Spooraannemers testen sensoren in Internet of Things-proef

De vier erkende spooraannemers krijgen van ProRail ieder vijftig draadloze sensoren om systemen in hun onderhoudsgebied te monitoren via een draadloos communicatienetwerk. Het uitdelen van de sensoren maakt onderdeel uit van de uitbreiding van een proef met ‘Internet of Things’ door ProRail. Vorig jaar startte de spoorbeheerder op het spoor in Utrecht met de pilot, waarbij draadloze sensoren de werking van wisselverwarming vaststelden. Vanwege het positieve resultaat breidt ProRail de proef uit naar andere systemen, zoals bovenleidingen, ES-lassen en relaishuizen en test deze op meerdere punten.

Manager Innovatie Chris Verstegen van ProRail: “We hebben in Nederland zevenduizend kilometer spoor dat vol ligt met assets. Er zijn erg veel onderdelen die een cruciale functie hebben. Je zou eigenlijk alles willen volgen en monitoren.” 

The Internet of things staat voor het in verbinding van verschillende apparaten en systemen via het internet om gegevens met elkaar uit te wisselen.

“We hebben de vier erkende spooraannemers gevraagd om mee te werken aan de pilot. Zij krijgen ieder vijftig sensoren op voorwaarde dat ze de informatie en wat ze leren met ons delen, en liefst ook met elkaar. Door deze samenwerking gaan de aannemers in totaal tweehonderd sensoren inzetten.”

Proeftuin is teken van lef

“Ik vind het heel stoer van ProRail om te zeggen ‘wij hebben een innovatie en wij delen die met de branche’. Ik vind dat een teken van lef”, zegt bestuurslid Remko Uenk van InnoRail en tevens directeur van Asset Rail in een reactie op de proef. “Deze proeftuin geeft ons de kans om antwoorden te krijgen op de vragen die wij hebben over deze technologie. We hebben al binnen met sensoren gewerkt, maar nog niet buiten. Hoe houdt de batterij zich bijvoorbeeld in een vochtige omgeving of als het vriest?”

“Het is voor ons met name interessant om de sensoren op kritische onderdelen toe te passen zoals ES-lassen of om trillingen van het spoor te meten. Dit levert een hele bulk aan data op. De volgende vraag is: wat ga je met die data doen? Het samen ontdekken wat je met de data kunt doen is ook een doelstelling van InnoRail.” De vier erkende spooraannemers zijn samen met de ingenieursbureaus voor het spoor, ProRail, TU Delft, TNO en Railcenter verenigd in het netwerk InnoRail. InnoRail richt zich op verbeteringen en innovaties in het assetmanagement domein van ProRail.

Internet of Things

Verstegen: “Internet of Things is een ‘game changer’. Voorheen werd monitoringsapparatuur in het spoor verbonden via een kabel. De nieuwe generatie sensoren zijn klein, draadloos verbonden en werken energiezuinig waardoor een penlight batterij voldoende is. De toegevoegde waarde van het toepassen van deze sensoren is dat er geen buitendienststelling meer nodig is en dat de kosten significant lager kunnen zijn.”

“We zijn vorig jaar in samenwerking met KPN een pilot gestart waarbij we de wisselverwarming van vier wissels in Utrecht monitorden. De sensoren kunnen via een magneet aan de spoorstaaf worden bevestigd en hebben geen kabel nodig. Het doel van de pilot was om vast te stellen of de wisselverwarming ingeschakeld stond.”

Wissels kunnen bij vorst vast vriezen, waardoor de verkeersleiding de rijweg niet meer kan instellen. Als dat gebeurt dan wordt het treinverkeer op dat baanvak stilgelegd. Dat heeft negatieve gevolgen voor de dienstregeling. Uit de proef bleek dat de werking van de verwarming door monitoring goed in de gaten kon worden gehouden. “Wat we bijvoorbeeld ook van de proef hebben geleerd is dat het niet handig was om een temperatuursensor in het kastje te plaatsen, maar dat het beter is om deze direct tegen de spoorstaaf aan te plaatsen.”

Uitbreiding proef

Verstegen: “We gaan de proef nu uitbreiden door de sensoren op meerdere systemen toe te passen, zoals naast de wisselverwarming ook bovenleiding, relaiskasten en ES-lassen. Daarbij stellen we onder andere de temperatuur, trillingen, versnellingen, luchtdruk en vochtigheid vast, zodat we hier tijdig op kunnen inspelen.”

“In de winter kan rijp ervoor zorgen dat de pantograaf van de trein geen contact maakt met de bovenleiding. Dat zijn hele specifieke situaties waarbij het belangrijk is om de temperatuur heel lokaal te meten. Maar je kan bijvoorbeeld ook de temperatuur en vochtigheid in een relaishuis meten. Dit is met name in de zomer belangrijk om te voorkomen dat apparatuur gaat storen. En je kunt bijvoorbeeld op afstand detecteren als een deur van een relaishuis of een hek open staat.”

Preventief onderhoud

“De sensoren zijn bedacht voor machine tot machine communicatie. De data die binnenkomt wordt gebruikt om preventief onderhoud te plegen, dus om actie te ondernemen om te voorkomen dat iets stuk gaat en het treinverkeer wordt verstoord”, legt Verstegen uit. “Het verschil tussen sensoren en bijvoorbeeld RFID-tags (Radio Frequency Identification) is, is dat de laatste passief zijn. Daarmee bedoel ik dat je pas informatie krijgt zodra je een lezer langs de RFID haalt en de tag uitleest. De sensoren waar wij met de de spooraannemers mee testen, sturen actief data door.”

De data van de sensoren wordt verstuurd via het Internet of Things-communicatienetwerk LoRa van KPN. LoRa staat voor ‘Long Range Low Power’. Deze technologie kan kleine hoeveelheden informatie uitwisselen tussen objecten en systemen met een zeer laag energieverbruik. “Sensoren worden steeds goedkoper, waardoor het steeds aantrekkelijker wordt om deze in te zetten”, aldus de manager Innovatie. “Om een beeld te geven: bij de spoorvernieuwing in Utrecht is maar liefst zeventig ton aan koperen kabels uit de grond gehaald. Het zou mooi zijn als een deel van de kabels langs het spoor overbodig zou kunnen worden door draadloze sensoren.” De sensoren die in de verschillende proeven worden toegepast komen van leveranciers 1M2M, Dual Inventive, Trackware en ThingsConnected.

Winterweer op het spoor

Vorige week is het ‘Programma winterweer op het spoor’ van NS en ProRail naar de Tweede Kamer gestuurd. De spoorbedrijven werken ieder jaar nauw samen om de problemen door het winterse weer voortijdig het hoofd te bieden. Bevroren wissels en ijzel op de bovenleiding zijn jaarlijks terugkerende problemen. Het is de bedoeling dat sensoren verstoringen kunnen voorspellen, zodat ze aangepakt kunnen worden nog voordat ze zich voordoen.

De pilot met het monitoren is nu nog een proeftuin. “Op het moment dat het zich heeft bewezen en wordt toegepast kan het bijvoorbeeld bijdragen aan het spoorprogramma SpoorData, net zoals dat eerder met de innovatie Digitaal Schouwen is gebeurd”, vertelt Verstegen. SpoorData heeft als doel om eind 2017 de belangrijkste actuele en uniforme gegevens over spoorobjecten voor alle betrokken spoorpartijen beschikbaar te stellen.

Lees ook:

‘Lancering SpoorData gebeurt niet met één big bang’

Meer weten over sensoriek en spoordata? Kom ook naar de Intelligent Rail Summit van 22 tot en met 24 november in het Italiaanse Napels. Ga voor meer informatie naar de website: http://www.railtech.com/intelligent-rail-summit-2016/