Waarom wissels gesmeerd worden
Een soepele beweging van de wisseltongen is essentieel voor veilige, betrouwbare wissels en kruisingen. Bij het omleggen glijdt de tong over de glijstoelen, en zonder maatregel is de wrijving groot: de wisselsteller moet zwaarder werken en de omloop wordt minder betrouwbaar. Smering is het klassieke antwoord. Het houdt de beweging soepel, zolang het regelmatig gebeurt.
Dat voorbehoud is meteen de kern van dit verhaal. Wie de wrijving in een wissel wil beheersen, kiest in de praktijk tussen drie routes: blijven smeren, de tong op rollen leggen, of de tong tijdens de omloop optillen. Hieronder zetten we ze naast elkaar, te beginnen bij de vraag waar die wrijving eigenlijk vandaan komt.
Hoe de wrijving tijdens de omloop ontstaat
De wisseltong is een lang, zwaar stuk spoorstaaf dat met zijn volle gewicht op een rij glijstoelen rust. Bij elke omloop verplaatst de tong zich tientallen millimeters in dwarsrichting, en zonder tussenlaag is dat droog staal dat over staal schuift. De wisselsteller moet die weerstand bij iedere omloop overwinnen. Alles wat de beweging zwaarder maakt komt direct terug in de stelkracht en in de betrouwbaarheid van de eindligging; het minimaliseren van wrijving verlengt omgekeerd de levensduur van de wisselstellers en draagt bij aan een hogere beschikbaarheid van het spoor.
De gevolgen van een omloop die niet goed verloopt, zijn op het Nederlandse net goed zichtbaar. Problemen met een geringe flensspeling of spoorvernauwing doen zich vooral voor bij wissels met relatief lange wisseltongen, en licht vervormde tongen sluiten vaak niet goed aan op de aanslagspoorstaaf. Bij wissels met één steller bestaat bovendien de kans dat de maat van vrije wielpassage niet wordt gehaald, waardoor de achterkant van de afliggende tong door de wielflenzen van een passerende trein kan worden geraakt. In Nederland worden jaarlijks honderden wissels op die manier aangereden. De wisselende belasting die daarbij op de wisselonderdelen komt te staan, leidt tot vermoeiing, slijtage of erger.
Wat het smeerregime kost
Gesmeerde glijstoelen zijn een terugkerende kostenpost, geen opgelost probleem. Smeerrondes vragen steeds opnieuw menskracht en toegang tot het spoor, en daarvoor zijn buitendienststellingen nodig. En het vet blijft niet waar het hoort: een deel spoelt het ballastbed en de bodem in. Smeren is daarmee behalve een onderhoudspost ook een milieupost.
Het regime lost bovendien niets blijvend op. Wie stopt met smeren zonder alternatief, ziet de wrijving en daarmee de slijtage direct terugkomen. De rondes houden het probleem beheersbaar zolang ze doorgaan, en precies daarom staan ze elke planperiode opnieuw op de agenda.
Rollen: de tong gedeeltelijk optillen
Al tientallen jaren wordt het smeren van glijstoelen vervangen door rolsystemen die de wisseltong gedeeltelijk optillen wanneer deze naar de open stand beweegt. Dat werkt, en het is breed toegepast. Er zitten wel voorwaarden aan. Elke wisseltong vraagt doorgaans twee of drie rollen, en een goede werking vereist een correcte afstelling en een goede lagerconditie van elk daarvan; in de praktijk is dat niet altijd op orde. De heffing is bovendien gedeeltelijk: de tong wordt vooral in de open stand gedragen. En juist een tong die in open stand op rollen rust, kan door passerende wielen worden geraakt en vervolgens herhaaldelijk terugveren.
Voor beheerders die hun rollen goed bijhouden is dit een werkbare route. De onderhoudsvraag verschuift alleen: van smeerrondes naar afstel- en lagercontroles.
De tong tillen: het bistabiele pendelblok
De derde route pakt de wrijving zelf aan. Een kantelbaar kunststof blok, geplaatst tussen twee wisselliggers ongeveer halverwege de tongpunt en de tongwortel, draait om een stalen as. Die as is onderdeel van een frame dat onder de glijstoelen van twee liggers wordt gemonteerd. Het blok heeft de vorm van een asymmetrische vlieger die om zijn laagste punt roteert, met twee platte oplegvlakken waarop de tong rust.
Zodra de wisselsteller de omloop inzet, kantelt het blok mee met de horizontale beweging van de tong. Een opstaande lip aan de ene zijde en een veer aan de andere zijde houden blok en tong synchroon, ook als het blok even het contact met de tongonderkant verliest, zoals bij een tong met kattenrug. Halverwege de omloop is de tong ruim 6 mm van de glijstoelen getild, over vrijwel de hele lengte. Vanaf dat hoogste punt doet de zwaartekracht de rest: de potentiële energie van de geheven tong voltooit de omstelbeweging en brengt de tong stevig in de gesloten of open eindstand.
Die twee vlakke oplegvlakken vormen de kern van het bistabiele principe. In beide uiterste standen ligt de tong stabiel en kan deze niet horizontaal zwabberen. Het ene oplegvlak ligt 3 mm verder van het draaipunt dan het andere, zodat de afliggende tong 3 mm boven de glijstoelen ligt. De spoorwijdte blijft daarmee geborgd, onafhankelijk van rolafstelling of een lichte vervorming van de tong, en flensrugcontact wordt voorkomen. Het lager is polyamide op een stalen as; door de grote actieve straal van het blok is de wrijving vrijwel nihil, en het mechanisme heeft gedurende de hele levensduur geen smeermiddel nodig. Omdat de heffing ruim 6 mm bedraagt, volstaat meestal één toestel per wisseltong, dus twee per compleet wissel, afhankelijk van het wisseltype.
Ook deze route vraagt zorgvuldigheid. De optimale positie van het toestel hangt af van de lengte en stijfheid van de wisseltong en verschilt per wisseltype, en de pendel moet bij montage onder de gesloten tong worden afgesteld en geborgd.
Waar het onderhoud terechtkomt
Alle drie de routes houden een wissel omloopbaar; ze verschillen vooral in waar het onderhoud terechtkomt. Bij smeren blijven de rondes terugkeren zolang het wissel ligt. Bij rollen vervallen de smeerrondes, maar komen daar de afstelling en lagerconditie van twee of drie rollen per tong voor in de plaats. Bij het tilprincipe blijft er visuele inspectie over, plus een periodieke momentcontrole van de bouten en een controle na onderstopwerkzaamheden. Het verschil zit ook in wat er gebeurt als het onderhoud een keer blijft liggen: bij smeren en rollen keert de wrijving of de speling dan sluipend terug, bij het tilprincipe blijft de werking van het mechanisme zelf gelijk.
Waar wij in dit verhaal staan
Voor die laatste route ontwikkelden wij DeltaSwitch. Het systeem is geschikt voor alle typen wissels en voor een hoog of laag tongprofiel, wordt voorgemonteerd aangeleverd en is in ongeveer een uur per wissel te monteren met standaard spoorgereedschap; aan de wisselsteller hoeft niets te worden aangepast. Het toestel gaat ruim 25 jaar mee, is in Nederland opgenomen in een ProRail-productspecificatie, in Duitsland goedgekeurd door het Eisenbahn-Bundesamt en met bank- en baanproeven gevalideerd door Dekra Rail. In de praktijk bewezen in Nederland, België en Canada.
Het vezelversterkte pendelblok met trekveer, onder de wisseltong.