英国の鉄道はなぜ熱波に対応できないのか、解決策はあるのか

• 熱波によって線路や架線に問題が生じ、英国の鉄道は損傷や遅延に見舞われた。

• 英国の鉄道には「応力フリー温度」があり、27度とされる。これはレールが座屈せずに達し得る最高温度である。

• この応力フリー温度を引き上げることや、鉄道網のデジタルツイン、コンクリートスラブの導入は、今後当たり前になると予想される高温の天候に英国が備える助けとなる可能性がある。

熱波のさなか、英国の鉄道では列車の大幅な遅延と多数の運休が発生した。東海岸線は、暑さのため7月20日にエディンバラとロンドンの間の全区間が数時間にわたり運休した。

では、なぜ熱波はこれほど鉄道路線に大きな混乱をもたらすのだろうか。多くの建設資材と同様、レールの材料である鋼鉄は気温が上がると膨張する。この動きが、レールと枕木（レールを支える長方形の部材）を固定するアンカーによって制限されると、内部応力が高まり、圧縮によってレールが座屈したり、ゆがんだりする。

この座屈によって、レールのような長い鋼材がわずかに曲がったり、ゆがんだりすることがある。ゆがみのある線路では列車は走行できない。米国では、日射によるゆがみが過去40年間に2,100件を超える列車の脱線を引き起こしており、年間約50件に相当する。

気温が30°Cに達すると、日なたのレールは50°Cになることがある。英国では、レールがこの温度に達すると一時的な速度制限が設けられる。列車は速度を落とすとレールにかかる圧力が小さくなるためだ。夏にレールを冷やすため、鉄道の保守チームのなかにはレールを白く塗るところもある。ネットワーク・レールによると、これによりレールの温度を5°C下げ、10°Cにすることができる。ネットワーク・レールの作業員は、7月の熱波の数日前から列車の線路を塗る作業を始めた。

現代の鉄道システムでは、レールを固定する技術が向上している。ほとんどの線路は、長いレールを引き伸ばして溶接でつなぎ合わせており、これによってレールを固定しやすくなり、座屈の可能性が低くなる。短いレールをボルトでつないだ線路では、ネットワーク・レールは暑い天候での膨張に備え、レールの間に小さな隙間を設けている。

電車は架線から電力を得ることが多く、架線も暑さで損傷することがある。熱によって電線は膨張し、たるむことがある。たるみが大きすぎると、架線設備が破損する。滑車システムで架線に張力を保ち、たるみを補うことができる。

他国は熱波にどう対応しているか

気温が前例のない水準まで上昇するなか、スペインの鉄道路線でさえ、通常は暑さに強いにもかかわらず座屈し、運休が相次いでいる。

ロングレールは、英国を含め世界各地で標準的に使われており、所定の「応力フリー温度」（SFT）を基準に最適化されている。この温度が高いほど、レールは座屈せずにより高温まで耐えられる。

英国では、SFTは27°Cであり、これは従来の夏季の平均レール温度である。米国の標準値は35°Cから43°Cの範囲である。

英国のSFTがもっと高ければ、高温でもレールの膨張が抑えられるため、鉄道はより暑い天候でも運行できる。しかし、SFTが高すぎる設定でレールを製造すると、冬の寒さに対応できなくなる。大きな応力が生じ、レールが固定部からせん断されて外れるおそれがある。

一部の国の鉄道では、強固なコンクリートスラブを使って、温度差によって生じる大きな力を受け止めている。しかし、スラブ軌道の敷設費用は、一般的なバラスト軌道のおよそ4倍である。

気候変動により、多くの国の鉄道はより頻繁に、設計上想定されていない温度に直面することになり、これまでにない規模で公共交通が脅かされる。英国では先日、観測史上最高気温となる40.3°Cを記録し、2019年の従来の日最高記録38.7°Cを大きく上回った。

ロンドン、マンチェスター、リーズを結ぶ新しい高速鉄道HS2の建設にあたり、橋や架線には気温を含む気象データを収集するセンサーが設置されている。このデータはHS2のデジタルツインの作成に使われ、高温やその他の運行を妨げる天候を予測できる、新しい保守方式を可能にする。

デジタルツインとは、鉄道網をデジタル上に再現したものである。これにより技術者は、英国の鉄道網で将来起こり得る状況をシミュレーションし、高温が予報された場合に何が起こるかを予測して、事前に予防措置を講じられる。これは、最近の英国の熱波で見られた大規模な運休を一部防ぐ方法となる可能性がある。