Na een klik op de muis komt het ijzeren kruis achter het glas grommend in beweging. Dit is de nieuwe proefopstelling voor slijtage van spoorwegmaterieel in de kelder van het gebouw voor Civiele Techniek en Geowetenschappen, een belangrijk onderdeel in het onderzoek van Zili Li.
De bijna 100 pk zware motor kan het 4 meter wijde kruis versnellen tot 1 omwenteling per seconde wat, als je ernaast staat, een behoorlijk indrukwekkende snelheid is. Vier maal per seconde raast een mini spoorwiel over de minirail.
Dr.ir. Zili Li staat er trots naar te kijken. Hij bekostigde de miljoen euro voor de testopstelling uit het werk dat het laboratorium voor railway engineering de afgelopen tien jaar voor externe opdrachtgevers deed. “Een week op de testbaan staat gelijk aan een jaar in het spoorwegnet”, zegt Li.
Iedere tien seconden denderen er veertig assen over elk punt van de cirkelvormige rail. Dat staat gelijk aan iedere tien seconden een trein. Bovendien komt de snelheid van 11,4 m/s op de testbaan dankzij de schaal 1:7 overeen met een TGV-vaart van 280 km/uur. De kracht op de wielen kan door veerspanning verhoogd worden 5.000 newton wat overeenkomt met 2,5 gigapascal (normaal is 1 gigapascal). En om de slijtage nog verder te versnellen kunnen de wielen ook worden aangedreven of afgeremd wat overeenkomt met de extra slijtage van wielen onder een locomotief.
Tijdens de proeven wordt de slijtage van de wielen gemeten op micrometer niveau. De driedimensionale versnellingen die in het lager gemeten worden komen overeen met de metingen in de meettrein die de TU Delft zodat laboratorium en werkelijkheid vergelijkbaar zijn.
Gevraagd naar toepassingen raakt Li pas echt op dreef. Meting aan slijtage is het startpunt voor een theoretische beschrijving. Goed reproduceerbare metingen zijn nodig om wiskundige modellen te testen. Een wiskundig model voor railslijtage moet de relatie leggen tussen krachten en spanningen enerzijds en materiaalsamenstelling en microstructuren anderzijds. Met een valide model zijn mogelijk betere materialen te ontwerpen die minder slijtagegevoelig zijn. Omgekeerd is het ook denkbaar een beter ontwerp van rail en wiel te maken waardoor een bestaand materiaal langer meegaat.
Langs welke weg dan ook, iedere verbetering begint met gedegen en herhaalbare metingen. Die zijn sinds kort mogelijk in een Delftse kelder.
Gepubliceerd: februari 2017
