Pourquoi les chemins de fer britanniques ne peuvent pas gérer les vagues de chaleur – et ce qui pourrait aider

Le transport ferroviaire britannique a été touché par des retards de train généralisés et un nombre élevé d’annulations pendant la canicule. Toute la ligne de la côte est entre Édimbourg et Londres a été fermée pendant des heures le 20 juillet en raison de la chaleur.

Alors pourquoi la canicule provoque-t-elle autant de chaos sur les voies ferrées ? Comme la plupart des matériaux de construction, l’acier utilisé pour fabriquer les rails se dilate à mesure que la température de l’air augmente. Lorsque ce mouvement est retenu par l’ancrage qui maintient le rail et la traverse (les supports rectangulaires des rails) en place, des contraintes internes s’accumulent et le rail se déforme ou se déforme à cause de la compression.

Ce flambage peut provoquer le flambage d’une longue pièce d’acier, telle qu’une tige d’acier. B. un rail en acier, se plie ou se plie facilement. Les trains ne peuvent pas rouler sur des rails pliés. Aux États-Unis, le rayonnement solaire a causé plus de 2 100 déraillements de train au cours des 40 dernières années, ce qui équivaut à environ 50 déraillements par an.

Lorsque la température de l’air atteint 30°C, les attelles au soleil peuvent atteindre 50°C. Au Royaume-Uni, une limite de vitesse temporaire sera imposée lorsque les rails atteindront cette température, car les trains exerceront moins de pression sur les rails lorsqu’ils ralentiront. Certaines équipes d’entretien des chemins de fer peignent les rails en blanc pour les refroidir en été. Selon Network Rail, cela peut réduire la température des rails de 5°C à 10°C. Les travailleurs de Network Rail ont commencé peinture du train Lignes quelques jours avant la canicule de juillet.

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Les systèmes ferroviaires modernes s’améliorent de plus en plus pour maintenir les rails en place. La plupart des voies sont constituées de longs morceaux de rail qui sont étirés et soudés ensemble, ce qui aide à les maintenir en place. Cela réduit le risque de vrillage. Lorsqu’une voie est composée de rails courts boulonnés ensemble, Network Rail laisse de petits espaces entre les rails pour permettre l’expansion par temps chaud.

Les trains électriques sont souvent alimentés par des câbles aériens, qui peuvent également être endommagés par le temps chaud. La chaleur peut provoquer l’expansion et l’affaissement des fils. Trop d’affaissement détruira l’équipement caténaire. Un système de poulie maintient les lignes aériennes tendues et peut compenser l’affaissement.

Comment les autres nations y font face

Alors que les températures atteignent des niveaux sans précédent, même les lignes ferroviaires espagnoles, qui supportent normalement bien la chaleur, se déforment et le trafic est interrompu.

Les barres de soudure continues, utilisées en standard dans le monde entier, y compris au Royaume-Uni, sont optimisées pour contourner une « température sans stress » (SFT) spécifique. Plus cette température est élevée, plus les rails peuvent chauffer sans flamber.

Au Royaume-Uni, la SFT est de 27 °C, ce qui correspond à la température moyenne traditionnelle du rail en été. Aux USA, les valeurs standards varient entre 35°C et 43°C.

Si le SFT britannique était plus élevé, les chemins de fer pourraient fonctionner par temps plus chaud car les rails ne se dilateraient pas autant à des températures plus élevées. Cependant, si les rails sont conçus pour un SFT trop élevé, ils ne pourront pas supporter les températures hivernales plus froides. Cela créerait d’énormes contraintes et les rails pourraient se cisailler de leur ancrage.

Les chemins de fer de certains pays sont capables de faire face à de telles fluctuations de température en utilisant des dalles de béton massives pour contenir les forces plus élevées générées. Cependant, l’installation d’une voie sur dalle coûte environ quatre fois plus cher qu’une voie ballastée conventionnelle.

Le changement climatique signifie que les chemins de fer de nombreux pays atteindront plus fréquemment des températures pour lesquelles ils n’ont pas été conçus, menaçant les transports publics à une échelle sans précédent. Nous venons de voir la température la plus élevée jamais enregistrée au Royaume-Uni à 40,3 ° C, bien au-dessus du précédent record quotidien de 38,7 ° C en 2019.

Lors de la construction de HS2, la nouvelle ligne à grande vitesse en cours de construction entre Londres, Manchester et Leeds, des capteurs ont été installés sur les ponts et les câbles aériens pour collecter des données sur la météo, y compris la température de l’air. Ces données seront utilisées pour créer les jumeaux numériques de HS2, qui permettent un nouveau type de maintenance capable de prévoir les températures élevées et d’autres types de perturbations météorologiques.

Un jumeau numérique est une image numérique du réseau ferroviaire. Cela permettrait aux ingénieurs de simuler des scénarios futurs pour le réseau ferroviaire britannique et de prédire ce qui pourrait se passer si des températures élevées sont prévues et de pouvoir prendre des mesures préventives à l’avance. Cela pourrait être un moyen d’empêcher certaines des annulations importantes observées lors de la récente canicule au Royaume-Uni.

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