Stoomtreinen digitaliseren, thermische modellering voor bevroren sporen: oude honden van het Britse spoor leren nieuwe trucs

Van stoomlocomotieven uitgerust met ETCS digitale signalering tot thermische modellering voor bevroren wissels, Network Rail laat zien hoe zelfs de meest traditionele elementen van de Britse spoorwegen nieuwe trucs kunnen toepassen in het digitale tijdperk. En het zou heel kosteneffectief moeten zijn…

Als je niet hebt opgelet, het Britse Network Rail omarmt de digitale transformatie volledig. Dat is het geval vanaf het nieuwe plan om een leger van langeafstandsdrones te lanceren voor het monitoren van het spoor tot en met het fors aandringen op het gebruik van de volgende generatie technologie in de laatste 1,1 miljard pond (€1,28 miljard) contracten voor zo’n 70 zelfrijdende onderhoudsmachines op het spoor. Alleen al het eerstgenoemde programma betekent dat onderhoudsmedewerkers in staat zouden kunnen zijn om op locaties met potentiële storingen diep in landelijk Groot-Brittannië aan te komen zonder kilometers langs het spoor te hoeven lopen om ze te vinden.

In wezen benadert de Britse spoorbeheerder oude taken in de bakermat van de moderne spoorwegen met nieuwe digitale ijver – zelfs taken die teruggrijpen naar enkele van de vroegste technologieën die langs het spoor werden gebruikt: introduceer het concept om stoomlocomotieven uit te rusten met… digitale signalering?

Eerste stoomtrein uitgerust met ETCS

In een wereldprimeur voor de spoorwegindustrie is het Verenigd Koninkrijk begonnen met het testen op hoge snelheid van een stoomlocomotief die is uitgerust met moderne digitale signaleringstechnologie. De locomotief, Tornado – gebouwd in 2008 als een getrouwe replica van een klassieke stoomlocomotief – is de eerste historische trein die is uitgerust met het European Train Control System (ETCS). Het leidt een uniek project binnen het East Coast Digital Programme (ECDP) van Network Rail, dat digitale signalisatie naar de East Coast Main Line en verder brengt.

Een stoomlocomotief uitrusten met 21e-eeuwse technologie was niet eenvoudig, volgens Network Rail. ETCS, dat normaal gesproken op de nieuwste elektrische en dieseltreinen wordt geïnstalleerd, vereist een constante en betrouwbare stroomvoorziening en een nauwkeurige integratie met rem- en besturingssystemen. Om het op de Tornado te laten werken, moest het team – bestaande uit Hitachi Rail, AtkinsRéalis, Network Rail en de A1 Steam Locomotive Trust – de gehele stroomvoorziening van de locomotief upgraden. Dat betekende het toevoegen van een tweede stoomgenerator, een nieuwe dynamo die door de wielen werd aangedreven en een derde accubank alleen al om de ETCS-apparatuur te ondersteunen. Dit alles werd gedaan zonder het uiterlijk of het gevoel van de originele stoomlocomotief te veranderen.

Bovendien moesten ze een manier vinden om gevoelige elektronica te installeren in een ruige omgeving die lawaaierig, vuil, warm en blootgesteld aan de elementen is – om nog maar te zwijgen van de vele trillingen. Zowel de locomotief als de tender – de bevoorradingswagen van de locomotief – moesten worden aangepast om de nieuwe systemen te huisvesten en te beschermen. Het resultaat is een werkende digitale seininstallatie die nu live wordt getest.

Volle kracht vooruit voor een zeer Britse upgrade

De tests vinden plaats op de Cambrian Line in Wales – de oorspronkelijke ETCS-testroute in het VK – met West Coast Railway als uitvoerende partij en technische ondersteuning van Govia Thameslink Railway (GTR), die ETCS al heeft geïmplementeerd op forensenroutes in Londen. De resultaten van deze fase zullen helpen bepalen hoe en of digitale signalering op grotere schaal kan worden uitgerold naar erfgoed- en chartertreinen, met een klassieke diesellocomotief, Royal Scots Grey, die later dit jaar zal volgen.

Hoewel de digitale upgrade van de Tornado simpelweg gezien zou kunnen worden als een eenmalige, zeer Britse oefening in het plaatsen van hedendaagse apparatuur in een voertuig uit de glorietijd van het land, levert het praktijkgegevens en technische lessen op die Network Rail en haar partners zullen helpen uit te zoeken hoe ze allerlei oudere treinen de digitale toekomst in kunnen brengen.

In Tsjechië hebben de spoorwegautoriteiten moeten vechten om hun historische treinen op het spoor te houden tijdens de ETCS-upgrade. En zoals het nu gaat, brengt de historische spoorweg meer dan 600 miljoen pond (€699 miljoen) per jaar op voor de Britse economie. Daarom is het een economische beslissing om ervoor te zorgen dat dergelijk rollend materieel de komende jaren deel kan blijven uitmaken van het hoofdspoorwegnet. In wezen is het een financiële noodzaak om de oude honden van de Britse spoorwegen nieuwe trucjes te leren. En daar houdt de digitalisering van oude technologie niet op.

Thermische modellering voor wisselverwarming

Het is al een tijdje geleden dat het Verenigd Koninkrijk open kolenvuren gebruikte om de rails te ontdooien. Een nieuw initiatief voor thermische modellering van Network Rail en de Central Rail Systems Alliance (CRSA) levert echter grote voordelen op het gebied van kosten, CO2-uitstoot en veiligheid door een van de oudste winteruitdagingen in het spoor digitaal te heroverwegen: wisselverwarming.

Deze systemen zijn traditioneel ingesteld op 200 watt per meter en voorkomen dat sneeuw en ijs tijdens koud weer kritieke kruispunten blokkeren. De uitbreiding van hun gebruik als onderdeel van geplande spoorvernieuwingen bracht echter een nieuw probleem aan het licht – op maximaal 20 locaties zou de extra energievraag groter zijn dan wat de lokale stroomvoorziening aankon, waardoor kostbare infrastructuurupgrades nodig zouden zijn en het risico zou bestaan dat bredere vernieuwingswerkzaamheden vertraging zouden oplopen.

Om dit probleem aan te pakken gaf het CRSA AtkinsRéalis de opdracht om een uitgebreide thermische modellering uit te voeren. Hieruit bleek dat een verlaging van het standaard verwarmingsvermogen naar 150 watt per meter op bepaalde locaties nog steeds een veilige en betrouwbare werking in winterse omstandigheden zou garanderen. Deze aanbeveling zorgde voor een aanzienlijke efficiëntiewinst: Network Rail kon meer dan 3,6 miljoen pond (4,2 miljoen euro) aan upgrades van de stroomvoorziening vermijden.

Oude honden, nieuwe trucs

Deze verandering is nu goedgekeurd als nationaal beleid. De eerste implementaties in de noordelijke en oostelijke regio’s van het Verenigd Koninkrijk hebben de noodzaak voor nieuwe elektrische infrastructuur al weggenomen op locaties zoals Northallerton en Black Carr, waar de energievraag binnen de bestaande capaciteit is gebracht. Met een geschatte gemiddelde besparing van 190.000 pond (220.000 euro) per locatie – samen met een vermindering van de CO2-uitstoot en minder veiligheidsrisico’s voor werknemers – zullen de voordelen van deze slimmere, meer doelgerichte aanpak in het hele netwerk merkbaar zijn.

Deze verschuiving laat ook zien hoe digitale hulpmiddelen Network Rail in staat stellen om af te stappen van one-size-fits-all engineering. De reden dat de volledige 200 W/m output de standaard blijft, is dat het een grotere veiligheidsmarge biedt, vooral op Route Criticality 1 assets – de meest vitale delen van het netwerk, zoals belangrijke knooppunten en corridors met veel verkeer. Dankzij thermische modellering en het digitaal bijhouden van de prestaties kunnen ingenieurs echter slimmere, locatiespecifieke beslissingen nemen: de volledige 200W/m vermogen gebruiken waar dat nodig is en terugschakelen naar 150W/m alleen waar lokale energielimieten dat vereisen.

De verlaagde instelling is geen algemene verlaging, maar een berekende aanpassing die mogelijk wordt gemaakt door digitale gegevensanalyse . In een systeem dat gebouwd is op kolen, ijzer en stoom zijn het in wezen de opkomst van gegevens en digitaal denken die ervoor zorgen dat de Britse spoorwegen gelijke tred houden met de toekomst – zonder hun verleden uit het oog te verliezen.

Lees meer:

• • SNCF wil 95% nauwkeurige LiDAR-vege-scantechnologie uitbreiden naar hele netwerk
  • Het bestond niet, dus heb ik het gebouwd: AI-spoorinnovatie, Europa’s ‘hoogmoedige’ valkuilen en waarom Infrabel voorop liep
  • SNCF ontwikkelt ‘autonome vloot’ om hogesnelheidslijnen te inspecteren, kan kosten met 60% verlagen
  • RailTech Belgium: ‘Je moet slimmere keuzes maken’ – Kapernikovs CEO over de AI-revolutie op het spoor, gegevensoverbelasting en hoe je je kunt aanpassen