Karel van Dalen en zijn collega’s hebben in het kader van het NWO Open Technology Programme een beurs van 650,000 euro ontvangen voor het project Oorzaken en beperking van de snelle degradatie van treinsporen op zachte bodem: multischaal modellering, een innovatieve benadering.  Het project heeft tot doel breed toepasbare software te ontwikkelen waarmee de kosten voor het onderhoud van het spoor verlaagd kunnen worden door het verbeteren van de analyse en het ontwerp van transitiezones.

Het spoor in Deltagebieden
In deltagebieden, die gekenmerkt worden door een zachte en waterrijke bodem, is het onderhoud van het spoor van groot belang. De kosten voor het beheer- en onderhoudssysteem kunnen in dergelijke gebieden scherp oplopen. Zo moet voor bouwwerken als bruggen, tunnels en duikers voldoende draagvermogen gecreëerd worden. Dergelijke maatregelen, zoals bijvoorbeeld het aanbrengen van paalfundaties, zorgen voor baanvakken met een hoog stijfheidsgehalte in een gebied waar lage stijfheid de norm is. Onderhoudskosten zijn daarom veel hoger in gebieden met een zachte bodem.

In een deltagebied als Nederland is de onderhoudsfrequentie van deze zones 4-8 keer hoger dan die van reguliere baanvakken. Welke mechanismen daar aan ten grondslag liggen is nog niet geheel duidelijk, en het project is dan ook gericht op het begrijpen en modelleren van deze processen en het matigen van de overgangseffecten om zo te komen tot een significant lagere onderhoudsfrequentie.  

Multischaal modelleren
Voor een effectieve reductie van spoordegradatie in deltagebieden is een begrip van de onderliggende natuurkundige processen van overgangseffecten essentieel. Hedendaagse modellen kunnen op betrouwbare wijze ofwel op grote schaal modelleren (de transitiezone ingebed in de complete spoorweg) ofwel op kleine schaal (gedetailleerd gedrag van het granulair ballastmateriaal), terwijl de twee nauw met elkaar verbonden zijn. Tijdens dit project wordt een nieuw type multischaal modelleren ontwikkeld om een beter begrip te krijgen van de processen die een rol spelen bij de stijfheid van transitiezones in het spoor en deze te simuleren en tevens de effecten van door een overgangsconstructie gegenereerde golfvelden te beperken.

De praktijkcomponent
De modelverfijningen en validatie zullen worden ondersteund door veldexperimenten. Tevens worden maatregelen ontwikkeld om spoordegradatie te beperken. Bij het project is een gebruikersgroep betrokken bestaande uit infrastructuurbeheerder ProRail en een aantal internationaal opererende technische adviseurs, te weten Deltares, Movares, en Tensar International. De veldtest en de daaruit voortvloeiende door ProRail te nemen maatregelen zullen niet alleen dienen ter validering van het model maar ook om de geleiding van treinen over spoorbanen met significante stijfheidssprongen te optimaliseren en spoordegradatie te beperken.  De technische adviseurs zullen de door TU Delft aangeleverde software geschikt maken voor de levering van adviesdiensten, en zich tevens bezighouden met het marketen van de ontwikkelde onderhoudsdiagnose tool en het aanpassen van producten voor het indammen van schade aan het spoor.

Namens de faculteit Civiele techniek en Geowetenschappen zijn twee afdelingen betrokken; Structural Mechanics (Karel van Dalen & prof. Andrei Metrikine) en Railway Engineering (Michael Steenbergen, & prof. Rolf Dollevoet) daarnaast bestaat het team uit twee PhD’s en een Post Doc.