Mikos, 1 januari 2017
Sinds er begin 19e eeuw in Engeland de uitvinding van de spoorweg werd gedaan, is het geëvolueerd tot wat wij tegenwoordig kennen als ‘het spoor’. Vaak wordt er geklaagd over ‘de spoorwegen’ en wordt er gezegd dat het alleen maar gaat om ‘treintjes rijden’, maar hoeveel komt er nu eigenlijk bij kijken? Om dat beter te kunnen begrijpen zullen we moeten beginnen bij het begin.
Geschiedenis
De ontdekking van de spoorweg stamt uit het begin van de 19e eeuw (1801-1900). Vanaf 1750 was er de Industriële Revolutie die begon in Engeland; er werden grote stappen gezet om het veelal aanwezige handwerk gemakkelijker te maken. Machines werden uitgevonden, ambachtelijke werkplaatsen werden langzaam maar zeker kleine fabrieken en de industrie was geboren. Daardoor werden producten goedkoper, want het kostte minder tijd om iets te maken of bouwen. Inzet van de stoommachine maakte het mogelijk om los van handkracht, wind- of waterkracht werk te kunnen verzetten.
Vanaf 1801 waaide deze revolutie het Kanaal over en kwam op het Europese vasteland terecht. België liep voorop, Nederland volgde langzaam. In 1853 stond in het Overijsselse Nijverdal de eerste stoomweverij van Nederland.
Terug naar het spoor. In Engeland was de mijnbouw alom aanwezig. Het werk onder de grond, op zoek naar kolen om op te kunnen stoken voor verwarming van huizen, was zwaar en gevaarlijk. Vele mijnwerkers vonden de dood tijdens hun werkzaamheden. Om het werk te verlichten werd er een systeem ontworpen om de arbeiders te helpen bij het verslepen van de gevonden kolen. Een systeem met in eerste instantie houten rails, waarbij er een karretje over de rails geduwd kon worden met daarin de kolen in plaats van een mand op de rug van de mijnwerkers. Naarmate het gemakkelijker werd om ander materieel te vervaardigen werden de houten rails vervangen door gietijzeren staven. Een groot voordeel van het gebruik van rails was de lage rolweerstand: Het kost weinig moeite om iets te verplaatsen via de rails. De karretjes werden verplaatst met handkracht (door te duwen), door gebruik van paarden (die de karren trokken) en het gebruik van zwaartekracht (vooral naar beneden, want dan willen de karretjes wel rollen).
Werking van een stoomtrein. Bron: Wikipedia
In de kolenmijnen had men last van grondwater. Om dat weg te kunnen krijgen op een efficiënte manier bedacht men een pompsysteem op basis van stoomkracht. Ook werd de ontdekking gedaan van de lift, waarbij mijnwerkers via een smalle schacht in de grond van boven naar beneden geholpen konden worden, zonder dat daarbij kilometers lange gangenstelsels nodig waren. Toen ook daarvoor stoomkracht gebruikt werd, kwam iemand op het idee om diezelfde stoomkracht ook te gebruiken voor de karretjes die over het spoor liepen. In 1803 was Richard Trevithick de eerste die een stoommachine voor mijnkarretjes plaatste, en wel in de Pen-y-Darren ijzermijn bij Merthyr Tydfil in Wales. Daar maakte men ook gebruik van de gietijzeren spoorstaven. De stoomlocomotief van Trevithick bleek echter veel te zwaar voor dat materiaal, waardoor de spoorstaven regelmatig braken en vervangen moesten worden. Er werd dan ook snel overgegaan op het gebruik van gewalst staal als spoorstaaf.
Al snel bleek dat niet alleen het goederenvervoer dat zo ontstond populair was; ook mensen vonden het een handig en interessant systeem om vervoerd te worden en zo ontstond het personenvervoer. Dat waaide ook over naar het Europese vasteland en in 1835 was België de eerste met De Pijl, die van Brussel naar Mechelen reed. Nederland volgde 4 jaar later met De Arend, die van Amsterdam naar Haarlem reed.
In zowel België als Nederland werden de spoorstaven op een nominale afstand van 1435 millimeter naast elkaar gelegd. Dat doen we tegenwoordig nog steeds en noemen we ‘normaalspoor’. Er zijn ook varianten op, zoals smalspoor dat door de kleinere boogstralen tussen de wielen veel scherpere bochten kan maken en vaak wordt gebruikt op locaties waar maar weinig ruimte is om een spoor aan te leggen, zoals in de bergen. Dit meterspoor (want 1000 millimeter uit elkaar) wordt veel gebruikt binnen de tramwereld en is bijvoorbeeld ook in Zwitserland bij de Rhätische Bahn te vinden. Het heeft echter ook een nadeel ten opzichte van normaalspoor: het heeft minder capaciteit, zowel qua gewicht als volume. Daardoor moeten er vaak zware voertuigen gebruikt worden en ligt de snelheid veelal lager.
Spoorwegtechniek
Een spoorweg bestaat uit twee soorten bouw: Onderbouw en bovenbouw.
Onderbouw is dat waar het spoor op is geplaatst. Deze ondergrond bestaat uit een spoordijk, een brug of een viaduct.
Bovenbouw komt op de onderbouw en bestaat uit een ballastbed. Daarop worden de dwarsliggers geplaatst, welke steeds meer van beton worden gemaakt. Daarop worden de spoorstaven vastgemaakt. Tot de bovenbouw wordt ook alles wat er rondom een spoorweg te vinden is gerekend, zoals seinen en bovenleiding.
Modern spoor
Tot zover deze beknopte geschiedenis van de spoorweg. In Nederland is het spoor na die eerste rit in 1839 van stoomlocomotief De Arend, waarvan een replica nog altijd in het Spoorwegmuseum te Utrecht te zien is, behoorlijk geëvolueerd. Naast de eerste spoorlijn tussen Amsterdam en Haarlem (uitgebaat door de Hollandsche IJzeren Spoorweg-Maatschappij, de HSM) werd gewerkt aan de tweede spoorlijn door Nederland: in 1843 opende de Nederlandsche Rhijnspoorweg-Maatschappij (NRS) tussen Amsterdam en Arnhem. Daarna ging het relatief snel (het aanleggen van een spoorweg was ook in die tijd niet een kwestie van dagen maar van jaren), met de verlenging van Haarlem-Amsterdam via Leiden naar Rotterdam (de Oude Lijn) en de opening van de eerste grensoverschrijdende lijn Aken-Maastricht.
De Arend. Bron: Postzegel Blog
Nadat een en ander gebouwd was, ging ook de Nederlandse regering de meerwaarde van spoorwegen zien. Alle bestaande spoorwegen waren gebouwd in opdracht van de opgerichte spoorwegbedrijven. De Staat wilde echter ook spoorlijnen bouwen. Tussen 1863 en 1873 werden deze 10 spoorlijnen gebouwd en ieder voorzien van een letter om aan te geven dat het Staatsspoorwegen waren:
A van Arnhem naar Leeuwarden,
B van Harlingen naar Nieuweschans,
C van Meppel naar Groningen,
D van Zutphen naar Glanerbeek (Glanerbrug),
E van Breda naar Maastricht,
F van Roosendaal naar Vlissingen,
[station=Gronau (D)]G[/station] van Venlo naar Kaldenkirchen,
H van Utrecht naar Boxtel,
I van Breda naar Rotterdam en
K van Den Helder naar Amsterdam.
Vooral de oplettende lezer zal het zijn opgevallen dat je daarmee een heel groot deel van het huidige Nederlandse spoorwegnetwerk bij elkaar brengt. En kennelijk had de Nederlandse Staat een vooruitziende blik, want van bovengenoemde lijnen is er niet één gesloten en ze worden nog altijd dagelijks bediend.
Elektrificatie
Daar waar men in het begin volledig leunde op handkracht, windkracht en eventueel op paardenkracht, ging men met de ontdekking van de stoommachine steeds meer over op stoom en machines. Pas in 1908 werd in Nederland de eerste spoorweg geëlektrificeerd, en wel de Hofpleinlijn tussen Scheveningen, Den Haag HS en Rotterdam Hofplein. Economisch was de lijn een succes, want een treinkilometer kostte nu 27 cent, ten opzichte van 42 cent op alle andere spoorlijnen in Nederland. Het was dus veel goedkoper om een trein onder elektriciteit te laten rijden.
Daarnaast waren stoomtreinen langzamer dan de elektrische treinen die veel sneller wisten op te trekken en af te remmen. Bovendien was er voor een elektrische trein minder personeel nodig dan voor een stoomtrein. Ook in die tijd was er sprake van overbezetting in de treinen, maar er was geen geld om het bestaande dubbelspoor viersporig uit te breiden. Doordat treinen sneller konden rijden, konden er op hetzelfde spoor meer treinen rijden, waardoor de frequentie van de rijdende treinen omhoog kon en buiten de investering in elektrische treinen en bovenleiding geen geld in het bestaande spoor gestoken hoefde te worden. Zo werd er bespaard op personeel, onderhoud en energie en konden er meer treinen rijden. In 1958 reed in Nederland de laatste stoomlocomotief; in dat jaar waren alle belangrijke spoorlijnen elektrisch opgeleverd. Daar waar het tijdens de Industriële Revolutie zo achterliep, was Nederland nu het eerste land dat afscheid nam van de stoomlocomotief. Naast de elektrische treinen reden er toen ook al dieseltreinen over de niet-geëlektrificeerde spoorlijnen.
Een elektrische trein, de SGM, te zien aan de stroomafnemer op het dak.
Een elektrische trein werkt als volgt: Er is een onderstation dat zorgt voor stroom. Via de bovenleiding wordt die stroom naar de trein gestuurd, die de stroom oppikt via de stroomafnemer op het dak. Via de spoorstaaf maakt de trein de som van de elektrische stroom compleet, want via de spoorstaaf wordt de stroom weer terug naar het onderstation geleid. Het wordt dan ook wel retourstroom genoemd.
Spoorwegwet
In 1875 werd de Nederlandse Spoorwegwet ingericht. Die regelt de aanleg, het beheer, de toegankelijkheid en het gebruik van spoorwegen, evenals verkeer over de spoorwegen. De huidige wet die gebruikt wordt is in 2005 in gebruik genomen. De gehele Spoorwegwet is te vinden.
Daarnaast is er de Wet Personenvervoer 2000 (WP2000) en Besluit Personenvervoer 2000 (BP2000), die geldt voor alle personenvervoerders in Nederland. Daarin staat waaraan je als personenvervoerder moet voldoen. Als vervoerder heb je naast een vergunning voor het uitvoeren van personenvervoer ook een concessie nodig. Een concessie verplicht de vervoerder om een dienstregeling te publiceren, zodat klanten weten wanneer het vervoermiddel voorbij zal komen.
Dienstregeling
De Nederlandse Spoorwegen (NS) beginnen het maken van hun dienstregeling iedere keer in Zwolle. Dat is namelijk het station waar vanuit 8 verschillende spoorlijnen de treinen bij elkaar komen: Leeuwarden, Groningen, Emmen, Enschede, Deventer, Amersfoort, Lelystad en Kampen. Door de dienstregeling vanuit Zwolle te beginnen kunnen de treinen daar op elkaar aansluiten, in jargon ook wel ‘in de knoop liggen’. Aansluitende treinen in heel Nederland worden dan weer op die treinen gebaseerd.
Dienstregeling van een Australisch station.
Vooral enkelsporige lijnen zijn daarbij een moeilijkheid; treinen moeten elkaar op de juiste plek kunnen passeren om een klokvaste dienstregeling te maken. Neem bijvoorbeeld het enkelsporige traject Zwolle-Wierden. Daarbij passeren de treinen elkaar in Heino en in Nijverdal. De tijd die de trein er over mag doen van Heino naar Nijverdal, met stop in Raalte, mag niet meer zijn dan 15 minuten, omdat anders de trein richting Zwolle niet op tijd in Heino is om te kruisen met de trein naar Enschede. Enkelsporige lijnen zijn daarnaast extra gevoelig voor vertraging: Als de ene trein te laat is, moet de andere trein daar op wachten.
Daarnaast is het van belang om treinen op elkaar aan te laten sluiten, zodat de reiziger zo snel mogelijk van A naar B kan reizen. Dat klinkt makkelijker gezegd dan gedaan, want niet iedereen wil van A naar B; sommigen willen juist naar C of D. Ook is het van belang dat je belangrijke en veel bezochte stations zo veel mogelijk met elkaar verbindt: Vooral tussen stations van grote steden zal er veel verkeer gegenereerd worden. Door die te koppelen aan treinen die ook het achterland bedienen en daarmee kleine stations ontsluiten of aansluiten op treinen die kleinere stations bedienen, maak je alle stations makkelijk bereikbaar.
Invloeden
Hoe goed en efficiënt je een dienstregeling ook ontwerpt, het blijft een theoretisch verhaal. Als de treinen eenmaal gaan rijden in de praktijk, zullen er allerlei zaken blijken die een dienstregeling overhoop kunnen gooien. Het spoor is altijd al gevoelig geweest voor een aantal zaken.
Zo zijn er de infrastructurele problemen: Een seinstoring, een wisselstoring of een overwegstoring komen vaak voor. Het zijn allemaal losse onderdelen in het spoornetwerk die ieder gestoord kunnen raken. Zo kan de lamp van een sein over zijn houdbaarheidsdatum gaan en uitvallen. Een wissel kan bevriezen en vast komen te zitten. Een verkeersdeelnemer kan de slagboom van een overweg eruit rijden. En dan zijn er nog de aansturingsproblemen die kunnen voorkomen, waarbij de computer een van de genoemde onderdelen niet kan bedienen.
Ook kunnen er materieelproblemen optreden, zoals een deur van de trein die niet wil sluiten. Of juist niet open wil gaan, waardoor het langer duurt voor reizigers de trein hebben kunnen verlaten. Of een technisch probleem als een motor die niet mee werkt.
En dan zijn er nog de invloeden van buitenaf. Denk aan een persoon die langs het spoor loopt en daarmee de treindienst vertraagd. Of een auto op het spoor. Aanrijdingen. Dieren op het spoor. Om er maar een aantal te noemen.
En dan de weersinvloeden. Al sinds het bestaan van het spoor is het onderhevig aan het weer. Gekscherend wordt er wel eens gezegd dat het spoor altijd wel ‘een smoes’ heeft waarom de trein niet op tijd kan zijn. Storm (harde wind) kan de bovenleiding heel erg laten bewegen. Daarop is het deels ingericht, maar omdat de bovenleidingsdraad altijd op nagenoeg dezelfde hoogte moet hangen wordt deze behoorlijk strak afgesteld. Als de wind er dan mee gaat spelen, ontstaat het gevaar dat de draad breekt.
Sneeuw valt overal, dus ook tussen de wissels. Als een wisseltong dan van positie moet veranderen omdat de volgende trein naar een ander spoor moet dan de vorige die het wissel is gepasseerd, moet er geen sneeuw tussen zitten. Door de jaren heen heeft men daarom de wisselverwarming uitgevonden, die ervoor zorgt dat onder bepaalde temperaturen alle sneeuw rondom een wissel weggesmolten word. Hetzelfde geld voor ijsblokken, die bijvoorbeeld van een rijdende trein af kunnen vallen bij koude weersomstandigheden en tussen het wissel kunnen vallen.
Hoge temperaturen daarentegen vragen het andere uiterste van de infrastructuur. Computers en aansturingssystemen raken oververhit, wat snel tot een verstoring kan leiden.
En dan hebben we nog de blaadjes. Daarvoor zijn de spoorwegen ook gevoelig, want het blad dat bijvoorbeeld valt in de herfst komt ook op het spoor terecht. Wanneer een trein er vervolgens overheen rijdt komt er een vochtige substantie vrij, die het spoor glad maakt. En één blaadje maakt het verschil niet (daarom merk je er de rest van het jaar weinig van), maar in de herfst valt er nogal wat.
Ook gewoon vocht, zoals regen, kan het spoor glad maken. Terwijl er dan geen blad meer aan de boom zit (of juist wel) kan het spoor toch glad zijn.
Glad spoor heeft als gevolg dat een trein er langer over doet om op snelheid te komen. De wielen vinden immers minder grip op het spoor om zich op af te kunnen zetten en slippen door. Een beetje alsof je de trap thuis insmeert met groene zeep en dan naar boven probeert te komen: Het zal uiteindelijk wel lukken, maar het duurt langer dan wanneer je de trap niet insmeert.
Hetzelfde gaat op voor het afremmen. Om te voorkomen dat de wielen doorslippen op het moment dat de machinist een trein af probeert te remmen en daarbij het station voorbij rijdt (of een rood sein), zal een machinist eerder moeten beginnen met afremmen. Ook daardoor duurt het langer voordat een trein op de beoogde locatie is gekomen dan onder normale, droge omstandigheden. Net als met de ingezeepte trap thuis: Je komt ook wel weer beneden, maar als je weet dat het glad is zet je toch iets voorzichtiger je stappen om te voorkomen dat je uitglijdt. En dat kost nu eenmaal meer tijd.
Einde cursus
En daarmee zijn we aan het einde gekomen van deze Cursus Spoor. We hebben in sneltreinvaart de geschiedenis van het spoor onder de loep genomen, gezien waaruit het spoor is opgebouwd, hoe het Nederlandse spoor zich heeft ontwikkeld, de voordelen van elektrisch rijden ten opzichte van onder stoom rijden bekeken, een van de voorwaarden van de Spoorwegwet, de dienstregeling, uitgelegd en in het kort de invloeden die er zijn op het spoor benoemd. Een aantal heel basale onderwerpen rondom het thema spoor om het beter te begrijpen. Als iemand behoefte heeft aan meer uitleg over een bepaald onderwerp (of juist iets wil toevoegen), dan lees ik het graag.
