Rekstur og smíði loftlagsþolinna járnbrautarmannvirkja

Járnbrautarflutningar eru orkunýtinn flutningsmáti með tiltölulega lítil umhverfisáhrif og sérstaklega minni losun gróðurhúsalofttegunda. Hið síðarnefnda leggur sitt af mörkum til að hrinda í framkvæmd kolefnishlutlausri samgönguáætlun til langs tíma í Evrópu. Hins vegar er aðeins hægt að átta sig á þessum möguleikum ef járnbrautir eru aðlagaðar til að standast áhrif sem tengjast loftslagsbreytingum.

Einn mikilvægasti veikleikinn í járnbrautarflutningakerfinu er lítill sveigjanleiki bæði grunnvirkja og reksturs ef truflun verður. Járnbrautarflutningakerfið fer einnig eftir öðrum tegundum innviða. Til dæmis hafa truflanir á aflgjafanum vegna öfgakenndra veðuratburða bein áhrif á virkni járnbrautarflutningakerfisins. Vegna langs endingartíma járnbrautargrunnvirkja, sem gert er ráð fyrir að starfi með fullri afkastagetu í meira en 50 ár (og jafnvel lengur, fyrir sumar stöðvar), þykir rétt að fella þætti loftslagsbreytinga inn í langtímaskipulags-, hönnunar- og stjórnunarferli járnbrauta. Þar að auki voru margar járnbrautir hannaðar og smíðaðar áður fyrr með vísan til sögulegra loftslagsaðstæðna sem geta verið frábrugðnar núverandi og framtíðaraðstæðum vegna loftslagsbreytinga. The Rail Adapt Report framtíðarsýn (UIC, 2017) telur aðlögun ferli járnbraut sem hluta af fyrirtæki-eins og-venjuleg þróun atburðarás. Þannig hefur kostnaður við aðlögun aðeins lítilsháttar áhrif á fjárhagslegan árangur járnbrautarfyrirtækis. Í ARISCC-verkefninu (Adaptation of Railway Infrastructure to Climate Change) sem samtökin undir forystu UIC (International Union of Railways) hafa hrint í framkvæmd. Niðurstöður ARISCC samanstanda af kortum yfir náttúruhamfarir og leiðbeiningarskjali um samþætta stjórnun náttúruhamfara á járnbrautum.

Nýlegri endurskoðun (Haghighi o.fl., 2025 ) staðfesti að loftslagshætta getur haft margvísleg áhrif á járnbrautir. Þetta má flokka í tvær megingerðir, líkamleg og rekstrarleg áhrif. Líkamleg áhrif fela í sér beinan skaða á járnbrautargrunnvirkjum. Þær geta verið burðarvirki (t.d. skemmdir á teinum og þverbitum), jarðtæknilegar (t.d. skemmdir á kjölfestuefni og hlíðum) og vatnafræðilegar (bilun í frárennsliskerfum, flæði). Áhrif á rekstur fela í sér röskun á þjónustu og tafir. Víðtækar bókmenntir benda til þess að áhrif loftslagsvár á járnbrautargrunnvirki og rekstur séu að aukast vegna loftslagsbreytinga.

Sama rannsókn leiddi í ljós að bæði öfgakenndir veðuratburðir (þung úrkoma, öfgakenndir vindar, flóð og stormar) og hægfara ferli (hærra meðalhitastig) eru meðal algengustu loftslagshættu sem rannsakaðar eru. Mest tilkynnt áhrif fyrir járnbrautir eru varma streitu, járnbrautir buckling, flóð lög, skriður á embankments, þjónustu röskun, og aukin viðhald kröfur.

Aðlögunaraðferðir geta leitast við að auka traustleika járnbrautargrunnvirkja með því að draga úr viðkvæmni eigna fyrir hættunum og gera þannig einnig kleift að starfa við óhagstæðar aðstæður. Þetta getur t.d. bent til þess að rafkerfi hækki yfir áætlaða flóðastöðu. Aðlögun getur einnig leitast við að koma í veg fyrir offramboð í kerfinu til að gera samfellda starfrækslu mögulega þegar kerfisbilun á sér stað. Það felur í sér að búa til viðbótar eða aðra þjónustu. Að lokum getur aðlögun falið í sér ráðstafanir til að gera skjótan bata kleift að endurvekja fljótt innviði og þjónustu (Palin o.fl., 2021).

Val á aðlögunarráðstöfun fer eftir staðbundnu samhengi, váhrifum af völdum tiltekinnar hættu, öðrum áhættum sem tengjast ekki loftslagi, tilætluðum útgjöldum vegna aðlögunar og markmiðum og líftíma grunnvirkja.

Hækkun hitastigs getur valdið því að járnbrautir buckling, aukin hætta á gróður eldar, vaxandi þörf á að setja kælingu og önnur kerfi fyrir farþega þægindi. Viðeigandi aðlögunarsvörun ætti að sameina tæknilegar lausnir (t.d. aukið hitaþol rofa og öryggiskerfisins) og náttúrulegar lausnir (t.d. gróðursetningar til að vernda slóðir gegn beinni sólargeislun).  

Mikil rigningaratburðir, stormar og vindar geta dregið úr stöðugleika jarðvegs, valdið skriðuföllum, grjóthruni eða snjóflóðum sem hafa aðallega áhrif á fjalllendi. Gera þarf ráðstafanir til verndar burðarvirki, s.s. borpalla og fyllingar. Þessar ráðstafanir geta haft margvíslegan ávinning í för með sér þar sem þær geta einnig verndað byggðir eða önnur grunnvirki, s.s. vegi eða orkuveitukerfi. Til að bæta vindþol catenary masts getur aðlögun falið í sér að halda svæðum nálægt lögum og catenaries sem eru laus við hættulega hluti. Náttúrulegar lausnir geta falið í sér gróðursetningu til að draga úr jarðvegsrofi og styrkja hlíðar.

Gróður er oft notað sem biðminni svæði fyrir hávaða og mengun meðfram járnbrautum og einnig til að vernda brautina frá beinni útsetningu fyrir sólinni. Til að koma í veg fyrir rekstrarbilanir af völdum trjáa sem falla yfir lögin eða vegna skógarelda ætti að skipuleggja gróðursetningu og viðhald vandlega. Það verður að huga að staðbundnum loftslagsskilyrðum og spám um loftslagsbreytingar. Til dæmis getur notkun plantna með tiltölulega hátt rakainnihald og lítið magn af rokgjörnum olíum hjálpað til við að koma í veg fyrir skógarelda. Fyrirhuga ætti val á trjátegundum til að standast meiri vind á stormviðkvæmum svæðum (Blackwood et al., 2022).

Framkvæmd skipulagsráðstafana fyrir allt járnbrautakerfið er oft ekki gerleg bæði af efnahagslegum ástæðum og vegna náttúru- og landslagsverndar. Því er mikil þörf á viðbótarráðstöfunum (sem eru ekki skipulagslegar) til að draga úr áhættu, s.s. að bjóða upp á viðvörunarkerfi, beina umferð til baka, gera aðrar tímaáætlanir, skipta um snjallþjónustu (t.d. flutninga með hópbifreiðum), auka samtengingu milli mismunandi flutningsmáta (fjölþætting).  Þar að auki, að veita rauntíma upplýsingar til farþega er grundvallaratriði. 

Aðlögun járnbrautargrunnvirkja er einnig hluti af lausnum til að tryggja samfellu aðfangakeðja fyrir atvinnulífið. Algengar áhættur sem ógna samfellu aðfangakeðjunnar í tengslum við flutninga eru töf eða truflanir á nauðsynlegri flutningaþjónustu af völdum öfgakenndra veðuratburða, lestarteina og slysa. Truflun á birgðakeðju gæti loksins leitt til aukins kostnaðar. Þetta getur haft áhrif á kaupanda, birgi eða alla aðfangakeðjuna. Einnig er mikilvægt að tryggja viðnámsþrótt járnbrauta til að tryggja tengjanleika áfangastaða á ferðamannasvæðum og stuðla þannig einnig að efnahagsþróun í þessum geira. 

Yfirleitt stjórna járnbrautarfyrirtæki, sem starfa á landsvísu, framkvæmd ráðstafana sem miða að því að auka viðnámsþrótt járnbrautarflutninga.  Þessir aðilar eru studdir af opinberum stjórnsýslustofnunum sem starfa á svæðis-, lands- eða jafnvel evrópskum vettvangi (t.d. Þau veita laga-, stjórnsýslu- og fjárstuðning til aðlögunarstarfsemi. Fyrirtæki sem sérhæfa sig í hönnun og smíði flutninga framkvæma tæknilega framkvæmd ráðstafana. . Allir þessir hagsmunaaðilar eru studdir af rannsóknarstofnunum og ráðgjöf sem veitir veikleikamat, forgangsröðun ráðstafana, hagkvæmniathuganir og kostnaðar- og ábatagreiningu. Leikarar sem skila veðurspám og viðvörunarkerfum (t.d. UBIMET í Austurríki) eru einnig mikilvægir hagsmunaaðilar sem taka þátt. Sumar rannsóknir leiddu í ljós litla vitund um loftslagsbreytingar meðal járnbrautarstjóra og hagsmunaaðila sem geta hindrað aðlögun.

Vegna langs líftíma járnbrautargrunnvirkis skal framkvæmd aðlögunarráðstafana vera hluti af heildarþróunarferli járnbrauta og/eða nútímavæðingu. Almennt, það ætti að vera felld inn í langtíma flutninga áætlanir, innan járnbrautum er gert ráð fyrir að gegna mikilvægu hlutverki. Þetta getur tryggt aðgengi að nauðsynlegu fjármagni. Auk skorts á fjármagni eru aðrir þættir sem geta hindrað þróun og aðlögun járnbrauta tengdir hugsanlegum átökum við umhverfisverndarmarkmið, aðallega í tengslum við sundrun landslags og möguleg átök við sveitarfélög sem hafa áhyggjur af aukinni hávaðamengun og landtöku.

Hagstæðustu aðlögunarráðstafanirnar eru þær sem veita samlegðaráhrif við aðrar ráðstafanir sem leiða til aukins ávinnings, t.d. að stuðla að því að draga úr loftslagsbreytingum, stuðla að sjálfbærri þróun og bæta vernd líffræðilegrar fjölbreytni. Í þessu samhengi mætti nota náttúrulegar lausnir til að aðlaga járnbrautarkerfið á margvíslegan hátt. Sum tré þola meiri vindhraða en önnur, lítil meandering vatnsföll gætu valdið miklu vatnsmagni betur en manngerð frárennsliskerfi og val á hentugum gróðri nálægt járnbrautargöngunum gæti dregið úr hættu á eldsvoða.

Ráðstafanir, sem leiða til skaðlegra umhverfisáhrifa, skulu ekki teknar til greina nema gerð sé krafa um það í öryggisreglum. Til dæmis ætti að takmarka aukningu á notkun loftræstikerfa til að kæla rými innandyra eins mikið og mögulegt er til að takmarka framleiðsluna við losun gróðurhúsalofttegunda. Ráðstafanir til að draga úr varnarleysi gagnvart trjám, sem falla, með því að koma á fót breiðari járnbrautargöngum geta komið í veg fyrir önnur markmið. Víðari gangur getur leitt til meiri hitamunar á brautarsvæðinu. Þetta getur ógnað framtíðarmarkmiðum til að draga úr varnarleysi gagnvart eldsvoðum eða járnbrautarbúnaði nema tekið sé á þessum vandamálum.

Helsti ávinningurinn af aðlögunarráðstöfunum er viðnámsþolið grunnvirki og rekstur járnbrauta sem tryggir tengjanleika flutninganetsins sem hefur áhrif á efnahagslega hagsæld og velferð. Að auki er viðbótarávinningur aðlögunarráðstafana framlag til sjálfbærrar þróunar og mildunar loftslagsbreytinga (breyting flutningsmáta í átt að járnbrautum leiðir til minnkunar á losun gróðurhúsalofttegunda). Einnig er æskilegt að aðlögunarráðstafanir séu ekki samlegðaráhrif á umhverfið og að þær njóti góðs af þeim. Ráðstafanir til verndar burðarvirki geta t.d., auk þess að vernda járnbrautarsporið, einnig verndað byggðir eða önnur grunnvirki, s.s. vegi eða orkugjafa. Í efnahagslegu tilliti eru járnbrautir lykil samgöngugrunnvirki, ekki aðeins fyrir hreyfanleika íbúa og ferðamanna í ESB, heldur einnig til að flytja vörur innan og milli landa á sjálfbæran hátt. Kolefnislosun frá járnbrautarflutningum er aðeins brot af losun frá öðrum flutningsmöguleikum (EEA, 2021). Aðgerðir til aðlögunar, sem miða að því að viðhalda rekstrarhæfi evrópska járnbrautanetsins til meðallangs og langs tíma, skipta því einnig sköpum fyrir lífsþrótt og sjálfbærni evrópska vöruflutningageirans og fyrir atvinnugreinarnar sem senda vörur sínar með járnbrautum.

Kostnaður er breytilegur í samræmi við valdar ráðstafanir, sérstaka hönnun þeirra, umfang notkunar, sérstök skilyrði staðarins þar sem ráðstafanirnar eru framkvæmdar, loftslagsáskoranir sem fjallað er um og marga aðra þætti. Efnahagskostnaður felur í sér kostnað vegna beinna áhrifa á innviðaeignir, kostnað vegna tafa á flutningum og niðurfellinga vegna öfgafulls veðurs og kostnað vegna aðlögunaraðgerða. Nokkrar rannsóknir mæla efnahagslegan kostnað vegna loftslagsbreytinga á járnbrautum. Samanburður á þessum niðurstöðum fannst mjög krefjandi. Þetta stafar af notkun mismunandi loftslagslíkana, loftslagssviðsmynda, framtíðartímabila, matsaðferða, landfræðilegs umfangs o.s.frv.

Þar að auki er sjaldan tölulegur, félagslegur og hagrænn kostnaður vegna röskunar á flutningum. Það getur falið í sér minni getu til að flytja nauðsynlegar vörur og minni aðdráttarafl ferðamanna áfangastaða (Palin o.fl., 2021). Með auknum loftslagstengdum viðburðum og áhættum er sanngjarnt að búast við auknum kostnaði við að viðhalda öruggu og nothæfu neti, endurbyggja skemmd eða eyðilögð grunnvirki og ná yfir aukna viðskiptastjórnun (Stofnun ESB fyrir járnbrautir, 2024).

Járnbrautarfyrirtækið greiðir fyrst og fremst kostnaðinn, Sameiginlega fjármögnun má veita af opinberum fjárlögum, evrópskum fjármögnunarleiðum og öðrum aðilum. Samstarfsverkefni opinberra aðila og einkaaðila geta gegnt hlutverki við fjármögnun aðlögunarráðstafana að járnbrautargrunnvirkjum og -þjónustu. Til dæmis samþykkti austurríska járnbrautarfyrirtækið ÖBB áhættuminnkunaráætlun byggða á háþróaðri veðurvöktun og viðvörunarkerfi (innra: Wetter). Það er í sameiningu rekið af ÖBB og einkaveðurþjónustunni UBIMET GmbH (sjá dæmisöguna Building railway transport resilience to Alpine hazards).

Millilandaflutningar með járnbrautum falla undir nokkra milliríkjasamninga og innan Evrópusambandsins undir nokkrar reglugerðir og tilskipanir ESB.

Á vettvangi ESB lagði hvítbókin frá 2011 (Roadmap to a Single European Transport Area) fram metnaðarfulla nálgun til að ráða bót á þeim annmörkum á hreyfanleika sem komið hafa í ljós í ESB. Meðal ýmissa aðgerða viðurkenndi hún einnig þörfina á að takast á við áskoranir vegna loftslagsbreytinga með því að styrkja viðnámsþol loftslags fyrir heildarinnviði.

Frá árinu 2020 hefur áætlunin um sjálfbæran og snjallan hreyfanleika, ásamt aðgerðaáætlun um 82 ráðstafanir, stjórnað framtíð flutninga ESB í samræmi við metnað Græna samkomulagsins í Evrópu og markmið stafrænu stefnu ESB. Sveigjanlegur hreyfanleiki er lykilmarkmið í stefnu ESB um sjálfbæra og snjalla hreyfanleika. Til að tryggja samfellu í flutningum eru aðgerðir m.a. gerð viðbragðsáætlana fyrir flutningageirann, uppfærsla (loftslagsprófun) efnislegra og stafrænna samgöngugrunnvirkja, rekstrarsamhæfi milli mismunandi flutningsmáta og styrking samevrópska flutninganetsins. Helsta stefnumarkmið ESB er að efla fjölþætta flutninga, tryggja betri samþættingu flutningsmáta og koma á rekstrarsamhæfi á öllum stigum flutningakerfisins (Stofnun ESB fyrir járnbrautir, 2024). Í TEN-T reglugerðinni er kveðið á um að verkefni sem varða "sameiginlega hagsmuni" verði að sýna fram á viðnámsþrótt í loftslagsmálum. Það krefst þess sérstaklega að stjórnendur innviða meti varnarleysi gagnvart loftslagsbreytingum (flóðum, hitabylgjum) og innleiði aðlögunarráðstafanir til að vernda opinberar fjárfestingar.

Dæmigerður tími sem þarf til að framkvæma tæknilegar ráðstafanir er nokkur ár (u.þ.b. 2-5 ár). Framkvæmd aðgerða verður þó að vera hröð og bregðast skjótt við truflunum af völdum öfgafullra atburða. Útvegun veðurspáa og viðvörunarkerfa er samfelld.

Ævitími tæknilegra ráðstafana skal vera í samræmi við endingartíma járnbrautargrunnvirkisins sjálfs, sem er nokkrir áratugir.