Een nieuwe methodiek voor spoorstaafkeuze

Welke staalkwaliteit moet je eigenlijk kiezen voor spoorstaven? Tot op heden wordt dat meestal bepaald door te kijken naar de geometrie van de gegeven locatie (o.a. de boogstraal). De wens is om bij de keuze veel meer rekening te houden met de specifieke belasting in het wiel-railcontact. Dan kom je tijdens de levensduur minder snel voor verrassingen te staan. DEKRA Rail en de TU Delft doen daarom, op verzoek van de ProRail inframanager, onderzoek naar de ontwikkeling van een nieuwe methodiek waarmee de verwachte schadeontwikkeling in spoorstaven wordt voorspeld in relatie tot de optredende belasting. Het uiteindelijke doel? Meer inzicht krijgen in het slijtage- en scheurgedrag van spoorstaven, zodat keuzes locatieafhankelijk kunnen worden onderbouwd en het onderhoud slimmer en goedkoper kan worden ingericht.

Treinspoor

Onderzoek naar spoorstaafdetecten
Bart Schotsman, Systeemspecialist bij ProRail, is een goede bekende van DEKRA Rail en in zijn loopbaan heeft hij al met veel verschillende DEKRA Rail experts samengewerkt. Eén van die experts is mechanica-specialist Martin Hiensch. Martin deed in de jaren negentig al onderzoeksprojecten voor ProRail naar spoorstaafdefecten en is inmiddels bezig met zijn promotieonderzoek aan de TU Delft. Bart: “In die jaren werd er vooral gekeken naar harder spoorstaafmateriaal en naar andere spoorstaafprofielen. En we zijn ook frequenter gaan slijpen. Maar deze harde spoorstaven zijn duur in aanschaf en onderhoud. Daarom willen we nu het liefst naar goedkopere, zachtere spoorstaven. Maar dan moet je wel weten wat de slijtage is in verschillende toepassingen. Zo kwam ik, mede in het kader van zijn promotieonderzoek, in contact met Martin.”

“Het belangrijke voordeel van het tweeschijven-onderzoek is dat wiel-rail belastingcondities op gecontroleerde wijze kunnen worden ingesteld en beheerst.”

Het nabootsen van wiel-railcontact
Het was Martin’s voorstel om voor de beantwoording van de vraag van ProRail gebruik te maken van zogenoemd tweeschijven-onderzoek. Hierbij wordt het wiel-railcontact in het laboratorium op schaal nagebootst op basis van een schijf wielmateriaal en een schijf railmateriaal die tegen elkaar aanlopen. De opstelling in deze twee-schijvenmachine is zo dat de gekozen normaalkracht, slip en geometrie resulteren in contactcondities die ook in de praktijk zouden optreden. Martin: “Het belangrijke voordeel van het tweeschijven-onderzoek is dat wiel-rail belastingcondities op gecontroleerde wijze kunnen worden ingesteld en beheerst. Wanneer we in het spoor testen, is er sprake van veel variatie ten gevolge van bijvoorbeeld verschillende type voertuigen, beladingen, snelheid of invloeden van het weer. Voor het opstellen van schademodellen en het voorspellen van het gedrag van de spoorstaaf onder een specifieke belasting, is het belangrijk om de spreiding van de belastingcondities zo klein mogelijk te houden.”

Het unieke van tweeschijven-onderzoek
Het gebruik van een tweeschijven-machine is niet uniek, maar deze toepassing wel. Bart: “Vaak wordt er op tweeschijven-machines getest onder een zeer hoge belasting. Als je de belasting flink verhoogt, zie je namelijk veel sneller het directe effect van de belasting. Maar hiermee test je puur op slijtage. Het unieke van Martin’s tweeschijven-onderzoek is dat we een model willen valideren dat kijkt naar slijtage én scheurvorming.”

Een gerichter inkoop- en onderhoudsplan voor spoorstaven
Het project bevindt zich momenteel in de validatiefase. Bart hoopt in ieder geval dat het onderzoek de eerste stap is naar een gerichter inkoop- en onderhoudsplan voor de spoorstaven van ProRail. Martin: “Bij een positief resultaat kunnen we door naar de volgende fase. Dan willen we schadefuncties afleiden voor spoorstaafkwaliteiten waarvoor deze nu nog niet beschikbaar zijn. Uiteindelijk zullen de beoogde schadefuncties spoorbeheerders in staat stellen om een spoorstaafmateriaal te kiezen dat voor gegeven belastingcondities en onderhoudsproces leidt tot een optimale prestatie. Optimaal in termen van kosten maar met name ook in termen van betrouwbaarheid en beschikbaarheid van het spoor.”

Maart 2018

Pagina delen