Internationaal treinverkeer ontspoort zonder goede samenwerking

By Linda Bak

Reis jij weleens met de trein? Dan ben je waarschijnlijk altijd op zoek naar de meest optimale reis. Over de hele wereld gebruiken we de spoorwegen steeds intensiever. Treinen moeten snel, veilig en compleet volgens dienstregeling rijden. Om dit te realiseren worden voortdurend veranderingen doorgevoerd aan het spoor, de treinen en ander materieel. Elke verandering – hoe klein ook – zorgt weer voor een andere dynamiek tussen materialen en onderdelen. Het kan bijvoorbeeld de mate van slijtage veranderen. Een van de groeiende problemen aan het spoor zijn squats. Niet de sportoefeningen waarbij je hurkt en vervolgens weer opstaat om de spieren te trainen. Het gaat om kleine, v-vormige scheurtjes in de huid (de buitenste laag, red.) van spoorstaven. Dit zijn stalen elementen waar de trein overheen rijdt, in de volksmond ook wel de rails genoemd.

Dit is het belangrijkste en meest voorkomende probleem op de Nederlandse spoorwegen. ProRail, beheerder van het spoor, ontvangt jaarlijks ruim tweeduizend rapporten over de constatering van een squat. Dat is ongeveer de helft van alle rapporten die binnenkomen. “In alle gevallen leidt dit tot reparatie of vervanging van de spoorstaaf”, zegt Bart Schotsman, systeemspecialist bij ProRail. Hij ziet de laatste tien jaar steeds vaker squats ontstaan.

“Veel squats ontstaan door contactvermoeiing van de spoorstaven”, vult Michaël Steenbergen, Assistant Professor in Dynamics and Durability of Structural Interfaces aan de Technische Universiteit Delft, aan. Maar over een eenduidige oorzaak van het ontstaan van squats zijn wetenschappers het internationaal gezien nog niet eens. “Voorheen waren het lokale defecten. Tegenwoordig zien we het op allerlei locaties. Zo liggen de squats nu dichter bij elkaar, ontstaan ze op andere, nieuwe locaties of in andere onderdelen van het spoor, bijvoorbeeld in bogen, waar dat eerder niet het geval was”, vertelt Schotsman.

Ontsporing

Het zijn maar kleine scheurtjes, zou je kunnen denken. Dat is toch niet erg? “Ieder defect kan zich ontwikkelen tot een spoorstaafbreuk en zo’n breuk kan weer leiden tot een ontsporing”, stelt Steenbergen. “Het is dus belangrijk om hier goed naar te kijken.” ProRail monitort de defecten om deze op tijd te kunnen repareren of onderdelen te vervangen. “Alleen bij dit specifieke defect is het lastig omdat je eigenlijk al wil monitoren wat er gebeurt in zo’n spoorstaaf, nog voordat je daadwerkelijk iets kunt zien. Als het defect er eenmaal is, dan moet de staaf voor de veiligheid van de reizigers natuurlijk snel gerepareerd of vervangen worden”, verklaart hij. “Je kan je voorstellen dat de spanning tussen het wiel van de trein en de spoorstaaf enorm is. Omdat we steeds efficiënter gaan rijden, waardoor we bijvoorbeeld harder optrekken, worden die spanningen alleen maar hoger.”

Wereldwijd onderzoek

Ook op universiteiten wordt veel onderzoek gedaan naar het ontstaan van squats. “We zien dat het voor spoorbeheerders wereldwijd een probleem is en onderzoekers zijn internationaal bezig om dit volledig te doorgronden”, vertelt Steenbergen. “Alleen heeft dit onderzoek meerdere sporen. Daardoor is het gebaat bij discussie om verder te komen. Veel onderzoekers richten zich voornamelijk op hun eigen vakgebied waardoor zij op hun eigen eiland blijven doorwerken.” In Nederland vinden dergelijke samenwerkingen onder andere plaats binnen 4TU.Built Environment, een samenwerkingsverband tussen de bouwkunde faculteiten van de vier technische universiteiten in Nederland.

Samenwerken over vakgebieden heen is heel belangrijk, dat onderschrijft ook Schotsman. Daarom hebben Steenbergen en Schotsman een webinar georganiseerd voor onderzoekers en andere betrokkenen over de hele wereld. “Het is belangrijk dat iedereen van zijn eiland afkomt en in debat gaat met andere onderzoekssporen. We willen geen monologen maar we willen een gericht platform bieden om alle bestaande ideeën en onderzoeksresultaten onderling te vergelijken; alleen zo kunnen we verder komen als sector”, stelt Steenbergen. Schotsman vult aan: “Ik hoop dat er door dit webinar een actieve community ontstaat en dat onderzoekers ook op de lange termijn gaan samenwerken.”

‘Het gaat ons alleen lukken met de kennis van morgen’

We rijden op zwaarbelaste wegen en vervoeren producten over bruggen en viaducten die het einde van hun technische levensduur naderen. … Continued

Zuiver materiaal

Wat zien Schotsman en Steenbergen nu als mogelijke oplossingen voor squats? “Verschillende landen hebben een verschillende benadering”, zegt Schotsman. Er zijn volgens hen een aantal oplossingen mogelijk, al is het nog lastig te zeggen wat de uiteindelijke uitkomst gaat zijn. Steenbergen: “Zorgen voor een goede materiaalzuiverheid is, met toenemende spoorstaafkwaliteiten en oplopende belastingen heel belangrijk. We maken stalen spoorstaven vaak van gerecycled staal. Dat is natuurlijk goed, maar we moeten ervoor zorgen dat er dan zo min mogelijk ongewenste elementen in het staal achterblijven. Bijvoorbeeld restjes koper kunnen de kwaliteit van het geproduceerde staal verminderen. Ieder foutje in het staal is een mogelijke locatie voor startende scheurtjes of andere defecten. Het zou goed zijn om meer aandacht te hebben voor strengere toleranties in internationaal verband, vooral voor de premium staalsoorten.”

Kijk over vakgebieden heen

Alleen via samenwerking krijgen we dit probleem onder controle, dat is het gevoel dat overheerst bij Steenbergen en Schotsman. “Binnen de spoorwegen komen verschillende vakgebieden samen. Het gaat voor een groot deel over civiele technologie, maar ook materiaalkunde speelt een belangrijke rol”, zegt Schotsman. Daarnaast moet de spoorbeheerder goed samenwerken met vervoerders zoals de NS. Het spoor en de treinen zijn weliswaar in beheer van twee aparte bedrijven, maar zij moeten er samen voor zorgen dat de reizigers van a naar b worden gebracht. “Daarbij is het heel belangrijk dat er goed overleg is tussen beide partijen. Een kleine technische verandering aan een trein kan al grote veranderingen aan het spoor teweegbrengen, en andersom”, stelt Steenbergen.

Ook internationale samenwerking is volgens de wetenschapper belangrijk: “We kunnen leren van ontwikkelingen in andere landen. Treinverkeer is bij uitstek internationaal, dat is voor goederenvervoer zo maar ook het reizigersvervoer neemt internationaal steeds verder toe. De mechanica stopt niet aan de grens.”