爲什么青藏鐵路兩邊要插上1.5萬根鐵棒？網傳20萬元1根，真的嗎？

青藏鐵路被稱爲“天堂之路”，因爲它是世界上最高的鐵路，全程大約有960公裏是在海拔4000米以上的地區——比世界上任何一條高原鐵路都長。

乘坐火車行駛在青藏鐵路上，我們會與許多奇妙的景象相遇，其中一個被討論比較多的是，在一些路段中，旅客可以看到鐵路兩旁插着許多鐵棒。

這些鐵棒很高，有一些地區是斜插着，有些地區則是筆直的插着，據信整個青藏鐵路兩旁有1.5根這種鐵棒，整個插棒的路段累計超過35公裏。

另外，我還查到這些鐵棒還相當昂貴，網上有傳言它們要20萬元一根。

那么問題來了，這些鐵棒到底是什么，爲什么要在青藏鐵路兩旁放上這么多根呢？

這些鐵棒到底是什么？

這些鐵棒被稱爲熱棒，它們其實是青藏鐵路的熱導裝置，是給鐵路下面的路面降溫用的，而之所以路面需要降溫，是因爲青藏鐵路有很長一段路是在永久凍土上建造的。

永久凍土對施工是非常不友好的，因爲一些永久凍土的表層會隨着季節性融化和凍結，讓土地在蓬松和堅硬間切換，從而導致上面的基建損毀。

“有昆侖山脈在，鐵路就永遠到不了拉薩！”

這句話是美國現代火車旅行家保羅·索魯在他的數據《遊歷中國》中，對西藏通鐵路的一個預測。

他做出這樣預測的原因很簡單，因爲如果你要把火車开到拉薩，至少要經歷550公裏長永久凍土區。

鐵路要在永久凍土區建造是非常困難的，必須要解決永久凍土季節性變化的問題——最主要的就是阻止它融化，熱棒就有這個作用。

熱棒的相關技術並不是什么先進的創新，類似的東西我們可以在許多需要散熱的機器中找到，只是它們通常叫作“熱管”。

圖：電腦中的熱管

原理非常簡單，就是應用一些非常容易吸熱揮發的物質作爲，在管/棒內部循環，完成熱源與外界的熱量交換。

對於青藏高原的熱棒來說也是一樣，它就是一個散熱系統，只是熱源換成了永久凍土。

據信這些熱棒有三種規格——8米10米和12米（也有說法它們還有7米的規格），其中大部分長度都埋在地下，只有2米左右裸露在外作爲熱交換的外界部分。

這些熱棒內部裝載的導熱介子主要是液氨，液氨的沸點很低，在冬季的時候，空氣的溫度比永久凍土的溫度低很多，這時候液氨會吸收永久凍土的熱量並揮發到熱棒的地面部分，這部分裝有散熱片，可以快速將熱量傳遞給空氣，而氨在地面冷卻液化之後又回到熱棒的底部，繼續吸收那裏的熱量，以此循環。

但是在夏季的時候，永久凍土的溫度會比空氣溫度低，這時候熱棒就不起作用了，永久凍土這時也不再是“熱源”了。

但這個散熱系統可以在一整年內，確保青藏鐵路下面的永久凍土是在熱量流失的，這已經可以有效阻止它的融化了。

你可能會問，熱棒這么貴，只發揮這么點作用，真的有必要嗎，或者直接在永久凍土融化的時候打地基造鐵路不好嗎？

熱棒這么貴真的必須用嗎？

熱棒確實是有效果的，這個是中國的科學家經過很長時間的試驗之後才用於實踐的，實驗結果是熱棒的影響半徑在1.8米左右，而傾角在25°~30°之間時降溫效果最佳。

這就是爲什么現在有一些熱棒是斜着插的，以及兩根熱棒間的距離是3米左右的原因所在。

另外，在永久凍土上無論你在什么時候施工或者打地基都是沒用，因爲冰凍時它的體積會增大，而融化時會沉降，這些都會破壞建築結構，特別是上面還有火車在運行時。

想要延長鐵路的使用壽命，唯一的辦法就是不要讓它溫度波動得太厲害，而永久凍土的類型也不相同——年平均溫度不同，而對於一些永久凍土來說，熱棒就是一種不錯的選擇。

不過，一根熱棒20萬元，這個確實是有點誇張了，實際應該不用這么貴，因爲無論是材料還是技術都不值這個價。

我不知道這個價格哪裏傳出來的，如果屬實的話，估計也是它整個使用周期內包括維護在內裏的所有費用總和。

我這邊有查到一份公开的關於青藏鐵路熱棒的合作相關文書[1]，咱們國家其實是和新加坡一家熱棒生產公司合作，當時籤訂的合同是2100萬元——遠達不到20萬元一根，不過內容中我並沒有看到這家公司是否提供了青藏鐵路的全部熱棒。

全球變暖青藏鐵路咋辦？

衆所周知，現在全球變暖的趨勢越來越明顯，永久凍土的融化變得越來越難以控制，很多人可能會擔心這對青藏鐵路會有影響嗎？

答案是肯定的。

不過青藏鐵路的永久凍土區的“散熱系統”遠不止熱棒一種方式，它在建設之初就有許多應對全球變暖的方案。

據信，青藏鐵路永久凍土區總長度爲632公裏——比預先設想的550公裏要長許多，其中屬於溫暖永久凍土的有275公裏——這些土地年平均溫度在0 ~ - 1℃之間，221公裏屬於富冰永久凍土區——這些土地含冰量大於20%，還有是兩者之間搖擺的永久凍土。

不同的永久凍土，它們有着完全不同的屬性，所以也需要有不同的防御措施。

圖：青藏鐵路上的遮陽棚

對於大部分永久凍土區，只要給它鋪上碎石和遮陽篷就好了，遮陽棚可以反射掉太陽輻射以減緩地面升溫。

碎石則會在冬季的時候引發瑞利-貝納德對流，並釋放永久凍土的熱量，而在夏季的時候碎石則可以有效防止對流，同時碎石接觸面通常很小，它可以有效減緩永久凍土層從周圍空氣中獲得熱量。

圖：不同區域碎石的鋪設方式也有所講究

另外一些區域還會鋪設通風管道，這個和熱棒作用差不多，也是通過對流的方式來降溫地面。這種主要是設立在空氣年平均氣溫高於永久凍土3℃左右的區域，管道加大了凍土對流的表面積，從而更快更容易降溫。

圖：青藏鐵路上的通風管道

還有一種方式，就是在一些區域會添加一些材料，這些材料在冰凍和解凍狀態有着不同的熱傳導效率，以此來讓永久凍土在冬季時擴大熱量流失、夏季時則減少熱量輸入。

其實，你會發現，熱的三種傳遞方式——輻射、對流和傳導，在青藏鐵路的永久凍土區都有所應用，這些會最大程度的降低全球變暖帶來的影響。

參考：

[1].https://sunpower.listedcompany.com/newsroom/Press_Release_Heat_Pipe_Contracts_final.pdf

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