راهکارهای فناورانه برای بحران برفی

ندا اظهری، مترجم:روز شنبه بعد از مدت‌ها تهران و همزمان بسیاری نقاط کشور نخستین برف زمستانی خود را تجربه کرد. زمین سفیدپوش شد و ماجرای تکراری سوءمدیریت‌ها و غافلگیری که نمی‌توان دلیلی برای آن پیدا کرد، شروع شد. ساده‌ترین اقدامی که هر سال در مواجهه با چنین شرایطی انجام می‌شود، همان نمک‌پاشی بود که این بار در بیشتر خیابان‌های تهران حتی شاهد این راهکار ساده هم نبودیم تا کمی از دشواری تردد اتومبیل‌ها در خیابان‌های شمالی و غربی شهر و نیز جاده‌های مواصلاتی به تهران بکاهد. تهران هنوز هم با تمام ابهتی که دارد، در روزهای بارانی و برفی مچاله می‌شود و این مردم هستند که زیر این بار کمر خم می‌کنند و هیچ‌وقت چاره‌ای برای آن پیدا نمی‌شود. اما مشکل برف‌روبی تنها منحصر به ایران نیست و تقریبا تمام کشورهایی که از این نعمت برخوردارند، به نوعی با این چالش هم دست به گریبان‌ هستند. اما در این بین، فناوری دنیا را به جای بهتری تبدیل کرده و محققان سعی می‌کنند با کمک آن، راه‌حل‌های متفاوتی برای چالش‌های موجود در جهان پیدا کنند.

  جایگزینی برای نمک‌پاشی پرهزینه
یکی از اولین روش‌هایی که برای زدودن برف از معابر، خیابان‌ها و جاده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، به کار بردن نمک برای آب کردن سطح معابر و خیابان‌هاست. نمک جاده از ایجاد یخ‌زدگی روی سطوح جلوگیری می‌کند. نمک‌پاشی در بزرگراه‌های آمریکا از دهه 1950 میلادی انجام می‌شود و بررسی‌ها اثبات کرده است که همین کار تا 88درصد از بروز تصادفات و 85درصد از بروز جراحات جلوگیری می‌کند. اما همین روش به ظاهر ساده هزینه‌های بالایی را برای دولت آمریکا در پی داشته به‌طوری که در برخی شهرها 65 تا 100 دلار به ازای هر تن هزینه داشته است. به گزارش charlestownlandscaping، هر ساله بسیاری از شرکت‌های خصوصی در آمریکا 150 دلار به ازای هر تن برای سنگ نمک می‌پردازند. برآوردها نشان می‌دهد که شهرها و شرکت‌های خصوصی 2 میلیارد دلار از بودجه سالانه خود را برای خرید سنگ نمک اختصاص داده‌اند. از این رو به دلیل هزینه‌های بالای این راهکار، بسیاری از کشورها به دنبال روشی جایگزین هستند. برخی جوامع از جایگزین‌های غیرمتعارف مانند آب چغندر یا آب نمک پنیر در جاده‌ها استفاده می‌کنند که در عین اینکه دوستدار محیط‌زیست هستند، ارزان‌تر از نمک جاده تمام می‌شود اما مانند نمک به‌وفور یافت نمی‌شود. نمک با پایین آوردن نقطه انجماد آب، باعث ذوب شدن یخ می‌شود. استفاده از نمک در پیاده‌روها و معابر مانع از تشکیل یخ می‌شود. از طرفی، نمک ساینده است و علاوه‌بر یخ‌زدایی کردن سطوح، مانع از لیز خوردن می‌شود از این رو گزینه مناسبی برای پیاده‌روها و پارکینگ‌ها و حتی بزرگراه‌ها و معابر به شمار می‌رود. گاهی نیز به جای نمک از شن استفاده می‌شود اما از آنجایی که شن دیگر قابلیت ذوب کردن برف و یخ را ندارد، استفاده از نمک گزینه بهتری است. استفاده از شن زمانی ارجحیت دارد که نمی‌توان از نمک به‌عنوان یک ماده ساینده روی سطوح بتنی یا پوشش‌هایی استفاده کرد که احتمال آسیب دارند. شن بیشتر برای ایجاد اصطکاک و جلوگیری از لیز خوردن روی برف پاشیده می‌شود و جنبه آب کردن برف و یخ ندارد.
اما امروزه تنها از نمک استفاده نمی‌شود بلکه به لحاظ فنی آن را تغییر داده‌اند تا دمای انجماد برف را پایین بیاورند. به‌عنوان مثال، «کلسیم منیزیم استات» ماده‌ای است که مانع از تشکیل یخ تا دمای منفی 33 درجه سانتی‌گراد می‌شود. فرآورده‌های بر پایه نیتروژن مانع از تشکیل یخ تا دمای منفی 29 درجه سانتی‌گراد می‌شوند. پتاسیم کلراید گزینه امن‌تری برای حیوانات خانگی است و تشکیل یخ را تا منفی 24 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌دهد از این‌رو گزینه خوبی برای روزهای سرد زمستانی به شمار نمی‌رود. منیزیم کلراید سایندگی کمتری نسبت به دیگر محصولات دارد و رطوبت هوا را در رطوبت 32 درصدی جذب کرده و به‌سرعت یخ را ذوب می‌کند. کلسیم کلراید نیز از ایجاد یخ تا دمای منفی 33 درجه سانتی‌گراد جلوگیری می‌کند و یکی از مهم‌ترین مواد دوستدار محیط‌ زیست است که البته قیمت بالایی دارد. این ترکیبات معمولی هستند که غالبا برای یخ‌زدایی در فصل زمستان استفاده می‌شود. در اتحادیه اروپا، 98 درصد از موادشیمیایی به کار رفته برای یخ‌زدایی معابر در سال 2000 میلادی را نمک یعنی سدیم کلراید تشکیل می‌داد که تا دمای منفی 5 یا نهایت منفی 7 درجه سانتی‌گراد موثر واقع می‌شود اما برای دمای سردتر، کلسیم کلراید هم در برخی کشورها به نمک اضافه می‌شود اما از آنجایی که هزینه آن 6 برابر آسیاب کردن برف تمام می‌شود، استفاده از آن محدودیت دارد.

  نقشه‌های دیجیتال ردیاب
یکی از تجهیزاتی که بسیاری از شهرهای دنیا به آن مجهز هستند، نقشه‌های دیجیتال برف‌روبی است که به شهروندان امکان می‌دهد در روزهای برفی پیش از خروج از منزل به وسیله نقشه دیجیتال، خیابان‌هایی را که برف‌روبی شده‌اند، بررسی کرده و به این شیوه بتوانند مسیریابی بی‌دردسرتری در چنین روزهایی داشته باشند. این نقشه‌ها همچنین این قابلیت را در اختیار دارند که افراد، درخواست برف‌روبی خیابان‌های برف‌گرفته را هم ثبت کنند. همچنین برخی شرکت‌های خصوصی برف‌روبی نیز از این نقشه‌ها استفاده می‌کنند تا گروه‌های مشغول در آن بتوانند برای فعالیت خود برنامه‌ریزی کرده و تازه‌ترین فعالیت‌های شرکت را در برف‌روبی معابر مشاهده کنند.
  یخ‌شکن‌های مدرن به جای مواد شیمیایی
به گزارش roadsbridges، برف‌روبی مکانیکی راهی موثر در بزرگراه‌ها و جاده به شمار می‌رود. کشورهای مختلف با استفاده از تیغه‌های برف‌روب پیشرفته این کار را انجام می‌دهند. این تیغه‌ها نه‌تنها مقرون‌به‌صرفه‌تر هستند، بلکه آسیب کمتری را هم به جاده‌ها وارد کرده و نیاز به استفاده از موادشیمیایی را کمتر می‌کند. یخ‌شکن‌ها از جمله ماشین‌آلات سنگین مخصوص برف‌روبی هستند که از تیغه‌های فلزی برای شکستن برف یا یخی استفاده می‌کند که روی سنگفرش یا سطح خیابان را پوشانده‌اند و این تیغه‌ها، برف یا یخ را به قطعات کوچک‌تر تقسیم کرده و آنها را از سر راه برمی‌دارد. این دستگاه با تکه کردن برف و یخ، هیچ آسیبی به آسفالت و پیاده‌روهای بتنی وارد نکرده و استفاده از نمک را به حداقل می‌رساند.

  ماشین‌آلات تیغه لاستیکی
ابزارهای به‌کاررفته در این ماشین‌آلات از تیغه‌های لاستیکی ساخته شده است. این نوع تیغه برای زدودن برف سبک از خیابان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این تیغه‌های لاستیکی آسیب کمتری به نشانه‌های جاده‌ای وارد کرده و روی آجر و سنگفرش به‌خوبی به کار می‌رود. تیغه‌های برف‌روب در ترکیب با تیغه‌های برف‌روب پیشرفته جلویی برای حذف مایعات اضافی یا برف باقی‌مانده استفاده می‌شود. برخی ایالت‌های آمریکا هم از ترکیب سه‌تیغه با هم استفاده می‌کنند که یک تیغه اصلی برای برف‌روبی، یک تیغه برای ایجاد خراش و سفت کردن برف‌های پاک‌شده و تیغه دیگر هم برای جمع کردن باقی‌مانده برف‌ها به کار می‌رود. همچنین ماشین‌آلات دوتیغه‌ای هم در برخی ایالت‌ها مورد آزمایش قرار گرفته که در آن یک تیغه شیار انداز با نوک کاربینی به همراه یک تیغه برف‌روب استفاده می‌شود که در پشت آن نصب می‌شود. استفاده از این دستگاه، نیاز به نمک‌پاشی را تا 50 درصد کاهش داده و باعث صرفه‌جویی در تأمین نمک می‌شود.

  دستگاه‌های جارویی
فرودگاه‌ها جزء مکان‌هایی هستند که اغلب برای پاک کردن باند فرودگاه از دستگاه‌ها و ماشین‌آلات جارویی استفاده می‌کنند. اما این تنها محدود به فرودگاه‌ها نمی‌شود و شرکت‌ها و آژانس‌های مختلف نیز چند سالی است از این ماشین‌آلات در پیاده‌روها و جاده‌ها استفاده می‌کنند. اما عملکرد دستگاه‌های جارویی به اندازه تیغه‌های برف‌روبی نیستند و بیشتر روی جاده‌هایی با برف خشک عملکرد بهتری دارند. نروژ هم از جمله کشورهایی است که برای محدود کردن استفاده از نمک، استفاده از دستگاه‌های جارویی را برای برف‌روبی معابر و جاده‌ها گسترش داده است.

  ربات‌های برف‌روب
در دنیای امروز که بسیاری از کارها به‌طور دیجیتال انجام می‌شود، حضور ربات‌های برف‌روب خیلی هم دور از ذهن نیست. در این ربات‌ها که از هوش مصنوعی استفاده شده، مجهز به چرخ‌های آجداری هستند که 360 درجه حرکت کرده و قادرند برف‌های پاک‌شده را تا 7 متر پرتاب کنند. همچنین این ربات‌ها دارای دتکتورهای آلتروسونیک هستند که مانع از برخورد ربات با موانع می‌شوند و نیز یک دوربین امنیتی هم در قسمت جلوی ربات تعبیه شده است که مشاهدات آن را کنترل می‌کند. صاحبان این ربات می‌توانند به‌طور خودکار آن را تنظیم کنند تا منطقه‌ای خاص را برف‌روبی کرده و از طریق اپلیکیشن همراه این فرآیند را کنترل کنند. این ربات‌ها با گوشی‌های هوشمند اندروید یا iOS و تبلت قابل‌کنترل هستند و برای برف‌روبی پیاده‌روها، پارکینگ‌ها و خیابان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

  تراکتور RT-1000
این تراکتور که عملکردی کاملا مستقل دارد، با استفاده از فناوری لیدار (فناوری تشخیص و اندازه‌گیری با امواج رادیویی)، رادار و 6 دوربین داخلی، برف را در امتداد هدفی معین پاک می‌کند. کاربران حتی می‌توانند از قابلیت کنترل از راه دور این تراکتور استفاده کنند که به آنها این امکان را می‌دهد تمام فعالیت‌های ربات را حتی از منزل تحت کنترل بگیرند.

  پیاده‌روهای حرارتی
به گزارش earthdevelopmentinc، خیابان‌ها و پیاده‌روهای شهرهایی که روزهای برفی زیادی را تجربه می‌کنند به فناوری جدیدی مجهز هستند که امر برف‌روبی را آسان‌تر می‌کند. در این مناطق، غالبا از سیستم‌های گرمایشی در لایه زیرین سطح خیابان یا پیاده‌رو استفاده می‌شود که چند هزار دلار هزینه دارد و باید پیش از ساخت کامل پیاده‌رو یا خیابان، در زیر سطح کار گذاشته شود. این سیستم، سیستم‌های حرارتی تشعشی الکتریکی یا هیدرونیکی است. این سیستم گرمایشی هم به‌طور دستی و هم به‌طور خودکار فعال می‌شود و کاربران با کاهش دما می‌توانند آن را به‌گونه‌ای تنظیم کنند که یا به‌طور خودکار شروع به فعالیت کند یا درصورت نیاز فعال شود. این بدان معناست که وقتی برف و یخ تشکیل می‌شود، سیستم حرارتی به‌طور خودکار یا دستی شروع به کار کرده و برف و یخ را آب می‌کند. درواقع حسگرهای کنترل‌کننده آب‌وهواست که این سیستم حرارتی را به‌طور خودکار فعال می‌کند تا برف و یخ سطوح را ذوب کند.

  فناوری خودکار خودروها
این شیوه راهی فناورانه برای کاهش میزان نمک و موادشیمیایی موردنیاز برای برف و یخ‌زدایی است. این فناوری از طریق حسگرهای متصل به وسایل نقلیه، میزان نمک را اندازه‌گیری کرده و فرآیند یخ‌زدایی طی 24 ساعت انجام می‌شود. با این فناوری تنها مقدار معینی نمک مورد استفاده قرار می‌گیرد که نه‌تنها هزینه‌ها کاهش می‌یابد بلکه با کاهش نمک مصرفی از جاده‌ها، خودروها و محیط‌زیست محافظت می‌کند.

  برف‌روب‌های سه‌تیغه‌ای
ماشین‌های برف‌روب استاندارد تنها قادرند در یک زمان 3 متر از مسیر جاده را برف‌روبی کنند این درحالی است که برف‌روب‌های سه‌تیغه در آن واحد 7 متر یا دو لاین از بزرگراه را به‌طور همزمان و در یک بار عبور پاک‌سازی می‌کند. یکی از این تیغه‌ها در جلوی دستگاه و دو تیغه دیگر در طرفین آن تعبیه شده‌اند تا به‌راحتی از هر طرف بتوانند برف‌روبی را به‌طور موثرتری انجام دهند. هر طرف این دستگاه مجهز به یک تیغه سه متری است که در لحظه می‌تواند هم از یک، دو یا هر سه تیغه استفاده کند.