Provoz a výstavba železniční infrastruktury odolné vůči změně klimatu

Železniční doprava je energeticky účinný způsob dopravy s relativně nízkým dopadem na životní prostředí a konkrétněji s nižšími emisemi skleníkových plynů. Ta z něj činí klíčového přispěvatele k provádění dlouhodobé uhlíkově neutrální dopravní strategie v Evropě. Tento potenciál však lze využít pouze tehdy, pokud budou železnice přizpůsobeny tak, aby odolaly dopadům spojeným se změnou klimatu.

Jednou z nejkritičtějších zranitelností železničního dopravního systému je nízká flexibilita infrastruktury i provozu v případě narušení. Systém železniční dopravy závisí také na jiných typech infrastruktury. Například poruchy v napájení v důsledku extrémních povětrnostních jevů přímo ovlivňují funkčnost železničního dopravního systému. Vzhledem k dlouhé životnosti železniční infrastruktury, u níž se očekává, že bude v plném provozu více než 50 let (a u některých zařízení dokonce déle), je vhodné začlenit aspekty změny klimatu do dlouhodobého procesu plánování, projektování a řízení železnic. Mnoho železnic bylo navíc v minulosti navrženo a postaveno s ohledem na historické klimatické podmínky, které se mohou v důsledku změny klimatu lišit od současných a budoucích podmínek. Vize zprávy Rail Adapt Report (UIC, 2017) považuje proces přizpůsobení železnice za součást scénáře vývoje bez opatření. Náklady na přizpůsobení se tak mají pouze okrajový dopad na finanční výkonnost železniční společnosti. Rizika změny klimatu pro železniční průmysl byla podrobně popsána v projektu ARISCC (Adaptace železniční infrastruktury na změnu klimatu), který provádí konsorcium vedené UIC (Mezinárodní unie železnic). Výsledky studie ARISCC zahrnují mapy přírodních rizik a pokyny k integrovanému řízení přírodních rizik na železnicích.

Novější přezkum (Haghighi et al., 2025) potvrdil, že klimatická rizika mohou mít na železnice širokou škálu dopadů. Ty lze rozdělit do dvou hlavních typů, fyzické a provozní dopady. Fyzické dopady zahrnují přímé poškození železniční infrastruktury. Mohou být strukturální (např. poškození kolejí a pražců), geotechnické (např. poškození balastního materiálu a svahů) a hydrologické (selhání odvodňovacích systémů, zaplavení). Provozní dopady zahrnují narušení služeb a zpoždění. Rozsáhlá literatura naznačuje, že dopady klimatických rizik na železniční infrastrukturu a provoz v důsledku změny klimatu rostou.

Stejná studie odhalila, že jak extrémní povětrnostní jevy (těžké srážky, extrémní větry, povodně a bouře), tak procesy pomalého nástupu (vyšší průměrné teploty) patří mezi nejčastěji studovaná klimatická rizika. Nejčastěji uváděnými dopady na železnice jsou tepelné namáhání, vzpěry kolejnic, zaplavené koleje, sesuvy půdy na náspy, narušení služeb a zvýšené nároky na údržbu.

Adaptační přístupy mohou usilovat o zvýšení odolnosti železniční infrastruktury snížením zranitelnosti aktiv vůči rizikům, a tím umožnit fungování i v nepříznivých podmínkách. To může například znamenat zvýšení elektrických systémů nad předpokládanou úroveň povodní. Přizpůsobení může rovněž usilovat o zajištění redundance v systému, aby byla umožněna kontinuita operací v případě selhání systému. Zahrnuje vytváření doplňkových nebo alternativních služeb. V neposlední řadě může přizpůsobení zahrnovat opatření, která umožní rychlé oživení s cílem rychle obnovit infrastrukturu a služby (Palin et al., 2021).

Volba adaptačního opatření závisí na místním kontextu, vystavení konkrétním nebezpečím, přítomnosti jiných rizik nesouvisejících s klimatem, požadovaných výdajích a cíli na adaptaci a životnosti infrastruktury.

Zvýšení teploty může způsobit vzpěry kolejnic, zvýšené riziko požárů vegetace, rostoucí potřebu instalace chlazení a dalších systémů pro pohodlí cestujících. Příslušné adaptační reakce by měly kombinovat technická řešení (např. zvýšenou tepelnou odolnost výhybek a bezpečnostního systému) s řešeními založenými na přírodě (např. výsadba vegetace za účelem ochrany tratí před přímým slunečním zářením).  

Silné dešťové jevy, bouře a větry mohou snížit stabilitu půdy, vyvolat sesuvy půdy, pády hornin nebo laviny, které postihují především horské oblasti. Je třeba zavést strukturální ochranná opatření, jako jsou hráze a náspy. Tato opatření mohou mít řadu výhod, neboť mohou chránit také osady nebo jinou infrastrukturu, jako jsou silnice nebo sítě dodávek energie. Pro zlepšení odolnosti stožárů trolejového vedení vůči větru může přizpůsobení zahrnovat udržování oblastí v blízkosti kolejí a trolejových vedení bez nebezpečných předmětů. Řešení inspirovaná přírodou mohou zahrnovat výsadbu vegetace s cílem snížit erozi půdy a posílit svahy.

Vegetace se často používá jako nárazníková zóna pro hluk a znečištění podél železničních tratí a také k ochraně trati před přímým vystavením slunci. Vedle železničních tratí mohou být vytvořeny zelené železniční koridory, které podporují pohyb volně žijících živočichů a planě rostoucích rostlin. Aby se zabránilo provozním poruchám způsobeným stromy spadlými přes koleje nebo požáry, měla by být pečlivě naplánována výsadba a údržba vegetace. Musí zohlednit místní klimatické podmínky a prognózy změny klimatu. Například použití rostlin s relativně vysokým obsahem vlhkosti a nízkým obsahem těkavých olejů může pomoci zabránit požárům. V oblastech náchylných k bouřím by se mělo počítat s výběrem druhů stromů, které odolají vyššímu větru (Blackwood et al., 2022).

Provádění strukturálních opatření pro celý železniční systém často není proveditelné jak z ekonomických důvodů, tak z důvodů ochrany přírody a krajiny. Proto je velmi zapotřebí dalších (nestrukturálních) opatření ke snížení rizik, jako je poskytování systémů včasného varování, přesměrování dopravy, alternativní jízdní řády, inteligentní výměna služeb (např. autobusová doprava), lepší propojení mezi různými druhy dopravy (multimodalita).  Zásadní význam má navíc poskytování informací cestujícím v reálném čase. 

Přizpůsobení železniční infrastruktury je rovněž součástí řešení pro zajištění kontinuity dodavatelských řetězců pro podnikatelský a průmyslový sektor. Mezi běžná rizika, která ohrožují kontinuitu dodavatelského řetězce v souvislosti s dopravou, patří zpoždění nebo přerušení základních dopravních služeb způsobené extrémními povětrnostními jevy, vzpěrami železnic a nehodami. Narušení dodavatelského řetězce by nakonec mohlo vést ke zvýšení nákladů. To může mít dopad na kupujícího, dodavatele nebo celý dodavatelský řetězec. Zajištění odolnosti železnic má rovněž zásadní význam pro zajištění konektivity destinací v regionech cestovního ruchu, čímž rovněž přispívá k hospodářskému rozvoji tohoto odvětví. 

Železniční společnosti působící na vnitrostátní úrovni obvykle řídí provádění opatření zaměřených na zvýšení odolnosti železniční dopravy.  Tyto subjekty jsou podporovány orgány veřejné správy působícími na regionální, celostátní nebo dokonce evropské úrovni (např. GŘ MOVE EK). Ty poskytují legislativní, administrativní a finanční podporu adaptačním činnostem. Společnosti, které se specializují na projektování a výstavbu dopravy, provádějí technické provádění opatření. . Všechny tyto zúčastněné strany jsou podporovány výzkumnými institucemi a poradenstvím, které poskytují hodnocení zranitelnosti, stanovení priorit opatření, studie proveditelnosti a analýzu nákladů a přínosů. Důležitými zúčastněnými stranami, které mají být zapojeny, jsou také subjekty poskytující systémy předpovědi počasí a včasného varování (např. UBIMET v Rakousku). Některé studie odhalily nízkou úroveň informovanosti provozovatelů železnic a zúčastněných stran o otázkách změny klimatu, což může bránit přizpůsobení se změně klimatu.

Vzhledem k dlouhé životnosti železniční infrastruktury musí být provádění adaptačních opatření součástí celkového procesu rozvoje a/nebo modernizace železnic. Obecněji řečeno, měla by být začleněna do dlouhodobých dopravních strategií, přičemž se očekává, že důležitou úlohu bude hrát železniční doprava. To může zajistit dostupnost potřebných finančních zdrojů. Kromě nedostatku finančních prostředků jsou další faktory, které mohou bránit rozvoji železnic a přizpůsobení se změně klimatu, spojeny s možnými konflikty s cíli v oblasti ochrany životního prostředí, zejména s roztříštěností krajiny, a možnými konflikty s místními komunitami, které se obávají zvýšeného hlukového znečištění a záboru půdy.

Nejvýhodnějšími adaptačními opatřeními jsou opatření, která zajišťují součinnost s jinými opatřeními vedoucími k dalším přínosům, například přispívají ke zmírňování změny klimatu, podporují udržitelný rozvoj a zlepšují ochranu biologické rozmanitosti. V tomto ohledu by mohla být k přizpůsobení železničního systému různými způsoby využita přírodě blízká řešení. Některé stromy odolávají vyšší rychlosti větru než jiné, malé meandrující vodní toky by mohly tlumit vysoké hladiny vody lépe než člověkem vytvořené odvodňovací systémy a výběr vhodné vegetace v blízkosti železničního koridoru by mohl snížit riziko požárů.

Opatření vedoucí k nepříznivým účinkům na životní prostředí by neměla být zvažována, pokud to nevyžadují bezpečnostní předpisy. Například nárůst využívání klimatizačních systémů k chlazení vnitřních prostor by měl být co nejvíce omezen, aby se výroba omezila na emise skleníkových plynů. Opatření ke snížení zranitelnosti vůči padajícím stromům zřízením širších železničních koridorů mohou být pro některé další cíle kontraproduktivní. Širší koridor může vést k větším teplotním rozdílům v pásmu koleje. To může zpochybnit budoucí cíle týkající se snížení zranitelnosti vůči požárům nebo vzpěru kolejnic, nebudou-li tyto problémy vyřešeny.

Hlavním přínosem adaptačních opatření je železniční infrastruktura a provoz odolné vůči změně klimatu, které zajišťují propojení dopravní sítě s důsledky pro hospodářskou prosperitu a blahobyt. Vedle toho jsou pomocnými přínosy adaptačních opatření příspěvky k udržitelnému rozvoji a zmírňování změny klimatu (přechod dopravy na železnici vede ke snížení emisí skleníkových plynů). Kromě synergií v oblasti životního prostředí jsou žádoucí i vedlejší přínosy adaptačních opatření. Například strukturální ochranná opatření mohou kromě ochrany železniční tratě chránit také osady nebo jinou infrastrukturu, jako jsou silnice nebo dodávky energie. Z ekonomického hlediska jsou železnice klíčovou dopravní infrastrukturou nejen pro mobilitu rezidentů a turistů v EU, ale také pro udržitelnou přepravu zboží v rámci zemí i mezi nimi. Emise uhlíku ze železniční dopravy představují pouze zlomek emisí z jiných možností nákladní dopravy (EEA, 2021). Adaptační opatření zaměřená na zachování střednědobé a dlouhodobé provozuschopnosti evropské železniční sítě mají proto zásadní význam i pro životaschopnost a udržitelnost evropského odvětví nákladní dopravy a pro odvětví, která přepravují své zboží po železnici.

Náklady se konzistentně liší v závislosti na vybraných opatřeních, jejich konkrétní koncepci, rozsahu použití, konkrétních podmínkách lokality, kde jsou opatření prováděna, řešených výzvách v oblasti klimatu a mnoha dalších faktorech. Hospodářské náklady zahrnují náklady na přímé dopady na aktiva infrastruktury, náklady na zpoždění a zrušení dopravy v důsledku extrémního počasí a náklady na adaptační opatření. Několik studií kvantifikuje ekonomické náklady změny klimatu na železnici. Porovnání těchto výsledků bylo považováno za poměrně náročné. Důvodem je použití různých klimatických modelů, klimatických scénářů, budoucích časových období, metodik posuzování, zeměpisného rozsahu atd.

Širší socioekonomické náklady způsobené narušením dopravy jsou navíc jen zřídkakdy kvantifikovány. Může zahrnovat sníženou kapacitu pro přepravu základního zboží a sníženou atraktivitu destinací pro cestovní ruch (Palin et al., 2021). Vzhledem k nárůstu událostí a rizik souvisejících s klimatem lze důvodně očekávat zvýšené náklady na údržbu bezpečné a provozuschopné sítě, obnovu poškozené nebo zničené infrastruktury a pokrytí zvýšeného řízení podniku (Agentura EU pro železnice, 2024).

Náklady hradí především železniční společnost; spolufinancování může být poskytováno z veřejného rozpočtu, evropských finančních nástrojů a jiných zdrojů. Partnerství veřejného a soukromého sektoru mohou hrát úlohu při financování adaptačních opatření v oblasti železniční infrastruktury a služeb. Například rakouská železniční společnost ÖBB přijala strategii snižování rizik založenou na pokročilém monitorování počasí a systému včasného varování (infra:wetter). Je provozována společně společností ÖBB a soukromou meteorologickou službou UBIMET GmbH (viz případová studie Budování odolnosti železniční dopravy vůči alpským hrozbám ).

Mezinárodní železniční doprava se řídí několika mezivládními úmluvami a v rámci Evropské unie několika nařízeními a směrnicemi EU.

Na úrovni EU byl v důležitém politickém dokumentu, bílé knize z roku 2011 (Plán jednotného evropského dopravního prostoru), navržen ambiciózní přístup k překonání zjištěných nedostatků mobility v EU. V rámci různých opatření rovněž uznala, že je třeba řešit výzvy spojené se změnou klimatu posílením odolnosti vůči změně klimatu pro celkovou infrastrukturu.

Od roku 2020 se budoucnost dopravy v EU řídí strategií pro udržitelnou a inteligentní mobilitu spolu s akčním plánem 82 opatření v souladu s ambicemi Zelené dohody pro Evropu a cíli digitální strategie EU. Odolná mobilita je klíčovým cílem strategie EU pro udržitelnou a inteligentní mobilitu. V zájmu zajištění kontinuity dopravy zahrnují opatření vytvoření krizového pohotovostního plánu (krizových pohotovostních plánů) pro odvětví dopravy, modernizaci fyzické a digitální dopravní infrastruktury (ověřování z hlediska klimatu), interoperabilitu mezi různými druhy dopravy a posílení sítě TEN-T. Klíčovým cílem politiky EU je posílení multimodality, zajištění lepší integrace druhů dopravy a zajištění interoperability na všech úrovních dopravního systému (Agentura EU pro železnice, 2024). Nařízení o TEN-T stanoví, že projekty „společného zájmu“ musí prokázat odolnost vůči změně klimatu. Konkrétně vyžaduje, aby provozovatelé infrastruktury posoudili zranitelnost vůči změně klimatu (povodně, vlny veder) a provedli adaptační opatření na ochranu veřejných investic.

Typická doba potřebná k provedení technických opatření je několik let (přibližně 2–5 let). Provádění provozních opatření však musí být rychlé a musí rychle reagovat na rušení způsobené extrémními událostmi. Poskytování předpovědí počasí a systémů včasného varování je nepřetržité.

Životnost technických opatření by měla odpovídat životnosti samotné železniční infrastruktury, která je několik desetiletí.