Glasvezel inzetten als sensoren

Realtime monitoren

Kort gezegd heeft deze techniek de potentie om snel, veilig, goedkoop en duurzaam stukken spoor in korte tijd te schouwen op hoe het er voor staat op meerdere aspecten. Denk aan wieldefecten, slechte ES-lassen, kritische treinsnelheid, opbouw ondergrond. Daarnaast kunnen we het gebruiken om realtime te monitoren op bijvoorbeeld spoorlopers en overwegverkeer.

Snel opsporen

De informatie uit de glasvezelverbindingen kunnen we gebruiken om problemen en defecten aan spoor en treinen snel op te signaleren, zodat ze spoedig gerepareerd of opgelost kunnen worden. Een paar voorbeelden van wat deze techniek oplevert: we kunnen treinen detecteren over een afstand tot wel 100 kilometer. Dat betekent dat we kunnen zien waar de trein zich bevindt, hoe lang deze is en hoe snel deze rijdt. Dit was belangrijke voorwaarde voor de verdere proeven die we hebben gedaan.

Ook kunnen we spoorlopers zien. Er is in drie weken tijd een model ontwikkeld dat de meeste voetstappen kon detecteren van een ‘mystery spoorloper’ die we langs het spoor lieten lopen. Met deze informatie kunnen we onze boa’s (buitengewoon opsporingsambtenaren) naar de plek sturen. Op overwegen kunnen we het verkeer in kaart brengen, we zien een voertuig vanaf 40 meter van waar de glasvezel onder de grond ligt. Daarbij kunnen we onderscheid maken tussen een vrachtwagen en een auto. Aan treinen kunnen we wieldefecten opsporen. Dat is belangrijke informatie, omdat defecte wielen het spoor kunnen beschadigen.

Hoe het werkt

Tijdens het onderzoek hebben we een ‘interrogator’ aangesloten op een bestaande glasvezelverbinding. Dit apparaat stuur 2500x per seconde een lasersignaal door de glasvezel tot wel 100 kilometer ver. De glasvezelverbinding kaatst licht over de hele vezel terug naar de interrogator. Dit wordt omgezet in data. Als er ergens op de glasvezel een trilling plaatsvindt dan is dat te zien in de data. Drie data-analisten zijn met deze data aan de slag geweest om te zien of de trillingen zichtbaar waren en om een model te trainen dat dit automatisch kan detecteren.

Niet alles blijkt op te sporen te zijn. Losse klemveren aan het spoor waren niet te detecteren. Grotendeels door het ontbreken van gedetailleerde data over de actuele situatie op het spoor. Ook konden een fietser en voetganger bij een overweg niet gedetecteerd worden, maar met de juiste instelling van de interrogator verwachten we dat dat alsnog gaat lukken.

Hoe verder?

Bij een eerdere proef in Culemborg hebben we aangetoond dat we over een stuk spoor van 15 kilometer de samenstelling van de ondergrond kunnen afleiden. Op basis daarvan is de kritische baanvaksnelheid vast te stellen, oftewel de maximale snelheid waarop een trein daar mag rijden. Deltares en ProRail hebben dit samen ontwikkeld, eind dit jaar zijn de resultaten bekend. We verwachten hiermee in 2023 in operatie te kunnen.

Momenteel verkennen we ook of we iets kunnen betekenen in het detecteren van dassen en bevers. Daarnaast willen we een aantal onderdelen nog verder ontwikkelen. Zoals de detectie van spoorlopers, overwegverkeer en defecten aan treinwielen. We werken samen met het Britse Networkrail, die deze techniek ook onderzoekt. We wisselen kennis uit en ervaring uit. Uit de proeven in Engeland zijn vergelijkbare resultaten geboekt.