια Ουαλία.
Προκλήσεις και μαθήματα
Ο διευθυντής του βασικού λογαριασμού Mott MacDonald για το HS2, Neil Henderson, λέει ότι τα μαθήματα από τα έργα σιδηροδρομικών μεταφορών υψηλής ταχύτητας εξελίσσονται συνεχώς. Στην περίπτωση του HS2, αυτά καταγράφονται από την πλατφόρμα Learning Legacy της HS2 Ltd, όπου οι συμμετέχοντες στο έργο και οι ειδικοί του κλάδου μπορούν να ανεβάσουν και να μοιραστούν γνώσεις.
Ένα παράδειγμα τεχνικών γνώσεων που αποτυπώθηκαν από την κληρονομιά είναι η κατανόηση των αεροδυναμικών επιπτώσεων σε σιδηροδρομικές σήραγγες υψηλής ταχύτητας.
Οι σήραγγες του HS2 έχουν σχεδιαστεί με μεγαλύτερη επιφάνεια διατομής για τη μείωση των επιπτώσεων σύνθετων, προκαλούμενων από το τρένο μοτίβων πίεσης στις σήραγγες.
Καθώς ένα τρένο υψηλής ταχύτητας εισέρχεται σε μια σήραγγα, ο αέρας μέσα σε αυτό, κοντά στην είσοδο, συμπιέζεται γρήγορα προκαλώντας ένα κύμα πίεσης να εξαπλωθεί κατά μήκος της σήραγγας.
Τα κύματα πίεσης δημιουργούνται επίσης όταν η ουρά ενός τρένου εισέρχεται σε μια σήραγγα και όταν η μύτη και η ουρά εξέρχονται από αυτήν, προκαλώντας επικάλυψη και επαναφορά κυμάτων. Η μεγαλύτερη διατομή σήραγγας για σήραγγες HS2 μετριάζει αυτά τα μοτίβα.
Ο Mott MacDonald, επικεφαλής πειθαρχίας για τη διαχείριση της μηχανικής σιδηροδρόμων στους σιδηροδρόμους του Ηνωμένου Βασιλείου, ο John Bettles αναφέρει το Crossrail ως έργο όπου τα μαθήματα έχουν ενημερώσει το HS2. Το Crossrail δεν ήταν ένα σχέδιο σιδηροδρομικών γραμμών υψηλής ταχύτητας, αλλά ήταν ένα εκκολαπτήριο για γνώσεις σε τομείς όπως η χρήση της μηχανικής συστημάτων.
Μαθήματα crossrail
Ο Bettles εξηγεί: «Στο Crossrail μάθαμε να εφαρμόζουμε από νωρίς τον τρόπο σκέψης για το πώς να φέρουμε πολλά διαφορετικά συστήματα σε χρήση. Αυτό περιελάμβανε την ενοποίηση των σταθμών και της διαδρομής με την πίστα και τη δοκιμή των πάντων, ώστε να έχουμε ένα αξιόπιστο σύστημα από το άνοιγμα την πρώτη μέρα. Αυτή η προσέγγιση λειτούργησε καλά στο HS2».
Σύμβουλοι συμπεριλαμβανομένων των Mott MacDonald και Aecom χτίζουν επίσης τις γνώσεις τους στον παραμετρικό σχεδιασμό για σιδηροδρομικά συστήματα υψηλής ταχύτητας.
Όλα τα σιδηροδρομικά έργα υψηλής ταχύτητας σε όλο τον κόσμο εξακολουθούν να καταλαβαίνουν πώς να ενσωματώσουν όλες αυτές τις διαφορετικές προκλήσεις με αποτελεσματικό τρόπο
Αυτή η προσέγγιση χρησιμοποιεί αλγόριθμους για τη δημιουργία επαναχρησιμοποιήσιμων προσαρμόσιμων σχεδίων, με αποτέλεσμα την ταχύτερη παράδοση σχεδιασμού των βασικών δομών. Αυτό φέρνει οφέλη γιατί, ενώ οι σιδηρόδρομοι χαμηλότερης ταχύτητας μπορούν να ακολουθούν το περίγραμμα της ξηράς, η απαίτηση των σιδηροδρομικών γραμμών υψηλής ταχύτητας για πιο ευθείες γραμμές αυξάνει την ανάγκη για γέφυρες, οδογέφυρες, μοσχεύματα και σήραγγες, προσθέτοντας κόστος και χρόνο στην κατασκευή.
Ο Τζάκσον προσθέτει ότι η εμπειρία της Aecom στη συλλογική παράδοση ήταν κρίσιμης σημασίας στα σιδηροδρομικά προγράμματα υψηλής ταχύτητας. Στα τέλη του 2022, ο σύμβουλος δεσμεύτηκε να παραδώσει τη διαχείριση προγράμματος για το έργο σιδηροδρομικών γραμμών υψηλής ταχύτητας στην Καλιφόρνια. Ο Τζάκσον λέει ότι η συλλογική παράδοση θα εξαλείψει τη σιωπηρή σκέψη σε όλο το σχέδιο.
Και προσθέτει: «Σε αυτά τα τεράστια έργα, έχετε τόσα πολλά στοιχεία να αντιμετωπίσετε, από τους σταθμούς μέχρι τα σιδηροδρομικά συστήματα όπως η γραμμή και η εναέρια γραμμή, μέχρι τις σήραγγες.
«Πιστεύω ότι πολλά σιδηροδρομικά έργα υψηλής ταχύτητας σε όλο τον κόσμο εξακολουθούν να καταλαβαίνουν πώς να ενσωματώσουν όλες αυτές τις διαφορετικές προκλήσεις με αποτελεσματικό τρόπο και αυτό είναι δύσκολο».
Ο Τζάκσον αναγνωρίζει ότι τα σιδηροδρομικά προγράμματα υψηλής ταχύτητας συχνά αντιμετωπίζουν δραματικές αυξήσεις κόστους, αλλά προσθέτει: «Νομίζω ότι όσο περισσότερο κάνουμε σιδηροδρομικά έργα υψηλής ταχύτητας, τόσο περισσότερο θα γίνουμε καλύτεροι στην παράδοσή τους, ιδιαίτερα σε τομείς όπως η εκτίμηση κόστους».
Οι προκλήσεις κόστους του HS2 συχνά γίνονται πρωτοσέλιδα. Ο προϋπολογισμός του ήταν 51,8 δισεκατομμύρια £ το 2019, αλλά πρόσφατες εκτιμήσεις τοποθετούν το κόστος πιο κοντά στα 155 δισεκατομμύρια £, με την αμφιλεγόμενη απόφαση να αναστείλει την ανάπτυξη του τερματικού σταθμού Euston μεταξύ των απωλειών που σχετίζονται με το κόστος του προγράμματος.
Ωστόσο, ο διευθυντής λογαριασμού Arcadis HS2, mobility, UK και Ireland Jonathan Sharrock λέει ότι τα μακροπρόθεσμα οφέλη μπορούν να δικαιολογήσουν το υψηλό κόστος του HS2 και άλλων προγραμμάτων. Και καταλήγει: «Μιλάμε για υποδομές που θα αποδώσουν οφέλη στην εθνική οικονομία μιας χώρας για δεκαετίες».
newcivilengineer.com
sidirodromikanea.blogspot.com
