Spoorbaan aan de hartbewaking

Wat gebeurt er als je met een trein 200 kilometer per uur rijdt over een slappe bodem? Dat wil NS graag weten voordat halverwege volgend jaar wordt begonnen aan de spoorverdbbbeling Amsterdam-Utrecht. Het project maakt deel uit van de hst-oost: de hogesnelheidstreinverbinding tussen Schiphol-Amsterdam en Keulen-Frankfurt die in 2005 klaar moet zijn. Onderdeel van dat project is de bouw van de Utrechtboog: een rechtstreekse verbinding tussen Schiphol en Utrecht, geheel gebouwd op kolommen met een hoogte van 15 meter. Overstappen vanaf de luchthaven op station Duivendrecht is daarmee straks overbodig. Spoorverdubbeling en Utrechtboog zijn samen begroot op 1,7 miljard gulden.

Afgelopen zondag- en maandag nacht werden benut om metingen te doen op het baanvak Amsterdam-Utrecht vice versa. Diezelfde nachten zullen komende week nog een keer worden gebruikt om te on’derzoeken wat de uitwerking van hoge(re) snelheden is op spoorbaan en ondergrond. Voor dat doel wordt met een Thalys van het nieuwste type (PBA) heen en weer gereden. Bij elke meetrit wordt de snelheid met 10 kilometer per uur verhoogd. Afgelopen zomer werd 160 al ‘vastgelegd’, voorbije nachten 170 en 180, en komende week 190 en 200 kilometer per uur. Na elke rit speurt een regulier NS-meetrijtuig de baan na op afwijkingen.

Ontsporing

De voorbereiding van de 2 miljoen gulden kostende metingen was net een spannend jongensboek, zegt ir. R. P. J. Jasker van NS Railinfrabeheer, projectleider van de proef Nooit eerder werd in Nederland een conventionele baan bereden met futuristische snelheden. „De kans op ontsporing moet uitgesloten zijn, en schade aan baan of bovenleiding kunnen we ons niet permitteren. Het spoor moet tegen zes uur ‘s morgens weer worden bereden door het gewone treinverkeer, dat niet mag merken dat wij hier bezig zijn geweest”.

Een trein in beweging veroorzaakt trillingen in de directe omgeving. Trillingen planten zich in cirkels voort vanuit de plek waar ze ontstaan, alsof er een steen in de vijver valt. Als het object dat de trilling veroorzaakt in een bepaalde richting beweegt, verplaatsen de trillingscirkels zich mee in die richting. Dergelijke trillingen gaan voor de trein uit en vormen de zogenaamde boeggolf De trillingen doen zich voor in de spoorrails en in de ondergrond: de rails gaat een beetje omhoog en omlaag. Neemt de snelheid van de trein toe, dan wordt het effect van de boeggolf groter. De maximale ‘in drukking’ van de spoorbaan tussen Amsterdam en Utrecht bleek bij 140 kilometer per uur 1,0 millimeter, bij 160 was het 0,2 millimeter méér.

Boeggolf

Bij de treinsnelheden zoals we die tot nu toe kennen (maximaal 140) verplaatsen de trillingen zich probleemloos voor de trein uit. Bij (veel) hogere snelheden kan het echter voorkomen dat de trein harder rijdt dan de srielheid waarmee de trillingen zich door de ondergrond kunnen verplaatsen. De trein haalt dus zijn eigen boeggolf in. Die ontstaat dan ónder de trein in plaats van ervóór, waardoor de indrukking van spoorrails en ondergrond aanmerkelijk toeneemt. Woordvoerder Inge de Zaaijer van NS gistermorgen, na de proeven met 170 en 180 kilometer per uur: „Voor de metingen van de afgelopen nachten praten we over een toename in de orde van grootte van 0,6 millimeter extra”.

De snelheid waarbij de maximale verticale indrukking van spoorrails en ondergrond zich voordoet, heet de “kritieke treinsnelheid”, een misleidende term omdat er geen kritieke situatie ontstaat. Wel is er een zeker risico dat meer dan normaal onderhoud nodig zou zijn, en dat moet worden voorkomen, zegt ir. R. F. Woldringh, adviseur geotechniek bij de hogesnelheidslijn-zuid. „Een hslof hst-ontwerp moet een acceptabel onderhoudsritme mogelijk maken. Die lijnen mogen in principe niet veel duurder zijn in gebruik dan een gewone”.

Voor de hsl-zuid ligt de keuze voor de fundering al grotendeels vast door de slechte bodemkwaliteit daar. Een aanzienlijk deel van het traject richting Parijs zal op een onderheide betonplaat komen te liggen, al-.ordt op dit moment ook nog gestudeerd op bodemverbeteringstechnieken die de aanwezige grondsoorten door een chemische behandeling als het ware kunnen ‘verstenen’. In dat geval komt de funderingsplaat op een rij versteende zuilen te liggen. Deze oplossing is voordeliger dan heien.

Buitenland

De ervaringen in het buitenland met hoge treinsnelheden zijn niet voldoende om in de Nederlandse situatie op af te gaan, zeggen de technici, waaronder ir. P. C. Staalduinen, namens TNO-meettechniek adviseur bij de metingen. In Zweden werd deze zomer op een X-2000-traject nabij Gotenborg -X-2000 is de Zweedse hogesnelheidstrein- een zodanig extreme baanslijtage vastgesteld dat de snelheid daar ijlings werd teruggeschroefd van 200 naar 160.

„Het verschijnsel kritieke treinsnelheid is betrekkelijk nieuw. Deskundigen uit Duitsland, Groot-Brittannië, Frankrijk, Zwitserland, Zweden en Nederland zijn tot de conclusie gekomen dat de indrukking van de spoorrails afhangt van zowel het treingewicht als de treinsnelheid. De snelheid speelt een rol boven de 160 km per uur op lage spoorbanen die op een slappe ondergrond liggen. Uit theoretische studies blijkt dat het fenomeen ook in ons land optreedt, en bij het technisch ontwerp moeten we er dus mee rekenen”.

De bodem tussen Abcoude en Maarssen, de buitenste twee van de in totaal vier meetlocaties, bestaat uit een ballastbed in zand van 1,5 tot 3 meter dik. Daaronder ligt een slappe kleilaag van 2 tot 4 meter, die weer rust op een veenlaag van vergelijkbare dikte. „De vaste zandbodem begint pas op 8 meter diepte. Tijdens het grondonderzoek werd ontdekt dat onder een gedeelte van de spoorbaan ooit al een betonnen plaat is aangebracht”, zeg; Jtaalduinen.

Langs het traject is een reeks meetapparatuur aangebracht. Op vier plaatsen, twee in elke rijrichting, kan de maximumsnelheid van 200 worden bereikt. Dat vraagt heel wat stuurmanskunst, want het bochtige traject is lang niet overal geschikt om zo hard te rijden. Twee van de twaalf spoorwegovergangen blijven tijdens de proeven open. De detectie die de bomen automatisch sluit, moet voor die gelegenheid 4 kilometer verder dan normaal van de overgang worden gelegd.

Deze tekst is geautomatiseerd gemaakt en kan nog fouten bevatten. Digibron werkt voortdurend aan correctie. Klik voor het origineel door naar de pdf. Voor opmerkingen, vragen, informatie: contact.

Op Digibron -en alle daarin opgenomen content- is het databankrecht van toepassing. Gebruiksvoorwaarden. Data protection law applies to Digibron and the content of this database. Terms of use.

Printen