Spoorstroomloop

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Track circuit.png

Een spoorstroomloop is een stroomkring op een spoorweg. De spanning tussen de linker en rechter spoorstaaf wordt kortgesloten door de assen en wielen van een trein, en op deze wijze kan worden gedetecteerd dat een spoor bezet is door een trein, of kunnen signalen naar de trein worden verzonden.

De spoorstroomloop is uitgevonden door William Robinson en is in 1872 gepatenteerd.

Treindetectie[bewerken]

Het principe van de spoorstroomloop kan gebruikt worden voor de detectie van treinen. Als er geen trein in het blok aanwezig is (afbeelding 1), is er een spoorstroomloop van (en naar) de stroombron via de spoorstaven naar een relais dat beide spoorstaven met elkaar verbindt. Dit spoorrelais is een onderdeel van de spoorstroomloop. De spoel in het relais trekt de relaiscontacten aan, waardoor het blok wordt vrijgemeld. Als er wel een trein in het blok aanwezig is (afbeelding 2), dan zal de spoorstroomloop de kortste route nemen via de wielen en assen van de trein. Er loopt geen stroom meer door de spoel van het relais en het relais valt dan ook af. Daardoor komen de relaiscontacten in hun rustpositie en melden het spoor bezet. Bij een spoorstaafbreuk of storing aan de stroombron valt het relais ook af omdat stroomkring via het relais dan ook onderbroken wordt. Daardoor kan de spoorstroomloop fouttolerant genoemd worden.

Ook overwegen worden meestal aangestuurd door spoorstroomlopen.

Bij spoorwerkzaamheden plaatsen de spoorwerkers soms een zelfsignalerende kortsluitlans. Deze sluit de spoorstaven kort, waardoor het blok bezet wordt gemeld en de toeleidende seinen de toegang verbieden. Een led meldt het lopen van de kortsluitstroom.

Het relais valt niet alleen af bij een sluiting van de stroomkring via de treinwielen of bij een spoorstaafbreuk, maar soms ook bij hoge temperaturen. Door de warmte veranderen de waarden van de condensatoren en spoelen in de spoorstroomloop, waardoor de afstelling verloopt en het spoorrelais afvalt. Hierdoor worden blokken onterecht bezet gemeld, gaan spoorbomen omlaag en gaan seinen op rood.

Roestrijden[bewerken]

Een dun laagje roest kan de spoorstroomloop onderbreken en zo de bezetmelding onbetrouwbaar maken. Daarom moeten alle geïsoleerde wissels en sporen eenmaal per 24 uur bereden worden door minimaal 20 assen. Hiervoor worden meestal reguliere treinen ingezet. Men spreekt over roestrijden als een trein hiertoe een afwijkende route over een emplacement krijgt.

Spoorstroomlopen bij elektrische tractie[bewerken]

Bij spoorlijnen met elektrische tractie worden de spoorstaven ook gebruikt voor het geleiden van de retourstroom. Bij een elektrificatiesysteem op basis van gelijkstroom bestaan hiervoor twee systemen:

  • Enkelbenige spoorstroomloop: een van de spoorstaven van een spoor is voorzien van geïsoleerde lassen. Deze spoorstaaf wordt (elektrisch) uitsluitend door de spoorstroomloop gebruikt. De andere spoorstaaf heeft geen geïsoleerde lassen, zodat de retourstroom hier ongehinderd door kan vloeien (en vormt tevens het andere 'been' van de spoorstroomloop). Deze oplossing is eenvoudig (vooral handig bij wissels) en relatief goedkoop. Nadeel is dat de retourstroom (enkele duizenden ampères) slechts door een van de twee spoorstaven kan lopen. Enkelbenige spoorstroomlopen komen voornamelijk voor op emplacementen.
  • Dubbelbenige spoorstroomloop: beide spoorstaven van een spoor zijn voorzien van geïsoleerde lassen. De retourstroom, die gelijkstroom is, kan deze lassen passeren dankzij railspoelen. De 75 Hz wisselstroom van de spoorstroomloop wordt door deze spoel tegengehouden. Voordeel is dat nu beide spoorstaven gebruikt worden voor de geleiding van de retourstroom. Dubbelbenige spoorstroomlopen komen voornamelijk voor op de vrije baan.

Prikspanningspoorstroomloop (PSSSL)[bewerken]

PSSSL-kastje

Bij een spoorstroomloop helpt de retourstroom van elektrisch materieel mee bij een goede treindetectie. Niet-elektrisch materieel met een lage asdruk en goede loopeigenschappen kan echter detectieproblemen veroorzaken op sporen met een roestlaagje. Op de spoorstroomloop wordt dan een pulserende hogere spanning gezet (ongeveer zoals bij schrikdraad), die door het roestlaagje "heenprikt". Een prikspanningspoorstroomloop (PSSSL) wordt voornamelijk gebruikt bij stations. Het systeem is te herkennen aan witte, rechthoekige kastjes bij het spoor. PSSSL wordt ook vaak gebruikt om de spoorstroomloop op weinig bereden sporen te verbeteren (bijvoorbeeld emplacementen). Bij Nederlandse overwegen in PSSSL-gebieden stonden gele waarschuwingsbordjes met de tekst "Dierbegeleiders opgelet: spoor kan onder spanning staan". Inmiddels zijn de PSSSL bij overwegen verwijderd om schrikreacties bij dieren te voorkomen.

Toonfrequente spoorstroomloop[bewerken]

Vroeger werden bij de spoorstroomloop altijd relais en geïsoleerde lassen toegepast. Dit klassieke systeem, naar de oorspronkelijke leverancier ook wel GRS spoorstroomloop genoemd wordt op een groot deel van het Nederlandse spoorwegnet toegepast. Inmiddels is er ook de geavanceerdere toonfrequente spoorstroomloop, door fabrikant Alstom JADE genoemd, die werkt met meerdere hogere frequenties. Voordelen van de toonfrekwente spoorstroomloop zijn dat er vrijwel geen geïsoleerde lassen nodig zijn en dat het geschikt is voor zowel een elektrificatiesysteem op basis van gelijkstroom als op basis van wisselstroom. De toonfrequente spoorstroomloop wordt al jaren toegepast op het emplacement van Venlo en de spoorlijn naar Kaldenkirchen, bij de Rotterdamse metro, de Franse TGV-lijnen. Ook wordt dit systeem toegepast op de Havenspoorlijn Rotterdam, het eerste deel van de Betuweroute tussen Maasvlakte en Kijfhoek, maar moest door het ontbreken van automatische treinbeïnvloeding (tijdelijk) worden vervangen door het vertrouwde GRS-systeem met relais. Inmiddels heeft de Havenspoorlijn een bovenleidingspanning van 25kV en wordt gebruik gemaakt van ERTMS level 1 en is eind november 2009 de reeds aanwezige JADE weer opnieuw aangesloten.

Treinbeïnvloeding en cabinesignalering[bewerken]

Het treinbeïnvloedingssysteem ATB-EG gebruikt de spoorstroomloop om informatie van baan naar trein over te dragen door de stroom in een bepaald ritme kortstondig te onderbreken. Dit noemt men amplitudemodulatie. Door opneemspoelen aan de trein kan het ritme van de stroom omgezet worden in een maximaal toegestane rijsnelheid voor de trein. Dit systeem is bedacht door het Amerikaanse bedrijf General Railway Signal Company (GRS).

Bij de moderne toonfrequente spoorstroomloop wordt niet de stroom zelf kort onderbroken, maar worden voor de spoorstroomloop wisselstromen met verschillende frequenties toegepast. Dit noemt men frequentiemodulatie. Dit principe, waarmee veel meer informatie overgedragen kan worden, wordt onder meer toegepast bij het cabinesignaleringssysteem van de Rotterdamse metro en de Franse hogesnelheidslijnen.