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乘坐火车时，标志性的感官体验之一其实是创新带来的声音。随着钢轨升温，它们会膨胀：每升高 10 华氏度，1,800 英尺的铁轨会膨胀一英寸多。因此，过去铁轨是分段铺设的——每段长度在 30 到 60 英尺之间——并留有小缝隙。
“你听到的非常特殊的火车轨道噪音——咔哒…咔哒…咔哒…咔哒…咔哒——是因为铁轨之间有缝隙，而这个缝隙是为了应对这种膨胀，”德夫·尼约吉说，他研究德克萨斯大学奥斯汀分校的城市气候极端现象。
然而，在严重的热浪中，铁轨会膨胀到下面的枕木无法再将其固定住。然后，铁轨会明显地弯曲，变成所谓的“阳光扭结”。这对火车来说是一个严重的危险，火车可能会在错位的轨道上脱轨。在极端情况下，轨道会剧烈弯曲，从笔直变成怪异的曲线，几乎瞬间。因此，如果天气过热，铁路公司会出于预防措施而降低火车速度，这会减少可能导致弯曲的机械能。例如，Amtrak 在上个月的一次残酷热浪期间，如果轨道温度达到 140 华氏度，就会将速度限制在每小时 80 英里。这部分是上个月在华盛顿特区和波士顿之间的东北走廊发生的 Amtrak 列车延误的原因。（Amtrak 未回应为本文提供评论的多次请求。）
随着极端热浪加剧，越来越多的铁轨会变成“阳光扭结”，扰乱减少碳排放和减缓变暖的通勤铁路服务。2019 年的一项研究估计，在假设未来 20 年温室气体排放量下降的情况下，到 2100 年，美国铁路网络的额外延误成本可能高达 250 亿至 450 亿美元。
与树木倒在轨道上造成交通堵塞或道岔断裂相比，热浪对铁路运营商来说是一个更大、更难解决的问题。“热浪往往是区域性的，所以影响可能很大，”2019 年研究的作者之一、提供基础设施脆弱性评估的 Resilient Analytics 的高级气候顾问雅各布·赫尔曼说。“它可能会在五天内影响整个东北走廊。”
随着气候变化导致更热、更长的热浪，公司正在重新评估其运营并采用新技术。铁路公司已经使用远程传感器来确定其轨道的温度，但随着热浪的加剧，它们正变得越来越先进。例如，它们正在使用计算机建模来研究如何使轨道更不易弯曲，以及其他许多措施。“该行业正在实施新的方法，利用先进的传感器、卫星成像和人工智能来不断监测轨道健康并应对任何潜在危险，”美国铁路协会子公司 MxV Rail 的研究与创新副总裁斯科特·卡明斯说。
虽然铁轨上的这些缝隙减少了弯曲问题，但火车车轮每次经过每个缝隙都会对铁轨和车辆造成磨损。作为回应，几十年来，铁路公司一直在部署“连续焊接轨道”（CWR）——长度为四分之一英里或更长的轨道段。CWR 被混凝土枕木（轨道下的条状物，过去是木制的）牢固地固定在原位，枕木本身则通过填充在它们之间的道砟石固定。英国 Sensonic（一家火车安全技术公司）的铁路专家丹尼尔·派克说：“一切都变得更加坚固了。“你们有更多的质量在那里保持一切就位。”
铁路公司甚至会根据特定气候调整轨道：在适宜的条件下铺设连续焊接轨道，工作人员会为当地的最高和最低温度做好准备。“铁轨是在‘中性温度’下铺设和固定的，即轨道的平均温度，”塔夫茨大学土木与环境工程教授、研究气候变化对基础设施影响的法希德·瓦赫迪法德说。“这有助于确保轨道在温度波动中保持稳定。”随着区域温度升高，铁路公司可能会选择在较热的日子铺设轨道，从而为日益极端的高温做好准备。（尽管冬季铁轨变冷时会收缩，这可能导致开裂。）
另一项干预措施是给铁轨刷白，这可以将大部分太阳能反射掉。“听起来很疯狂，”派克说，“但它确实有效。”这很费力——由于油漆磨损和会变脏，需要不断重新涂刷——但轨道安装的机器可以快速完成这项工作。
一种称为分布式声学传感的新技术使用沿着铁路线的光纤电缆来“倾听”缺陷。轨道上的干扰会搅动光学元件，改变光线通过它们的方式。一个特殊的设备会对这些变化进行分析，以确定是落石撞到了轨道，还是轨道出现了裂缝，因为每种干扰都有其独特的信号。
随着轨道升温和膨胀，光纤已经可以听到“热声”。派克说，理论上，Sensonic 的技术可以检测到与弯曲相关的独特地面振动。他们只需要数据——也许他们可以手动加热测试轨道以诱发“阳光扭结”——来训练算法识别它们。派克说：“我们已经生产了一些落石、滑坡传感器，它们正在寻找地面振动。“所以我可以想象——我不能保证——但我可以想象我们会调整它们来检测它。”
如果铁路公司能够获得有关其易弯曲性方面的更好数据——例如大范围内的具体轨道温度，而不是依赖于当地气温的推断——它们就可以更准确地确定为预防起见需要将火车减速多少。这可以避免延误，防止通勤者返回汽车，为铁路公司省钱，并总体上使火车更安全。“你可以就速度指令做出更明智的决定，”Resilient Analytics 的赫尔曼说。“也许不需要每小时 40 英里。也许只需要每小时 10 英里。也许根本不需要。”
本文最初发表于 Grist，网址为 https://grist.org/transportation/taking-a-train-during-a-heat-wave-watch-out-for-sun-kinks/。
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