Was die Hitzewelle mit der Bahn und ihrer Infrastruktur macht
Nach der bundesweiten Funkstörung folgt die Hitzewelle. Wie Hitze Schienen, Oberleitungen, Stellwerke und Züge belastet.
Hohe Temperaturen belasten nicht nur Fahrgäste, sondern auch Schienen, Oberleitungen und die Technik moderner Züge.
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Das Wichtigste in Kürze
- Schienen können sich bei direkter Sonneneinstrahlung auf bis zu 70 °C aufheizen.
- Extreme Temperaturen erhöhen das Risiko von Gleisverwerfungen, Oberleitungsstörungen und technischen Ausfällen.
- Die jüngste bundesweite Funkstörung zeigt, wie abhängig der Bahnverkehr von technischer Infrastruktur ist.
- Klimaanlagen, Stellwerke und Leistungselektronik arbeiten an heißen Tagen unter hoher Belastung.
- Böschungsbrände zählen inzwischen zu den häufigsten hitzebedingten Ursachen für Streckensperrungen.
Kaum war die bundesweite Störung des digitalen Zugfunksystems GSM-R behoben, rollt bereits die nächste Belastungsprobe auf die Bahn zu: eine Hitzewelle mit Temperaturen nahe der 40-Grad-Marke.
Einen direkten Zusammenhang zwischen beiden Ereignissen gibt es nach aktuellem Stand nicht. Die Deutsche Bahn nennt eine Störung im Zugfunksystem als Ursache für den nahezu bundesweiten Stillstand des Bahnverkehrs. Hinweise darauf, dass die Hitze dabei eine Rolle spielte, liegen bislang nicht vor.
Dennoch zeigen beide Ereignisse ein grundsätzliches Problem: Die Bahn ist ein hochkomplexes technisches System. Fällt eine zentrale Komponente aus, kann das weitreichende Folgen haben. Während bei der Funkstörung die digitale Kommunikation betroffen war, setzen Hitzewellen die physische Infrastruktur unter Druck. Und genau dort beginnt die eigentliche Herausforderung.
Inhaltsverzeichnis
- Warum Schienen deutlich heißer werden als die Luft
- Wenn sich das Gleis verformt
- Das Dilemma der Neutraltemperatur
- Weiße Schienen gegen die Sonne
- Oberleitungen geraten ebenfalls an ihre Grenzen
- Wenn die digitale Bahn ins Schwitzen gerät
- Warum auch moderne Züge unter Hitze leiden
- Klimaanlagen werden zum entscheidenden Komfortfaktor
- Böschungsbrände werden zum Sommerproblem
- Hitze belastet auch die Beschäftigten
Warum Schienen deutlich heißer werden als die Luft
Wenn Wetterdienste Temperaturen von 38 oder 40 °C melden, bedeutet das noch lange nicht, dass die Schienen ebenfalls 40 °C warm sind.
Tatsächlich können sie deutlich höhere Temperaturen erreichen. Stahl absorbiert einen großen Teil der Sonneneinstrahlung. Unter direkter Sonne heizen sich Schienen daher auf 60 bis 70 °C auf. Solche Werte werden an heißen Sommertagen regelmäßig gemessen.
Der Werkstoff selbst hält diese Temperaturen problemlos aus. Die eigentliche Herausforderung entsteht durch die physikalischen Kräfte, die dabei wirken.
Moderne Bahnstrecken bestehen nahezu vollständig aus durchgehend verschweißten Schienen. Die früher typischen Schienenstöße sind auf Hauptstrecken längst verschwunden. Das verbessert den Fahrkomfort, reduziert den Verschleiß und ermöglicht hohe Geschwindigkeiten. Allerdings entsteht dadurch ein neues Problem: Die Schiene kann sich nicht frei ausdehnen.
Wenn sich das Gleis verformt
Jeder Werkstoff verändert bei Erwärmung seine Abmessungen. Stahl bildet dabei keine Ausnahme. Eine frei liegende Schiene würde einfach etwas länger werden. Im Gleis ist das jedoch nicht möglich. Schwellen, Befestigungen und Schotterbett halten die Schiene fest an ihrem Platz.
Die Folge sind hohe Druckspannungen. Werden diese zu groß oder verliert das Gleis an Stabilität, kann sich der gesamte Gleiskörper seitlich verschieben. Fachleute sprechen von einer Gleisverwerfung.
Für den Bahnverkehr ist das eine kritische Situation. Bereits kleinere Verformungen können die Fahrsicherheit beeinträchtigen. Deshalb überwachen Infrastrukturbetreiber gefährdete Streckenabschnitte besonders intensiv. Bei Bedarf werden Geschwindigkeiten reduziert oder einzelne Abschnitte gesperrt.
Das Dilemma der Neutraltemperatur
Damit Gleise sowohl heiße Sommer als auch kalte Winter überstehen, werden sie bei einer definierten Temperatur verschweißt. Diese sogenannte Neutraltemperatur liegt bei vielen europäischen Bahnen zwischen etwa 20 und 27 °C.
Bei dieser Temperatur befindet sich die Schiene praktisch im spannungsfreien Zustand. Eine höhere Neutraltemperatur würde die Belastung im Sommer verringern. Gleichzeitig würden jedoch die Zugspannungen im Winter zunehmen.
Die Ingenieurinnen und Ingenieure stehen damit vor einem klassischen Zielkonflikt: Was den Sommer sicherer macht, kann im Winter neue Risiken schaffen.
Weiße Schienen gegen die Sonne
Manche Bahngesellschaften versuchen, die Aufheizung der Schienen direkt zu begrenzen. Dazu werden besonders kritische Streckenabschnitte weiß gestrichen. Helle Oberflächen reflektieren mehr Sonnenlicht als dunkle und heizen sich deshalb weniger stark auf.
Der Effekt ist messbar. Die Schienentemperatur kann um mehrere Grad sinken. Das klingt wenig, kann aber in Grenzbereichen entscheidend sein.
Allerdings verschmutzen die Schienenflanken schnell durch Rost, Staub und Bremsabrieb. Dadurch nimmt die Wirkung bereits nach wenigen Monaten deutlich ab. Viele Bahnen setzen deshalb zunehmend auf stabilere Gleiskonstruktionen, schwere Betonschwellen oder spezielle Schotterverklebungen.
Oberleitungen geraten ebenfalls an ihre Grenzen
Nicht nur die Schienen reagieren auf Hitze. Auch die Oberleitungen dehnen sich bei steigenden Temperaturen aus. Damit Züge weiterhin zuverlässig Strom aufnehmen können, müssen die Fahrdrähte ständig unter Spannung gehalten werden.
Traditionell geschieht das über Gewichte, die den Draht nachspannen. Bei extremer Hitze kann die Ausdehnung jedoch so groß werden, dass diese Systeme an ihre Grenzen gelangen. Die Oberleitung hängt stärker durch. Im ungünstigsten Fall können Schäden an Fahrdraht oder Stromabnehmer entstehen.
Moderne Federspannsysteme sollen solche Probleme reduzieren und größere Temperaturschwankungen ausgleichen.
Wenn die digitale Bahn ins Schwitzen gerät
Die jüngste GSM-R-Störung hat deutlich gemacht, wie stark der moderne Bahnbetrieb von digitaler Technik abhängt. Auch wenn die Ursache der Störung offenbar nicht in der Hitze lag, zeigt das Ereignis die Bedeutung technischer Infrastruktur.
Stellwerke, Betriebszentralen, Weichensteuerungen und Kommunikationssysteme arbeiten mit komplexer Elektronik. Diese Systeme erzeugen selbst Wärme und reagieren empfindlich auf hohe Umgebungstemperaturen.
Deshalb werden Stellwerke klimatisiert, Technikräume überwacht und Temperatursensoren eingesetzt. Überschreiten die Werte kritische Grenzen, können Technikerinnen und Techniker eingreifen, bevor es zu Ausfällen kommt.
Warum auch moderne Züge unter Hitze leiden
Nicht nur die Infrastruktur wird belastet. Auch die Fahrzeuge selbst geraten an heißen Tagen unter Druck. Transformatoren, Stromrichter und Fahrmotoren erzeugen große Mengen Abwärme. Je höher die Außentemperatur steigt, desto schwieriger wird deren Kühlung.
Moderne Züge schützen sich deshalb selbst. Erreichen wichtige Komponenten kritische Temperaturen, reduziert die Fahrzeugsteuerung automatisch die Leistung.
Für Reisende bedeutet das mitunter längere Fahrzeiten oder geringere Beschleunigung. Die Alternative wäre ein Ausfall wichtiger Antriebskomponenten.
Klimaanlagen werden zum entscheidenden Komfortfaktor
Besonders sichtbar werden Hitzeprobleme bei der Klimatisierung. Ältere Zugtypen wurden für deutlich niedrigere Spitzentemperaturen ausgelegt als moderne Fahrzeuge. Neuere ICE-Generationen können dagegen auch bei Temperaturen oberhalb von 40 °C zuverlässig arbeiten.
Ein wichtiger Fortschritt ist dabei der Einsatz neuer Kältemittel. Im ICE 3neo nutzt die Deutsche Bahn beispielsweise Propan als natürliches Kältemittel. Es arbeitet auch bei hohen Temperaturen effizient und besitzt gleichzeitig ein deutlich geringeres Treibhauspotenzial als ältere Lösungen.
Trotzdem kann es bei extremer Hitze zu Ausfällen kommen. In solchen Fällen müssen einzelne Wagen gesperrt oder ganze Züge vorzeitig aus dem Betrieb genommen werden.
Böschungsbrände werden zum Sommerproblem
Mit der Hitze steigt auch die Brandgefahr entlang der Bahnstrecken. Ausgetrocknete Vegetation kann sich leicht entzünden. Besonders kritisch sind technische Defekte an Güterwagenbremsen. Dabei können glühende Metallpartikel entstehen, die trockenes Gras oder Unterholz in Brand setzen.
Die Folgen reichen von kurzfristigen Streckensperrungen bis zu schweren Schäden an Oberleitungen und Signalanlagen.
Das wohl bekannteste Beispiel ist der Böschungsbrand an der Schnellfahrstrecke Köln–Frankfurt bei Siegburg im Jahr 2018. Damals wurden Oberleitungen zerstört, Wohngebäude beschädigt und die Strecke für längere Zeit gesperrt.
Hitze belastet auch die Beschäftigten
Die Auswirkungen extremer Temperaturen beschränken sich nicht auf die Technik. Gleisbau- und Wartungsarbeiten finden häufig unter direkter Sonneneinstrahlung statt. Schotter und Stahl speichern zusätzlich Wärme und erhöhen die Belastung.
Sonnenschutz, Trinkwasser, zusätzliche Pausen und angepasste Arbeitszeiten gehören deshalb inzwischen zum Standard vieler Infrastrukturbetreiber. Denn auch die modernste Bahntechnik muss letztlich von Menschen gewartet und instand gehalten werden.
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