Treinspoor met middenrail

[jkien]

Vandaag bleek dat de trein in Nederland op rails van Trix rijdt, niet van Märklin: het spoor is voorzien van een middenrail, stevig bevestigd op de dwarsliggers.

Wat is het doel van die middenrail?

Station Halfweg-Zwanenburg

[jkien]

Normaal zou onze treinendeskundige, klazon, hier wel uitleg hebben gegeven over die derde rail, maar helaas is hij al een tijdje niet meer op ons forum geweest. Toevallig blijkt hij die derde rail al bediscussieerd te hebben op het treinenforum beneluxspoor.net, en hij gaf zelfs de plek van mijn foto, station Halfweg, als voorbeeld. De conclusie was daar dat de derde rail dient voor de verstijving van het spoor op een slappe bodem, en om trillingen te verminderen.

[jkien]

Nog eens gekeken. De middenrail bevindt zich in een bocht, hij dient misschien ook om zijwaarts wegschuiven van dwarsliggers te voorkomen. De boog is aangelegd met verkanting: de buitenste rail ligt iets hoger dan de binnenste. Intercity's die hier snel doorrijden duwen de dwarsliggers mogelijk naar buiten, en sprinters die hier stoppen duwen ze naar binnen.

De middenrail stopt in de verte bij het einde van de boog

Slechts een van beide sporen heeft de middenrail gekregen, het spoor voor treinverkeer in westelijke richting.

[Xilvo]

Je ziet ook wel van die extra rails op bruggen en naast hellingen om de trein in geval van ontsporing toch min of meer op het spoor te houden. Bij jouw laatste foto zou dat ook de/een reden kunnen zijn.

[bron: bridgehunter.com]

[jkien]

Ik kan me niet voorstellen dat een ontsporing bij Halfweg beter zou aflopen door de huidige middenrail. De ontspoorde trein die op de flenzen van zijn wielen naast de rails rijdt zal bokkesprongen maken door al die keiharde obstakels: de betonnen dwarsliggers, railbevestigingen, bouten, en de lasplaat.

[Xilvo]

Dat ziet er inderdaad niet handig uit als het bedoeld zou zijn om de schade door ontsporing te beperken, met name de lasplaat. Ook zou je een kleinere afstand verwachten tussen de echte rail en de beveiligingsrail, zoals op de brug te zien is.

[jkien]

Intercity's die hier snel doorrijden duwen de dwarsliggers mogelijk naar buiten, en sprinters die hier stoppen duwen ze naar binnen.

Klopt mijn vermoeden dat de intercity die doorrijdt bij Halfweg de dwarsliggers naar buiten duwt?

De werkelijke hellingshoek van het spoor van station Halfweg is 3°, blijkt als je een waterpas op het tafeltje van de stoptrein legt, en hem afleest als de trein stilstaat. Een gewoon waterpas is ongeschikt, die heeft geen schaalverdeling, en geen scheidend vermogen voor hoeken groter dan 1°. Daarom gemeten met een waterpas-app op een smartphone, die meet ook grotere hoeken. In de andere stations van deze spoorlijn is de hoek 0°.

Een intercity rijdt door het station met 130 km/h = 36 m/s. De kromtestraal van de boog van het spoor van station Halfweg schat ik op 1500 meter, op grond van de kaart van Google maps. De gewenste hellingshoek voor de intercity is \(\beta = \arcsin{\frac{v^2}{gr}} = \arcsin{\frac{36^2}{9,81 \cdot 1500}} = 5°\).

Aangezien 5° > 3° duwt de intercity de dwarsliggers inderdaad naar buiten.

[Rik Speybrouck]

Dit derde spoor is wel degelijk een veiligheidsmaatregel. Wanneer een trein uit de rails gaat op een brug dan moet dit derde spoor helpen verhinderen dat de trein tegen de zijkant van de brug komt en zo in de diepte gaat verdwijnen. In een bocht kan dit derde spoor verhinderen dat de trein eventueel van een talud gaat rijden.

[jkien]

Als de dwangrail heel dicht bij de hoofdrail had gezeten zou hij een ontsporing helpen voorkomen. Maar op de foto van Halfweg is de derde rail zo ver weg van de hoofdrail dat hij een ontsporende trein niet meer helpt. Als de linkerwielen van de ontsporende trein de derde rail raken zijn de rechterwielen al van de bielzen afgegleden, en de trein is dan al bezig zijwaarts om te vallen.

Een spoorwegingenieur zei iets dergelijks, volgens het topic van Beneluxspoor.net:

Laatst was ik in gesprek met een ingenieur van prorail over onder andere dit fenomeen en hij vertelde me dat het met de stijfheid van het spoor te maken had... Het had volgens hem verder niets te maken met ontsporingen, dan zouden ze de rail dichter bij de andere rail plaatsen.

[jkien]

De metingen van vorige week in de intercity konden nog wat mooier. Een smartphone bevat een accelerometer en een GPS-sensor, de ruwe sensordata kunnen geexporteerd worden naar een laptop, in excel bewerkt worden, en in grafieken weergegeven worden. De middelpuntvliedende versnelling a_mpv is gelijk aan v²/r, waarbij de kromtestraal per drie GPS-meetpunten berekend wordt als r = Δs / sin(Δφ). De smartphone ligt in de trein plat op tafel, dus in een spoorboog met verkanting is de schijnbare zijwaartse versnelling a_schijn die de smartphone meet niet gelijk aan a_mpv.

Grafiek van de zijwaartse versnelling, gemeten in een intercity die station Halfweg passeert met een constante snelheid van 35 m/s. De versnellingen a_mpv en a_schijn zijn positief als ze naar het noorden wijzen. De rechtergrafiek heb ik horizontaal gespiegeld omdat hij dan ruimtelijk overeenkomt met de landkaart.

Meetresultaten: in de drie de bochten A, B en C is a_schijn ongeveer de helft van a_mpv, waarschijnlijk door verkanting van het spoor. De op basis van GPS berekende kromtestraal is 1.4 km in A, 2 km in B, en 0.8 km in C. Passagiers voelen in bocht C het sterkst dat ze naar buiten worden geslingerd. Er is geen groot verschil tussen de linker- en rechtergrafiek. De dikke oranje lijn is het voortschrijdend gemiddelde van de versnelling over 5 seconden. De dunne lichtgele lijn is de instantane versnelling, niet-gemiddeld. Die lichtgele lijn laat zien dat de trein flink zijwaarts schommelt met een frequentie van 1 Hz. De versnellingsamplitude van deze schommeling, ongeveer 0.2 m/s², correspondeert in theorie met een bewegingsamplitude van x = a/ω² = 0.5 cm, wat een plausibele waarde is.

Deze metingen maken evenwel niet duidelijk waarom alleen dat ene stukje spoor bij B voorzien is van een middenrail, de versnellingen en de schommelingen zijn op andere plaatsen van dit meettraject groter. Ook blijft onduidelijk waarom slechts een van beide sporen de middenrail heeft gekregen.

[boertje125]

interessant.

De optredende kracht is 1 van de gegevens.
De capaciteit van het spoor en de spoordijk waarop deze rust is de andere variabele.
mogelijk rust de rest van het spoor op een betere bedding of misschien deformeerde het spoor hier sneller en heeft men maatregelen getroffen.