Innoveren vraagt om durf

Nederland gaat een nieuwe Europese standaard voor treinbeveiliging en verkeersmanagement implementeren, ERTMS genaamd. Automatisering en robotisering zijn essentieel om deze megaoperatie te klaren. Speciaal hiervoor heeft Strukton de ERTMS Trackbot en het Reality Model ontwikkeld. Hoe kwamen deze innovaties tot stand?

We gaan terug in de tijd naar 2019. ProRail is dan al enige tijd bezig om de uitrol van ERTMS – het European Rail Traffic Management System – voor te bereiden. De planning stemt de organisatie somber. De conclusie: deze operatie vereist een andere aanpak. Daarom gaat men op zoek naar innovatieve manieren om ERTMS sneller uit te rollen. De Aanbesteding Snellere Aanpak Programma ERTMS (ASAP ERTMS) wordt Europees uitgeschreven om innovatiepartners te vinden.

Strukton Rail leest de ASAP ERTMS aanbesteding met veel belangstelling. “Er werden vijf categorieën aangegeven waarin innovatie werd gezocht”, weet Ben van Schijndel, programmamanager ERTMS-ETCS. “Twee ervan waren interessant voor ons: het sneller plaatsen van objecten in en direct om het spoor en slimmer ontwerpen. We besloten ons in te schrijven en wonnen in beide categorieën de aanbesteding.”

De basis was er

Een ontwikkelteam ging aan de slag. “We begonnen gelukkig niet van nul in 2019”, legt Corné van de Kraats, ontwikkelingsingenieur, uit. “Er lagen al basisideeën waarop we verder konden bouwen. Zo konden we voor de ontwikkeling van de ERTMS Trackbot gebruikmaken van onze ervaring met machines en gereedschappen. Daaruit wisten we dat positioneren heel belangrijk was. Ook hadden we al de technologie om onze stopmachines op de centimeter nauwkeurig aan te sturen via gps. Voor het Reality Model bood de Leonardo meettrein een goed uitgangspunt. Daarmee konden we het spoor met behulp van de Trackscan en een LiDAR nauwkeurig in kaart brengen, wat resulteerde in puntenwolken van het spoor en de omgeving. Daaruit konden we wel een digitaal model maken, zo was de gedachte.”

ERTMS Trackbot tijdens een testronde

Partners vinden

Om van basisidee naar werkende oplossing te komen, zocht het ontwikkelteam samenwerking met externe specialisten om zo ontbrekende kennis en expertise aan te vullen. Ben: “We hadden een duidelijke visie en wisten bijvoorbeeld heel goed wat de ERTMS Trackbot moest kunnen doen maar zijn zelf geen robotbouwer of machinefabriek. Daarom zochten we een goede partner om ons daarmee te helpen: dat werd AMT. Ook voor het Reality Model zetten we vruchtbare samenwerkingsverbanden op. Zo deed Hogeschool Saxion onderzoek naar LiDAR en het herkennen van objecten uit de puntenwolken. En schakelden we IT-specialist Avineon Tensing in om de koppeling te maken tussen objectherkenning en het digitale Reality Model.”

Werken in sprints

Samen met de partners werd een ontwikkeltraject opgezet. “We werkten samen in een soort sprints”, legt Corné uit. “Zo konden we stap voor stap steeds verder komen. Voor het Reality Model maakten we bijvoorbeeld eerst handmatig een 3D model van de werkelijkheid. Vervolgens probeerden we dat deels te automatiseren en daarna de hoeveelheid informatie uit te breiden. Toen dat lukte, konden we alles volledig automatiseren. Met het geautomatiseerde systeem brachten we eerst een klein gebied in kaart en toen dat lukte, daarna een steeds groter gebied.”

Bij alle stappen gebeurden onverwachte dingen – dat is inherent aan de aanpak, aldus Corné: “Zo kwamen we bijvoorbeeld bij het testen in een klein gebied voor het eerst een viaduct tegen – zo’n object hadden we nog niet eerder in kaart gebracht. Daar vind je dan samen een oplossing voor en dan kun je weer verder. Op deze manier hebben we steeds gebouwd aan het model totdat we alle relevante objecten konden herkennen en weergeven in het model. Op dat moment waren we klaar om het buiten in de praktijk op grote schaal toe te passen.”

“We hebben in eerste instantie een proefconcept gemaakt door een bestaande machine van AMT te combineren met het satellietnavigatiesysteem dat we gebruikten voor onze stopmachine. Zo konden we aantonen: dit is technisch mogelijk.” Corné van der Kraats, ontwikkelingsingenieur bij Strukton

Dezelfde iteratieve aanpak werd gevolgd voor de ERTMS Trackbot. Corné: “We hebben in eerste instantie een proefconcept gemaakt door een bestaande machine van AMT te combineren met het satellietnavigatiesysteem dat we gebruikten voor onze stopmachine. Zo konden we aantonen: dit is technisch mogelijk. Vervolgens konden we de ERTMS Trackbot daadwerkelijk bouwen, daarna de robotarmen toevoegen en de tools die nodig zijn om assentellers en balises te plaatsen toevoegen. Ook dat nam de nodige tijd in beslag: als we een goedwerkende tool hadden ontwikkeld die werkte in de werkplaats, dan kwamen we er bij het testen op het railcenter of op een project achter dat de tool toch niet werkte. Dan was het terug naar de tekentafel om het ontwerp aan te passen. Zo vind je telkens opnieuw antwoorden voor uitdagingen, totdat je een machine hebt dat alles goed kan.”

Catch-22 vermijden

Naast het blijven ontwikkelen en doorontwikkelen totdat de twee oplossingen werkten, stonden de ontwikkelteams ook voor andere uitdagingen. “Monteurs volgen een opleiding, waaruit blijkt dat ze vakbekwaam zijn om aan het spoor te werken. Maar hoe toon je de vakbekwaamheid van een robot aan?” zegt Corné. “Met andere woorden: hoe kun je bewijzen dat een innovatie voldoet aan regelgeving? En: hoe ga je om met veranderingen in regelgeving door de tijd?”

“Einstein zei eens: we kunnen niet een probleem oplossen met de denkwijze die het heeft veroorzaakt”, zegt Ben. “Je wilt innoveren, omdat de huidige systematiek niet voldoet. Maar de innovaties die je bedenkt, moeten wel voldoen aan de regelgeving die past bij de huidige systematiek. Daardoor ontstaat een Catch 22-situatie, waardoor je niet verder komt. Daar hebben we met z’n allen voor moeten waken. En dat moeten we nog steeds.”

Eerste productie-inzet ERTMS Trackbot

Durf als voorwaarde

Na jaren van ontwikkelen, testen, doorontwikkeling en opnieuw testen heeft Strukton Rail nu twee oplossingen die klaar zijn voor toepassing in de praktijk: de ERTMS Trackbot en het Reality Model.

“Het is waanzinnig mooi om te zien waar we nu staan”, zegt Corné trots. “We hebben er vijf jaar lang met een vast team met ziel en zaligheid aan gewerkt. Dat betekent niet alleen samen vieren als het goed gaat, maar ook samen incasseren als het niet zo goed gaat als gehoopt. Het idee steeds meer werkelijkheid zien worden, gaf energie om door te gaan.” Naast enthousiasme en doorzettingsvermogen van het ontwikkelteam, vroeg het ook om een stukje lef van alle betrokken partijen, zegt Ben: “Je moet durven geloven in de nieuwe technologie en daarvoor je nek willen uitsteken. Dat zagen we bij opdrachtgever ProRail, bij onze partners én bij onze eigen organisatie. De blijvende steun vanuit het management was belangrijk daarin.”

“Je moet durven geloven in de nieuwe technologie en daarvoor je nek willen uitsteken.” Ben van Schijndel, programmamanager ERTMS-ETCS bij Strukton

Klaar voor de toekomst

Met deze ontwikkelingen legt Strukton Rail een belangrijke basis voor een toekomst waarin er mensen geen fysiek zwaar werk in het spoor hoeven te doen – in lijn met de visie van directievoorzitter Strukton Rail Nederland Tjark de Vries. “En niet alleen voor Nederland”, merkt Ben op. “ERTMS speelt in heel Europa. We hebben ons concept zo generiek mogelijk ontwikkeld, zodat het voor meerdere markten toepasbaar is. Automatisering en robotisering hebben de toekomst. Wij zijn klaar om het met onze ERTMS-innovaties te laten zien!”

“Automatisering en robotisering hebben de toekomst. Wij zijn klaar om het met onze ERTMS-innovaties te laten zien!” Ben van Schijndel, programmamanager ERTMS-ETCS bij Strukton