暑さで電車が運休になる理由

気温が上昇するにつれ、英国の鉄道網を構成する全長2万マイルの鋼鉄は膨張し、曲がり、歪み、架空送電線は列車の進路を塞ぎ、遅延を引き起こし、帰宅の妨げとなります。遅い電車で汗をかく通勤客には同情しますが、私たちにできることはあまりありません。

今週の記録的な高温により、英国全土の鉄道会社はダイヤ調整を余儀なくされ、南東部では列車の最大3分の1が運休となり、運行中の列車にも速度制限が課されました。しかし、こうした問題は英国に限ったことではありません。実際、フランスとドイツの鉄道もヨーロッパの熱波を受けて運行本数を減らし、速度を落としています。また、オーストラリアの鉄道は昨夏、減速を余儀なくされました。

最大の脅威はレールの座屈です。これは、熱によって線路の鋼材が曲がったり歪んだりすることです。列車の速度が遅いほどレールにかかる負担が少なくなるため、座屈の可能性は低くなります。また、速度が遅く、運行頻度が少ない方が、全く運行しないよりはましです。もっとも、暑くて揺れる列車の中で汗だくになっていると、そうは感じないかもしれません。

レールが座屈する理由は明白です。レールは鋼鉄製で、金属は熱で膨張します。鋼鉄レールは熱ストレスに耐えられるよう前処理されていますが、その範囲には限界があります。

鉄道技術コンサルタントのギャレス・デニス氏によると、鋼鉄の耐熱温度範囲は約60度（摂氏約60度）で、一方ネットワーク・レールは、レールの温度は気温より20度（摂氏約20度）高くなる可能性があると指摘している。ネットワーク・レールの広報担当ケビン・グローブス氏によると、冬の気温でもひび割れなく機能するよう、英国のレールに使用されている鋼鉄は、約-10度から30度（摂氏約-10度から-30度）の温度範囲でストレスなく動作するように設計されているという。ただし、レールは最大36度（摂氏約14度）まで座屈することなく耐えられるという。「サウジアラビアに住んでいるなら、レールの耐熱温度範囲を+10度から+50度に上げるだけでいい。どこに住んでいても線路の耐熱温度範囲は同じだからだ」とグローブス氏は説明する。「現地の気候に合わせて準備すればいい」

これは、レールとして敷設される際に鋼材に「応力を加える」ことで実現されます。つまり、油圧を使って鋼材を伸ばすことで、特定の温度範囲内で膨張したり収縮したりしないようにするのです。「応力を加える作業は、新しい線路を敷設する際に必ず行われるものです」とグローブス氏は説明します。「もし、レールに近づいて切断しようと決めたとしたら、通常の夏の気温に耐えられるように線路は敷設時に伸ばされ溶接されているため、レールは『応力のない』長さに『ピッ』と音を立てて戻ります。」

この準備作業により、レールはある程度のストレスに耐えられるようになりますが、ストレスフリーの温度範囲を完全に実現できるのは、完璧な条件下でのみです。そして、イギリスの鉄道の多くは完璧ではありません。中には単に古くなって交換が必要なものもあれば、敷設されているバラスト材のメンテナンスが必要なものもあります。「これらの材料は何十年も交換されていないことがよくあります」とデニス氏は言います。線路が接続または分岐するジャンクションなど、複雑な線路部分はストレスフリーの温度範囲を狭めます。そのため、ロンドンの多くの駅では暑い日に速度制限を設けているのです、とデニス氏は付け加えます。

レールの損傷を防ぐ方法は、負荷をかけることだけではありません。レールを固定したり敷設したりする材料を改善することでも、レールの座屈リスクを軽減できます。バラストとは、レールを敷設する土台となるもので、英国では砂利がよく使われます。バラストが重く、より硬いほど、レールの耐熱性は向上します。オーストリアや日本の一部で使用されているスラブ軌道は、基礎にコンクリートを使用していますが、標準的な構造に比べて最大4倍の費用がかかります。「レールだけでなく、レールの材料も重要です」とデニス氏は言います。座屈を防ぐ方法は他にもあります。例えば、レールを白く塗装することで熱を遮断する方法があり、Network Railによると、これにより温度を10度下げることができるそうです。

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気温が30度台後半に達すると、ネットワークレールは極端気象対策チームを派遣します。これは素晴らしいように聞こえますが、実際には重要な場所や懸念される場所を監視するためにスタッフを派遣し、速度制限を課したり、レールの座屈を修理する作業員を派遣したりするだけです。グローブス氏によると、木曜日には南東部の大部分で最高速度が時速60マイルに制限され、通常の速度は時速75マイルから125マイルまでに制限されました。ネットワークレールによると、こうした取り組みにより、2003年以降、レールの座屈は83%減少しました。

グローブス氏は昨年記録された事故件数の数字をすぐには提供できなかったが、オックスフォード大学の研究者による文書によると、夏の猛暑に見舞われた2003年は特に座屈がひどかったと示唆されており（おそらくこれが基準値として選ばれた理由だろう）、座屈事故は137件だった。つまり、現在では年間の座屈事故は数十件程度にとどまっているということだ。これは朗報と言えるだろう。なぜなら、この137件の座屈事故の修理費用は250万ポンドにも上るからだ。

問題はレールだけではありません。もう一つは送電線です。これも金属製で、熱でたわんでしまいます。解決策の一つとして、自動張力送電線と呼ばれるものがあります。「送電線を固定点（大きな柱など）で終わらせるのではなく、滑車に巻き付けて巨大な重りの山に接続することで、常に張力をかけ、ぴんと張った状態を保ちます」とグローブス氏は説明します。もう一つの問題は、線路下の地面です。夏の強い日差しで乾燥すると、地面に穴が開き、レールを支えることができなくなってしまいます。ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンの上級講師である藤山拓氏も、車載コンピューターの過熱が熱波の遅延の原因になっていると指摘しています。

気候緊急事態が悪化するにつれて、私たちはさらに極端な気象条件に直面する可能性が高いので、イギリスの鉄道網の熱の影響に耐える能力を向上させるために何ができるでしょうか?

まず、過去を振り返るべきではありません。一部の批評家は、座屈の原因を新しいレール敷設技術への移行に求めているとデニス氏は指摘します。英国では、レールは複数キロメートルに及ぶ「連続溶接レール」と呼ばれるピース状に接合されており、隙間を空けて個別に敷設される「ジョイントレール」と呼ばれるシステムでは、長い鋼材をボルトで固定して敷設されます。

デニス氏によると、後者の手法は以前、労働力が安価で、作業員を派遣して1マイルあたり50～100個のジョイントをいじらせるのにそれほど費用がかからなかった時代に英国で使用されていたという。しかし、この手法ではジョイント間のスペースが数ミリ確保され、レールが膨張して一部（すべてではない）の座屈を防ぐことができるものの、走行が困難になり、メンテナンスの問題も生じ、1967年のヒザーグリーンでの50名死亡事故やエルギンでの乗客1名死亡事故など、死亡事故の一因にもなった。

では、何ができるのでしょうか？メンテナンスの改善とレールやバラストのアップグレードは当然の解決策のように思えますが、年間数日を除いて正常に機能しているレールを撤去するのは費用がかかり、混乱を招くとデニス氏は言います。「年間でこのような問題が発生する日数は、すべてを一度に交換する費用と比較するとごくわずかです。」実際、極端な気温の国々（デニス氏はシベリアを例に挙げました）では、季節の変わり目に合わせてレールの張力を調整することで列車を運行させていますが、これは費用がかかり、混乱を招く作業です。

とはいえ、鉄道網のメンテナンスの改善に加え、デニス氏は遠隔監視と気象予報の精度向上を継続的に推進する必要があると訴えています。これにより、ネットワーク・レールのエンジニアはより高度な準備と的確な対応が可能になります。「私たちがこの問題を回避する方法は、新しいタイプの鋼鉄を発明することではなく、リスクと影響を軽減・管理する技術的な手段です。鋼鉄の基本は変わりません」とデニス氏は指摘します。

しかし、私たちの気候は問題です。問題は暑さだけではありません。フジヤマ氏によると、極端な温度変化が鉄道の座屈を引き起こします。しかも、鋼鉄は限られた温度範囲しか耐えられません。「気候の変化は、より極端な気候、より過酷な冬とより過酷な夏をもたらしています」とデニス氏は言います。「鋼鉄のレールが対応できる60度程度の温度範囲は、極端な温度変化によっていずれの方向にも押し広げられ始めています。」気候が変化すればするほど、通勤環境は悪化し、私たちにできることはほとんどありません。

この記事はWIRED UKで最初に公開されました。