Tramlijn wordt storingsvrij

Lithografie-apparaten die met hun elektromagnetisch aangestuurde elektronenbundels uitslaan waneer er een tram voorbij komt. Deze nachtmerrie van menig ingenieur bij DIMES en het Kavli-instituut dreigde uit te komen met het verschijnen van tramlijn 19 over de Mekelweg in 2012. Dankzij een plan van TU-onderzoekers voor een aangepaste tramlijn lijkt het grootste gevaar nu geweken.

Het aardmagnetische veld, zo’n zestigduizend nanotesla groot, vormt voor de nano-apparatuur geen probleem. Bij installatie worden ze erop ingesteld.

Een voorbijrazende tram kan op vijftig meter afstand een extra magneetveld veroorzaken van 300 nanotesla. Slechts een fractie dus van het aardse veld dat altijd al om ons heen hangt. Maar op dat kleine extraatje kunnen de apparaten niet worden ingesteld. Het veld is veranderlijk en onvoorspelbaar omdat het afhankelijk is van het al dan niet passeren van trams en de snelheid waarmee de trams rijden.

Om te voorkomen dat de trams metingen en de fabricage van chips verstoren, moeten de elektromagnetische velden worden gecompenseerd. Dat kan op twee manieren. Of er moet een magnetisch tegenveld om ieder gevoelig apparaat worden opgewekt door middel van compensatiespoelen, óf er moet in de trambaan zelf een tegenveld worden gecreëerd.

Om tot de beste oplossing te komen kreeg de TU in 2005 van stadsgewest Haaglanden een afkoopsom van 1,7 miljoen euro. Prof.dr.ir. Pieter Kruit en Prof.ir. Lou van der Sluis stortten zich op het probleem. Deze week presenteerden ze hun oplossing aan het college van bestuur.

“Om elk apparaat een kooi bouwen die een antimagneetveld opwekt is te duur en onhandig”, aldus Kruit. Een kooi bouwen om de tramlijn zelf is ook geen optie, meent de onderzoeker, want dan zou de traminfrastructuur te ingewikkeld worden.

De oplossing zochten de onderzoekers in de inrichting van de bovenleidingen. Een tramlijn compenseert zelf al grotendeels de magneetvelden die hij opwekt. Boven het dak van de tram bij de hoogleidingen ontstaat een magneetveld en bij de wielen en de rails ontstaat een tegenovergesteld magneetveld. Beiden heffen elkaar op. Maar nooit helemaal. Want de twee magneetvelden komen altijd uit verschillende richtingen. Dit komt doordat de stroom die door de bovenleiding loopt nooit voor honderd procent via de rails dezelfde weg terug aflegt naar het voedingsstation.

“De grote truc is om ervoor te zorgen dat de twee velden precies in evenwicht zijn”, zegt Kruit. Dit kan volgens hem door de bovenleiding dichter bij de rails te leggen en te zorgen voor kleine gesloten circuits. De spanningslijn, waar 750 volt op staat, hangt in zijn plan niet in de lucht, maar komt vlak onder de grond te liggen. De bovenleiding staat om de veertig meter via palen in verbinding met deze spanningslijn. Wanneer een tram voorbij komt tapt deze apart in elk segment stroom van de ondergrondse spanningslijn. De stroom loopt van twee kanten naar boven. In deze gesloten circuits volgt de stroom vrijwel exact dezelfde route heen als terug. Het gevolg: tien maal minder verstoring.

De betonbaan voor de rails wordt dit jaar aangelegd. Daarin wordt ruimte gereserveerd voor de spanningskabel.

Lithografie-apparaten die met hun elektromagnetisch aangestuurde elektronenbundels uitslaan waneer er een tram voorbij komt. Deze nachtmerrie van menig ingenieur bij DIMES en het Kavli-instituut dreigde uit te komen met het verschijnen van tramlijn 19 over de Mekelweg in 2012. Dankzij een plan van TU-onderzoekers voor een aangepaste tramlijn lijkt het grootste gevaar nu geweken.

Het aardmagnetische veld, zo’n zestigduizend nanotesla groot, vormt voor de nano-apparatuur geen probleem. Bij installatie worden ze erop ingesteld.

Een voorbijrazende tram kan op vijftig meter afstand een extra magneetveld veroorzaken van 300 nanotesla. Slechts een fractie dus van het aardse veld dat altijd al om ons heen hangt. Maar op dat kleine extraatje kunnen de apparaten niet worden ingesteld. Het veld is veranderlijk en onvoorspelbaar omdat het afhankelijk is van het al dan niet passeren van trams en de snelheid waarmee de trams rijden.

Om te voorkomen dat de trams metingen en de fabricage van chips verstoren, moeten de elektromagnetische velden worden gecompenseerd. Dat kan op twee manieren. Of er moet een magnetisch tegenveld om ieder gevoelig apparaat worden opgewekt door middel van compensatiespoelen, óf er moet in de trambaan zelf een tegenveld worden gecreëerd.

Om tot de beste oplossing te komen kreeg de TU in 2005 van stadsgewest Haaglanden een afkoopsom van 1,7 miljoen euro. Prof.dr.ir. Pieter Kruit en Prof.ir. Lou van der Sluis stortten zich op het probleem. Deze week presenteerden ze hun oplossing aan het college van bestuur.

“Om elk apparaat een kooi bouwen die een antimagneetveld opwekt is te duur en onhandig”, aldus Kruit. Een kooi bouwen om de tramlijn zelf is ook geen optie, meent de onderzoeker, want dan zou de traminfrastructuur te ingewikkeld worden.

De oplossing zochten de onderzoekers in de inrichting van de bovenleidingen. Een tramlijn compenseert zelf al grotendeels de magneetvelden die hij opwekt. Boven het dak van de tram bij de hoogleidingen ontstaat een magneetveld en bij de wielen en de rails ontstaat een tegenovergesteld magneetveld. Beiden heffen elkaar op. Maar nooit helemaal. Want de twee magneetvelden komen altijd uit verschillende richtingen. Dit komt doordat de stroom die door de bovenleiding loopt nooit voor honderd procent via de rails dezelfde weg terug aflegt naar het voedingsstation.

“De grote truc is om ervoor te zorgen dat de twee velden precies in evenwicht zijn”, zegt Kruit. Dit kan volgens hem door de bovenleiding dichter bij de rails te leggen en te zorgen voor kleine gesloten circuits. De spanningslijn, waar 750 volt op staat, hangt in zijn plan niet in de lucht, maar komt vlak onder de grond te liggen. De bovenleiding staat om de veertig meter via palen in verbinding met deze spanningslijn. Wanneer een tram voorbij komt tapt deze apart in elk segment stroom van de ondergrondse spanningslijn. De stroom loopt van twee kanten naar boven. In deze gesloten circuits volgt de stroom vrijwel exact dezelfde route heen als terug. Het gevolg: tien maal minder verstoring.

De betonbaan voor de rails wordt dit jaar aangelegd. Daarin wordt ruimte gereserveerd voor de spanningskabel.