Wielen scannen met laser bij 140 km/u? NS, ProRail leiden push voor in-motion wielprofilering

Het wielprofiel meten terwijl een trein met hoge snelheid voorbij raast? Dat is het doel van een nieuw proefproject van de Nederlandse staatsspoorwegmaatschappij NS en spoorbeheerder ProRail. Met deze technologie willen de twee bedrijven de manier waarop wielen worden onderhouden radicaal veranderen. “Het voorspellen van slijtage wordt een stuk eenvoudiger als je meer metingen hebt.”

“Je moet je voorstellen dat er een soort barcodescanner in het spoor zit”, zegt Jeroen Wegdam. “Je kunt de laserstraal echt zien”, vervolgt hij, “die telkens wordt ingeschakeld als er een wiel passeert.” Wegdam is wisselspecialist bij ProRail en houdt zich bezig met gegevensanalyse. Hij is ook betrokken bij Camino Rail, een gezamenlijk project van ProRail en NS om nieuwe methoden voor het monitoren van treinen en spoor te testen.

Het systeem dat Wegdam beschrijft heeft als doel wielen in doorsnede te scannen en vroegtijdige of abnormale slijtage te detecteren. “Het wielprofiel is heel belangrijk”, legt hij uit. “Treinen hebben geen stuurwielen. Daarom hebben we wielen en rails. Die interactie bepaalt hoe de trein over het spoor wordt geleid. Elke keer dat een trein rijdt, slijten zowel het spoor als de wielen een beetje.”

NS monitort de slijtage van het wielprofiel al tijdens het rijden met behulp van een systeem genaamd Quo Vadis, dat op verschillende locaties in het spoor is ingebouwd. Er is momenteel echter geen systeem dat geschikt is voor het monitoren van het dwarsprofiel terwijl de treinen rijden. Daarvoor vertrouwt NS nog steeds op handmatige metingen in de werkplaats, die elke drie maanden worden uitgevoerd als onderdeel van regulier onderhoud.

Met deze nieuwe pilot willen NS en ProRail daar verandering in brengen. Ze verwachten tal van voordelen van het uitvoeren van metingen langs het spoor. Zo zou het werk in de werkplaats sneller kunnen gaan. “Zo hoef je de trein in de werkplaats niet helemaal stil te zetten en kostbare tijd te verspillen”, legt Wegdam uit. “Je kunt de trein gewoon doormeten terwijl hij het werk doet waarvoor hij besteld is.”

Veel voordelen

Een ander voordeel is dat het systeem, zodra het op het hele hoofdspoorwegnet is geïmplementeerd, continu gegevens zou verzamelen. Dit zou veel meer informatie opleveren over wielslijtagepatronen dan de huidige periodieke controles. NS en ProRail hopen hiermee over te kunnen stappen op toestandsafhankelijk onderhoud: precies weten wanneer ingrijpen nodig is en het onderhoud daarop afstemmen.

De betrokkenen zien ook kansen aan de infrastructuurkant. “Het helpt om de infrastructuur aan de voorkant beter te ontwerpen”, zegt Wegdam. Dat kan weer leiden tot minder storingen. “Als je bijvoorbeeld ziet dat 99% van de wielen een bepaalde vorm aanneemt, dan moet je misschien het ontwerp van je wissels daarop aanpassen”, merkt hij op. En dat, voegt hij eraan toe, zou ook het rollend materieel ten goede komen.

Volgens Paul Kootwijk, collega van Wegdam en programmamanager innovatie bij ProRail, kunnen ook andere vervoerders dan NS profiteren van de inzichten van het systeem – vooral bedrijven die momenteel niet over gedetailleerde gegevens beschikken. “Sommige treinwielen kunnen eerder slijten dan operators zich realiseren”, denkt hij. “Als je ze wat eerder onderhoudt, kun je schade aan het spoor voorkomen.”

Trillingen en lawaai

Maar zo eenvoudig is het niet. Zeker als je treinen niet alleen op lage snelheden wilt scannen, maar tot 140 kilometer per uur, wat nu het doel is. “Dat is niet alleen moeilijker qua timing, omdat het wiel sneller aankomt en voorbijgaat,” zegt Wegdam, “maar ook omdat de trein bij die snelheid meer trillingen genereert. Dat kan lawaai veroorzaken en daar moet het systeem tegen kunnen.”

Omdat dit een nieuw concept is voor de Nederlandse spoorwegen, hebben NS en ProRail vorig jaar een marktonderzoek uitgevoerd, vertelt Inge Kalsbeek, maintenance development engineer bij NS. “We wilden natuurlijk kijken of er systemen op de markt waren die ook op hoge snelheid nauwkeurig konden meten. Uit dat onderzoek bleek dat het zeker mogelijk is. Het bevestigde dat we op de goede weg waren.”

Dat onderzoek heeft nu geleid tot een pilot, die momenteel wordt uitgevoerd in Weesp, op een locatie waar treinen passeren op weg naar een werkplaats. Hierdoor kunnen de gegevens van de pilot worden vergeleken met metingen in de werkplaats. “Zo kunnen we zien hoe goed het systeem echt is”, zegt Kootwijk, “in vergelijking met de bestaande controles. En ook wat het ons oplevert – of we echt nieuwe inzichten krijgen in de conditie van de wielen.”

Van beoordelen naar voorspellen

Als het systeem naar verwachting presteert, is het plan om een landelijk dekkend bewakingsnetwerk te bouwen. Maar terwijl de pilot nog loopt, zijn belanghebbenden vooral benieuwd naar de resultaten. “Ik denk dat dit een grote bijdrage kan leveren,” zegt Kalsbeek. “De wielen zijn een ongelooflijk belangrijk onderdeel – vooral als je kijkt naar de kosten die gemoeid zijn met onderhoud.”

“Het zou een geweldige aanvulling zijn op wat we binnen Camino Rail doen op het gebied van wat we ‘onderhoud van wereldklasse’ noemen”, vult Wegdam aan. “Als het systeem aan de verwachtingen voldoet, maken we een grote stap voorwaarts in de manier waarop we de levensduur van ons rollend materieel verlengen en grote defecten voorkomen. Samen blijven we op weg naar toestandsafhankelijk onderhoud.”

“Ik kijk er vooral naar uit om een enorme hoeveelheid gegevens te ontvangen”, straalt Kootwijk. Hij hoopt dat de resultaten veelbelovend genoeg zijn om uiteindelijk predictief onderhoud mogelijk te maken – vooraf kunnen voorspellen wanneer onderhoud nodig is. Internationaal zien veel spoorwegmaatschappijen dit als de toekomst van asset management. “Het wordt in ieder geval veel gemakkelijker om te voorspellen als je ineens veel meer metingen hebt.”

Dit artikel verscheen oorspronkelijk in RailTech’s zusterpublicatie SpoorPro.

Lees meer:

• NL: ‘Volle kracht op HSL pas na 2030’, zegt CEO ProRail
• Nederland lanceert ETCS-subsidie voor goederenlocomotieven
• Vijfjarige transformatie Amsterdam Centraal gaat volgende fase in