UST 02 - spoorrailtesttrein van de nieuwe generatie voor het
gebruik bij de Europese spoorwegen

De veiligheid van het af te leggen traject vereist een regelmatige controle, analyse en evaluatie van de met spoorrailtesttreinen opgenomen gegevens.
 

1. Opbouw van de spoorrailtesttrein

Voor het gebruik bij de Europese spoorwegen ontwikkelde Eurailscout Inspection & Analysis b.v. voor haar klanten als aanvulling op de bestaande vloot een spoorrailtesttrein van de nieuwe generatie.

De spoorrailtesttrein UST 02, het jongste lid in de voertuigvloot van Eurailscout b.v., is een uit twee elementen bestaand spoorwegvoertuig met een totale lengte van 41,4 m. Volgens haar gebruiksdoeleinde is het voertuig als hulpvoertuig qua regelconstructie gedefinieerd. De beide voertuigsecties zijn vast gekoppeld en door een typisch voor reistreintrekkers zijnde overgangsinrichting verbonden.

Om het gebruik op het Europese continent te waarborgen, werd er op basis van het voertuigomgrenzingprofiel UIC-Mb 505 gewerkt. De testtrein is op trajecten met een normale spoorlijn bruikbaar en op verzoek van de klant naar een brede spoorlijn ombouwbaar. De maximale rijdsnelheid van de spoorrailtesttrein bedraagt 120 km/h. Aangedreven wordt de UST 02 door middel van twee aandrijfeenheden, die ieder uit een dieselmotor en een hydrodynamische drijfwerken bestaan en ondergronds gesitueerd zijn.

Afgeremd wordt het voertuig met schijfremmen, die door rempneumatiek van het type KE bediend worden. Bijkomend is er een nagenoeg slijtagevrije, dynamische rem in de vorm van vertragers geïnstalleerd. Voor het gebruik in Europa beschikt de spoorrailtesttrein over het moderne treinradiosysteem GSM-Rail.

Qua veiligheidssystemen zijn de veiligheidsschakeling, het treinbeveiligings- systeem PZB 90 en de in Nederland vereiste ATB beschikbaar. De spoorrailtesttrein UST 02 werd voor de in Europa geldende klimatologische omstandigheden (-25 °C tot + 40 °C) geconcipieerd. Beide voertuigsecties zijn met verwarmingsinstallatie en airconditioninginstallatie in overeenstemming met de eisen van de UIC 651 met betrekking tot in acht te nemen kamertemperaturen en ventilatiecijfers uitgerust.

De spoorrailtesttrein beschikt over twee aangedreven, draaibare onderstellen aan de besturingskopzijden en over twee draaibare loopwerken telkens aan de gekoppelde zijde van de trein. De beide draaibare loopwerken nemen de sensoriek van de meetsystemen op.

De wagenopbouw staat voor werkruimten, ruimten voor gemeenschappelijk gebruik, bagageruimte en sanitaire voorzieningen ter beschikking.

Wagensectie 1 neemt de bestuurderscabine 1, een slaapruimte, bagageruimten voor technische apparaten, watervoorraadtank, de keuken, de sanitaire voorzieningen en de werkplaats op. Voor de bevoorrading van de keuken en van de sanitaire accommodaties staat er een watervoorraad van ca. 1000 liter ter beschikking. Al het afvalwater wordt naar een centrale bioreactor geleid.

Wagensectie 2 biedt plaats aan een voorruimte in het overgangsbereik, een royale meetruimte, watervoorraadtank, de vergaderruimte, een lokaal voor schakelkasten, bagagemogelijkheden en de bestuurderscabine 2.

2. Meetsystemen, weergave van de gegevens, opslag en evaluatie

De taak van de spoorrailtesttrein bestaat erin, beschadigingen van spoorrails onvertraagd te detecteren en in kwantitatief opzicht te analyseren. Daarvoor beschikt hij onder andere over twee verschillende meetsystemen, een ultrasoon meetsysteem en een wervelstroommeetsysteem. Beide systemen laten door middel van sensorische detectie, gegevensverwerking en evaluatie een omvangrijke analyse van de geteste baanvakken toe en stellen zodoende de basis voor een planbare instandhouding bij het beheer van de spoorwegen ter beschikking.

2.1. Wervelstroomtestsysteem

Door het gebruik van het wervelstroomtestsysteem is Eurailscout in staat om fouten aan de oppervlakte binnen het bereik van de loopkant van de spoorrails op te sporen en te evalueren. Deze gegevens vormen de basis voor de kwaliteitscontrole bij het schaven van de spoorrails. Het wervelstroomtestsysteem detecteert met vier sensoren op iedere spoorrail een bereik van ca. 25 mm aan de loopkanten van de spoorrails. Voor het overige wordt er per spoorrail een wervelstroomtestapparaat met vier kanalen en een meetcomputer voor de opslag en de analyse van de gegevens voorzien. Een besturingscomputer coördineert de individuele componenten van het meetsysteem en werkt als interface voor de door de trein en door het ultrasone meetsysteem ter beschikking gestelde signalen. Alle componenten zijn via LAN verbonden. Met behulp van DGPS (Differential Global Positioning System), increment- detectoren en identificatielabels worden de meetgegevens aan de actuele, plaatselijke coördinaten toegewezen. Zodoende is een opsporing achteraf van gemeten beschadigde plaatsen gemakkelijk mogelijk.

De wervelstroomsensoren worden in een sensorhouder onafhankelijk van de ultrasone testkopdragers geleid. Omwille van de arbeidsbreedte van de sensoren en hun plaatsing op de spoorlijn is een eenvoudige classificatie van de opgespoorde fouten volgens "RailTrack" mogelijk.

Aanvullend op deze classificatie kan er met behulp van de amplitude van de wervelstroomsignalen een duidelijk oordeel over de Head Checks geveld worden. Met inachtneming van de verschillende hoeken van snijding van de scheuren ontstaat er een meetbare beschadigingdiepte van ca. 2-3 mm. In geval van diepere scheuren kan er momenteel nog geen inzicht in de beschadigingdiepte verkregen worden.

Tijdens de meting worden er aan de verificateur steekproeven van de meetgegevens op een controlemonitor getoond. Deze bieden voldoende informatie om een storingvrije werkwijze van het meetsysteem te onderscheiden. Gelijktijdig met de opname van de meetgegevens worden de gegevens automatisch geanalyseerd. Om het einde van de meting staat er een lijst met resultaten van deze analyse ter beschikking.

2.2. Ultrasoon testsysteem

Het ultrasone testsysteem van de derde generatie zoals toegepast bij de UST 02 werd op basis van de reeds beproefde ultrasone testsystemen ontwikkeld. De door Eurailscout aan het design van het ultrasone testsysteem gestelde eisen, met de detectie van zoveel mogelijk spoorrailfouten, een hogere productiviteit en een betere betrouwbaarheid als doelstelling, zijn:

• De verdubbeling van de ultrasone testkanalen tot 32 stuks
• De mogelijkheid op een on line verbinding van de gegevens
• Perioden van gegevensbewerking, die een theoretische meetsnelheid van 100km/h zouden toelaten
• Voorbereiding op een onvertraagde classificatie van de gedetecteerde fouten
• Mogelijkheid op een onderhoud op afstand via het GSM-netwerk door een servicepartner.

Deze vereisten een aanzienlijke uitbreiding van de hard-en software. Voor de on line registratie en verwerking van de meetgegevens werd er een nieuwe processorarchitectuur ontwikkeld, die op de industriële PC-architectuur met Intel processors gebaseerd is. Er wordt van het basisbesturingssysteem Linux gebruik gemaakt.

De signalen worden tijdens de proefritten in een vroeg stadium gedigitaliseerd en bewerkt. Bovendien worden alle meetresultaten consequent opgeslagen. De verwerking van de ultrasone meetgegevens vereist dat in relatie tot elkaar staande gegevens, zoals bijvoorbeeld spoorrailprofielen, kilometrage en gedetecteerde spoorrailfouten tot zogenaamde clusters samengevat worden, die deels automatisch en door de ultrasone verificateur met de hand op de spoorrailtesttrein geëvalueerd en geclassificeerd worden.

Door de consequente opslag van meetgegevens biedt het ultrasone meetsysteem van de UST 02 de mogelijkheid op een verdergaande automatisering van het classificatieproces in "real time".

Door de integratie van een tweede meetwagen in de spoorrailtesttrein UST 02, de uitbreiding van de ultrasone testkanalen tot 32 stuks en ook door de toepassing van nieuwe, bijkomende ultrasone testkoppen is de detectie van verticale scheuren en "Squats" in de spoorrailkop mogelijk.

Het aantal "real time" identificatielabels - onder andere gebruikt voor de communicatie tussen de verschillende testsystemen - werd eveneens tot 32 stuks verhoogd. Nog andere "real time" identificatielabels, zoals tunnel, wissel, overweg enz. worden door de bestuurder van het motorrijtuig ingevoerd. Deze dienen voor de synchronisatie van verschillende testsystemen met het ultrasone testsysteem.

Overeenkomstige foutbeelden worden blijvend op CD opgeslagen, meldingsrapporten en foutbeelden worden binnen de 24 uur op papier of digitale gegevensdragers aan de opdrachtgever overgedragen. Daarbij is de uitvoer in verschillende talen mogelijk.

De UST 02 wordt bediend door een team van gekwalificeerde vaklui, dat in verschillende Europese landen de nodige ervaring opgedaan hebben.

4. Samenvatting

De voordelen van de nieuwe spoorrailtesttrein UST 02 zijn zowel in de voertuigtechnische als in de meettechnische parameters gesitueerd. Op grond van de configuratie van de aandrijving, van het remsysteem en van de wagenbovenbouw is het mogelijk, over trajecten met hellingen tot 40‰ en gebogen railradiussen van 120 meter te rijden. Het gebruikte, nieuw ontwikkelde ultrasone testsysteem met 32 kanalen waarborgt de detectie van alle voor de veiligheid relevante spoorrailfouten.

Door de gecombineerde verdere ontwikkeling van de ultrasone - en wervelstroommeetsystemen bij een gelijktijdige optimalisatie van de voertuigspecifieke systemen slaagde Eurailscout b.v. erin, met de spoorrailtesttrein UST 02 nieuwe normen bij de meetnauwkeurigheid en gebruiksflexibiliteit in het belang van haar klanten, de Europese spoorwegen, te bepale.