英国铁路为何难以应对热浪——有哪些应对之策

• 热浪导致轨道和架空线路出现问题，英国铁路服务因此遭受损坏并出现延误。

• 英国铁路服务的“无应力温度”为27度，这是钢轨在不发生屈曲的情况下所能达到的最高温度。

• 提高这一无应力温度、采用铁路网络数字孪生和混凝土板，可帮助英国为注定成为常态的更热天气做好准备。

热浪期间，英国铁路服务遭遇了大范围列车延误和大量列车取消。7月20日，东海岸线爱丁堡至伦敦路段因高温全线关闭数小时。

那么，为什么热浪会给铁路线路造成如此大的破坏？与大多数建筑材料一样，钢轨所用的钢材会随着气温升高而膨胀。当锚固装置限制这种位移（锚固装置将钢轨和轨枕，即支撑钢轨的长方形构件，固定在原位）时，内部应力便会累积，压缩力会使钢轨屈曲或扭曲。

这种屈曲会使一段较长的钢材（例如钢轨）轻微弯曲或扭曲。列车无法在发生扭曲的铁路线路上行驶。在美国，过去40年里，日晒导致的钢轨扭曲造成了超过2,100起列车脱轨事故，相当于每年约50起脱轨事故。

气温达到30°C时，阳光下的钢轨温度可达50°C。在英国，当钢轨达到这一温度时，会实施临时限速，因为列车减速时施加在钢轨上的压力较小。一些铁路维护团队会将钢轨漆成白色，以便在夏季为其降温。据英国铁路网公司称，这样可使钢轨温度降低5°C，降至10°C。英国铁路网公司的工作人员在7月热浪来临前几天就开始为铁路线涂漆。

现代铁路系统固定钢轨的能力日益增强。大多数轨道由长段钢轨拉伸并焊接而成，这有助于将钢轨固定到位，降低屈曲的可能性。如果轨道由短钢轨用螺栓连接而成，英国铁路网公司会在钢轨之间留出小缝隙，以便其在炎热天气中膨胀。

电力列车通常由架空电线供电，而高温天气也会损坏这些电线。高温会使电线膨胀、下垂。下垂过度会导致架空线路设备损坏。滑轮系统能使架空电线保持绷紧，并补偿其下垂。

其他国家如何应对热浪

随着气温升至前所未有的水平，即便是西班牙铁路线路——它们通常较能适应高温——也出现了钢轨屈曲，列车服务遭到取消。

连续焊接钢轨——这种钢轨已在全球（包括英国）作为标准使用——经过优化，可适应特定的“无应力温度”（SFT）。这一温度越高，钢轨在不发生屈曲的情况下可承受的温度就越高。

在英国，无应力温度为27°C，这是传统的夏季钢轨平均温度。在美国，标准值介于35°C和43°C之间。

如果英国的无应力温度更高，铁路便能在更热的天气下运行，因为钢轨在高温下不会膨胀那么多。但如果钢轨的设计无应力温度过高，就无法适应冬季的低温。这会产生巨大的应力，钢轨可能会从锚固装置上剪断。

一些国家的铁路采用实心混凝土板来承受由此产生的更大作用力，因此能够应对如此大的温差。但板式轨道的安装成本约为标准道砟轨道的四倍。

气候变化意味着，许多国家的铁路将更频繁地遭遇超出其设计承受范围的高温，对公共交通构成前所未有的威胁。我们刚刚见证了英国有记录以来的最高气温，达到40.3°C，远高于2019年38.7°C的此前单日最高纪录。

在HS2建设期间，这条连接伦敦、曼彻斯特和利兹的新建高速铁路，其桥梁和架空电线上安装了传感器，用于收集天气数据，包括气温。这些数据将用于创建HS2的数字孪生，以便采用新型维护方式，预测高温和其他会造成运营中断的天气。

数字孪生是铁路网络的数字化呈现。工程师可以借此模拟英国铁路网络未来可能出现的情景，预测高温预报下可能发生的情况，并提前采取预防措施。这或许有助于避免近期英国热浪期间出现的一些大规模列车取消。