Kako se britanske željeznice bore s vrućinom – i mogu li se popraviti?

Što se događa sa željeznicom u vrućini?

Čelik se širi kada se zagrije, a dugi zavareni čelični dijelovi koji čine moderne željezničke tračnice nisu iznimka. „Klasičan problem za željeznice u vrućem vremenu jest da se tračnice mogu izviti”, rekao je William Powrie, profesor geotehničkog inženjerstva na Sveučilištu u Southamptonu.

Kako temperature rastu, tračnice se šire, no zbog njihove kontinuirane konstrukcije nema mnogo prostora za pomicanje. „Ako nemaju kamo ići, počinju stvarati tlačna naprezanja”, rekao je Powrie. „Problem s bilo kakvom konstrukcijom koja je pod tlakom jest da može popustiti izvijanjem.”

Posljedice mogu biti ozbiljne. Samo dva dana rekordnih vrućina 2022. godine rezultirala su gotovo 7.700 otkazanih vlakova i procijenjenim troškovima od 30 milijuna funti, prema podacima radne skupine koju je Network Rail osnovao nakon tog toplinskog vala.

Na vrući dan temperatura tračnica može biti znatno viša od temperature zraka. Network Rail navodi da većina mreže može funkcionirati kada temperatura tračnica dosegne do 46 °C, što otprilike odgovara temperaturi zraka od 30 °C. No zabilježeno je da su tračnice dosezale i temperaturu od 51 °C.

Pragovi i tucanik na kojima leže tračnice pomažu u sprječavanju izvijanja i drže prugu na mjestu – no dulja razdoblja vrućine i suše mogu isušiti tlo ispod njih. Takvo tlo se skuplja kad se osuši, što je problem jer ono „u biti predstavlja temelj svemu što se nalazi iznad”, rekao je Manu Sasidharan, docent za upravljanje infrastrukturnom imovinom na University College London.

Težina vlakova koji prolaze dodatno pogoršava situaciju, opterećujući oslabljeno tlo i uzrokujući njegovo neravnomjerno slijeganje. Sve što se nalazi iznad, uključujući i samu prugu, „slijedi isti put”, rekao je Sasidharan.

Iako su tračnice i kolodvori kontinuirano obnavljani kroz desetljeća, neki nasipi, tuneli i druge građevine datiraju iz 1800-ih, kada je veći dio mreže prvi put izgrađen.

Kako se s tim nose toplije zemlje?

Kako bi spriječili izvijanje tračnica, inženjeri ih postavljaju u blago rastegnutom stanju – postupak koji se naziva prednaprezanje. Na taj način tračnica ima određenu rezervu prije nego što počne širiti zbog topline.

U Ujedinjenom Kraljevstvu tračnice su rastegnute tako da ne dolazi do tlačnog naprezanja dok temperatura zraka ne prijeđe 27 °C. Ta vrijednost leži između najviših i najnižih sezonskih temperatura tračnica u Britaniji, štiteći ih od izvijanja ljeti i od pucanja pod napetošću zimi.

Druge zemlje tu vrijednost postavljaju drugačije. U dijelovima Australije i SAD-a takozvana temperatura bez naprezanja može premašiti 35 °C. I u južnoj Europi, gdje zime rijetko budu hladne kao u Britaniji, tračnice su projektirane za veće vrućine, budući da je manji rizik od pucanja na hladnoći.

„Ako govorimo o Italiji, gdje zime nisu osobito hladne, možete si priuštiti povećanje temperature bez naprezanja”, rekao je Powrie. „Problem je raspon temperatura koji imamo u Britaniji… zimi tračnice dolaze pod napetost i to ih može slomiti.”

Jedna od teorijskih mogućnosti bila bi sezonsko preprednaprezanje tračnica – popuštanje i ponovno zatezanje između godišnjih doba, tako da temperatura bez naprezanja bude viša ljeti, a niža zimi, umjesto da bude fiksna cijele godine.

Network Rail ipak poručuje: „U Britaniji, zbog varijabilnosti kratkoročnog vremena i dugoročne klime, takve mjere nije ni praktično ni isplativo trajno provoditi.”

Druga mogućnost jest polaganje tračnica na čvrste betonske ploče, kao što se radi u nekim zemljama, umjesto na uobičajeni sloj pragova i tucanika. Međutim, takva konstrukcija košta otprilike četiri puta više od standardne, što je razlog zašto ostaje rijetka na većini britanske mreže.

Što se može učiniti?

Jedna od ideja koja se razmatra jest podizanje temperature kojoj britanske tračnice moraju odoljeti. Radna skupina osnovana nakon 2022. utvrdila je da bi na modernoj, dobro poduprtoj pruzi temperatura bez naprezanja mogla porasti s 27 °C na 30 °C.

„Moglo bi se reći da bi zapravo trebalo imati različitu temperaturu bez naprezanja na jugu Engleske u usporedbi s, recimo, sjeverom Škotske”, rekao je Powrie. No viša temperatura bez naprezanja istovremeno čini tračnice ranjivijima u slučaju nagle hladnoće.

Jednostavnija rješenja već su u primjeni. Pojedini dijelovi pruge bojaju se bijelo kako bi se smanjilo upijanje topline. Network Rail navodi da bijelo obojena tračnica obično bude 5–10 °C hladnija.

Obje mjere mogu biti neophodne kako ljeta postaju sve toplija – što će biti sve češća pojava u uvjetima klimatske krize. Svih pet najtoplijih britanskih ljeta u povijesti mjerenja zabilježeno je nakon 2000. godine, prema podacima Met Officea.

Otkrivanje kvarova i dalje ostaje izazov. Radna skupina Network Raila utvrdila je da je manje od polovice izvijanja tračnica zabilježenih 2022. otkriveno prije nego što su se dogodila.

Dio problema leži u ogromnoj količini podataka koje moderni vlakovi generiraju. Mnogi su opremljeni senzorima koji bilježe neravnu vožnju ili neobične vibracije, no stručnjaci upozoravaju da je obrada svega toga izazov koji zahtijeva automatizaciju.

Stoga se još uvijek mnogo toga oslanja na prosudbu, a ne na podatke – primjerice, kada strojovođa primijeti neravnu vožnju na određenom dijelu pruge i prijavi je.

Kao privremena mjera, nakon iskliznuća u Wickfordu uvedena su ograničenja brzine na vlakovima u južnom Essexu.

Je li iskliznuće u Lewesu uzrokovano vrućinom?

To se sa sigurnošću ne može tvrditi. Privremeno izvješće Istražnog ureda za željezničke nesreće (RAIB) utvrdilo je da je „nepravilnost u geometriji pruge” postojala i prije iskliznuća, a istražitelji su naknadno primili prijave putnika o neravnoj vožnji na tom dijelu pruge.

Sasidharan je rekao da rani dokazi upućuju na samu prugu. „Početna indikacija iskliznuća… jest da se najvjerojatnije radi o kvaru željezničke infrastrukture”, rekao je.

Na mjestu iskliznuća nasip je izgrađen na glini, koja se pri sušenju skuplja više od ostalih vrsta tla. RAIB je naveo da je glina „osjetljiva na promjene sadržaja vode” te da postoje dokazi o njezinom pomicanju prije iskliznuća, iako ne u mjeri koja bi ukazivala na značajno klizanje.

Powrie je rekao da je na tom lokalitetu istovremeno djelovalo nekoliko nepovoljnih čimbenika, što ga čini primjerom onoga što stručnjaci za sigurnost nazivaju teorijom „švicarskog sira” – prema kojoj do nesreće dolazi tek kada se poklopi više manjih propusta odjednom.

Iskliznuće se dogodilo u zavoju – gdje su sile koje djeluju na prugu veće – i u blizini mjesta gdje pruga napušta most i prelazi na nasip.

Powrie je objasnio da su takva prijelazna mjesta prirodno slaba točka jer pruga mora podnijeti nagli prijelaz s krute konstrukcije na tlo koje se može pomicati, osobito kada je isušeno. „Ne bih se iznenadio da se ispostavi kako je kvar povezan sa sušom”, rekao je, „ali ne bih htio nagađati.”

Network Rail izjavio je da je „u potpunosti posvećen podršci tekućoj istrazi i postupanju prema svim zaključcima koji iz nje proizađu”.

Dodali su: „Sigurnost jest i uvijek će ostati naš najveći prioritet. Iako je britanska željeznica jedna od najsigurnijih na svijetu, kada se dogode ovakvi incidenti, nužno je točno utvrditi što se dogodilo i izvući sve moguće pouke.

„S obzirom na složenost pitanja koja se ispituju, važno je da neovisna istraga dođe do svojih zaključaka. Nastavit ćemo u potpunosti surađivati s RAIB-om tijekom cijelog tog procesa.”