Hvorfor britiske jernbaner ikke kan håndtere hedebølger – og hvad kan hjælpe

Storbritanniens jernbaneforbindelse er blevet ramt af omfattende togforsinkelser og høje niveauer af aflysninger under hedebølgen. Hele østkystlinjen mellem Edinburgh og London var lukket i timevis den 20. juli på grund af varmen.

Så hvorfor forårsager hedebølgen så meget kaos på togstrækningerne? Som de fleste byggematerialer udvider stål, som skinnerne er lavet af, sig, når lufttemperaturen stiger. Når denne bevægelse tilbageholdes af forankringen, som holder skinnen og svellen (de rektangulære understøtninger til skinnerne) på plads, opbygges interne spændinger, og kompressionsspænder eller knækker skinnen.

Denne knækning kan få et langt stykke stål, såsom en stålskinne, til at bøje lidt eller knække. Tog kan ikke køre over jernbanelinjer med knæk. I USA har kinks forårsaget af solen forårsaget over 2.100 togafsporinger i de seneste 40 år, svarende til omkring 50 afsporinger om året.

Når lufttemperaturen når 30°C, kan skinner i solen nå 50°C. I Storbritannien er der pålagt en midlertidig hastighedsbegrænsning, når skinnerne når denne temperatur, fordi togene lægger mindre pres på skinnerne, når de sænker farten. Nogle jernbanevedligeholdelsesteam maler skinnerne hvide for at køle dem ned om sommeren. Ifølge Network Rail kan dette reducere skinnetemperaturen med 5°C til 10°C. Network Rail-arbejdere begyndte at male toglinjerne flere dage forud for hedebølgen i juli.

Moderne skinnesystemer bliver bedre til at holde skinner på plads. De fleste skinner består af lange skinnestykker, der strækkes og svejses sammen, hvilket hjælper med at holde dem på plads. Dette mindsker risikoen for knæk. Når et spor består af korte skinner, der er boltet sammen, efterlader Network Rail små mellemrum mellem hver enkelt for at tillade udvidelse i varmt vejr.

Elektriske tog er ofte drevet af luftledninger, som også kan blive beskadiget af varmt vejr. Varme kan få ledninger til at udvide sig og synke. For meget nedbøjning vil ødelægge køreledningsudstyret. Et remskivesystem holder overliggende ledninger spændte og kan kompensere for nedbøjning.

Hvordan andre nationer klarer sig

Efterhånden som temperaturerne stiger til hidtil usete niveauer, er selv spanske togstrækninger, som typisk klarer sig godt i varmen, ved at bule, og tjenesterne aflyses.

Kontinuerlige svejseskinner, som bruges som standard over hele verden, inklusive i Storbritannien, er optimeret til at arbejde omkring en given "stress-fri temperatur" (SFT). Jo højere denne temperatur er, jo varmere kan skinnerne blive uden at bukke.

I Storbritannien er SFT 27°C, den traditionelle gennemsnitlige sommerbanetemperatur. I USA varierer standardværdierne mellem 35°C og 43°C.

Hvis UK SFT var højere, så kunne jernbanerne fungere i varmere vejr, fordi skinnerne ikke ville udvide sig så meget ved højere temperaturer. Men hvis skinnerne er lavet til en for høj SFT, vil de ikke være i stand til at klare de koldere temperaturer, de oplever om vinteren. Dette ville skabe enorme belastninger, og skinnerne kunne rive deres forankring af.

Nogle landes jernbaner er i stand til at klare så høje temperaturvariationer ved at bruge solide betonplader til at dæmme op for de større kræfter, der skabes. Men pladebaner koster cirka fire gange så meget at installere som standard ballastbaner.

Klimaforandringerne betyder, at mange landes jernbaner oftere vil nå temperaturer, de ikke er designet til at klare, hvilket truer den offentlige transport i en skala, som aldrig er set før. Vi har lige set den højeste temperatur nogensinde registreret i Storbritannien på 40,3°C, et godt stykke over det tidligere daglige højdepunkt på 38,7°C i 2019.

Under konstruktionen af ​​HS2, den nye højhastighedsjernbane, der bygges mellem London, Manchester og Leeds, er broer og luftledninger blevet udstyret med sensorer til at indsamle data om vejret, herunder lufttemperaturen. Disse data vil blive brugt til at skabe de digitale tvillinger af HS2, hvilket giver mulighed for en ny type vedligeholdelse, der kan forudsige høje temperaturer og andre former for forstyrrende vejr.

En digital tvilling er en digital repræsentation af jernbanenettet. Dette ville gøre det muligt for ingeniører at simulere fremtidige scenarier for det britiske jernbanenet og forudsige, hvad der kan ske, hvis der er forudsagt høje temperaturer, og være i stand til at træffe forebyggende foranstaltninger på forhånd. Dette kunne være en måde at forhindre nogle af de enorme aflysninger set i den seneste britiske hedebølge.