Tagarchief: maglev

Het Spoor bijster (Witboek Spoor, 2012)

20_29_ING20_21_Dossier

Onderhoudsmedewerkers zijn in opdracht van ProRail bezig een wissel in het spooremplacement van Amsterdam Centraal vrij te maken van sneeuw en ijs.

Een uniforme Europese richtlijn voor marktwerking op het spoor werkt niet. De zuivere toepassing van die richtlijn veronderstelt splitsing van het (nationale) spoorbedrijf in een aparte railinfrabeheerder en een treinenbedrijf. Maar het is ook zonder plitsing mogelijk ruimte op het spoor te scheppen voor (buitenlandse) concurrenten. Volledige scheiding leidt er toe dat railinfrabeheerder en vervoerder elkaar kunnen tegenwerken waardoor de kosten van het vervoer als geheel stijgen. Het opsporen en elimineren van zulke foute prikkels is beter dan de splitsing weer helemaal terug te draaien.

Zie hier in kort bestek de bevindingen van de eerste grote internationale studie naar marktwerking op het spoor: EVES (Economic Effects of Vertical Separation in the railway sector) in opdracht van de Community of European Railway and Infrastructure Companies (CER) door adviesbureau inno-V (Amsterdam), de universiteit van Leeds (UK), Kobe (Japan) Vrije Universiteit (Amsterdam) en Civity Management Consultants (Duitsland). Volgens een van de auteurs, drs. Didier van de Velde (econoom, directeur van adviesbureau ‘inno-V’ en als onderzoeker werkzaam aan faculteit Techniek, Bestuur en Management van de TU-Delft) is het onderzoek de aanzet tot het ontwikkelen van een methodologie om foute prikkels (in het rapport incentive misalignments genoemd) op te sporen.

Lovers_Nico_Spilt
Lovers Rail ging van 1996 tot 1999 tevergeefs de concurrentie aan met NS. Het werkt niet om meerdere vervoerders te laten concurreren op hetzelfde railnet, zeker als dat druk is bereden, aldus de EVES-studie.

Minder wissels, digitale seinen, een nationaal metronet…Er is van alles te bedenken om het Nederlandse spoor beter, moderner en efficiënter te maken en minder gevoelig voor storingen, dus beter voorbereid op de winter. Dat was het idee achter onze oproep in het nummer van 31 augustus 2012 om ideeën aan te dragen voor een Witboek Spoor: een handleiding voor de nieuwe Tweede Kamer en regering om toekomstgericht met het spoor aan de slag te gaan. Maar dat alles werkt alleen als de ‘governance’ (de juridisch-economische vormgeving van de sector) klopt, blijkt uit de studie.‘NS op dood spoor’, opende De Telegraaf op 29 september in de bekende chocoladeletters. De krant had de hand weten te leggen op een ‘uiterst geheime’ winteranalyse van Prorail en de NS. De conclusie: het is niet zozeer de techniek die faalt als het een dag flink sneeuwt in de Randstad als wel de communicatie en vooral de organisatie. Er is dan volgens de Telegraaf ‘Een totaal gebrek aan overzicht’. Het klassieke apocriefe voorbeeld is dat van de machinist die vroeger met een gasbrandertje uitstapte om een vastgevroren wissel te ontdooien en die nu Prorail belt om een storingsmonteur te laten komen, wat uren duurt waardoor de hele dienstregeling instort.

De spoorsector was tot 1995 een geïntegreerd bedrijf en heet nu NS reizigers, Prorail, Movares, Strukton. ‘Met deze splitsingen is een zeer complexe situatie ontstaan met grote onderlinge belangentegenstellingen’, schrijft de commissie onder leiding van Tweede Kamerlid Attje Kuiken in het rapport Parlementair onderzoek onderhoud en innovatie spoor. ‘Hierdoor werd de kennis over de infrastructuur versnipperd’ ‘Het gebrek aan kwaliteit en kennis vormt een chronisch probleem binnen Prorail.’

Als splitsing kennelijk zo rampzalig uitpakt, dan ligt het voor de hand van Prorail en NS weer een bedrijf te maken. Dat gaat echter voorbij aan het feit dat de splitsing bedoeld is om met name de NS in staat te stellen om commerciëler te gaan werken. Daarvoor moest het een puur treinenbedrijf worden dat zich zou concentreren op reizigersvervoer. De exploitatie daarvan zou voor de staat als enige aandeelhouder en concessieverlener in elk geval transparanter worden.

Met meer grip op de zaak zou het rijk de subsidie kunnen gaan afbouwen. In 1990 ontving NS 1,4 miljard gulden subsidie. Tegenwoordig krijgt NS geen subsidie meer. Er was nog een tweede aanleiding voor de ‘verzelfstandiging’: de Europese richtlijn 91/440/EG beoogde elke nationale spoorwegmaatschappij te splitsen in een infrabedrijf en een treinenbedrijf. Dat luidde de ‘liberalisatie’ in naar een grenzeloze Europese markt met concurrentie. Die is maar zeer ten dele van de grond gekomen.

De Europese Commissie is volgens Van de Velde verblind geweest door het succes van de liberalisatie in de luchtvaart. ‘Luchtvaart is veel minder complex. Als een vliegtuig niet kan vertrekken hebben andere vliegtuigen daar geen last van. Een kapotte trein blokkeert direct het baanvak. Dat betekent nog al wat als je concurrerende bedrijven met treinen op hetzelfde netwerk wilt laten rijden. Vliegtuigen pendelen op en neer, treinen doen meerdere stations aan. Als je concurrentie tussen treinen op hetzelfde traject hebt, een kaartje koopt bij vervoerder A en je mist diens trein en de eerstvolgende trein is van vervoerder B, dan kun je daar niet zomaar in stappen. Gegeven het feit dat de trein in veel gevallen met de auto moet concurreren, is dat niet per se handig. Het vliegtuig heeft niet zo’n concurrent van een andere vervoersmodaliteit, tenzij tussen Europese steden de TGV.’

Dat de Europese Commissie voor alle lidstaten dezelfde standaardoplossing in petto had, is vanuit het idee van een open markt wel begrijpelijk, alleen pakt die oplossing in verschillende landen met zeer verschillende spoorregimes telkens anders uit. Er is volgens Van de Velde niet een oplossing die goed werkt voor de zo verschillende nationale situaties. ‘En dat hoeft ook helemaal niet.’ Dat marktwerking alleen kan ontstaan door het opsplitsen van nationale geïntegreerde spoorbedrijven noemt hij ‘dogmatisch en kortzichtig’. In Duitsland maken DB Netz en DB Bahn deel uit van DB Holding en toch werkt de regelgeving zodanig dat ‘Netz’ andere vervoerders dan ‘Bahn’ ruimte geeft op het spoor. Van de Velde: ‘De Duitsers hebben zogenaamde ‘Chinese Walls’ geplaatst tussen de dienst van DB Netz die spoorcapaciteit toewijst en de rest van DB. Maar het mooiste voorbeeld van onafhankelijke capaciteitstoewijzing vind je in Zwitserland, waar een geïntegreerd spoorbedrijf blijft bestaan (SBB), maar waar een relatief kleine onafhankelijke dienst ‘Trasse Schweiz’ de capaciteit verdeelt tussen SBB en concurrerende vervoerbedrijven.’

De richtlijn was ook zo open geformuleerd dat die in elk land anders kon worden toegepast. In feite stelt zij alleen een boekhoudkundige splitsing tussen treinexploitatie en infrastructuurmanagement verplicht en geen organisatorische of juridische afsplitsing van bedrijfsonderdelen. Volgens de commissie Kuiken is het binnen de Europese regelgeving toegestaan Prorail en NS onder één houdstermaatschappij te brengen.

In het Verenigd Koninkrijk en in Nederland is de verzelfstandiging het verst doorgevoerd. Niet alleen in Duitsland maar ook in Frankrijk is men minder ver gegaan. In Frankrijk is het railnet eveneens van de nationale spoorwegmaatschappij SNCF afgesplitst, in RFF (Reseau Ferré de France) maar daar werken slechts 1.200 mensen: SNCF beheert en onderhoudt de facto het hele Franse spoorwegnet terwijl RFF slechts optreedt als ‘manager’ die gebruikers (waarvan SNCF de grootste is) baancapaciteit toewijst. Overigens heeft de Franse regering recent aangekondigd dat RFF en SNCF zullen worden samengebracht onder één structuur, omdat men de afgelopen jaren tot de conclusie gekomen is dat de gesplitste structuur tot veel inefficiëntie en complexiteit had geleid.

De marktwerking komt er in heel Europa grosso modo op neer dat de railinfrabeheerder een prijs vraagt aan de vervoerders voor het gebruikmaken van rails terwijl in sommige landen de overheid vervoersconcessie verleent in de vorm van een prestatiecontract zoals NS met de overheid heeft. SNCF (Frankrijk), DB (Duitsland) en SJ (Zweden) werken zonder zo’n contract . Maar daar waar contractuele verhoudingen ontstaan, gaan partijen hun eigen belang nastreven en doen ook foute prikkels hun intrede die de kosten van het spoorvervoer verhogen in plaats van verlagen.

Het opleggen van verdere verticale splitsing verhoogt volgens het rapport de kosten met zes miljard euro per jaar en zelfs met 15 miljard als het spoorvervoer de groeidoelstelling van de Europese Commissie wil halen. Daarentegen lijkt ‘horizontale’ afsplitsing van het goederenvervoer de kosten juist te hebben verlaagd. Zulke structuurveranderingen hebben dus kosteneffecten maar de uiteindelijke concurrentie zélf lijkt geen enkel effecten te hebben op de kosten en dat noemt de studie ‘een verrassende bevinding.’

Voor al die verschillende situaties in diverse landen (wel of geen splitsing, horizontaal of verticaal, en de mate van splitsing) geldt dat het voor nieuwe toetreders even gemakkelijk (of zo men wil moeilijk) is om marktaandeel te veroveren op het van oudsher aanwezige staatsbedrijf. Een belangrijke voorwaarde is wel dat er een onafhankelijke ‘regulator’ bestaat en dat capaciteitstoewijzing op neutrale wijze plaatsvindt. Econometrisch onderzoek biedt verder aanwijzingen dat op zeer druk bereden netten verticale splitsing de kosten verhoogt terwijl op netwerken met een lage verkeersintensiteit de kosten juist lijken te dalen.

Splitsing is wel een potentiële bron van ‘afstemmingsschade’: als de ene partij zijn eigen belang nastreeft kan dat bij de andere partij tot schade leiden. Zo liet NS haar nieuwe treinstellen door Siemens uitrusten met minder, maar krachtiger motoren omdat dit goedkoper is. De grotere krachten tussen wiel en baan leiden echter tot meer schade aan de rails, waar Prorail voor opdraait. Het juridisch wegregelen van dit soort vaak onvoorziene verschijnselen is, zo blijkt uit de ervaringen in Groot Brittannië waar het meeste ervaring is met marktwerking (railnetwerkbeprijzing), een ‘gebed zonder end’. De marktwerking dreigt vast te lopen in juridisering. De contracten worden alsmaar dikker. Er is in Europa dan ook een tendens om dikke dichtgetimmerde contracten tussen materieelexploitanten en railinfrabeheerders te vervangen door overlegsituaties.

Dat is zelfs het geval in Groot Brittannië dat de privatisering van het spoor het eerst en het verst doorvoerde. Het leidde onder meer tot een enorm complexe tariefregeling van de infrabeheerder Network Rail richting treinbedrijven. Omdat die niet bleek te werken zijn er nu spoorvervoerders die voorstellen om ‘hun’ netwerk maar te leasen van Network Rail zodat ze het zelf kunnen beheren of anders een joint venture aangaan met de netwerkeigenaar om het beheer en onderhoud samen te doen. In elk geval is er al een gezamenlijk managementteam van South West Trains en de Wessex Route van Network Rail. In mei van dit jaar verscheen het rapport van een onderzoekscommissie onder leiding van sir Roy McNulty in opdracht van het Britse ministerie van Transport en the Office of Rail Regulation dat harde noten kraakt over het geprivatiseerde Britse spoor. De kosten liggen 30% boven het Europese gemiddelde.

Japan besloot in 1987 zijn nationale spoorwegmaatschappij te privatiseren maar deed dat door ze niet verticaal maar horizontaal te splitsen in zes regionale bedrijven die elk zowel spoor als rollend materieel bezitten. Daarnaast zijn er nog vijftien grote private vervoerders, die altijd al bestonden, en een honderdtal exploitanten van kleinere nevenlijnen. Japan wordt in de EVES-studie beschouwd als het Walhalla van doelmatigheid als het om spoorvervoer gaat. Het ‘integraal ’ denken gaat bij de Japanse spoorbedrijven zelfs zo ver dat zij al decennialang een lange termijnvisie hebben op de stedenbouwkundige ontwikkeling van stationslocaties. Deze strategie om woningen en winkels te ontwikkelen rond hun netwerk versterkt hun klantenbasis. Deze filosofie ‘breng de stad en daarmee de mensen naar het spoor toe’, zit sterk in de publicaties van de spoorplanoloog ir. Luca Bertolini (UvA) (zie kader)

In schril contrast daarmee staat de situatie in Zweden dat net als Nederland een infrabeheerder heeft en een treinenbedrijf. In Zweden wil de regering het nieuwe Europees gestandaardiseerde verkeersleidingssysteem en beveiligingssysteem ERTMS in voeren. (Zie onder meer De Ingenieur van….pagina….) De apparatuur van dit systeem bevindt zich niet meer zozeer langs de baan maar grotendeels in de trein. Uiteindelijk zal verkeersleiding en –beveiliging op het spoor zich ontwikkelen tot een Tom Tom-achtig concept: alle treinen weten draadloos waar zij zich ten opzichte van elkaar bevinden en herberekenen zelf voortdurend hun veiligheidsmarges, separatie, remweg en snelheid en dergelijke. Dit betekent echter hoge investeringen voor de vervoerders in boordapparatuur en lage investeringen (uiteindelijk: geen) voor de infrabeheerder in seinen langs en detectie in de baan. De vervoerders hebben daar geen zin in en dus verzandt de invoering van ERTMS in een patstelling. De splitsing van nationale spoorbedrijven in materieel en rail is het verst doorgevoerd in Groot Brittannië, Nederland, Spanje en Zweden.

In Zwitserland, dat geen lid is van de Europese Unie, is het grootste spoorbedrijf SBB niet gesplitst. Het is wel zo dat concurrenten op het netwerk van de SBB rijden en een volledig onafhankelijke instantie, Trasse Schweiz, bewaakt de landelijke dienstregeling en verdeelt de capaciteit van het railnet. Omdat het Zwitserse spoor net als het Nederlandse een extreem hoge benuttinggraad kent is in geval van een storing snel reageren geboden,‘zonder eerst met beschuldigende vingers te gaan wijzen’. De EVES-studie roemt de Zwitserse bereidheid tot overleg en samenwerking. De Zwitsers hanteren, wat Van de Velde noemt ‘een holistische benadering’. De ‘Zwitsers uurwerk’-benadering stelt keihard dat alle grote steden met een exacte uurdienst bediend moeten worden op exact het heel en het half uur. Vanuit die opdracht wordt op systeemniveau de techniek geoptimaliseerd: bochten rechttrekken om treinen zo nodig harder te kunnen laten rijden, maar ook kantelbakken om bochten sneller te kunnen nemen. Dat zijn variabelen waarmee ingenieurs kunnen spelen om het optimum te bereiken.

In Nederland is in 2010 het Operationele Controle Centrum Rail (OCCR) opgezet dat 24/7 bemand is en waarin naast Prorail, NS en Nedtrain – het onderhoudsbedrijf van NS – ook de overige railvervoerders en infra-aannemers deelnemen. Het doel is vooral te zorgen dat verstoringen in de dienstregeling zo snel mogelijk geïsoleerd worden om te voorkomen dat zij zich door het hele netwerk gaan voortplanten. Het is een eerste stap naar weer meer samenwerking maar het leidt nog niet tot de aanpak van de onderliggende problemen. Zo zou Prorail het aantal wissels willen verminderen omdat wissels dure, kwetsbare plekken in het spoor zijn. Maar dat benadeelt de kwaliteit van de huidige treindienstregeling: passagiers zullen vaker moeten overstappen. Het elimineren van wissels is de rode draad in veel conceptuele vernieuwing van het netwerk (zie kader). Die concepten gaan niet werken zolang systeemdenken niet wordt geïnstitutionaliseerd, zoals de Zwitsers doen.

Het weer op een lijn brengen van uiteenlopende deelbelangen is geen sinecure maar een werkbezoek aan om te beginnen Zwitserland en Japan kan nieuwe inzichten verschaffen. Tenslotte hoeft ook op het spoor het wiel niet opnieuw te worden uitgevonden.

[KADER ERTMS]

[FOTOBIJSCHRIFTEN]

SBB-ETCS_StW_EWIV
In de stuurcabine van de Zwitserse treinstellen van het type EW-iV van de SBB is ETCS level 2 geinstalleerd. (Foto: SBB)
B-broshure-forside
Bij ERTMS/ETCS level 2 staan de treinen draadloos met elkaar in verbinding en weten zij elkaars posities en ‘ziet’ de bestuurder de seinen op een beeldscherm in de cabine. Hij ziet daar ook het traject dat hij rijdt met alle benodigde informatie. (Bron: www.railway pro.com)
Met ERTMS meer vervoerscapaciteit

Zwitserland, Denemarken en België zijn volgens Bernhard Stamm, spoorveiligheidsdeskundige van Siemens, de enige drie landen waar is besloten het oude nationale beveiligingssysteem voor treinverkeer niet te laten voortbestaan naast de nieuwe Europese ERTMS-standaard. Dit European Rail Traffic Management Systeem behelst uniforme Europese afspraken over veiligheid op het spoor waarbij de technische definities vervat zijn in ETCS (European Train Control Systeem) dat vooral steunt op het draadloos uitwisselen van berichten via het mobiele telefoonnetwerk GSM-R (Rail) Elke trein staat via een ‘radio bloc centre’ (RBC) in verbinding met zijn voorligger, weet diens positie en stemt daar zijn rijgedrag op af.

Onder het ERTMS/ETCS-regime duiken Zwitserse treinen inmiddels met een snelheid van 200 km/h bij Frutigen de 35,5 kilometer lange en deels enkelsporige Lötschberg Basistunnel in waar zij halverwege een wissel passeren naar het dubbelsporige gedeelte. Vanwege het enkelsporige deel wordt treinverkeer beurtelings in beide richtingen ‘pakketsgewijs’ afgewikkeld waarbij meerdere treinen ‘vlak achter elkaar’ rijden, op een afstand van zes kilometer ofwel 1:48 min. Zoiets kan alleen met ERTMS/ETCS.

Hoewel de minister van Verkeer, Melanie Schultz, recent heeft besloten dat ERTMS ‘in principe’ ook in Nederland zal worden ingevoerd, is de wijze van invoering hier nog onduidelijk en een heet hangijzer. Zo is de Hanzelijn (zie De Ingenieur nr. 19) ook voorzien van het Nederlandse ATB omdat de treinen van NS alleen over ATB (Automatische Trein Beïnvloeding) beschikken.

De overgang van het deels nog analoge op relaistechniek gebaseerde ATB(-NG) naar het draadloze digitale ERTMS/ETCS is een beetje een ‘catch 22’-situatie waarbij baanbeheerder en vervoerder stoelendans spelen en de kat uit de boom kijken. Als de een niet meedoet heeft het voor de ander geen zin. Ook is investeren in ERTMS/ETCS onaantrekkelijk omdat je in de overgangssituatie met dubbele systemen (ATB en ERTMS) zit. Tenslotte zijn de investeringen voor de vervoerder veel hoger dan voor de baanbeheerder omdat het baansysteem verandert in een boordsysteem.

Uiteindelijk zal zich langs en in de baan niet of nauwelijks nog hardware bevinden in de vorm van seinen en balises, die het passeren van een trein signaleren. Er valt dan voor koperdieven niets meer te halen langs het spoor. Prorail heeft daar veel baat bij.

De kosten (voor NS) van de apparatuur aan boord daarentegen nemen juist toe. Bernhard Stamm, vergelijkt het nieuwe systeem met dat aan boord van vliegtuigen dat vliegers in staat stelt meesttijds‘blind’ te vliegen, op hun cockpitinstrumenten. Dat gaan treinbestuurders ook doen. Als een trein harder gaat dan 160 kilometer kunnen optische seinen langs de baan niet meer worden gelezen, zeker niet in het donker. Alle seinen, borden en ‘weginformatie’ (bochten, tunnels, overwegen e.d.) wordt daarom gepresenteerd op beeldscherm in de cabine. In ETCS zit een ‘supervisor’ die ingrijpt als de treinbestuurder zich niet aan de veilige snelheid houdt.

Daarmee dient zich het grote operationele voordeel aan van ERTMS/ETCS naast veiligheid: treinen kunnen harder en (veilig) dicht op elkaar rijden. Twee Nederlandse ERTMS-deskundigen, Jaap Van den Top en Arco Sierts vinden dan ook dat spoorbedrijven teveel kijken naar de lasten en te weinig naar de lusten. Nu moeten treinbestuurders eerst ‘wegbekendheid’ opdoen voordat zij een bepaald traject mogen rijden: waar zitten de bochten, wissels en dus snelheidsbeperkingen en dergelijke. Onder ERTMS/ETCS kan elke bestuurder direct elk traject rijden omdat alle relevante informatie ruim vooraf op een beeldscherm wordt gepresenteerd terwijl de European Vital Computer (EVC) ingrijpt indien de bestuurder veiligheidsmarges overschrijdt.

Maar daarnaast maakt ERTMS/ETCS treinspecifieke remcurvebewaking mogelijk en zeer korte blokken – afstanden tussen treinen – terwijl continue informatie-uitwisseling tussen verkeersleiding en trein het mogelijk maakt verkeersprocessen te optimaliseren. Te denken valt dan aan snelheidoptimalisering, het weergeven van de energieprestatie van de trein, het vanaf de verkeersleiding kunnen omroepen van berichten in de trein. Uit oogpunt van veiligheid doet ATB-NG (Nieuwe Generatie) niet onder voor ERTMS/ETCS maar uit oogpunt van optimalisatie van de totale treinvoering is het nieuwe systeem beter. Uiteindelijk kost ERTMS/ETCS de NS dus niet alleen geld maar valt er ook veel geld mee te verdienen.

De enige manier om zwartenpieten over ERTMS/ETCS tussen infrabeheerder en vervoerders te voorkomen is een analyse die op systeemniveau de voordelen duidelijk maakt en aan de hand waarvan de lasten en de lusten eerlijk kunnen worden verdeeld.

[KADER 3000V]

Sneller, zuiniger met 3000 volt

mg_7675
Met 3000 V gelijkstroom kunnen Nederlandse treinen met een snelheid van 200 km/h gaan rijden.
KADER3000kV
[KADER3000kV.jpg] De verschillende voltages in de Europese spoorwegnetten. 15 kilovolt wisselstroom in Duitsland,Zwitserland, Oostenrijk, Zweden en Noorwegen heeft van 16,7 herz zijn eigen opwekking en wordt apart van het normale stroomnet opgewekt.

Een aantal spoortechnici bij Movares, Arcadis, Strukton, Imtech, Kema, Nedtrain en Lloyd’s Register Rail heeft elkaar op informele basis gevonden om een voorstel voor de migratie naar een 3.000 volt gelijkstroom bovenleidingspanning uit te werken. Volgens hen kan dit zowel financieel als functioneel grote voordelen opleveren: Het levert 20% energiebesparing op. NS Reizigers verbruikt jaarlijks 1,2 miljard kilowattuur aan stroom en zou dus 240 miljoen kWh besparen. Dat komt overeen met het elektriciteitsverbruik van 500.000 huishoudens. Daarnaast stijgt de vervoerscapaciteit stijgt met 8-25% en treinen kunnen 160-200 km/h rijden. Met 3.000 volt kunnen de voordelen van ETCS, dichter op elkaar rijden, ten volle worden benut omdat treinen sneller kunnen optrekken.

Bij de herbouw na de Tweede Wereldoorlog is het Nederlandse spoorwegnet geëlektrificeerd met 1.500 volt gelijkspanning. Vanwege het maximaal beschikbare vermogen van circa 6MW, kost het veel tijd voordat een trein zijn maximumsnelheid bereikt. Het snelheidsverschil tussen stoptreinen en intercity’s is daardoor onnodig groot wat de benutting van de capaciteit van de infrastructuur beperkt.

Tegenwoordig remmen treinen elektromagnetisch: de remenergie wordt als stroom aan de bovenleiding teruggevoerd. Bij 1.500 volt kan de teruggeleverde elektriciteit slechts over en kleine afstand efficiënt worden getransporteerd. Wordt binnen die afstand geen afnemer gevonden, dan moet de teruggewonnen energie alsnog in weerstanden worden gedissipeerd. Zo gaat het grootste deel van deze potentiële energiebesparing verloren.

In de jaren ’90 is onderzocht of een omschakeling naar 25.000 volt wisselspanningtractie (25kVac) haalbaar zou zijn. Die spanning zou de nieuwe Europese standaard worden. Dat klopte voor hoge snelheidslijnen. Die hoge spanning is bij uitstek geschikt voor treinen met een hoog vermogen (tot 25MW) met grote afstanden tussen treinen.

25.000 volt wisselspanning is duur en ondoelmatig voor een spoorwegnet met hoge treindichtheden en lagere vermogens per trein (tot ca. 12MW). Maar de eerder genoemde beperkingen van 1.500 volt komen echter steeds duidelijker naar voren. In het kader van het Programma Hoogfrequent Spoor (PHS) is het de bedoeling op veel trajecten zes intercity’s plus zes stoptreinen per uur te gaan rijden. Met de invoering van ETCS worden hogere snelheden mogelijk. De energie om die snelheden met standaard intercity van 300m lengte binnen een redelijke tijd te bereiken is echter niet beschikbaar bij 1.500 volt.

Veel andere Europese landen met een druk bereden spoorwegnet gebruiken daarom een 3.000 volt gelijkstroomtractie. Dat systeem is op de hoogte van de spanning na identiek aan het Nederlandse. De verschillen beperken zich vrijwel uitsluitend tot apparatuur binnen de onderstations. De Nederlandse onderstations zijn in de meeste gevallen opgebouwd met een aantal parallelle gelijkrichters. In serie schakelen van deze gelijkrichters volstaat om de spanning naar 3.000V te verhogen. Of de bestaande schakelaars kunnen worden gehandhaafd moet nog worden onderzocht, verder zijn slechts kleine aanpassingen in de infrastructuur nodig.

Aanpassing van de treinen is complexer, maar met moderne vermogenselektronica goed realiseerbaar. Binnen de ruimte die ooit voor inbouw van 25kVac apparatuur was voorzien, kan een ‘voorschakel unit’ worden geplaatst die de hogere bovenleidingspanning omzet naar 1.800-1.950V. De rest van de materieelsystemen kan op die wijze onveranderd in gebruik blijven.

De ombouw naar 3.000V tractie-energievoorziening kost naar schatting 500 miljoen euro, veel minder dan de invoering van 25.000 volt wisselstroom. Door over te gaan op 3.000 volt gelijkstroom wordt een aanzienlijke energiebesparing bereikt en daarmee reductie van C02-emissie tot het equivalent van een flink windturbinepark. Gebruik die investering die bestemd is voor windmolens om de treinen op 3.000 volt te laten rijden. Die maatregel bespaart eveneens CO2, neutraliseert de horizonvervuiling van windmolens en zorgt tegelijkertijd voor een betere benutting van de infrastructuur en de mogelijkheid om harder te rijden.

[KADER MetroNL]

[FOTOBIJSCHRIFT]

[14_HSL BundelHSL.jpg] Ongelijkvloers kruisingen moeten de plaats innemen van wissels zodat spoorcorridors gescheiden zijn.(Foto: Prorail)

Geen wissels, geen dienstregeling

 

KADER_METRONL
[KADER_METRONL.jpg] Schematische weergave van het netwerkconcept van Eric Winter.(Ill. Ir. Eric Winter)

Bij referendum stelden de Zwitsers in 1987 de spoorvisie ‘Bahn 2000’ vast die zij sindsdien consequent hebben uitgerold en dat landelijk werkt als een Zwitsers uurwerk. Ir. Twan Laan, voormalig hoofd Economisch Bureau bij NS Reizigers en nu werkzaam bij de Zwitserse spoorwegen (SBB) vergelijkt Nederland en Zwitserland op zijn blog en bijdragen op webfora: ‘Als medewerker van de SBB – de Zwitserse evenknie van NS en ProRail – en als ex-medewerker van NS en ProRail denk ik dat wel weet waar ik over praat. Van de 1771 ritjes die ik de afgelopen drie jaar met de SBB maakte, hadden er precies 7 (0.4%) een kwartier vertraging of meer. In diezelfde periode maakte ik 323 ritjes met NS. Daarvan hadden er 21 (6,5%) een vertraging van 15 minuten of meer.’

De rode draad in de reacties die binnenkwamen na de oproep in nummer 13 om mee te denken over een beter spoor, is de complexiteit van het netwerk en de overmaat aan wissels die de storingsgevoelige plekken zijn. Om te beginnen moet dus eens kritisch worden gekeken naar het aantal wissels. Volgens ir. Eelke de Vries, die zijn hele werkzaam leven bij het spoor betrokken is geweest, ‘worden wissels willekeurig uitgedeeld terwijl niemand zich afvraagt of het wissel van de juiste hoekverhouding is voorzien en op de juiste plaats ligt.’ Wissels die de aankomende trein van het hoofd- naar het perronspoor brengen kunnen vaak met slechts 40 km/h worden bereden waardoor de trein ver voor het station moet afremmen en het hoofdspoor lang bezet houdt. De Vries heeft het emplacement van Utrecht CS zo herontworpen dat de aankomende treinen met 80 km/h van hun vrije baanspoor naar minstens drie perronsporen kunnen rijden waarbij het aantal wissels met driekwart is verminderd. Dit zou volgens De Vries op alle grote stations moeten gebeuren. Daarmee voorkom je dat treinen op wissels remmen of aanzetten, iets waar wissels slecht tegen kunnen.

Als het gaat om een fundamentele herziening van de Nederlandse spoorplanologie dan springen twee visies duidelijk in het oog. De ene visie is uitgewerkt door ir. Eric Winter in een lijvig rapport waarover hij publiceerde samen met ing. Martin van Pernis (president KIVI NIRIA) die voorheen als bestuursvoorzitter van Siemens Nederland was: Siemens is een van de grootste leveranciers van spoorbaanuitrusting en rollend materieel.

Het concept Metro NL van Winter voorziet in grote lijnen een netwerk van drie op zichzelf staande ringlijnen waarvan er twee een aftakking hebben naar respectievelijk Zeeland en Zuid-Limburg. Om het landelijke spoornet echt als een stedelijk metronet te kunnen gebruiken moet volgens Winter de frequentie en snelheid aanzienlijk omhoog en dat kan alleen met de zweeftreintechnologie van Transrapid, die door Siemens grotendeels is ontwikkeld. Deze maglev kan veel sneller optrekken dan een conventionele hoge snelheidstrein en kan dus ook op korte trajecten een snelheid van 300 km/h (of meer) halen. Winter en Van Pernis beschouwen Nederland in termen van openbaar vervoer niet als een land maar als een stad, met 16,5 miljoen inwoners even groot als de agglomeratie Parijs of Londen. Alleen: een zeer uitgestrekt en relatief dunbevolkte stad. Vandaar: snel vervoer. Zij situeren de stations als transferia met veel parkeergelegenheid vooral aan de rand van de stad waar autosnelwegen en spoorlijnen elkaar kruisen. Het ververvoer tussen station en stad gebeurt met snelle lightrail.

Een concept dat onlangs door Strukton en Movares is gepresenteerd, wil het spaghetti-achtige Nederlandse spoornet vereenvoudigen tot een aantal ‘corridors’, spoorlijnen die twee eindbestemmingen verbinden waarover treinen alleen maar heen en weer rijden. Waar deze corridors elkaar kruisen zijn geen ingewikkelde emplacementen met wissels maar slechts ongelijkvloerse kruisingen zodat de sporen van twee verschillende corridors altijd gescheiden zijn. De grote intercity-stations, op plekken waar corridors elkaar kruisen, zijn tevens de ’as’ of ‘naaf’ in een regionetwerk van waaruit spoorlijnen als ‘spaken’ in een denkbeeldig wiel uitwaaieren.

[Kader: HSL –Oost]

HSL-Oost is wél rendabel

HSLOost_HarjinderSingh027-c-amsterdamcs-02072012
Een mededelingenbord op Amsterdam Centraal kondigt het vertrek aan van de hogesnelheidstrein ICE naar Frankfurt.

Met de HSL-Zuid is Amsterdam een eindstation in het Europese hoge snelheidsnet terwijl het ooit de bedoeling was dat de hoofdstad aan een doorgaande verbinding tussen Parijs en Frankfurt zou komen te liggen. Maar het Centraal Planbureau (CPB) kwam in 2000 in een maatschappelijke Kosten-baten-analyse (mkba) tot de slotsom dat de aanleg van een hoge snelheidslijn Oost (HSL-Oost) niet rendabel is te krijgen: kosten € 2,4 miljard, baten nog geen € 500 miljoen. Ing. Henk Doeke van Waveren (werkzaam bij ingenieursadviesbureau Goudappel en Coffeng) studeerde in 2010 aan de Universiteit van Amsterdam als planoloog af op een integrale ontwerpmethode waarbij de HSL-Oost rendabel is aan te leggen wanneer je ook de verbinding vanuit het noorden van het land en vanuit Twente naar Arnhem verbetert. Dat genereert extra vervoer op de HSL-Oost naar de Randstad. Indicatie van de kosten: € 600 miljoen, en van de opbrengsten € 900 miljoen.

Het gaat om de verbinding Amsterdam-Utrecht-Arnhem via het Roergebied naar Frankfurt. Utrecht-Arnhem moet ingrijpend op de schop hoewel een volledige verdubbeling van twee naar vier sporen niet nodig is. Door de baanvaksnelheid geen 300 km/h maar 200 km/h te maken duurt de reis Amsterdam-Arnhem drie minuten (!) langer maar daardoor kan wel ander treinverkeer tussen de snelle treinen door worden geweven hetgeen de rentabiliteit van de spoorlijn behoorlijk verhoogd.

Doeke van Waveren bekeek ook de lange reistijd vanuit de Randstad naar Twente, vanuit Arnhem naar Twente en vanuit de Randstad via Ede en Arnhem naar Nijmegen. Het aanleggen van een verbindingsboog vanaf Zutphen, buiten Deventer om in de richting naar Almelo zorgt in combinatie met een baanvaksnelheid van 200 km/h voor een snelle verbinding tussen de Randstad en Twente (Enschede heeft een technische universiteit en veel hightech bedrijvigheid) Op het baanvak Utrecht-Arnhem dient dan wel het nieuwe beveiligingssysteem ERTMS ingevoerd te worden

(Synergie in railcorridors. Een onderzoek naar het integraal ontwerpen van railnetwerken. Drs. Ing. Henk Doeke van Waveren, 2010)

[KADER STATIONS]

De stationsstad

620734
[620734.jpg ] Onder de kap van het Madrileense Atocha Station is tegenwoordig een botanische tuin met kunstexpositie gehuisvest. Pal naast het station is een nieuw, groter, station gebouwd. (Foto: Kamil Macniak)

Stations worden steeds meer de brandpunten in de innovatieve en creatieve economie, betoogt de bouwkundige en planoloog ir. Luca Bertolini, hoogleraar aan de Universiteit van Amsterdam op het gebied van verkeer, vervoer en infrastructuur. Informatietechnologie verkleint niet de behoefte aan mobiliteit maar vergroot die juist. Mensen leggen steeds meer en steeds gemakkelijker contacten via nieuwe media en daaruit ontstaan ideeën en initiatieven die alleen vorm kunnen krijgen als mensen elkaar lijfelijk ontmoeten. In de nieuwe creatieve economie verdwijnen de vaste werkplekken en kantoren uit de negen-tot-vijf-economie en worden deze verruild voor ontmoetingsplekken. Het station is de ontmoetingsplek bij uitstek.

Er zijn een aantal trends die deze transitie, die al decennia aan de gang is, aandrijven. Vooral de jonge creatieve klasse wil in de compacte stad wonen. Ze vormen een ‘volatiele’ economie: werk en privé vloeien in elkaar over. Werken doe je niet per se op een vaste plek, doordeweeks van negen tot vijf bij een vaste werkgever maar nomadisch in voortdurend wisselende coalities. Planning maakt plaats voor impulsiviteit: Je gaat uit, je ontmoet mensen, je raakt aan de praat, er is een click en er komt een follow-up. Dus eigenlijk werd dat avondje stappen een vergadering, een brain storm. Werk of leisure? Het maakt twintigers en dertigers niet zoveel uit. Werken doe je onderweg. De trein is een uitgelezen plek om dat te doen. Maar een ding maakt ze wel uit: ze willen midden in het centrum wonen van de cultureel meest interessante stad.

050423 Kulturbahnhof Fieseler Storch
[FOTOBIJSCHRIFT] [050423 Kulturbahnhof Fieseler Storch.jpg] Het Station van Kassel (Duitsland) herbergt tal van culturele instellingen.(Foto: Hans-Joachim Wirth – www.abnachkassel.de)

De populariteit van de auto (als privébezit en statussymbool) en het suburbane ideaal van een huis met veel buitenruimte is bij deze generatie op zijn retour mede dankzij de mobiliteitsextensies van de trein zoals OV-Fiets (en inmiddels scooters!) en Greencars. Wonen vlakbij een groot station, zoals in Amsterdam op het Stationseiland of in de buurt (IJburg, Houthavens) wint aan populariteit. In grote oude stationsgebouwen zelf en op en rond spoorcomplexen ontstaat ruimte doordat oude kantoorfuncties en post- en goederenstations verdwijnen. Bertolini haalt het voorbeeld aan van het Madrileens Atocha Station, een kopstation waar een nieuw HSL-station is aangebouwd waarna onder de oude kap de sporen en perrons plaats maakten voor een overdekt stadsplein. Het voormalige centraal station van de Duitse stad Kassel is in 1995 verbouwd tot een station voor alleen nog regiotreinen, waarna er ruimte in het gebouw kwam voor een theater, bioscoop, expositiehal en dergelijke. (Kassel Kulturbahnhof). Het station als uitgaans- en ontmoetingsplek.

Een belangrijke katalysator in deze culturele renaissance van Europese stationssteden is de komst van de snelle railverbindingen tussen Europese stadsharten. Dit pleit eens te meer voor een volwaardige HSL-Oost (zie kader). Volgens Bertolini moeten we het station dan ook niet langer zien als louter een plek waar reizigers een reis beginnen of eindigen maar veel meer als een centrale ontmoetingsplek in de stad omdat daar nu eenmaal allemaal verkeersstromen elkaar kruisen.

(Luca Bertolini, Carey Curtis and John Renne: Station Area project in Europe and Beyond: Towards a Transit Oriented Development? In Built Environment vol 38, no 1. Luca Bertolini en Tejo Spit. Cities on rails – the redevelopment of railway station areas. E&FN SPON/Routledge, London, 1998, ISBN 0-203-98043-3 e-book en 0 419 22760 1 print)

[KADER Groene trein]

[FOTOBIJSCHRIFT] [intercity-in-onweersbui.jpg] Treinen groener maken is niet gemakkelijk; ze zijn al behoorlijk groen. (Foto: NS)

De Groene Trein
intercity-in-onweersbui
Het groener maken van treinen valt niet mee, omdat ze al behoorlijk milieuvriendelijk zijn.

Het lijkt niet waarschijnlijk dat treinen snel zullen ‘vergroenen’. Er is eerder veel meer milieuwinst te halen met invoering van ERTMS/ETCS en 3000 volt gelijkstroom voor de tractie. (zie kaders). Railforum, een vereniging van bedrijven en organisaties uit de railsector, publiceerde begin dit jaar een rapport over het terugdringen van het energieverbruik van treinen. Er kan wel iets, maar niet heel veel.

Om te beginnen gaan treinen dertig tot veertig jaar mee. Als ze in vijftien jaar konden worden afgeschreven, dan is het mogelijk eerder volgens de nieuwste inzichten ontworpen en gebouwde treinen te kopen. Zo’n nieuwe trein is ongeveer 5% zuiniger maar die winst wordt teniet gedaan door het sneller slopen en reclycen van het materiaal, wat immers ook energie kost.

Gewicht en aerodynamische vorm zijn de voornaamste factoren die het energieverbruik bepalen. Bij modernisering van bestaand materiaal valt via gewichtvermindering maximaal 0,5% energiebesparing te realiseren (Nieuwe treinstellen zijn vaak zelfs zwaarder door hogere veiligheid- en comforteisen.) Een gewichtvermindering van 100 kg levert slecht 0,07 % energiebesparing op. Een stalen casco bij nieuwbouw vervangen door aluminium levert 5% energiebesparing op, maar de reparatiekosten na een botsing zijn veel hoger en in menig geval is verwrongen aluminium niet te herstellen en moet de trein of tram worden afgeschreven: kost heel veel energie.

Beter stroomlijnen van treinen levert iets meer op: zo’n 2% als je bestaand materieel tijdens groot onderhoud flink onder handen neemt en zo’n 4% als je een trein nieuw kunt ontwerpen. Echter, met een slimme bedrijfsvoering valt wel 17% te besparen. Dan zorgt een trein er bijvoorbeeld voor dat hij een kwartier nadat hij niet meer wordt gebruikt automatisch in een ‘sluimertoestand’ schiet. Wat ook zoden aan de dijk zet is als de inbouw van systemen gebeurt met modules in een standaardafmeting. Technologie die bij de aanschaf van de trein nog niet betrouwbaar zijn maar wel veelbelovend, kan dan in een later stadium alsnog worden ingebouwd. Denk aan de IGBT-technologie (transistoren die hoge vermogens kunnen schakelen met zeer kleine microprocessorspanningen) of nieuwe LED-lichtarmaturen en accutechnologie.

(Railforum, februari 2012: Energieverbruik Treinen, inzicht en maatregelen).

Megaconstructies recensie (DI 10/11, 2005)

Megaconstructies_Media

460190-1
Isambard Kingdom Brunel
02-Great_Eastern-peinture
De Great Eastern

Megaconstructies, of Superstructures, zoals het boek in het Engels heet, gaat over ‘de beroemdste bouwwerken van de twintigste en de eenentwintigste eeuw’, aldus de ondertitel van het boek. Zo’n selectie op het criterium ‘beroemdheid’ is altijd arbitrair, want wat is ‘beroemd’? Dat de Erasmusbrug in Rotterdam het boek gehaald heeft maar niet het Panamakanaal (1907) komt mij een beetje vreemd voor.

Wat de selectie nog extra compliceert is het definitieverschil tussen wat een constructie is en wat een bouwwerk.

Ingenieur Isambard Kingdom Brunel (1806-1859), na Churchill de ‘grootste’ Brit aller tijden, bouwde tunnels, bruggen maar ook schepen. Volgens zijn definitie omvat het begrip constructie niet alleen bouwwerken die nagelvast aan de aarde zitten maar ook losse constructies zoals schepen en voertuigen en – in onze tijd lucht- en ruimtevaartuigen.

Daar gaat Megaconstructies echter niet over. Het is voor de helft een boek over opmerkelijke bouwkunde, architectuur: Stations, bruggen, dammen, stadions. Verder komen ook (radio-)telescopen en de grote deeltjeversneller van CERN aan bod en passeren pretparken de revue. Dat zijn echter allemaal bouwwerken. De Hubbleruimtetelescoop is daarom een beetje vreemde eend in de bijt: meer aan apparaat of machine. Waarom dan ook niet het internationale ruimtestation ISS of, misschien beter nog het Russische ruimtestation MIR? Ook had dan de Boeing 747 in het boek thuisgehoord – lang het grootste passagiersvliegtuig – als ook de Antonov An-225 Mriya (grootste vrachtvliegtuig). Als ook de Noors olietanker Jahre Viking (voormalig Seawise Giant) die 564,763 ton lading kan vervoeren en de Britse Queen Mary 2 (grootste passagiersschip ooit, in Frankrijk gebouwd). En niet te vergeten de enorme vrachtwagens en graafmachines die worden gebruikt in de dagmijnbouw en de vaste en drijvende off shoreconstructies. Misschien is dat iets voor een ander boek: Megamachines.

Overigens is Megaconstructies een mooi architectonisch overzichtswerk waarin alle bouwkundige iconen van de laatste 105 jaar de revue passeren. Wat opvalt is dat in de loop van de beschreven periode beton als belangrijkste bouwmateriaal steeds meer plaats maakt voor staal, glas en meer recent kunststof. Die trend werd ingezet met het Olympisch stadion in München (1972). Wat ook opvalt is dat het werkterrein van de megaconstructeurs zich verlegt van Europa en Noord-Amerika naar Azië. Zo wordt Europese technologie, de magnetische levitatietrein ofwel Maglev van Siemens, voor het eerst toegepast in China in de stad Sjanghai waar zo’n spoorlijn nu de luchthaven met de stad verbindt. Het bijzondere van deze trein is dat hij ook op zo’n kort traject moeiteloos zijn kruissnelheid van 430 kilometer per uur haalt, iets wat onmogelijk is met een conventionele snelle trein. Bovendien deinzen Chinezen minder snel dan Europeanen en zelf Amerikanen terug voor de mega-investeringen die zijn gemoeid met megaconstructies en wordt het landschap daar wat gemakkelijker omgeschoffeld dan hier.

Wat het boek heel goed laat zien is dat het rekenwerk dat nodig is voor constructies steeds belangrijker wordt. Architecten worden steeds meer afhankelijk van nieuwe materialen die ingenieurs bedenken en de berekeningen die ingenieurs maken voor het steeds gedurfder toepassen van die materialen in de bouw. Daarbij worden ook computers steeds belangrijker. Zo is de maglev technisch doorgebroken op het moment dat voldoende rekenkracht beschikbaar kwam om het complexe meet- en regelsysteem van deze trein draaiend te houden en kon het Sydney Opera House uitsluitend worden gebouwd met behulp van computers al kwam de doorbraak hier op het moment dat de ingenieur zich realiseerde dat alle gewelven konden worden vormgegeven als segmenten van een en dezelfde bol wat de berekeningen in één klap weer een stuk eenvoudiger maakte.

Neil Parkyn. Megaconstructies. ISBN 90 6868 375 6, 2004, uitgeverij THOTH, Bussum. Zie ook onze lezersservice.

 

 

 

Zweeftrein over HSL-Zuid (nummer 4, 1 maart 2002)

 

 

 

Hier de PDF van het artikel: page from INGR200204

 

STAAN IN TRANSRAPID GEEN ENKEL PROBLEEM

Zweven over HSL Zuid

HET TRACÉ VAN DE HOGESNELHEIDSLIJN-ZUID WORDT ZO GEBOUWD DAT ER IN DE TOEKOMST EEN MAGNEETZWEEFTREIN OVER KAN RIJDEN. DIT MELDDE ING. MARTIN VAN PERNIS, DIRECTEUR VAN HET CONSORTIUM TRANSRAPID NEDERLAND, TIJDENS EEN PROEFRIT VAN DE MAGNEETZWEEFTREIN IN HET DUITSE LATHEN. EEN TEST, WAAR JE RUSTIG BIJ KON BLIJVEN STAAN.

tekst erwin van den brink foto siemens

siemenssw050108-2-300dpi

Animatie van de zweeftrein in Shanghai.

Binnen 5 km op 300 km/h. Een

TGV of ICE heeft daar 28 km voor nodig. Een TGV of ICE zit dan aan zijn top, een Transrapid trekt nog even door naar 500 km/h. De TR-8, het eerste productievoertuig dat Transrapid heeft gebouwd, ondergaat momenteel tests voor de eerste lijndienst, namelijk tussen de luchthaven en het centrum van Sjanghai, die in 2003 operationeel moet zijn.

Met een licht schokje verheft de trein zich. Dan zet de TR-8 de vaart erin. Binnen luttele seconden bewegen we met een snelheid van 100 km/h. Doodstil. De proefbaan in het Duit- se Lathen, even over de Groningse grens, heeft aan beide uiteinden een lus om te keren. Als we de eerste lus ingaan, accelereert de trein naar 270 km/h. Zodra we de wissel naar het rechte stuk op de terugweg passeren haalt de TR-8 400 km/h. Zitten is niet geboden. Je kunt rustig blijven staan. Tot 300 km/h is het buitengewoon stil in de cabine. Met het door- trekken naar 400-420 km/h ontstaat een laagfrequent geluid van het denderen van de lucht langs de buitenwand, die kennelijk tur- bulent wordt. Toch is het geluid lang niet zo storend als de herrie die passagiers in turbo- propvliegtuigen hebben te verduren, waarvan de Transrapid met zijn kruissnelheid van 500 km/h de gedoodverfde concurrent is.

MEET- EN REGELTECHNIEK

Twee zaken maken deze test wat onduide- lijk. Deze proefrit is nodig om de meet- en regelprogrammatuur helemaal foutloos te maken. De trein zwieberde dan ook een beetje. Ook reden we 400 km/h en nog niet 500 km/h. De luchtweerstand neemt expo- nentieel toe met de snelheid. We zouden dus nog eens een volledig afgeregeld productie- exemplaar bij 500 km/h willen beleven.

De meet- en regeltechniek is het grote geheim dat Siemens heeft beschermd met octrooien. Aan de hardware is inmiddels niets geheimzinnig meer. Het idee om treinen mag- netisch te laten zweven en ze voort te bewegen met een lineaire motor die in de baan zit, dateert van 1934. Ing. Martin van Pernis, directeur van het consortium Transrapid Nederland: ‘Het is niet de elektrotechniek die voor de doorbraak van de trein heeft gezorgd, maar de komst van de informatietechnologie begin jaren negentig, die de software moge- lijk maakte om de meet- en regelelektronica te besturen.’ De regelkring heeft een loop van een nanoseconde en voert dus een miljoen metingen en berekeningen per seconde uit. Van Pernis zegt ook nog even dat de bouwers van de HSL Zuid het tracé, inclusief tunnels, geschikt maken voor een levitatietrein.

De acceleratie is zo gekozen dat mensen inderdaad kunnen blijven staan, omdat anders de in- en uitstaptijden (fasten your seatbelts en stow your luggage) enorm zouden toenemen, wat de tijdwinst door de accelera- tie teniet doet. De versnelling is die van een personenauto. Het verschil is dat de versnel- ling aanhoudt tot de snelheid van 500 km/h is bereikt. Een grotere acceleratie is mogelijk, bijna onbegrensd. Voor vrachttreinen zou dat kunnen – er is

namelijk geen
bestuurder, die
zit in het contro-
lecentrum. In
verticale positie
zou het systeem
kunnen dienen
als booster, aan-
jager, van zware
raketten, een
soort elektromagnetisch ruimtekanon.

Volgens Siemens legt de zweeftrein de afstand Amsterdam-Groningen met tussen- stops binnen het uur af (54 minuten). De bus van Lathen naar Utrecht doet er terug weer een tergende drie uur over.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Swiss Metro

 

coverSwissMetro1997_21_5

 

1997-21_SwissMetro (hier klikken voor PDF artikel)

 

Swissmetro: Beam me down Scotty

 

De HSL als boemeltje

 

Dagelijks pendelen tussen pakweg een woonplaats in Zuid-Lim­burg en het werk in Den Haag? Geen zinnig mens die er over prakki­zeert om elke dag zes uur in de trein of de auto te gaan zitten. Maar wat zou u doen, als het in eenvierde van die tijd zou kunnen? Dus: 45 minuten heen, 45 minuten terug, onder­gronds: Beam me down Scotty!

 

Erwin van den Brink

De auteur is redacteur van De Ingenieur

 

Sommigen meenden dat de ijle berglucht de Zwitserse civiel-inge­nieur Rodolphe Nieth naar het hoofd was gestegen toen hij in 1974 het concept Swissmetro bedacht. Nieth was slechts het treuzelige op-en-neer gependel met de trein meer dan zat. Een magne­tisch door een bijna luchtledige buis voort­gedreven ‘trein’ die een ­snel­heid kan halen van 500 kilometer per uur, twee keer zo snel als de HSL. Dat bestond niet. Nu, na ruim twintig jaar, is het concept echter groten­deels uit-ontwikkeld en ‘bouwrijp’.

Dezer dagen woedt in de boezem der Haagse bureaucratie een wat

zijdelingse discussie over ‘infrastructuur en nieuwe technolo­gie’. Het gaat om de verdeling van de zogenoemde ICES-gelden. ICES staat voor Inter­departementale Commissie Economi­sche Structuur die de regering adviseert over de toekomstige ruim­telijke inrich­ting van ons land. Infra­structuur is een belang­rijk onderdeel van het beleids­terrein van deze commis­sie. Binnen de ICES is een werkgroep Kennisin­frastructuur (KIS) actief. Die ‘pleegt momenteel een verken­ning naar addi­tionele onderzoeks­behoefte’, zoals dat heet in Haagse nota-taal.

Het blijft nogal vaag om wat voor kennis het daarbij nu gaat. Wel is duidelijk dat het gaat om een ‘drieslag’: be­proefde en betrouwbare technologie, nieuwe kennis die voor toepassing vatbaar kan worden gemaakt en ten derde kennis die nog hele­maal moet worden ontwikkeld.

In welke categorie, rijp of niet rijp, de beleidsmakers de Swissmetro-technologie gaan onderbrengen is natuurlijk van belang voor de kans dat zo’n concept hier ooit wordt verwezen­lijkt. Hetzelfde geldt voor het DTO-programma Buis­lei­ding­transport voor Stede­lijk Goede­renver­voer, afgekort als BLT. DTO staat voor Inter­depar­temen­taal Onderzoekprogramma Duurzame Technolo­gische Ontwikkeling.

BLT sluit nóg meer aan bij bestaande technologie dan Swissme­tro, maar ook dit concept betekent een radicale breuk met het huidige systeem, in dit geval goederendistributie in de stad met vracht- en bestel­auto’s.

TNO heeft als onder­zoeksinstelling een vanzelfsprekend belang bij het verleggen van de grenzen van de kennis maar ook bij het verleggen van de grenzen van toepassing van reeds bestaan­de kennis. En dat laatste is waar het ook bij zeer snel onder­gronds trans­port eigen­lijk om gaat, zo zet professor ir. Francis-Luc Perret, hoogleraar aan de Ecole polytechnique fédérale de Lausanne, uiteen. Perret heeft de leiding over Op uitnodiging van TNO Inro (het TNO-instituut voor transport en infrastructuur), dat on­langs zijn 25-jarige jubileum vierde, kwam Perret naar Neder­land om tekst en uitleg te geven over Swis­smetro.

In feite, stelt hij, is de kennis hiervoor op het niveau van de subtech­no­logie grotendeels be­proefd. Als Swissmetro ook in Nederland gebouwd wordt, is het systeem alleen afwijkend wat betreft het boren in slappe grond. Maar ook dat is een be­proefde techniek waar Japan al decen­nia ervaring in heeft.

Ook het (wrijvingsloos) vliegen met magneti­sche levitatie en voortbeweging door magnetische lineaire inductiemoto­ren is volgens Perret goed uitontwikkeld in bijvoorbeeld de Duitse Transrapid en de Japanse Maglev. Voor wat betreft de metro die de Zwitsers sinds medio jaren zeven­tig ontwikkelen komt daar luchtvaart­techniek bij: de Swissme­tro krijgt net als het vliegtuig een drukcabi­ne. Dat is omdat de tunnel waardoor hij vliegt (con­tactloze voortbewe­ging waarbij het voertuig twee centimeter boven de baan zweeft) bijna vacuüm wordt gezogen. Die ijle atmosfeer is nodig om Swissme­tro met 500 kilometer per uur door de tunnel te kunnen laten vlie­gen.

Bij 500 kilometer ligt namelijk het kritische Mach-getal: dan beginnen lokale supersonische schokgolven op te treden tussen voertuig en tunnelwand.

Perret: ‘De technologie is in feite conventionele technolo­gie. Wat we nog niet weten en wat nog niet is be­proefd, is het aërodyna­mische gedrag op ware grootte, in het bijzonder daar waar de lucht moet wegstromen tussen de romp van de trein en de tun­nelwand.’

Al met al valt de voor Swissmetro benodigde technologie met een beetje goede wil dus grotendeels binnen de eerste twee categorieën waarvan de werkgroep Kennis­infrastructuur gewag maakt: ‘bestaande’ en ‘nieuwe’ technolo­gie. We hebben het hier in elk geval duide­lijk niet over telekinese.

De onbekende factor is het beheersen (van tijd en kosten) van zo’n groot project. ‘Grote projecten mislukken vaak door inadequaat management en zelden of nooit door gebrek aan technische expertise’, zegt Perret die behalve civiel-inge­nieur ook econoom is. Daarom heeft Swissmetro S.A. buitenge­woon veel geïnvesteerd in kennis om het project ‘manageable’ te houden.

Niettemin heeft het ruim twintig jaar geduurd voordat het plan in Zwitserland politiek geaccepteerd was. Het kwam in een stroomversnelling toen de minister van Transport, A. Ogi, in 1991 een haalbaarheidsstudie gelastte waarvan de uitkomst positief was. Maar het zal naar ver­wachting nog zo’n vijftien jaar duren voordat het project daadwerkelijk is uitgevoerd. Pas enkele weken geleden kon het consortium Swissmetro S.A. na afronding van de studiefase een formeel verzoek indienen bij de federale overheid om een eerste traject aan te leggen van 60 kilometer tussen Lausanne en Genève.swissmetro-front

Het betekent dat de Zwitsers nu al een enorme voorsprong hebben op Nederland in de ontwikkeling van een nieuw trans­portsysteem. Tot de gesprekspartners van Swissmetro S.A., waar full time 200 onderzoekers aan het werk zijn, behoren bedrij­ven als Swissair en Credit Suisse terwijl GEC-Alsthom zijn directielid dat verantwoordelijk is voor technologie, in het bestuur van Swissmetro heeft zitten. President-directeur is het voormalige parlementslid Sergio Salvioni.

De financiering is nog niet rond maar zal volgens Perret voor een aanzienlijk gedeelte particulier zijn. ‘We hebben het project doorgerekend op de veronderstelling dat de constructie en exploitatie geprivatiseerd zijn. Daarnaast hebben we de voordelen voor de gebrui­ker in termen van tijdwinst – dus minder fileschade – berekend. Vervolgens hebben we ook de inverdieneffecten van de grotere veiligheid – geen ver­keerson­gelukken meer – meegere­kend alsmede de inverdieneffecten van het vrijkomen van capaciteit op het conventionele spoor – meer vrachttreinen. In de meest conservatieve berekening is het rendement 3% maar naarmate je meer externe voordelen inter­naliseert stijgt het tot 17% maar neemt het aantal onzekere factoren toe en wordt de bere­kening minder nauwkeu­rig. Waar­schijnlijk is de besparin­g op de totale maatschappelijke kosten – filever­traging, ongevallen – en op de vereiste mi­lieumaatre­gelen en grond­onteige­ning die nodig zijn voor boven­gronds spoor, samen even groot als de investering in Swissme­tro.’ Het project is becijferd op zo’n 34,5 miljard gulden voor 675 kilometer traject.

Swissmetro stoelt op de aanname dat verkeerscongestie in de noordwestelijke stedenband van Zwitserland niet kan worden opgelost met nog meer wegen en nog meer spoorwegen, ook niet als daar hogesnelheidstreinen op rijden. Een HSL is te log en te traag, de frequentie te laag om de mensen uit de auto te krijgen. De voertuigen van Swissmetro zullen licht zijn als een vliegtuig. De motoren zitten namelijk niet in het voertuig maar in de geleidingsconstructie. De voertuigen zullen ook accelereren en vertragen als een vliegtuig. Op het traject Amsterdam CS-Utrecht CS zou daarom moeiteloos de kruissnelheid van tegen de 400 kilometer per uur worden gehaald. Het idee is dat tussen twee intercity-stations in beide richtingen per uur vier voertuigen zullen vliegen. In beide richtingen zullen per uur 3600 stoelen beschikbaar zijn.

Korte reistijd en hoge verbindingsfrequentie maken samen dat ver van de Randstad gelegen steden in de perceptie van de forens dichterbij zouden komen te liggen. In reisbeleving zou Utrecht vanuit Haarlem nog slechts ‘twee metrohaltes’ zijn: iets meer dan 10 minuten. In de visie van Perret wordt zo een veel betere spreiding van de bevolking mogelijk. Veel ver­keerscon­gestie in en rond onze steden is immers toe te schrij­ven de behoefte van mensen om dicht bij hun werk te wonen.

Het probleem is natuurlijk dat Swissmetro, als het al in Neder­land komt, er niet over vijf of tien jaar ligt. Bovendien vervangt het systeem alleen het intercityvervoer. Voor het vervoer van en naar de centrale stations waar Swissmetro onderdoor komt op zo’n 50 meter diepte, hebben we op veel kortere termijn een goed intra-stedelijk metrosys­teem nodig, meent voorzitter Elco Brinkman van het Algemeen Ver­bond van Bouwbe­drijven (AVBB).

‘Een metrosysteem zoals dat ook bestaat in de agglomeraties van Londen en Parijs. Onze metro heeft nooit de trekken van een systeem gekregen, noch in concept, noch in uitvoering. Wil je een alternatief zijn voor de auto, dan zul je moeten zorgen dat het openbaar ver­voer ook werkelijk één systeem is. Niet zoals nu: Een stukje op de fiets, dan de tram, dan de trein, trein­taxi. Ik overdrijf een beetje maar dat is toch het schri­k­beeld van automobilisten dat ook ongeveer de werkelijk­heid is in het westen van het land. Het hoeft niet allemaal onder de grond, dat is in Parijs en Londen ook niet het geval, maar ik moet wel van heel dicht bij mijn huis naar heel dicht bij mijn werk kunnen komen met dat ene systeem. Nu dreigt de lappen­dekken aan vervoersconcepten alleen maar groter te worden: naast bus, trein en tram ook sneltram, light rail, geleide bus. In zekere zin allemaal lijntjes die nergens beginnen en nergens eindigen waardoor je ook nooit massa krijgt.’

De tijd is er rijp voor volgens Brinkman want politiek Den Haag begint de groeiende mobiliteit als een gegeven te accep­teren. Maar dat het allemaal zo langzaam gaat, heeft het bedrijfsleven ook aan zichzelf te danken.

Brinkman: ‘De indus­trie is veel minder vertegenwoordigd in het politieke circuit dan de gezondheidszorg en het onderwijs. Dat betekent dat in termen van politieke aandacht bijna van nature techniek en industrie veel minder op de agenda komen. De be­drijfssectoren hebben dat zelf een beetje uit hun vingers laten spelen. Je kunt die onder­wijs- en gezond­heids­zorgmensen niet verwijten dat zij wel goed in de politiek zijn vertegen­woordigd. Op het moment dat een aantal ingenieurs aan de Haagse be­sluitvorming zou deelnemen, krijg je al een ander ge­sprek­sonder­werp.’

histar2002

Inhakend op de tamelijk abstracte taal die de Interdepartemen­tale Commissie voor de Economische Structuur bezigt, richt de ex-politicus Brinkman zich tot de technici in het bedrijfsle­ven: ‘Je krijgt in Nederland niet een echt groot project van de grond als daar niet eerst brede consensus over heerst. Dus je moet die visie uitdragen met plannen, plaatjes, berekenin­gen. Je moet het – letterlijk – laten zien, visualiseren met bewegende teke­ningen en met berekeningen. Je moet zo het gevoel kweken dat het niet alleen moet maar ook echt kán.’

Wat dat betreft wordt Brinkman op zijn wenken bediend door het DTO-projectteam ‘Verplaatsen’ dat het concept voor Buislei­dingtransport voor Stedelijke Goederenveroer ontwikkelde. Het team bestaat uit ingenieurs van DHV en de TU-Delft. Zij lieten op basis van hun plan het transportsysteem tot leven komen in een visuele computersimulatie die op videoband is gezet. Aanschouwelijker kan het niet: Vrachtauto’s leveren hun goede­ren af in een logistiek stads­park. Vandaar worden ze met Automatisch Geleide Voertuigen (AGV’s), waarschijnlijk elektr­isch en rijdend op luchtbanden ondergronds verder vervoerd. Het net is een ringleiding met begin en eindpunt bij het Logistiek Stadspark. Onderweg zijn er ondergrondse goederen­stations, Wijk Distributie Winkels genaamd. Het moet een open systeem worden waarvan supermarktketens, PTT-Post, koeriersbe­drijven en expediteurs gebruik kunnen maken.

In elk geval opent het onder de grond brengen van het trans­port grote perspectieven, om niet te zeggen problemen: Wat gaan wij doen met al die ruimte die straks boven de grond vrijkomt?

swissmetro-tunnel(VOETNOOT KLEIN)

(Meer informatie: Swissmetro S.A., boîte postale 5278, CH 1211 Génève 11, Suisse. Email: ezsmge@iprolink.ch. Verder op het world wide web:

http://www.sentenextl.epfl.ch/swissmetro

http://www.ntb.ch

http://imhefwww.epfl.ch/lmf/animation/swissmetro/main.html (dit is een bewegende computersumulatie van het aërodynamische gedrag van de trein)

Kijk ook op: http://imhefwww.epfl.ch/lmf/visualization#metro, deze site bevat plaatjes van windtunnelsumilaties. Verder staat er een inte­ressant technisch artikel uit het vakblad EPRI-Journal op: http://www.epri.com/EPRI_­Journal/jan_feb97/24.html.)

KADER (KLEIN)

Mobiliteit heeft marktwaarde

Private (co-)financiering is het buzz-word als het gaat om het ondergronds boren van transporttunnels. Brinkman: ‘Ten opzich­te van de goedgekeurde plannen komt de rijksoverheid over een reeks van tien tot twaalf jaar zo’n 40 tot 50 miljard gulden tekort voor de geplande infrastructuur, een tekort van 4 tot 5 miljard op jaarbasis op een investeringsbedrag van 7 miljard per jaar.’

‘Nu wordt grote infrastructuur vrijwel helemaal á fond perdu gefinan­cierd. Historisch is dat verklaarbaar maar met de huidige investeringslast is het niet vol te houden. Je zult dus moeten overwegen om infrastructuur marktconform te exploi­teren.’

‘Als er revenuen uit terugkomen, dan ga je vanzelf zoeken naar mogelijkheden om die verhogen. Als je bijvoorbeeld een HSL aanlegt met een passagierster­minal in Rotterdam, is het dan niet handig om die halteplaats ook geschikt te maken voor goederen­overslag ’s nachts? Hoe dan ook: mobiliteit, maar ook woon- en leefomge­ving zullen steeds meer een schaars goed worden met een markt­waarde. Wie zich wil verplaatsen zal daarvoor een marktconfor­me prijs dienen over te hebben.’

‘Je ziet ook dat de overlast boven de grond die het gevolg is van conventioneel ondergronds bouwen – open bouwputten die verkeershinder veroor­zaken – steeds zwaarder gaat wegen in termen van geleden schade, gederfde inkomsten e.d. Dat maakt het boren onder de grond relatief goedkoper.’

 

 

(KADER KLEIN)

Swissmetro: 1/15 van

energieverbruik auto

Om de kosten van het aanleggen van tunnels voor Swissmetro te minimaliseren, is gekozen voor een zo klein mogelijke diame­ter. Hoge kruis­snel­heid betekent dan dat de tunnel onderdruk moet heersen: 92 % van de lucht is wegge­zo­gen wat overeenkomt met 8000 pascal.

Daar­door ­kan de trein minder hitte af­staan en moet de wrij­vings­warmte zoveel mogelijk omlaag. Dus ver­valt de toepassing van rollend mate­rieel. Daarom koos Swissme­tro voor een lineai­re inductie­mo­tor waarvan het zware gedeel­te, de stator, onder­deel is van de infrastruc­tuur. Het voer­tuig is dan ook licht. In door­snede lijkt het op de romp van een verkeersvliegtuig.

Het uitgangspunt is om slechts een motor op enig moment onder een voertuig te hebben; als een voertuig 200 meter lang is, dan is er een motor om de 200 meter en dan nog alleen daar waar het voertuig moet accelereren of deccelereren.

Swissmetro bestudeert een alternatief waarbij de motor geheel aan boord van de trein is. Dat scheelt enorm in het aantal motoren dat nodig is, maar het probleem is om de motor aan bord te voeden met elektriciteit zonder dat er fysiek contact is, dus door middel van een elektromagnetisch inductieveld. Voor lage vermogens is dat niet zo’n probleem.

De bedrijfssnelheid ligt tussen de 350 en 400 kilometer per uur (tegen 250 km/u voor de HSL-trein) afhankelijk van het passa­giersaanbod op enig tijd­stip van de dag; de ritduur op een traject van gemiddeld 60 kilometer varieert daarmee van 5 tot 15 minuten. De ver­snel­ling en vertraging zijn 1,3m/s2.

Perret: ‘We hebben te maken met een gesloten systeem waarin zich geen stochastische verschijnselen kunnen voordoen. Het is een blokkensysteem waarbij een blok pas elektromagnetische voeding krijgt om een trein binnen te laten wanneer de voor­gaande trein dat blok heeft verlaten.’

De energiecomsumptie van het systeem, inclusief die nodig is voor het handhaven van onderdruk, is becijferd op 35 watt­uur per passagier per kilometer. Voor de conventionele trein is dit 56 wattuur per passagiers­kilometer, 108 voor de TGV en 465 voor de auto.

 

(KADER KLEIN)

Het Algemeen Verbond Bouwbedrijf (AVBB) houdt op 3 maart 1998 het Nationale Bouwcongres ‘Bouwen aan Nederland’, dat plaats­heeft in het congresgebouw te Den Haag. Er wordt daar onder meer gesproken over ondergronds bouwen. Er doen een aantal lidverenigingen van het AVBB aan mee die zich bezighouden met ondergronds bouwen, zoals Bolegbo en de CUR. Behalve minister-president Kok zullen er veel andere prominente politici aanwe­zig zijn.

Informatie: AVBB, telefoon 070 328 61 88, fax 070 324 49 00.