Waarom een trein bij het wegrijden klinkt alsof hij toeren maakt en schakelt

Geruisloos verkeer zit eraan te komen. Oké, EV’s zoemen een beetje en er zijn elektrische auto’s die via een speakertje brommen, maar een benzinemotor die in de toeren klimt en schakelt, dat ga je steeds minder horen. Op de Porsche Taycan of de Hyundai Ioniq 5 N na dan. Voor nog meer schakelgeluid kun je dan naar een treinperron. Een trein van de NS heeft ook geen versnellingsbak, maar die hoor je blijkbaar wel schakelen. Hoe zit dat?

Misschien ken je het geluid dat we bedoelen, vaak ondersteund door de iets te luide oortjes van een medereiziger. Zo niet: luister dan even naar het geluid in de video hier beneden. Hoor je het? De toon die de trein maakt, gaat omhoog, kakt in en klimt gelijkmatig omhoog – ongeveer het geluid van een auto die richting de begrenzer gaat en vervolgens schakelt.

We schakelen voor dit vraagstuk de hulp in van Ricardo Rail. Dit is geen modeltreinverzamelaar of de concierge van TopGear HQ, maar een innovatief bedrijf dat technische (advies)diensten voor treinbouwers en grote vervoersbedrijven als de NS verzorgt. Een expert van het bedrijf legt uit waar het schakelgeluid vandaan komt.

Het geluid komt ook echt door schakelen

Op die bovenleiding staat gelijkspanning, maar de elektromotoren van de trein hebben wisselspanning nodig. De gelijkspanning moet dus worden omgezet naar wisselspanning. Dit gebeurt door een omzetter. Dit apparaatje zet de gelijkspanning 16.000 keer per seconde aan en uit. Door het snel in- en uit schakelen van de gelijkspanning verandert de gelijkspanning naar wisselspanning.

De handeling van het in- en uitschakelen, wordt pulsen genoemd en de reeks pulsen heet een pulspatroon. Bij een bepaalde snelheid van de trein hoort een bepaald pulspatroon. Dit verschil per fabrikant. Het kan dus zijn dat bij de ene trein er niet geschakeld hoeft te worden tussen 0 en 5 km/u en bij een ander pas na 10 km/u. Als een trein optrekt, schakelt hij tussen deze verschillende pulspatronen. Gaat het pulspatroon te snel of te traag, dan worden er onderdelen warm en gaat er energie verloren. Daarnaast kan er een elektrische verstoring ontstaan wanneer het patroon niet past bij de snelheid.

‘Als er gewisseld wordt van pulspatroon, kun je dat horen door een ander geluid uit de aandrijving: het klinkt als het opschakelen van een auto’, zegt een expert van Ricardo Rail tegen TopGear Nederland. De omzetter werkt dus als een soort van automatische versnellingsbak. Helaas kan de machinist dus niet zelf schakelen of richting de limiter gaan.

Waarom hoor je de meeste EV’s niet schakelen?

Dit zelfde systeem zit volgens Ricardo Rail ook in elektrische auto’s, maar daarbij hoor je het niet. ‘Dat een elektrische auto niet hetzelfde geluid als een trein laat horen, heeft onder andere te maken met het vermogen van de aandrijving. De omzetter van de auto kan door het geringere vermogen hoogfrequenter schakelen waardoor het geluid van de aandrijving minder hoorbaar is. Ook hoeft er daardoor niet van pulspatroon gewisseld te worden’, aldus Ricardo Rail. Oftewel, alle elektrische auto’s maken een schakelgeluid, maar er wordt veel minder geschakeld en het produceert veel minder geluid.

Het geluid van een trein die schakelt

Ook Stellantis werkt aan een versnellingsbak voor elektrische auto’s die je zelf kunt schakelen