على مدى نصف القرن الماضي ، شهدت صناعة السيارات تغيرات هائلة ، كما حدث في الطرق التي نسير عليها. تصبح السيارات أسرع وأكثر ذكاءً وأكثر تعقيدًا كل يوم ، وتحاول البنية التحتية التي تدعمها مواكبة ذلك.
كوكبنا مغطى بشبكة طرق عالمية. إنه ينمو باستمرار وسوف يتضاعف في 25-30 سنة. هناك العديد من الأشياء التي يمكن القيام بها في مجال إنشاء الطرق لجعل الطرق أكثر أمانًا وقوة وراحة من خلال الابتكار. حتى أن هناك فكرة لاستخدامها لتجميع الطاقة الشمسية وتخزينها ونقلها إلى شبكة كهرباء المباني السكنية.
نلقي اليوم نظرة فاحصة على هذه التقنيات وغيرها - نأخذ رحلة افتراضية على طرق المستقبل ، إذا جاز التعبير ، لإلقاء نظرة على الابتكارات المذهلة ومعرفة كيف ستتحول أساليب التصميم والمواد والتصميم في السنوات القادمة.
6 تقنيات ذكية للطرق المستقبلية
توهج في الظلام
بدلاً من إنفاق الكثير من المال على إضاءة الطرق التقليدية التي تغطي آلاف الكيلومترات ، فإن فكرة جعل علامات الطريق تتوهج في الظلام هي البديل الأفضل والأكثر قبولًا.
العلامات التراكمية الخفيفة متوفرة بالفعل على الطرق - على سبيل المثال ، في هولندا. يتم إنتاجه باستخدام طلاء يحتوي على مسحوق مضيء: يتم "شحنه" أثناء النهار ، وفي الظلام يبدأ بإصدار الضوء المتراكم.
تمتد خطوط الضوء الأخضر على طول المسار بالكامل وتتوهج لمدة تصل إلى 8 ساعات كل ليلة ، مما يساعد على توسيط السيارة على الطريق. من الناحية المثالية ، يتم استكمالها بعلامات طريق تحذيرية مصنوعة من طلاء حساس للحرارة. تم تحسين السلامة والقيادة نفسها تشبه لعبة الكمبيوتر. تنشأ الصعوبات فقط بسبب تقلب الطقس ومعه - وتوهج الطلاء.
ضوء تفاعلي
بالإضافة إلى إبراز خط الحركة ، هناك أيضًا فكرة لاستخدام المستشعرات. يعمل الضوء التفاعلي على مبدأ بسيط: عندما تقترب سيارة من جزء معين من الطريق ، فإن مستشعرات الحركة تضيء هذا القسم فقط. سيصبح الضوء أكثر سطوعًا كلما اقتربت من السائق ويخفت ببطء خلف السائق.
يعتبر الضوء التفاعلي مثاليًا للطرق السريعة ذات حركة المرور المنخفضة المستمرة. يسميها الخبراء لعبة الروليت لسلامة جميع مستخدمي الطريق لتوفير الطاقة والمال ، ولكن لا يمكن القول أن الأضواء التفاعلية تساعد في قتل عصفورين بحجر واحد ، مما يوفر توفير الطاقة والرؤية الليلية حسب الحاجة.
أضواء الرياح
على عكس مصادر الضوء التفاعلية ، سيتم تشغيل أجهزة طاقة الرياح بواسطة أقراص دوارة خاصة قادرة على تحويل تيارات الرياح من مرور السيارات إلى ضوء كهربائي. لكي يعمل هذا ، يجب تركيب مولدات القرص الدوار على طول الطريق. ستضيء الأنوار من السيارات العابرة ، وتنير الطريق لها ، ثم تنطفئ.
يجب أن تعمل هذه الطريقة جيدًا على الطرق المزدحمة ، مما يوفر إضاءة ثابتة للطريق مع تقليل تكلفة الكهرباء. لكنه لن يساعد السيارات الفردية في الظلام - نظرًا لأن تدفق الهواء القوي بما يكفي لتشغيل مصابيح طاقة الرياح ، فإنها لا تضيء مقدمًا ، ولكن فقط عند تجاوز السيارة.
حارة كهربائية ذات أولوية
فكرة أخرى مثيرة للاهتمام سيتمكن مستخدمو المركبات الكهربائية (EV) من شحن سياراتهم أثناء التنقل... للقيام بذلك ، تحتاج فقط إلى التحرك على طول حارة معينة.
سيحتوي ما يسمى بـ "نطاق الحث" على مجالات مغناطيسية مدمجة قادرة على شحن السيارة أثناء سيرها على الطريق. هذا مفيد بشكل خاص في البلدان التي يوجد بها العديد من المركبات الكهربائية على الطريق. لم يعد أصحابها بحاجة إلى البحث عن محطات شحن ، وسيتم دائمًا شحن سياراتهم.
الفائدة التي لا شك فيها في الرحلات القريبة وخاصة في الرحلات الطويلة - لا داعي للقلق بشأن المسافة التي يمكنك القيادة بها حتى تتمكن من العودة إلى المنزل. والسلطات جيدة - ليست هناك حاجة لبناء وصيانة سلسلة من نقاط الشحن على كل طريق.
طرق مشمسة
تذكر أننا ذكرنا الطرق التي يمكن أن تحصد الطاقة الشمسية؟ حسنًا ، لم تكن مجرد نظرية. Solar Roadways هو مشروع جديد يتضمن تركيب الألواح الشمسية على طرق مصنوعة من زجاج خاص ، مع مصابيح LED ومعالجات دقيقة. سيكون الزجاج متجددًا وصديقًا للبيئة ومتفوقًا في القوة على الفولاذ.
على الرغم من أننا اعتدنا على اعتبار الزجاج زلقًا ، إلا أن سطحه مصمم بحيث يمكن للسيارات التوقف بسرعة وأمان ، حتى عند السرعات العالية - تمامًا كما هو الحال في الطرق العادية. ستتمكن الطرق السريعة التي تعمل بالطاقة الشمسية أيضًا من إذابة الثلج في الشتاء وبالطبع استخدام الطاقة الشمسية للإضاءة ولأغراض أخرى.
الطرق الحركية
واحدة من أحدث التقنيات في الهندسة المدنية هي تطوير أغطية الأرضيات ، والتي ، عن طريق الحث الكهرومغناطيسي ، تقوم بتحويل خطوات الطاقة وتخزينها ، على سبيل المثال ، إلى أجهزة إضاءة تعمل بالطاقة. يمكن استخدامها في الداخل والخارج - في أي مكان به حركة مرور كثيفة.
ذهب الإيطاليون أبعد من ذلك في دراسة إمكانات الطاقة الحركية على الطرق السريعة وطوروا تقنية "ليبرا". بشكل تقريبي ، هذا طلاء مطاطي خاص يحول الطاقة الحركية الناتجة عن تحريك المركبات إلى طاقة كهربائية ، وينقلها إلى شبكة الطاقة المتصلة.
ابتكار في صيانة الطرق
تقودنا الطرق في كل مكان ، حتى إلى أبعد الأماكن. ولكن عندما يحدث شيء ما - أعمال الإصلاح جارية ، أو اصطدمت عجلة بفتحة ، أو مطب في السرعة لم تلاحظه - فنحن نقسمهم على ما يضيء الضوء.
لكن كما تعلم ، ليس من السهل بناء الطرق ، خاصة إذا كانت تمر عبر المروج والمستنقعات. وليست هذه هي المشكلة الوحيدة - فإصلاح الطرق السريعة وصيانتها يكون أحيانًا أكثر صعوبة من وضعها. إذن ، إليك بعض التقنيات المبتكرة التي يمكن أن تجعل هذه المهمة أسهل.
طرق بلاستيكية
وفقًا لـ WWF ، يمثل إنتاج الخرسانة 8 ٪ من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في العالم. تصنع الخرسانة من الركام الصلب مثل الحجر الجيري أو الجرانيت أو الرمل ، المستعبدين بالأسمنت أو البيتومين أو أي خليط لزج آخر ولكن ماذا لو حاولنا استبدال هذه الموارد الطبيعية المحدودة بأحد المنتجات البيولوجية الضارة للبشرية - البلاستيك؟ يمكن استخدامه بثلاث طرق:
- لبناء طرق جديدة.
- لإصلاح الموجود منها ؛
- لاستبدال الطلاء بالكامل.
على سبيل المثال ، في الهند ، لفترة طويلة ونجح في استخدام البلاستيك لملء حفر الطرق الصغيرة ، وفي المملكة المتحدة طوروا طريقة لتحويل البلاستيك إلى حبيبات - بعد هذه العملية ، تتم إضافتهم إلى الأسفلت ، مما يقلل من محتوى مواد رابطة طبيعية فيه. يتطلب طن واحد من الأسفلت 5-10 كجم فقط من البلاستيك المعاد تدويره - وهذا الخليط يجعل سطح الطريق أقوى وأكثر متانة. يمكن استخدام البلاستيك المعاد تدويره في شكله النقي ، وليس فقط للرقع ، ولكن أيضًا للاستبدال الكامل لسطح الطريق.
بالإضافة إلى ذلك ، يجري العمل في مجال الهياكل المعيارية الجاهزة. تزن الكتل البلاستيكية خفيفة الوزن أربع مرات أقل من الأسفلت ، وتدوم ثلاث مرات على الأقل ، وتشيد طريقًا أسرع بنسبة 70٪.يوجد في الداخل تجاويف تسمح بتمديد الأنابيب والكابلات دون أن تستغرق وقتًا طويلاً في أعمال الحفر وقادرة على تجميع المياه الزائدة ، مما يمنع الفيضانات أثناء هطول الأمطار الغزيرة.
لكن هناك فارق بسيط واحد غير سار. الحياة "في البلاستيك" ليست جيدة كما تبدو. مع تدهور الطرق ، يمكن للجسيمات البلاستيكية الدقيقة التي يتم إطلاقها في البيئة أن يكون لها آثار ضارة على الحياة البرية وصحة الإنسان.
أنظمة إذابة الثلج الكهربائية
يمكن أن يكون الشتاء قاسياً للغاية بالنسبة لسائقي السيارات ، خاصةً عندما تتساقط الثلوج باستمرار. يستغرق تنظيف الطرق الكثير من الوقت والجهد ، ناهيك عن الأخطار التي تنتظر السائقين.
تساعد أنظمة ذوبان الجليد الكهربائية في فصول الشتاء المعتدلة ولكن الثلجية. وهي متوفرة في شكلين - حصيرة وكابل. تتيح الحصائر تركيبًا سريعًا وسهلاً على مساحات كبيرة ، وكابلات لأقصى قدر من المرونة.
يقوم كلا النظامين بتسخين سطح الطريق دون تركه يتجمد (حيث يذوب الثلج ، ويتبخر الماء السطحي دون إعادة تجميد) ويتحدان مع العديد من أدوات التحكم وأجهزة الاستشعار لاكتشاف عوامل مثل درجة حرارة الهواء أو رطوبة الأسفلت.
الأهم من ذلك ، أنها تسمح لك بالاستغناء عن الملح الصخري والمواد الكيميائية الضارة التي تشكل خطورة على الأشخاص والحيوانات والمركبات. الشيء السيئ الوحيد هو أن عمق حدوثها ليس كبيرا. تشمل العيوب أيضًا ارتفاع استهلاك الطاقة وعدم الكفاءة في درجات حرارة منخفضة حقًا. لكن العلماء يعملون على ذلك.
إصلاح سريع مع رقع خاصة
يمكن أن تستغرق إصلاحات الطرق وقتًا طويلاً. كقاعدة عامة ، فإنه يسبب اضطرابات مرورية ، نتيجة لذلك - ازدحام مروري على بعد كيلومترات وغاضب وغير سعيد. ولكن باستخدام التصحيحات الصحيحة ، يمكن إنجاز الأمور بشكل أسرع وأسهل.
سئم مطار دولوث ، الذي يستخدم لمقاتلات F16 ، من التعامل مع الحفر على مدارج الطائرات. في خريف عام 2019 ، قررنا تجربة تطوير جديد - American Road Patch. تمت إزالة الرقع القديمة ، ووضع "جص" جديد ودكه جيدًا ، مما أدى إلى إدخال غشاء مانع للتآكل في سطح الطريق. منذ ذلك الحين ، وبعد هطول أمطار عديدة وتساقط ثلوج وانخفاض درجات الحرارة ، استمرت الرقع في العمل. الأهم من ذلك ، بعد التطبيق ، يمكن أن يتعرضوا على الفور للإجهاد.
التكنولوجيا مهتمة ببناة الطرق. في الولايات المتحدة ، يتم استخدامه بالفعل بقوة وعلى الطرق الرئيسية ذات حركة المرور الكثيفة - لإصلاح الحفر بسرعة ، وختم الأسفلت والشقوق الخرسانية ، وإغلاق الفتحات حول البوابات ، والمزاريب ، والقيود وعلامات الطرق ، وتوصيل الجسور غير المستوية ، إلخ
طرق الشفاء الذاتي
الخرسانة ، بغض النظر عن الجودة العالية ، تتشقق في النهاية وتحتاج إلى الإصلاح. هل يستطيع أن "يشفي" نفسه؟ من الصعب تصديق ذلك ، لكن العلماء وجدوا طريقة لجعله يشفي ذاتيًا.
في عام 2013 ، تعاونت جامعة باث وكارديف وجامعة كامبريدج لتطوير مفهوم جديد للخرسانة الذكية ومواد البناء الأخرى القائمة على الأسمنت. كجزء من المشروع ، قاموا بإنشاء خليط خرساني يحتوي على كبسولات دقيقة مع كاشف خاص - البكتيريا ، والتي يتم تنشيطها عندما يدخل الماء في الكراك. نتيجة لذلك ، يتم تكوين الكالسيت (الحجر الجيري) ، والذي يقوم بسد الكراك بشكل موثوق حتى قبل أن يبدأ الماء والأكسجين في تآكل التعزيز المعدني الموجود في الأعماق.
لا يمكن المبالغة في تقدير مزايا هذه التكنولوجيا - ستكون ذات فائدة كبيرة جسديًا وماليًا ومؤقتًا.
استنتاج
دفعت الحاجة إلى بنية تحتية مستدامة للنقل والحلول البيئية الباحثين إلى البحث عن طرق غير تقليدية لبناء الطرق وصيانتها وتحسينها.
تتوقف الممرات عن كونها بيئة مملة للانتقال من مكان إلى آخر وتتحول تدريجيًا إلى مراكز متعددة المهام. سنكون قادرين قريبًا على استخدامها لشحن السيارات الكهربائية وحتى توليد طاقة بديلة لتشغيل منازلنا. سيكون هذا سهلاً بفضل أسطحها الكبيرة والمسطحة والمفتوحة.
هناك أيضًا تقنيات توفر إضاءة جيدة لأقسام الطرق باستخدام طرق موفرة للطاقة وصديقة للبيئة. نأمل أن تصبح الطرق في حياتنا "أكثر ذكاءً" ، وأكثر متعة ، وأنظف ، وأكثر أمانًا. يبقى فقط للتعامل مع الحفر.
|| قائمة |
- 6 تقنيات ذكية للطرق المستقبلية
- توهج في الظلام
- ضوء تفاعلي
- أضواء الرياح
- حارة كهربائية ذات أولوية
- طرق مشمسة
- الطرق الحركية
- ابتكار في صيانة الطرق
- طرق بلاستيكية
- أنظمة إذابة الثلج الكهربائية
- إصلاح سريع مع بقع خاصة
- طرق الشفاء الذاتي
