Obratovanje in gradnja železniške infrastrukture, odporne proti podnebnim spremembam

Železniški promet je energetsko učinkovit način prevoza z razmeroma majhnim vplivom na okolje in, natančneje, manjšimi emisijami toplogrednih plinov. Slednji ključno prispeva k izvajanju dolgoročne ogljično nevtralne prometne strategije v Evropi. Vendar je ta potencial mogoče uresničiti le, če so železnice prilagojene tako, da vzdržijo vplive, povezane s podnebnimi spremembami.

Ena od najbolj kritičnih ranljivosti v železniškem prometnem sistemu je nizka prožnost infrastrukture in delovanja v primeru motenj. Železniški prometni sistem je odvisen tudi od drugih vrst infrastrukture. Motnje v oskrbi z električno energijo zaradi ekstremnih vremenskih pojavov na primer neposredno vplivajo na funkcionalnost sistema železniškega prometa. Zaradi dolge življenjske dobe železniške infrastrukture, za katero se pričakuje, da bo s polno zmogljivostjo obratovala več kot 50 let (in še dlje, za nekatere obrate), je primerno, da se vidiki podnebnih sprememb vključijo v dolgoročno načrtovanje, zasnovo in upravljanje železnic. Poleg tega so bile številne železnice v preteklosti zasnovane in zgrajene glede na zgodovinske podnebne razmere, ki se lahko zaradi podnebnih sprememb razlikujejo od sedanjih in prihodnjih razmer. V viziji poročila Rail Adapt Report (UIC, 2017) je proces prilagajanja železnic obravnavan kot del scenarija običajnega razvoja. Zato stroški prilagoditve le malo vplivajo na finančno uspešnost železniškega podjetja. Tveganja podnebnih sprememb za železniško industrijo so bila temeljito opisana v projektu ARISCC (Prilagajanje železniške infrastrukture podnebnim spremembam), ki ga izvaja konzorcij pod vodstvom UIC (Mednarodna železniška zveza). Rezultati ARISCC vključujejo zemljevide naravnih nevarnosti in smernice o celovitem obvladovanju naravnih nevarnosti na železnicah.

Nedavni pregled (Haghighi idr., 2025) je potrdil, da lahko podnebne nevarnosti povzročijo najrazličnejše vplive na železnice. Te je mogoče razvrstiti v dve glavni vrsti, fizične in operativne vplive. Fizični vplivi vključujejo neposredno škodo na železniški infrastrukturi. Lahko so strukturne (npr. poškodbe tirnic in pragov), geotehnične (npr. poškodbe balastnih materialov in pobočij) in hidrološke (okvara drenažnih sistemov, poplave). Operativni učinki zajemajo motnje v storitvah in zamude. Obsežna literatura kaže, da vplivi podnebnih nevarnosti na železniško infrastrukturo in obratovanje naraščajo zaradi podnebnih sprememb.

Ista študija je pokazala, da so ekstremni vremenski pojavi (močne padavine, ekstremni vetrovi, poplave in nevihte) in počasni procesi (višje povprečne temperature) med najpogosteje preučenimi podnebnimi nevarnostmi. Najpogosteje sporočeni vplivi na železnice so toplotni stres, zvijanje tirnic, poplavljeni tiri, zemeljski plazovi na nasipih, motnje v storitvah in povečane potrebe po vzdrževanju.

Namen pristopov prilagajanja je lahko povečati zanesljivost železniške infrastrukture z zmanjšanjem ranljivosti sredstev za nevarnosti in s tem omogočiti delovanje tudi v neugodnih razmerah. To lahko na primer pomeni dvig električnih sistemov nad predvidene ravni poplav. Prilagoditev je lahko namenjena tudi zagotavljanju redundance v sistemu, da se omogoči neprekinjeno delovanje v primeru okvare sistema. Zajema ustvarjanje dodatnih ali alternativnih storitev. Nazadnje, prilagajanje lahko zajema ukrepe, ki omogočajo hitro okrevanje za hitro ponovno vzpostavitev infrastrukture in storitev (Palin idr., 2021).

Izbira prilagoditvenega ukrepa je odvisna od lokalnih razmer, izpostavljenosti posebnim nevarnostim, prisotnosti drugih tveganj, ki niso povezana s podnebjem, želenih odhodkov za prilagajanje in cilja ter življenjske dobe infrastrukture.

Povečanje temperature lahko povzroči zvijanje tirnic, povečano tveganje požarov v vegetaciji, vse večjo potrebo po namestitvi hladilnih in drugih sistemov za udobje potnikov. Ustrezni prilagoditveni odzivi bi morali združevati tehnične rešitve (npr. večja toplotna odpornost stikal in varnostni sistem) z rešitvami, ki temeljijo na naravi (npr. sajenje vegetacije za zaščito tirov pred neposrednim sončnim sevanjem).  

Močno deževje, nevihte in vetrovi lahko zmanjšajo stabilnost tal, sprožijo zemeljske plazove, skalne padce ali snežne plazove, ki prizadenejo predvsem gorska območja. Izvajati je treba strukturne zaščitne ukrepe, kot so nasipi in nasipi. Ti ukrepi imajo lahko številne koristi, saj lahko varujejo tudi naselja ali drugo infrastrukturo, kot so ceste ali omrežja za oskrbo z energijo. Za izboljšanje odpornosti stebrov vozne mreže proti vetru lahko prilagoditev vključuje ohranjanje območij v bližini tirov in vozne mreže brez nevarnih predmetov. Sonaravne rešitve lahko vključujejo sajenje vegetacije za zmanjšanje erozije tal in okrepitev pobočij.

Vegetacija se pogosto uporablja kot varovalni pas za hrup in onesnaževanje vzdolž železniških tirov ter tudi za zaščito tira pred neposredno izpostavljenostjo soncu. Ob železniških tirih se lahko vzpostavijo zeleni železniški koridorji, ki spodbujajo gibanje prostoživečih vrst. Da bi se izognili operativnim napakam, ki jih povzročajo drevesa, podrta po tirih, ali požari v naravi, bi bilo treba skrbno načrtovati sajenje in vzdrževanje vegetacije. Upoštevati mora lokalne podnebne razmere in projekcije podnebnih sprememb. Uporaba rastlin z razmeroma visoko vsebnostjo vlage in nizko vsebnostjo hlapnih olj lahko na primer pomaga preprečiti požare v naravi. Na območjih, ki so izpostavljena nevihtam, bi bilo treba predvideti izbiro drevesnih vrst, da bi vzdržale večji veter (Blackwood idr., 2022).

Izvajanje strukturnih ukrepov za celoten železniški sistem pogosto ni izvedljivo tako iz gospodarskih razlogov kot tudi zaradi vidikov varstva narave in krajine. Zato so nujno potrebni dodatni (nestrukturni) ukrepi za zmanjšanje tveganja, kot so zagotavljanje sistemov zgodnjega opozarjanja, preusmeritev prometa, alternativni vozni redi, pametna zamenjava storitev (npr. avtobusni prevoz) in večja medsebojna povezljivost med različnimi načini prevoza (multimodalnost).  Poleg tega je zagotavljanje informacij potnikom v realnem času bistvenega pomena. 

Prilagoditev železniške infrastrukture je tudi del rešitev za zagotavljanje kontinuitete dobavnih verig za poslovni in industrijski sektor. Pogosta tveganja, ki ogrožajo neprekinjenost dobavne verige, povezana s prevozom, vključujejo zamude ali prekinitve bistvenih prevoznih storitev zaradi ekstremnih vremenskih pojavov, zvijanja tirnic in nesreč. Motnje v dobavni verigi bi lahko končno povzročile višje stroške. To lahko vpliva na kupca, dobavitelja ali celotno dobavno verigo. Zagotavljanje odpornosti železnic je ključno tudi za zagotavljanje povezljivosti destinacij v turističnih regijah, s čimer se prispeva tudi h gospodarskemu razvoju tega sektorja. 

Železniška podjetja, ki delujejo na nacionalni ravni, običajno upravljajo izvajanje ukrepov za povečanje odpornosti železniškega prometa.  Te akterje podpirajo javne uprave, ki delujejo na regionalni, nacionalni ali celo evropski ravni (npr. GD Evropske komisije za mobilnost in promet). Te zagotavljajo zakonodajno, upravno in finančno podporo za dejavnosti prilagajanja. Tehnično izvajanje ukrepov izvajajo podjetja, specializirana za načrtovanje in gradnjo prometa. . Vse te deležnike podpirajo raziskovalne ustanove in svetovalna podjetja, ki zagotavljajo oceno ranljivosti, prednostno razvrščanje ukrepov, študije izvedljivosti ter analizo stroškov in koristi. Pomembni deležniki, ki jih je treba vključiti, so tudi akterji, ki zagotavljajo sisteme za napovedovanje vremena in zgodnje opozarjanje (npr. UBIMET v Avstriji). Nekatere študije so pokazale nizko stopnjo ozaveščenosti upravljavcev železnic in zainteresiranih strani o vprašanjih podnebnih sprememb, kar lahko ovira prilagajanje.

Zaradi dolge življenjske dobe železniške infrastrukture je izvajanje prilagoditvenih ukrepov del celotnega procesa razvoja in/ali posodobitve železnice. Na splošno bi ga bilo treba vključiti v dolgoročne prometne strategije, pri čemer se pričakuje, da bo železnica imela pomembno vlogo. To lahko zagotovi razpoložljivost potrebnih finančnih sredstev. Poleg pomanjkanja sredstev so drugi dejavniki, ki lahko ovirajo razvoj in prilagajanje železnic, povezani z morebitnimi nasprotji s cilji varstva okolja, zlasti v zvezi z razdrobljenostjo krajine, in morebitnimi nasprotji z lokalnimi skupnostmi, ki so zaskrbljene zaradi povečanega onesnaževanja s hrupom in izkoriščanja zemljišč.

Najugodnejši prilagoditveni ukrepi so tisti, ki zagotavljajo sinergije z drugimi ukrepi, ki prinašajo dodatne koristi, na primer prispevanje k blažitvi podnebnih sprememb, spodbujanje trajnostnega razvoja in izboljšanje varstva biotske raznovrstnosti. S tega vidika bi se lahko rešitve, ki temeljijo na naravi, uporabile za prilagoditev železniškega sistema na različne načine. Nekatera drevesa vzdržijo večje hitrosti vetra kot druga, majhni vijugasti vodotoki bi lahko bolje varovali visoke vodostaje kot umetni drenažni sistemi, izbira ustrezne vegetacije v bližini železniškega koridorja pa bi lahko zmanjšala tveganje požarov.

Ukrepi, ki povzročajo škodljive vplive na okolje, se ne smejo upoštevati, razen če to zahtevajo varnostni predpisi. Na primer, povečanje uporabe klimatskih sistemov za hlajenje notranjih prostorov bi bilo treba čim bolj omejiti, da se proizvodnja omeji na emisije toplogrednih plinov. Ukrepi za zmanjšanje izpostavljenosti padajočim drevesom z vzpostavitvijo širših železniških koridorjev bi lahko imeli nasproten učinek na nekatere druge cilje. Širši koridor lahko povzroči večje temperaturne razlike v območju tira. To bi lahko ogrozilo prihodnje cilje za zmanjšanje občutljivosti na požare ali pritrjevanje tirnic, razen če se te težave ne odpravijo.

Glavna korist prilagoditvenih ukrepov sta železniška infrastruktura in delovanje, odporna na podnebne spremembe, ki zagotavljata povezljivost prometnega omrežja s posledicami za gospodarsko blaginjo in blaginjo. Poleg tega so pomožne koristi prilagoditvenih ukrepov prispevki k trajnostnemu razvoju in blažitvi podnebnih sprememb (preusmeritev načina prevoza na železnico vodi k zmanjšanju emisij toplogrednih plinov). Poleg okoljskih sinergij so zaželene tudi dodatne koristi prilagoditvenih ukrepov. Strukturni zaščitni ukrepi lahko na primer poleg zaščite železniškega tira ščitijo tudi naselja ali drugo infrastrukturo, kot so ceste ali oskrba z energijo. V gospodarskem smislu so železnice ključna prometna infrastruktura ne le za mobilnost prebivalcev in turistov EU, temveč tudi za trajnostni prevoz blaga znotraj držav in med njimi. Emisije ogljika iz železniškega prometa so le del emisij iz drugih možnosti tovornega prometa (EEA, 2021). Prilagoditveni ukrepi, namenjeni ohranjanju srednje- in dolgoročnega delovanja evropskega železniškega omrežja, so zato ključni tudi za vitalnost in trajnost evropskega sektorja trgovine s tovorom ter za panoge, ki svoje blago pošiljajo po železnici.

Stroški se dosledno razlikujejo glede na izbrane ukrepe, njihovo posebno zasnovo, obseg uporabe, posebne pogoje kraja, kjer se ukrepi izvajajo, obravnavane podnebne izzive in številne druge dejavnike. Gospodarski stroški vključujejo stroške neposrednih vplivov na infrastrukturna sredstva, stroške zamud pri prevozu in odpovedi zaradi ekstremnih vremenskih razmer ter stroške prilagoditvenih ukrepov. Več študij količinsko opredeljuje gospodarske stroške podnebnih sprememb na železnicah. Primerjava teh rezultatov je bila precej zahtevna. To je posledica uporabe različnih podnebnih modelov, podnebnih scenarijev, prihodnjih časovnih obdobij, metodologij ocenjevanja, geografskega obsega itd.

Poleg tega so širši socialno-ekonomski stroški motenj v prometu redko količinsko opredeljeni. Zajema lahko zmanjšano zmogljivost za prevoz osnovnega blaga in zmanjšano turistično privlačnost destinacij (Palin idr., 2021). Zaradi povečanja dogodkov in tveganj, povezanih s podnebjem, je razumno pričakovati višje stroške vzdrževanja varnega in uporabnega omrežja, obnove poškodovane ali uničene infrastrukture ter kritja povečanega poslovnega upravljanja (Agencija EU za železnice, 2024).

Stroške krije predvsem železniško podjetje; sofinanciranje se lahko zagotovi iz javnega proračuna, evropskih finančnih instrumentov in drugih virov. Javno-zasebna partnerstva imajo lahko vlogo pri financiranju prilagoditvenih ukrepov železniške infrastrukture in storitev. Avstrijska železniška družba ÖBB je na primer sprejela strategijo za zmanjšanje tveganja, ki temelji na naprednem spremljanju vremena in sistemu zgodnjega opozarjanja (infra:wetter). Skupno jo upravljata družba ÖBB in zasebna vremenska služba UBIMET GmbH (glej študijo primera Krepitev odpornosti železniškega prometa na nevarnosti v Alpah).

Mednarodni železniški prevoz ureja več medvladnih konvencij, v Evropski uniji pa več uredb in direktiv EU.

Na ravni EU je bil v pomembnem političnem dokumentu, beli knjigi iz leta 2011 (Načrt za enotni evropski prometni prostor), predlagan ambiciozen pristop za odpravo ugotovljenih pomanjkljivosti mobilnosti v EU. Med različnimi ukrepi je priznala tudi potrebo po reševanju izzivov podnebnih sprememb s krepitvijo odpornosti celotne infrastrukture proti podnebnim spremembam.

Od leta 2020 strategija za trajnostno in pametno mobilnost skupaj z akcijskim načrtom z 82 ukrepi ureja prihodnost prometa EU v skladu z ambicijami evropskega zelenega dogovora in cilji digitalne strategije EU. Odporna mobilnost je ključni cilj strategije EU za trajnostno in pametno mobilnost. Da bi zaščitili neprekinjenost prometa, ukrepi vključujejo vzpostavitev kriznih kriznih načrtov za prometni sektor, nadgradnjo (podnebno preverjanje) fizične in digitalne prometne infrastrukture, interoperabilnost med različnimi načini prevoza in okrepitev omrežja TEN-T. Ključni cilj politike EU je okrepiti multimodalnost, zagotoviti boljše povezovanje načinov prevoza in vzpostaviti interoperabilnost na vseh ravneh prometnega sistema (Agencija EU za železnice, 2024). V uredbi o TEN-T je določeno, da morajo projekti v „skupnem interesu“ dokazati odpornost proti podnebnim spremembam. Od upravljavcev infrastrukture izrecno zahteva, da ocenijo ranljivost za podnebne spremembe (poplave, vročinski valovi) in izvajajo prilagoditvene ukrepe za zaščito javnih naložb.

Tipičen čas, potreben za izvajanje tehničnih ukrepov, je več let (približno 2–5 let). Vendar je treba operativne ukrepe izvajati hitro in se hitro odzvati na motnje, ki jih povzročijo ekstremni dogodki. Zagotavljanje vremenskih napovedi in sistemov zgodnjega opozarjanja je stalno.

Življenjska doba tehničnih ukrepov bi morala biti skladna z življenjsko dobo same železniške infrastrukture, ki traja več desetletij.