Le service ferroviaire britannique a été touché par des retards de train généralisés et des niveaux élevés d'annulations pendant la canicule. Toute la ligne de la côte est entre Édimbourg et Londres a été fermée pendant des heures le 20 juillet à cause de la chaleur.

Alors pourquoi la canicule fait-elle tant de ravages sur les lignes de train ? Comme la plupart des matériaux de construction, l'acier, dont sont faits les rails, se dilate lorsque la température de l'air augmente. Lorsque ce mouvement est limité par l'ancrage, qui maintient le rail et la traverse (les supports rectangulaires des rails) en place, des contraintes internes s'accumulent et la compression boucle ou plie le rail.

Ce flambage peut faire plier légèrement ou plier une longue pièce d'acier, comme un rail en acier. Les trains ne peuvent pas circuler sur les voies ferrées présentant des nœuds. Aux États-Unis, les déformations causées par le soleil ont provoqué plus de 2 100 déraillements de train au cours des 40 dernières années, soit l'équivalent d'environ 50 déraillements par an.

Lorsque la température de l'air atteint 30°C, les rails au soleil peuvent atteindre 50°C. Au Royaume-Uni, une restriction de vitesse temporaire est imposée lorsque les rails atteignent cette température car les trains appliquent moins de pression sur les rails lorsqu'ils ralentissent. Certaines équipes de maintenance ferroviaire peignent les rails en blanc pour les refroidir en été. Selon Network Rail, cela peut réduire la température du rail de 5°C, à 10°C. Les employés de Network Rail ont commencé à peindre les lignes de train plusieurs jours avant la canicule de juillet.

Les systèmes ferroviaires modernes s'améliorent pour maintenir les rails en place. La plupart des voies sont constituées de longs morceaux de rail qui sont étirés et soudés ensemble, ce qui aide à les maintenir en place. Cela réduit les risques de flambage. Lorsqu'une voie est composée de rails courts boulonnés ensemble, Network Rail laisse de petits espaces entre chacun pour permettre l'expansion par temps chaud.

Les trains électriques sont souvent alimentés par des câbles aériens qui peuvent également être endommagés par le temps chaud. La chaleur peut faire se dilater et s'affaisser les fils. Trop d'affaissement cassera l'équipement de la ligne aérienne. Un système de poulie maintient les fils aériens tendus et peut compenser l'affaissement.

Comment les autres nations s'en sortent

Alors que les températures atteignent des niveaux sans précédent, même les lignes de train espagnoles, qui résistent généralement bien à la chaleur, se déforment et les services sont annulés.

Les rails de soudure continus, qui sont utilisés en standard dans le monde entier, y compris au Royaume-Uni, sont optimisés pour fonctionner autour d'une "température sans contrainte" (SFT) donnée. Plus cette température est élevée, plus les rails peuvent chauffer sans flamber.

Au Royaume-Uni, la SFT est de 27 °C, la température moyenne traditionnelle des rails en été. Aux États-Unis, les valeurs standard varient entre 35°C et 43°C.

Si le SFT britannique était plus élevé, les chemins de fer pourraient fonctionner par temps plus chaud car les rails ne se dilateraient pas autant à des températures plus élevées. Mais si les rails sont conçus pour un SFT trop élevé, ils ne pourront pas faire face aux températures plus froides qu'ils connaissent en hiver. Cela créerait des contraintes énormes et les rails pourraient cisailler leur ancrage.

Les chemins de fer de certains pays sont capables de faire face à de telles variations de température en utilisant des dalles de béton solides pour contenir les forces plus élevées créées. Mais les voies sur dalle coûtent environ quatre fois plus cher à installer que les voies ballastées standard.

Le changement climatique signifie que les chemins de fer de nombreux pays atteindront plus souvent des températures pour lesquelles ils n'ont pas été conçus, menaçant les transports publics à une échelle jamais vue auparavant. Nous venons de voir la température la plus élevée jamais enregistrée au Royaume-Uni à 40,3 °C, bien au-dessus du précédent record quotidien de 38,7 °C en 2019.

Lors de la construction de HS2, la nouvelle voie ferrée à grande vitesse en cours de construction entre Londres, Manchester et Leeds, des ponts et des câbles aériens ont été équipés de capteurs pour collecter des données sur la météo, y compris la température de l'air. Ces données seront utilisées pour créer les jumeaux numériques de HS2, permettant un nouveau type de maintenance capable de prévoir les températures élevées et d'autres types de conditions météorologiques perturbatrices.

Un jumeau numérique est une représentation numérique du réseau ferroviaire. Cela permettrait aux ingénieurs de simuler des scénarios futurs pour le réseau ferroviaire britannique et de prédire ce qui pourrait se passer si des températures élevées sont prévues, et de pouvoir prendre des mesures préventives à l'avance. This could be one way to prevent some of the huge cancelations seen in the recent UK heatwave.