Uitgebreid onderzoek trillingen spoorwegen

Roelofs is vakspecialist omgevingseffecten (geluid en trillingen) bij ProRail. "We doen op allerlei fronten onderzoek naar trillingen op het spoor. Met vervoerders op het gebied van materieel, we kijken naar omgevingsgericht beheer en onderhoud van het spoor en de effecten op trillingen. We willen nog meer kennis opdoen en weten aan welke knoppen we kunnen draaien om de overlast aan de bron te beperken. De onderzoeksresultaten willen we uiteindelijk vertalen naar best practices, waarmee ProRail, maar ook IenW, vervoerders, gemeentes en andere betrokkenen gericht de trillingshinder kunnen verminderen."

Spoortrillingenemissiemode

ProRail verwacht veel van het nieuwe brononderzoek, dat vanuit TNO wordt begeleid door Principal Consultant Chris Geurts. "TNO is een van de vaste onderzoekspartners van ProRail. Op verschillende vlakken verricht TNO onderzoek naar het effect van trillingen in de bebouwde omgeving, vaak gekoppeld aan een specifieke trillingsbron. Denk aan verkeer, de aardbevingen in Groningen, of trillingen die bij hoge gebouwen ontstaan door wind. Doel is vaak om tot modellen te komen die trillingen en de effecten ervan op de gebouwde omgeving beter te kunnen voorspellen."

In dit nieuwste onderzoek richten TNO, Deltares en TU Delft zich op het ontwikkelen van een zogeheten ‘spoortrillingenemissiemodel’. "In de praktijk wordt onderzoek naar effecten van trillingen op gebouwen vaak gedaan naar aanleiding van klachten", legt Geurts uit. "Het is dan meestal erg lastig om maatregelen te treffen om die trillingen te reduceren. ProRail wil graag in een zo vroeg mogelijk stadium weten welke maatregelen helpen om het ontstaan van de trillingen te verminderen. Vandaar dit modelonderzoek, waarin we ons volledig richten op de interacties tussen trein, spoorsysteem en baanlichaam. We willen veel beter begrijpen wat er precies gebeurt in het samenspel tussen trein, wiel, rails en ondergrond. Dat is een bijzonder complex mechanisme. Een maatregel die in de ene situatie perfect werkt, werkt in de andere soms compleet averechts."

Hard-zacht overgangen van rubber

Ook bij dit model is het doel om tot een betere voorspelbaarheid van het ontstaan van trillingen te komen. "De richting van de trilling, de frequentie-opbouw en type trilling spelen een rol. De bijbehorende trillingssnelheid en versnelling bepaalt hoe we de trilling ervaren", legt Geurts uit.
De vraag is: kun je er op ontwerpen? "Met zoveel variabelen is dat geen eenvoudige opgave. De kwaliteit van het materieel speelt een rol: de configuratie van de wielen, de vering van de treinen, zware locomotieven. En de combinatie met het spoorsysteem."
Onderbrekingen in de rails blijken vooral voor trillingen te zorgen, zoals bij een elektrische scheidingslas. Datzelfde geldt voor zogenaamde hard-zacht overgangen, van een relatief zacht talud naar een stalen brug of betonnen overweg. Er wordt gekeken naar oplossingen, bijvoorbeeld door beton in overgangen te vervangen door rubber. Het hoogteverschil met bruggen kan worden gecompenseerd met ShimLifts, kunststof wiggen die tussen de dwarsliggers en de spoorstaaf geschoven worden.
Ook de ondergrond speelt een belangrijke rol. Ogenschijnlijk dezelfde maatregel kan een heel verschillend effect hebben al naar gelang de ondergrond.

Rekening houden met trillingen bij ontwerp

Naar verwachting zal het onderzoek zo'n drie jaar duren. Na afloop van het onderzoek moeten trillingen die worden veroorzaakt door het treinverkeer veel beter voorspelbaar zijn. Geurts: "Dan staat er hopelijk een model dat gevalideerd is voor een groot aantal veelvoorkomende situaties. Je moet er volledig op kunnen vertrouwen dat de uitkomsten bruikbaar zijn in de praktijk. Omdat je niet vroeg genoeg rekening kunt houden met trillingen in het ontwerp van je gebouw en je omgeving. Voorkomen is zeker bij deze vorm van overlast beter dan genezen."