Vooral in de zomer, bij hoge temperaturen, kunnen trams in steden opvallend veel lawaai veroorzaken – iets wat voor omwonenden erg storend kan zijn. Dit geluid ontstaat meestal door het contact tussen de metalen wielen en de rails. Met name in bochten kan dat leiden tot een hard, piepend geluid. Hoe scherper de bocht, hoe sterker dit effect, doordat wiel en rail daar meer op elkaar wringen.
Hoge temperaturen versterken dit verschijnsel, maar ook het type tram, de staat van het spoor en het spoorwegsysteem spelen een rol in de geluidsproductie. Om te achterhalen welke factoren het meeste invloed hebben, is in samenwerking met een klant een modelproject opgezet. Doel: het meten van trillingen en het koppelen van deze data aan de ontwikkeling van geluid."
Slim meetsysteem voor storende trillingen en geluiden
Voor dit project leverden we een vierkanaals meetsysteem dat trillingen in de X-, Y- en Z-richting registreert via een triaxiale versnellingsopnemer, en tegelijkertijd het geluid meet met een richtmicrofoon. De meetopstelling brengt deze vier signalen – drie keer trilling en één keer geluid – tijdgesynchroniseerd in kaart. De verzamelde data wordt vervolgens overgezet naar een pc-systeem voor verdere analyse.
Voor de trillingsmetingen konden we gebruikmaken van geschikte trilsensoren uit ons eigen portfolio. Voor de geluidsregistratie en het integreren van beide signalen in één systeem moesten we creatiever te werk gaan. De oplossing vonden we bij het softwarebedrijf Dewesoft, gespecialiseerd in data-acquisitiesystemen. Hun compacte KRYPTON-module met vier ingangskanalen bleek ideaal: robuust, gebruiksvriendelijk en bestand tegen omgevingsinvloeden. Voor de geluidsopname gebruikten we een speciaal afgestemde richtmicrofoon, ontworpen voor dit specifieke frequentiespectrum.
Voorgeconfigureerd meetsysteem op maat
De KRYPTON-module is vooraf door onze meetspecialisten geconfigureerd op drie trillingskanalen en één geluidskanaal. Hierdoor kan de klant het systeem direct in gebruik nemen, zonder aanvullende instellingen. Het systeem beschikt over een eigen tijdas, die via de software gesynchroniseerd wordt voor een nauwkeurige tijdlijn van alle meetgegevens.
De meetdata wordt via EtherCAT real-time naar een pc overgebracht. Zo kan precies worden vastgesteld wanneer pieken in geluidsproductie optreden en hoe deze samenhangen met de trillingsamplitudes.We leverden een volledig plug-and-play meetsysteem, overzichtelijk verpakt in een robuuste koffer. Dit maakt het eenvoudig te vervoeren tussen verschillende meetlocaties – ideaal voor mobiel gebruik in het veld.
Testfase op het depot
Het meetsysteem wordt in eerste instantie ingezet op een gemeentelijk tramdepot, waar diverse omgevingsfactoren samenkomen: verschillende types spoorconstructies, een geluidsgevoelige beddingstructuur, evenals smalle bochtradii en spooruiteinden. Dit maakt het depot tot een ideale testomgeving voor het analyseren van trillingen en geluid.
De richtmicrofoon en de triaxiale trillingssensor zijn via een aparte beugel direct op het spoor gemonteerd. De bekabeling is aangesloten op een zekeringkast, waarin ook de benodigde elektronica en de KRYPTON-module zijn ondergebracht. Een laptop is direct gekoppeld aan de module voor continue dataregistratie, 24 uur per dag, 7 dagen per week.
Naast trillingen en geluid worden ook temperatuur, weersomstandigheden, voertuigtypes en passeertijden geregistreerd. Het uiteindelijke doel is om een interface te ontwikkelen waarmee de meetgegevens in realtime kunnen worden weergegeven in een overzichtelijk dashboard.
Na afronding van de proeffase zal het meetsysteem worden ingezet op drukke verkeersknooppunten in de stad. De eerste metingen op het depot hebben inmiddels waardevolle inzichten opgeleverd. Zo blijkt dat lagevloertrams, die vlakker zijn gebouwd dan trams met een hoge instap, doorgaans meer geluid produceren.
Een belangrijke oorzaak is de asophanging: bij lagevloertrams zijn de assen individueel opgehangen, waardoor er meer trillingen worden doorgegeven. Hoogvloertrams daarentegen hebben stijve, doorlopende assen die minder snel trillen en dus minder geluid veroorzaken.
Van trillingsmeting naar maatregel
Er zijn talloze manieren om het geluid van trams te reduceren, maar de juiste oplossing hangt altijd af van de lokale omstandigheden. Mogelijke maatregelen variëren van aanpassingen aan de onderbouw, zoals het gebruik van stijve betonplaten die minder trillingen doorgeven, tot het toepassen van aangepaste spoorlagers met geïntegreerde dempingssystemen.
De verzamelde meetgegevens vormen hierbij een belangrijke basis. Ze maken het mogelijk om onderhoudsprocessen gerichter aan te sturen, bijvoorbeeld door speciaal ontwikkelde smeersystemen preciezer in te zetten. Zo blijven de spoorstaven optimaal gesmeerd en wordt het geluidsniveau actief beperkt.
Goed onderhoud is cruciaal: een goed onderhouden en stabiel spoornetwerk draagt vanzelf bij aan een lagere geluidsbelasting in de stad.
Digitale sprong voorwaarts in onderhoud en leefomgeving
Voor de klant betekent dit meetproject een belangrijke stap richting verdere digitalisering van het onderhoudsproces. Een op maat gemaakt dashboard biedt waardevolle inzichten voor de beoordeling van specifieke baanvakken, afgestemd op de praktijk.
Hoewel de initiële kosten voor dataverzameling relatief hoog zijn, wordt dit ruimschoots gecompenseerd door de winst in efficiëntie en effectiviteit van onderhoud. Dankzij deze aanpak kunnen spoorsystemen doelgerichter worden geoptimaliseerd en wordt geluidsbelasting merkbaar verminderd, tot voordeel van zowel de exploitant als de omgeving.
Accelerometer
Vergelijkbare accelerometers voor toepassingen in de spoorwegindustrie
KS963B10/B100 Triaxial Accelerometers
- Triaxial
- Through hole for easy attachment and axis adjustment
- Suitable for small and light measuring objects
KS943B10/B100, KS943L Triaxial Accelerometers
- Triaxial
- Through hole for easy attachment and axis adjustment
- Suitable for small and light measuring objects
KS96B10/B100, KS97B10/B100 Miniature Accelerometers
- Measuring range: ±500 ±60 g
- High upper limit frequency
- For modal and structural analysis