Van wetenschappelijk onderzoek naar de impact van … De spoordokters

ProRail, TU Delft en NWO bundelden hun kennis om het spoor zo goed mogelijk bestand te maken tegen storingen in de toekomst. De nieuwe inspectiemethode zorgt voor beter gepland onderhoud, vroeger ingrijpen en minder hinder voor de treinreiziger, volgens Sytse Bisschop en Paul van der Voort van ProRail.

spoordokters

Tekst: Marion de Boo, beeld: Getty

‘We werken op allerlei manieren aan het te­rugdringen van vertra­gingen’, zegt Van der Voort. Hij is program­mamanager van het datalab in Utrecht, ge­huisvest in rijksmonu­ment De Inktpot, het grootste bakstenen gebouw van Neder­land. De lange gangen doen denken aan spoortunnels, vol sierlijk gemetselde bo­gen, met fraai ingelegde patronen van groen en geel geglazuurde sierstenen. Blik­vanger in het datalab is een grote model­spoorbaan. ‘Hier testen we programma’s voor automatische treinbesturing zonder machinist. Betere voorspellingen van de duur van vertragingen, minder onderhouds­kosten, minder geluidshinder …’, Van der Voort bruist van de plannen. ‘Het is mooi om aan treinen te werken. De trein is van iedereen en duurzaam bovendien.’ Bis­schop knikt instemmend. ‘Ik ben opgeleid als wiskundige, maar nu kan ik aan mijn buurman uitleggen waar ik mee bezig ben en hij heeft er ook nog wat aan.’

Gezonde rails trilt anders

Vorig jaar augustus hebben ProRail en de NS twee reizigerstreinen, een intercity en een sprinter, uitgerust met speciale meet­apparatuur om beginnende mankementen aan het spoor te ontdekken. Van der Voort: ‘Een ‘gezonde’ rails trilt anders dan een de­fect stuk met een beginnend, met het blote oog nog niet zichtbaar scheurtje erin.’ Het idee om naar trillingen in het spoor te luis­teren, ontstond in het wetenschappelijk on­derzoeksprogramma ExploRail [zie kader]. Onder de ‘meettreinen’ zijn veertien senso­ren gemonteerd, waarvan de belangrijkste acht op de wieldoppen zijn geschroefd. Bisschop: ‘Zij meten heel precies de bewe­gingen van de wielas ten opzichte van de rails, en meten de trillingen in drie richtin­gen. Dat noemen we ‘aspotversnellingsme­tingen’. Andere sensoren meten bewegin­gen van de trein zelf, temperatuur en luchtvochtigheid, de positie (via GPS) en de bakversnelling. Twee microfoons meten het treingeluid.’

Nét niet het goede type

Het installeren viel nog niet mee. Van der Voort: ‘Het was gaaf om ‘onze’ dubbeldek­ker de werkplaats in Eindhoven te zien bin­nenrijden. Helaas bleek het nét niet het goede type, want het kabelgootje waar onze snoeren doorheen moesten, ontbrak bij dit model. NS-collega’s hebben toen halsoverkop een andere dubbeldekker ge­charterd, die onderweg was naar Maas­tricht. Maar vervolgens ontdekten we dat de bout met sensoren die we op het aspot­deksel wilden schroeven als exacte vervan­ger van de originele bout, toch een verkeer­de maat had door een onduidelijke werktekening. Gelukkig kon een bedrijfje in de omgeving snel andere bouten leveren. Toen we de volgende dag onze sprinter gingen verbouwen, klopte er iets niet met de kabels. Pas om vier uur ’s middags kre­gen we andere kabels uit Duitsland en te­gen middernacht waren we klaar. De vol­gende ochtend klapten we in Utrecht onze laptops open en zagen de meetsignalen real-time binnenstromen. Dat was een mooi moment.’

Ruis uit data filteren

Daarna begon het echte werk pas. Hoe haal je uit deze brei van data zinvolle infor­matie? Hoe weet je precies waar de trein is? Hoe stel je vast of een mankement ern­stig is of niet? Hoe haal je de ruis eruit? Be­tekent een hoge uitslag echt een groot de­fect aan het spoor of misschien een kapotte sensor? Van der Voort: ‘Data-ontwikkelaars hebben de ruis uit de data gefilterd, signa­len geïnterpreteerd en die met data van de verkeersleidingpost gecombineerd tot da­gelijkse en wekelijkse rapportages. Daarop is te zien waar de grootste hobbels in het spoor zijn gemeten, of die probleemplek­ken al vaker zijn gemeten en of de hobbels sindsdien zijn gaan groeien. Loszittende bouten, blinde vering, een verslagen kop, een doorbuigend spoor, beschadigingen in het staal of aan puntstukken van wissels: in de helft van de gevallen hebben de metin­gen tot versnelde reparaties geleid.’

Veertien meettreinen

Bisschop: ‘We wisten uit eerder onderzoek in samenwerking met de TU Delft dat het principe kon werken. Maar om zo’n weten­schappelijk proof of concept in de praktijk op te pakken en toe te passen is nog een hele uitdaging. Er was nog een gat te dich­ten. Dat gaan we nu verder uitrollen. Met veertien meettreinen kunnen we het hele spoornet elke week monitoren zonder eni­ge hinder voor de dienstregeling. Dat bete­kent beter gepland onderhoud, vroeger in­grijpen tegen minder kosten en minder hinder voor de treinreiziger.’ De geluidsme­tingen zijn van belang gezien de trend om van theoretische berekeningen van geluid­hinder over te schakelen naar rechtstreek­se metingen. Van der Voort: ‘Soms blijkt een plek veel lawaaiiger dan berekend. Dan wil je weten waaraan dat ligt en wat daar­aan te doen is.’ Ook zou hij de meettreinen graag uitrusten met camera’s op het dak om bovenleidingen te inspecteren. Een goed idee, blijkt even later op het station, want een defecte bovenleiding legt het treinverkeer richting Den Haag de rest van de dag plat.


Wat is ExploRail?

Ons spoorwegennet is het drukste van Europa en wordt steeds intensiever gebruikt. Om het net beter bestand te maken tegen verstoringen en optimaal samen te werken in de spoorwereld, werd van 2011 tot 2017 het onderzoeksprogramma ExploRail uitgevoerd. Hierin werkte ProRail samen met NWO-domein Toegepaste en Technische Wetenschappen (TTW bij aanvang van het programma Technologiestichting STW), NWO-domein Sociale en Geesteswetenschap­pen (SGW) en met de TU Delft. In het programmaon­derdeel DrTrack is een monitoringsysteem ontwikkeld om heel precies kleine scheurtjes in de treinrails op te sporen, die met het blote oog nog niet eens zichtbaar hoeven te zijn. Een slijptrein kan het spoor dan ’s nachts bijslijpen, zonder oponthoud voor de reizigers.

Je moet monitoren, vooruitkijken en preventief onderhoud plegen

‘De spoorwereld is van nature conservatief’, zegt initiatiefnemer Rolf Dollevoet, researchcoach bij ProRail en hoogleraar in Delft. ‘Innovaties brengen nu eenmaal risico’s met zich mee en investeringen zijn voor tientallen jaren. Rails gaan vijftig jaar mee en bruggen wel honderd jaar. Tegelijkertijd moeten we wel de groei van het reizigersverkeer vóór blijven. De komende tien jaar verwachten we dertig tot vijftig procent meer reizigers. Het ministerie wil dat we straks 24 uur per dag gaan rijden, maar dan is er geen tijd meer voor nachtelijk onderhoud. En overdag kunnen inspecteurs niet meer langs de rails lopen, want dat is te gevaarlijk. Dat zullen we dus radicaal anders moeten aanpakken. Je moet monitoren, vooruitkijken en preventief onderhoud plegen om de boel straks niet te laten ontsporen.’

Lees het volledige artikel (pdf)


artikel spoordokters

NWO-tijdschrift over wetenschap

Met het NWO-tijdschrift Onderzoek duiden we de de ontwikkelingen, wensen én andere geluiden in het wetenschappelijk veld. Het wordt gratis toegezonden aan onder andere onderzoekers, beleidsmakers, journalisten en andere relaties van NWO.