Slimme dwarsliggers met multi-sensor oplossing

ProRail test nieuwe soorten dwarsliggers in een proeftuin op een stuk spoor tussen Zwolle en Heino. Met de test wil Prorail onderzoeken of het gebruik van nieuwe dwarsliggers zorgt voor minder geluid en meer duurzaamheid op het spoor.

Het uiteindelijke doel van de proeftuin is om duurzame dwarsliggers te ontwikkelen die door de aannemers als alternatief voor de standaard betonnen dwarsligger kunnen worden gebruikt in het Nederlandse spoor. Beton is niet het beste materiaal als het gaat om geluidsreductie en trillingen en heeft geen goede CO₂ footprint. Met rond de 170 dwarsliggers per 100 meter spoor is er veel CO₂ te winnen.

Dwarsliggers met geïntegreerde sensoren

Lankhorst Rail uit Sneek heeft twee sets dwarsliggers ontwikkeld. De KLP Hybrid Polymer Dwarsliggers van Lankhorst bestaan uit 100% gerecycled kunststof versterkt met staal. Om te meten of deze soorten dwarsliggers inderdaad minder geluid en trillingen veroorzaken heeft Althen Sensors & Controls een concept uitgedacht waarbij een set geïnstrumenteerde dwarsliggers gemaakt kon worden met een volledig geïntegreerde sensoroplossing.

Multi-sensor oplossing meet verschillende parameters

Voor het meten van vervorming en krachten op diverse posities in de dwarsligger zijn er meerdere hoogwaardige capacitieve accelerometers in een aantal dwarsliggers geïntegreerd. Om de omgevingsomstandigheden te meten is ook een aantal temperatuursensoren verwerkt. Alle sensoren zijn aangesloten op een high-tech datalogger voor (real time) monitoring en analyse.

Acceleratie meetsysteem met hoge frequentierespons

De ASC 4421MF Capacitive Accelerometers meten trillingen en versnellingen en uit al deze gegevens kunnen andere parameters berekend worden zoals kracht, vervorming en verplaatsing (van de dwarsligger) en snelheid en richting van de treinen op het spoor. De hightech accelerometers hebben een frequentie respons van 700 Hz, waarmee extreem veel nauwkeurige data wordt gegenereerd, waardoor het gedrag van elke dwarsligger heel precies kan worden geanalyseerd. Op deze manier worden de krachten die worden uitgeoefend op de dwarsliggers, door passerende treinen, gedetailleerd in kaart gebracht.
De sensoren meten minieme bewegingen van een dwarsligger zoals vervorming in het materiaal en verplaatsing van de dwarsligger zelf. Met deze metingen wordt de constructie en het gedrag van deze dwarsliggers extreem nauwkeurig, onder diverse omstandigheden, geanalyseerd. Om de omgevingsomstandigheden te meten zijn ook een aantal temperatuursensoren geïntegreerd, deze meten de temperatuur van de dwarsligger en de buitentemperatuur.

Plug & Play Acceleratie Meetsysteem

Alle accelerometers en temperatuursensoren zijn via kabels en twee speciale Althen Glet Modules (Junction Boxen) aangesloten op een Graphtec GL7000 Data Platform. De meetgegevens kunnen door Lankhorst op afstand, via Ethernet, worden binnengehaald. De data kan vervolgens (real time) worden gemonitord, geanalyseerd en opgeslagen.
Het data platform is als een plug & play data-systeem aangeleverd op locatie, inclusief voorconfiguratie van de complete datalogger, per kanaal, per (gekalibreerde) sensor. Ook is per sensor het vereiste voedingssignaal meegenomen in de junction box. Op deze manier wordt het aansluiten van alle sensoren op het data-acquisitie systeem enorm vergemakkelijkt. Het data-acquisitie systeem is zo ingesteld dat het alleen data opslaat bij een vastgesteld event, in dit geval bij het passeren van een trein over deze rails.

bron: Althen Sensors & Controls