Betriebs- und Baumaßnahmen zur Sicherung klimaresilienter Eisenbahninfrastruktur

Die Eisenbahn ist ein energieeffizienter Verkehrsträger mit vergleichsweise geringen Umweltauswirkungen, der den Eisenbahnverkehr bei der Umsetzung der langfristigen CO2-neutralen Verkehrsstrategie begünstigt. Dies hängt auch mit dem Potenzial der Schiene zur Eindämmung des Klimawandels zusammen, da das Wachstum des Schienenverkehrs zu einer Verringerung der Treibhausgasemissionen führen würde. Dieses Potenzial kann jedoch nur realisiert werden, wenn die Eisenbahnen den Auswirkungen des Klimawandels standhalten.

Eine der kritischsten Schwachstellen im Eisenbahnverkehrssystem ist die geringe Flexibilität sowohl der Infrastruktur als auch des Betriebs im Falle von Störungen. Das Schienenverkehrssystem hängt auch von anderen Arten von Infrastruktur ab. So beeinflussen z. B. Störungen in der Stromversorgung durch extreme Witterungseinflüsse direkt die Funktionalität des Schienenverkehrssystems. Aufgrund der langen Lebensdauer der Eisenbahninfrastruktur, die voraussichtlich mehr als 50 Jahre lang (und noch länger bei einigen Anlagen) mit voller Kapazität betrieben wird, ist es angebracht, die Aspekte des Klimawandels in den langfristigen Planungs-, Planungs- und Managementprozess der Eisenbahn zu integrieren. Die Vision des Rail Adapt Report (UIC, 2017) betrachtet den Anpassungsprozess der Eisenbahn als Teil des Geschäfts als übliches Entwicklungsszenario, so dass die Anpassungskosten nur einen marginalen Einfluss auf die finanzielle Leistung eines Eisenbahnunternehmens haben.

Die Risiken des Klimawandels für die Eisenbahnindustrie wurden im ARISCC- Projekt (Adaptation of Railway Infrastructure to Climate Change) ausführlich beschrieben, das vom Konsortium unter der Leitung von UIC (International Union of Railways) umgesetzt wurde. Die Ergebnisse von ARISCC umfassen Naturgefahrenkarten und den Leitfaden zum integrierten Umgang mit Naturgefahren auf der Schiene. Die ermittelten Auswirkungen des Klimawandels auf die Eisenbahn lassen sich in drei Hauptkategorien unterteilen, die jeweils spezifische Anpassungsmaßnahmen erfordern:

• Extremwetterereignisse wie Starkregen (und damit verbundene Überschwemmungen), hohe Windgeschwindigkeiten, Stürme, Wirbelstürme, schwere Winterwetter usw. Nach der Überprüfung der Verkehrsresilienz von Defra von 2011 sollten sowohl die Infrastruktur als auch die betriebliche Widerstandsfähigkeit insbesondere unter Verwendung verfügbarer Netzredundanz- und Umleitungsrouten entwickelt und durch wirksame Systeme zur Wiederherstellung von Dienstleistungen und Routen unter normalen Bedingungen ergänzt werden. Die Kommunikation mit Interessenträgern zur Minimierung der Auswirkungen von Störungen auf Menschen und Unternehmen ist ebenfalls von wesentlicher Bedeutung.
• Langsame Ereignisse, die sich allmählich auf den Schienenverkehr auswirken, wie die Erhöhung der Lufttemperatur oder der Anstieg des Meeresspiegels. Anpassungsmaßnahmen sollten im Rahmen langfristiger Verkehrsentwicklungsstrategien umgesetzt werden.
• Andere Naturgefahren, die durch den Klimawandel ausgelöst werden, wie Erdrutsche, Gesteinsfälle, Lawinen, Rückgang der Dammstabilität usw. Die strukturellen Schutzmaßnahmen in Verbindung mit einer Gefährdungsbeurteilung und Systemen zur Verringerung des Katastrophenrisikos würden auf solche Herausforderungen angemessen reagieren.

Dasvom MOWE-IT-Projekterstellte „Leitfaden zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit des europäischen Schienenverkehrsbei extremen Wetterereignissen“ spaltet Reaktionen auf extreme Wetterereignisse in langfristige Planungsmaßnahmen, Maßnahmen, die unmittelbar vor dem Ereignis zu ergreifen sind, und Erholungsmaßnahmen auf. Der Leitfaden „Stadtbahn, Klimawandel und Resilienz“, der von der International Public Transport Union (UITP) entwickelt wurde, konzentriert sich auf Anpassungsreaktionen zur Vermeidung und Wiederherstellung von Schäden, die durch Klimagefahren an einzelnen Teilsystemen der Stadtbahn verursacht werden, wie z. B.: Stromversorgung, Gleise, rollende Bestände, Stationen, Tunnel, Bahnübergänge und Wartungseinrichtungen. Zu den wichtigsten Empfehlungen dieser Ressourcen gehören:

• Einbeziehung von Projektionen zum Klimawandel in die Planung und Kapazität der Entwässerung zur Bewältigung der prognostizierten zukünftigen Überschwemmungshäufigkeit und -größe. Im Vereinigten Königreich beispielsweise enthalten die Entwässerungsnormen Zertifikate für die Auswirkungen des künftigen Klimas bei der Gestaltung von Eisenbahnanlagen: für neue und sanierte Bahnentwässerungen wird ein Anstieg des geschätzten Flusses um 20 % hinzugerechnet.
• Verbessern Sie die Windbeständigkeit von Oberleitungsmasten und halten Sie Bereiche in der Nähe von Gleisen und Leitungen frei von gefährlichen Gegenständen. Obwohl viele Betriebsausfälle von Bäumen verursacht werden, die auf Gleise oder Bahnsteige gefallen sind, wird Vegetation häufig als Pufferzone für Lärm und Verschmutzung entlang der Eisenbahngleise verwendet und auch zum Schutz der Strecke vor direkter Isolierung. Daher sollten ökosystembasierte Maßnahmen zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegenüber Wind (z. B. Bäume, die hohen Windgeschwindigkeiten standhalten können) bevorzugt werden.
• Installieren Sie Ersatz- und Notfallkapazitäten für die Sicherheits- und Betriebssysteme (Passby-LKW, Schalter, Betrieb auf gegenüberliegender Fahrspur), um die von extremen Witterungseinflüssen betroffenen Kapazitäten zu sichern.
• Entwicklung von Strategien zur Minimierung der Auswirkungen von Betriebsausfällen durch extreme Wetterbedingungen (Sonderfahrpläne, Umleitungsmodelle) und Ersetzung von Diensten bei Bedarf (z. B. Busverkehr)
• Bereitstellung von Echtzeit-Informationen für Passagiere und Aufrechterhaltung der Kommunikation mit wichtigen Institutionen

Der Temperaturanstieg kann nicht als großes Problem für den Schienenverkehr in Regionen angesehen werden, die bereits mit diesen Bedingungen fertig werden (Südeuropa); in Nordeuropa sollte jedoch die Widerstandsfähigkeit gegenüber hohen Sommertemperaturen erhöht werden. Schienenknicken, erhöhtes Risiko von Vegetationsbränden, die Installation von Kühlsystemen und anderen Systemen für den Personenkomfort sind Bedenken in Bezug auf die Wärme im künftigen Eisenbahnverkehrssystem. Die jeweiligen Anpassungsreaktionen sollten technische Lösungen (z. B. erhöhte Wärmebeständigkeit von Schaltern und Sicherheitssystemen), ökosystembasierte Maßnahmen (z. B. Vegetationsschutz vor direkter Sonne) und Überwachungs- und Frühwarnsysteme kombinieren.

Ein weiterer Aspekt der Schienenanfälligkeit beruht auf einer verringerten Bodenstabilität, die durch Auswirkungen des Klimawandels ausgelöst wird, wie z. B. starke Niederschläge oder Temperaturschwankungen. Das Auftreten von Erdrutschen, Gesteinsfällen oder Lawinen, die hauptsächlich Berggebiete betreffen, erfordert die Durchführung von baulichen Schutzmaßnahmen wie Deichen und Böschungen. Diese Maßnahmen können mehrere Vorteile haben, da sie auch Siedlungen oder andere Infrastrukturen wie Straßen oder Energieversorgungsnetze schützen können. Da die Durchführung von Strukturmaßnahmen für das gesamte Eisenbahnsystem der Bergländer sowohl aus wirtschaftlichen Gründen als auch aus Aspekten des Natur- und Landschaftsschutzes häufig nicht möglich ist, besteht ein großer Bedarf an zusätzlichen (nicht-strukturellen) Risikominderungsmaßnahmen, wie z. B. die Bereitstellung von Frühwarnsystemen, Verkehrsumlenkung usw..

IPCC -Kategorien

Strukturell und physisch: Design- und bautechnische Optionen, Strukturell und physisch: technologische Optionen

Stakeholderbeteiligung

Die Umsetzung von Maßnahmen zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit des Eisenbahnverkehrs wird in der Regel von Eisenbahnunternehmen verwaltet, wie zum Beispiel OBB in Österreich oder DB in Deutschland. Diese Akteure werden von öffentlichen Verwaltungen unterstützt, die auf regionaler, nationaler oder sogar europäischer Ebene tätig sind (z. B. GD MOVE der Europäischen Kommission), die legislative, administrative und finanzielle Unterstützung für Anpassungsmaßnahmen bereitstellt. Die technische Umsetzung der Maßnahmen erfolgt durch Planungs- und Bauunternehmen, die sich auf den Transport spezialisiert haben. Alle diese Akteure werden von Forschungseinrichtungen und Beratungsunternehmen unterstützt, die die Schwachstellenbewertung, die Priorisierung von Maßnahmen, Machbarkeitsstudien und Kosten-Nutzen-Analysen anbieten. Akteure, die Wettervorhersage- und Frühwarnsysteme bereitstellen (z. B. ZAMG in Österreich), sind ebenfalls wichtige Akteure.

Erfolgsfaktoren und Hemmnisse

Aufgrund der langen Lebensdauer der Eisenbahninfrastruktur muss die Durchführung von Anpassungsmaßnahmen Teil des gesamten Prozesses der Eisenbahnentwicklung und/oder Modernisierung sein. Im Allgemeinen sollte sie in langfristige Verkehrsstrategien integriert werden, bei denen davon ausgegangen wird, dass die Schiene eine wichtige Rolle spielen wird. Dies kann die Verfügbarkeit der erforderlichen Finanzmittel sicherstellen. Neben fehlenden Mitteln stehen auch andere Faktoren, die die Eisenbahnentwicklung und -anpassung behindern können, im Zusammenhang mit möglichen Konflikten mit Umweltschutzzielen, vor allem im Zusammenhang mit der Zersplitterung von Landschaften, und möglichen Konflikten mit lokalen Gemeinschaften, die sich um eine erhöhte Lärmbelastung und Landnutzung kümmern.

Am vorteilhaftsten sind Anpassungsmaßnahmen, die Synergien mit anderen Maßnahmen schaffen, die zu zusätzlichen Vorteilen führen, z. B. zur Eindämmung des Klimawandels, zur Förderung einer nachhaltigen Entwicklung und zur Verbesserung des Schutzes der biologischen Vielfalt. In dieser Perspektive könnten naturbasierte Lösungen bei der Anpassung des Eisenbahnsystems auf vielfältige Weise eingesetzt werden. Einige Bäume widerstehen höheren Windgeschwindigkeiten als andere, kleine mäandernde Wasserläufe könnten hohe Wasserstände besser puffern als künstliche Entwässerungssysteme und die Auswahl geeigneter Vegetation für die Nähe des Schienenkorridors könnte das Risiko von Bränden verringern.

Maßnahmen, die aus ökologischer Sicht kontraproduktiv handeln, sollten nur in Betracht gezogen werden, wenn dies durch die Sicherheitsvorschriften vorgeschrieben ist. So sollte der vermehrte Einsatz von Klimaanlagen zur Kühlung von Innenräumen so weit wie möglich begrenzt werden, um die Produktion auf Treibhausgasemissionen zu beschränken. Maßnahmen zur Verringerung der Anfälligkeit für fallende Bäume durch die Schaffung breiterer Schienenkorridore können für einige andere Ziele kontraproduktiv sein. Ein breiterer Korridor kann zu größeren Temperaturunterschieden in der Gleiszone führen, was künftige Ziele zur Verringerung der Anfälligkeit gegenüber Bränden oder Schienenknicken in Frage stellen könnte, es sei denn, diese Probleme werden nicht behoben.

Kosten und Nutzen

Der Hauptvorteil von Anpassungsmaßnahmen ist die widerstandsfähige Eisenbahninfrastruktur und der Betrieb des Klimawandels, die die Konnektivität des Verkehrsnetzes mit Auswirkungen auf wirtschaftlichen Wohlstand und Wohlstand gewährleisten. Darüber hinaus sind die zusätzlichen Vorteile von Anpassungsmaßnahmen ein Beitrag zur nachhaltigen Entwicklung und zur Eindämmung des Klimawandels (Verlagerung der Verkehrsträger in Richtung Schiene führt zu einer Verringerung der Treibhausgasemissionen). Auch andere Synergien und Nebeneffekte von Anpassungsmaßnahmen außerhalb des Umweltbereichs sind wünschenswert. So können beispielsweise bauliche Schutzmaßnahmen neben dem Schutz der Eisenbahnstrecke auch Siedlungen oder andere Infrastrukturen wie Straßen oder Energieversorgung schützen.

Die Kosten variieren je nach den ausgewählten Maßnahmen, ihrer spezifischen Ausgestaltung, dem Umfang der Anwendung, den spezifischen Bedingungen des Ortes, an dem die Maßnahmen durchgeführt werden, den angegangenen Klimaherausforderungen und vielen anderen Faktoren. Die Kosten werden in erster Linie von der Eisenbahngesellschaft getragen; Kofinanzierungen können aus dem öffentlichen Haushalt, europäischen Finanzierungsinstrumenten und anderen Quellen bereitgestellt werden.

Rechtliche Aspekte

Der internationale Schienenverkehr wird durch mehrere zwischenstaatliche Übereinkommen und innerhalb der Europäischen Union durch mehrere EU-Verordnungen und Richtlinien geregelt. Das wichtigste strategische Dokument der EU für die Anpassung des Verkehrs an den Klimawandel ist das Weißbuch über den Verkehr „Fahrplan zu einem einheitlichen europäischen Verkehrsraum – hin zu einem wettbewerbsfähigen und ressourcenschonenden Verkehrssystem“.

Umsetzungszeitraum

Typische Zeit für die Durchführung der technischen Maßnahmen ist mehrere Jahre (ca. 2-5 Jahre). Die Durchführung operativer Maßnahmen muss jedoch schnell erfolgen und umgehend auf die durch Extremereignisse verursachten Störungen reagieren. Die Bereitstellung von Wettervorhersage- und Frühwarnsystemen ist kontinuierlich.

Lebensdauer

Die Lebensdauer technischer Maßnahmen sollte der Lebensdauer der Eisenbahninfrastruktur selbst, d. h. mehreren Jahrzehnten, entsprechen.

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