Британские железные дороги испытывают серьёзные трудности из‑за жары — и можно ли это исправить?
Великобритания сталкивается с цепочкой проблем на железных дорогах, связанных с высокой температурой, включая сходы с рельсов и повреждения инфраструктуры в период одного из самых жарких и засушливых сезонов за всю историю наблюдений. В двух инцидентах с разницей в день пострадали и были задействованы десятки людей: один пассажирский поезд сошёл с рельсов недалеко от населённого пункта в Восточном Сауссексе, в результате чего получили травмы около тридцати человек; на следующий день задние вагоны поезда оператора Greater Anglia сошли с рельсов «в вертикальном положении» на станции в Эссексе, пострадавших не было. Эти события произошли в условиях серии волн жары и объявленной засухи на большой части Англии и Уэльса. Железная сеть Великобритании, изначально созданная для более прохладного и влажного климата, подверглась серьёзным нагрузкам. Организация, отвечающая за сеть, заявила, что летний период «представил исключительные вызовы для железной дороги». Разбираемся, как жара влияет на железную сеть и что можно предпринять для снижения рисков.
Как жара действует на пути
Сталь расширяется при нагреве, и длинные сварные секции рельсов — не исключение. Классическая опасность при высоких температурах — это риск «выворачивания» пути (buckling), объясняют специалисты. По мере нагрева рельсы удлиняются, но их непрерывная конструкция даёт мало пространства для движения; если им некуда расширяться, в них накапливаются сжимающие напряжения, которые могут привести к потере устойчивости и выгибу. Последствия могут быть серьёзными: всего пара дней рекордной жары ранее приводили к тысячам отменённых поездов и значительным финансовым потерям. В тёплый день температура рельса может значительно превышать температуру воздуха: по данным Network Rail, большая часть сети остаётся работоспособной при температуре рельса до примерно 46 °C, что примерно соответствует температуре воздуха около 30 °C, однако выше регистрировались и более высокие показания — до 51 °C. Спальные рельсовые брусья (шпалы) и балласт, на котором лежат рельсы, помогают удерживать путь и препятствовать его выгибу, но при длительной жаре и засухе грунт под ними пересыхает. Этот грунт может сжиматься при высыхании, а так как он служит фундаментом для всего верхнего строения пути, его неравномерная усадка приводит к просадкам и локальным деформациям, которые затем передаются на рельсы. Вес проходящих поездов усугубляет проблему, давя на ослабевший грунт и усиливая неравномерную осадку. Многие участки сети регулярно модернизируются, но часть земляных насыпей, тоннелей и прочих конструкций датируется эпохой, когда основная сеть была проложена — девятнадцатым веком.
Чтобы предотвратить выгибание рельсов, их укладывают в слегка растянутом состоянии — процесс, называемый предварительным натягом (pre‑stressing). Это даёт рельсу некоторую «запасную» деформацию до того, как при нагреве начнёт нарастать сжатие. В Великобритании рельсы растягиваются так, чтобы они не входили в режим сжатия до тех пор, пока температура воздуха не превысит примерно 27 °C. Этот показатель выбран как компромисс между высокими летними и низкими зимними температурами: он защищает от выгиба летом и от разрыва рельсов зимой. В других странах этот «безнапряжённый» температурный уровень установлен иначе: в частях Австралии и США он может превышать 35 °C, в южной Европе, где зимы мягче, рельсы проектируют для более высокой рабочей температуры, поскольку риск разрыва при холоде там меньше. Теоретически возможен сезонный подход: перемонтаж и перенатяжение рельсов между сезонами, чтобы установить для лета более высокий безнапряжённый температурный уровень и для зимы — более низкий. Но в британских условиях организации считают такой метод непрактичным и экономически нецелесообразным, учитывая краткосрочные колебания погоды и долгосрочные климатические вариации. Другой технический вариант — укладка пути на монолитные бетонные плиты (slab track), как это делается в ряде стран, вместо традиционного шпалобалластного основания. Однако укладка плиточного пути примерно в четыре раза дороже установки стандартного балластного пути, поэтому он остаётся редким на большинстве участков британской сети.
Одна из обсуждаемых мер — повышение проектного «безнапряжённого» температурного уровня для британских рельсов. Экспертная группа, созданная после прошлых экстремальных погодных событий, указала, что на современных участках с хорошей опорой этот показатель можно сместить с примерно 27 °C до 30 °C. Но повышение этого значения делает рельсы более уязвимыми в резкие холодные периоды, когда они вступают в режим растяжения. Более простые и уже применяемые меры включают покраску рельсов в белый цвет для уменьшения поглощения тепла — окрашенный рельс обычно на несколько градусов прохладнее. Вероятно, потребуется сочетание различных подходов по мере того, как жаркие сезоны будут становиться всё более частыми.
Надзор и мониторинг остаются проблемой
Контроль за дефектами путей осложнён объёмом данных, которые генерируют современные поезда: многие составы оснащены датчиками, регистрирующими неравномерность хода или необычные вибрации. Однако обработка этих данных в масштабе всей сети требует автоматизации и продвинутых аналитических инструментов. В отчёте экспертной группы о предыдущем жарком периоде отмечено, что менее половины случаев выгибания рельс были выявлены до их фактического проявления. Поэтому значительная часть диагностики по‑прежнему опирается на человеческое наблюдение — например, сообщения машинистов о плохой работе на конкретных участках. Можно ли утверждать, что сход около населённого пункта в Восточном Сауссексе произошёл из‑за жары? Точного ответа пока нет. Временный отчёт независимого расследования выявил наличие «геометрической аномалии пути» до схода, а также поступили сообщения от пассажиров о резком и неровном ходе на этом участке. Некоторые специалисты указывают на инфраструктуру как на вероятную первопричину. Место происшествия расположено на насыпной части, основание которой сложено из глины — грунта, наиболее подверженного сильной усадке при высыхании. В отчёте указывается, что глина «чувствительна к изменениям содержания влаги», и есть данные о её смещении до инцидента, хотя эти смещения не были оценены как крупные оползни. Эксперты также отмечают, что неблагоприятные факторы в данном месте могли сложиться вместе, как в модели «Швейцарского сыра» — когда несколько небольших слабостей одновременно дают путь к крупному инциденту. Сход произошёл на кривой, где на рельсовое полотно действует повышенная поперечная нагрузка, и вблизи перехода с моста на насыпь — типичной зоне перехода от жёсткого опорного элемента к более подвижному грунту. Такие точки по своей природе уязвимы, особенно при пересыхании почвы. Организация, ответственная за сеть, заявила о полной готовности поддерживать расследование и внедрять любые уроки, которые из него вытекают. Там подчёркивают, что безопасность остаётся первоочередным приоритетом, и что при инцидентах важно досконально установить причины и принять соответствующие меры. При этом отмечается необходимость позволить независимым следственным органам завершить работу и вынести окончательные выводы.
Краткосрочные меры и последствия
В качестве временной меры после одного из сходов были введены ограничения скорости на участках сети, чтобы снизить риски до завершения расследования и ремонта. Ранее сильные волнения погоды уже приводили к крупным сбоям в расписании, отключениям сигнализации и отменам поездов в разных частях страны. По мере усиления экстремальных погодных явлений, которые становятся более вероятными в условиях изменения климата, подобные вызовы могут повторяться всё чаще, если не будут предприняты масштабные инвестиции в модернизацию и адаптацию инфраструктуры.
Вывод
Жара влияет на рельсы и подстилающие грунты как напрямую — через тепловое расширение стали — так и косвенно, через высыхание и усадку грунтовых оснований. Существующие методы проектирования и эксплуатации (предварительный натяг рельсов, мониторинг, локальные меры как покраска рельсов) смягчают риски, но не устраняют их полностью. Технические решения, такие как плиточный путь или сезонное перенатяжение рельсов, существуют, но связаны с большими затратами или логистическими трудностями. Важно понимать, что частичные и локальные усовершенствования вкупе с улучшением систем мониторинга и аналитики данных, вероятно, будут необходимы, чтобы снижать риск инцидентов по мере усиления и учащения тёплых и засушливых периодов.