DEMİRYOLU I Demiryolu Mühendisliği

Transkript

1 DEMİRYOLU I Demiryolu Mühendisliği Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Ulaştırma Anabilim Dalı 2.HAFTA ( )

2 1. Demiryolu Hattına Etkiyen Yükler ve Tabaka Özellikleri Havayolu, karayolu ve denizyolları ile rekabet edebilir hale gelmesi için demiryolu ulaştırmasının performansının artırılmasına yönelik yükselen talepler vardır. Bu talepler beraberinde; yüksek tren hızlarını, büyük taşıma kapasitelerini, düşük enerji kullanımını, daha iyi konforu, yüksek güvenlik düzeylerini, düşük bakım maliyetlerini, yüksek teknolojiyi ve ekonomik gereksinimleri de getirmektedir. Gürültünün azaltılması, emisyonların en düşük düzeye indirilmesi gibi çevresel faktörler, ulaşım türünün seçilmesi konusunda önemli parametrelerdir. Son yıllarda demiryolu kuruluşlarının öncelikli beklentileri birim zamanda ulaşım kapasitesini artırmak olmasına rağmen, yukarıda sıralanan ölçütleri gerçekleştirme yönünde önemli girişimleri vardır. Özellikle Avustralya, Güney Afrika, Çin ve Amerika gibi büyük ülkelerde gelişen endüstri ile birlikte uzun mesafe yük taşımacılığı ihtiyaçları, ulaştırma sistemlerinin kapasitesinin artırılmasını gerektirmektedir. Statik dingil yükleri ile karşılaştırıldığında, yük trenleri yolcu trenlerinden daha ağırdır. Trenin ağırlığını gösteren statik dingil yükü, yolcu trenleri için normal olarak 170 kn (17 ton) geçmez. Yük trenleri için bu değer 250 kn (25 ton) ile 350 kn (35 ton) arasındadır. Özellikle yolcu taşımacılığı için yapılmış olan hatlarda yapılan yük taşımacılığı, yüksek dingil yüklerinden kaynaklanan ciddi hat bozulmalarına sebep olmaktadır (Şekil 1). Demiryolu hattının bozulması her bir hat bileşeninin korunmasına yönelik önlemlerle azaltılabilir. Dünyada geniş bir uygulama alanına sahip olan balastlı demiryolunun hat bileşenleri iki gruba ayrılır. İlk grup, üstyapı (superstructure) olarak tasarlanır ve raylardan, bağlantı malzemesinden, traverslerden ve balast tabakasından oluşur. İkinci grup altyapı (substructure) olarak tasarlanır ve balast altı malzemesinden ve toprak gövdeden oluşur (Şekil 2). 250 kn ( 25 ton ) dan daha büyük dingil yüklerine karşı hattın bir direnç sağlaması için, rayların yüksek mukavemetli, kuvvetli ve tercihen ağırlığının 60 kg/m olması gerekir. Rayların ön germeli ya da betonarme traverslere elastik bağlantı malzemeleri ile bağlanması daha uygundur. Çünkü betonarme traverslerin dayanıklılığı ahşap traverslere 2

3 göre daha fazladır. Tren yüklerini etkin bir şekilde dağıtan ve traversleri olması gereken konumda tutan balast tabakası; yeteri direnci, mukavemeti ve enerji emilimini sağlaması için 300 mm ( 30 cm ) den daha büyük kalınlığa sahip olmalıdır. Yinede bu yapısal özellikler beklentileri tam olarak karşılamamaktadır. Çünkü tane boyutu, tane şekli, aşınma direnci ve bileşeni gibi balast malzemesi indeks özelliklerinin de dikkate alınması gerekmektedir. Balast malzemesi seçimini daha çok ekonomik koşullar ve bulunabilirliği etkilemektedir. Balast malzemesi olarak kırma granit, kireç taşı (kalker ), cüruf ve çakıl gibi pek çok çeşitte malzeme kullanılabilmektedir. Yapısal açıdan balast; oluşan gürültüyü sönümlemeli, raylar arasında düzgün bir elektriksel direnç sağlamalı ve yüksek düzeyde bir drenaj kapasitesine sahip olmalıdır. Bunların yanında balast tanelerinin boyutu 15 mm ile 80 mm arasında olmalı ve birbirleriyle bağlantıları iyi olmalıdır. Şekil 1 Demiryolu hattının bozulması 3

4 Balast altı tabakası; tren yüklerinin daha geniş bir alana dağılmasını sağlamak, soğuk ve dondan hattın değişmesini engellemek, toprak gövde malzemesinin balast tabakası içine girmesini-temasını önlemek ve aynı zamanda hattın drenaj kapasitesini daha iyi yapmak için tasarlanırlar. Balast altı tabakası, inşaat farklılıklarını ( yüzey düzlüğü ) ve tekrarlı yükler altında oluşan oturmaları karşılamak için en az 150 mm kalınlığında olmalıdır. Genellikle tane boyutu 0.05 mm ve 20 mm arasında olan kum-çakıl karışımı gibi pahalı olmayan malzemeler balast altı tabakası için kullanılabilirler. Bazı özel durumlarda asfalt betonu (Yol İnşaatlarında belirli gradasyondaki agrega ve filler ile bitümlü bağlayıcının belirli şartlarda karışımından meydana gelen yüksek niteliğe sahip bir sıcak karışım), jeosentetikler, Muhtelif çekme dayanımlarında cam ve polyester liflerden oluşan jeogridler, veya çimento/kireç karışımı zeminler gibi daha ileri düzeyde pahalı balast altı malzemeleri kullanılabilir. Bu gibi iyileştirme çalışmaları daha çok alttaki toprak gövdenin (subgrade) dayanımına ve rijitliğine bağlıdır. Doğal bir zemin karışımını veya bir dolguyu ifade eden toprak gövdenin düşük rijitliğe ve/veya dayanıma sahip olduğu durumlarda, aşırı hat bozulmalarını önlemek için ileri düzeyde balast altı tabakalar düşünülmelidir. Şekil 2 Balastlı demiryolu hattının şematik enkesiti 2. Hattın Görevi Bir demiryolu hattının görevi üzerinde hareket eden trenlerin güvenli ve ekonomik bir şekilde hareketini sağlamaktır. Demiryolu ve makaslar trenlerin düzgün bir şekilde geçişine imkan sağlamalıdır. Şayet demiryolu hattı yatay da ve düşeyde düzgün bir konuma sahip değilse, bozukluklar, trenlerde osilasyonlara ( salınım - sarkaç ) ve 4

5 titreşimlere sebep olacaktır. Böylece yolcuların konforsuz yolcuğuna ve yüklerin zarar görmesine sebep olacaktır. Hat üzerinde uzun dalga boyu ondülasyonları ( dalgalanma ) trenin düşük frekanslı osilasyonlarını artıracaktır. Kısa dalga boyu, trende ve çevrede vibrasyona ve gürültüye sebep olacaktır. Salınımlar, vibrasyonlar ve gürültü, demiryolu hattı çevresinde oturan insanlar ve tren yolcuları için hoşnut olmayan durumlara sebep olacaktır. 3. Hattı Oluşturan Bileşenler ve Görevleri Bir demiryolu hattının yapısı; raylar, traversler, seletler, bağlantı malzemeleri, balast, balast altı ve toprak gövdeden oluşur (Şekil 2). Bazı durumlarda, örneğin tünellerde, balast tabakası kullanılmaz (..mayabilir ). Raylar hat yatağı üzerine serilen beton plakalar üzerine bağlanır. 5

6 Balastlı bir demiryolu hattı iki ana sistemden oluşur. Üstyapı sistemi; raylar, traversler ve balast tabakasından oluşur. Altyapı sistemi: Alt balast, toprak gövde, doğal zemin (koruma tabası içerebilir) den oluşur. 6

7 ÜST YAPI SİSTEMİ ALT YAPI SİSTEMİ Doğal Zemin Şekil 3. Demiryolu hattını oluşturan bileşenler 4. Raylar Modern çelik bir rayın tabanı düz olup en kesiti I-profilinden türetilmiştir. I-profilinin üst kenarları ray mantarını oluşturacak şekilde dönüştürülmüştür. İngiliz mühendis Charles Vignoles bu tasarımı 1830 yılında gerçekleştirmiştir. Avrupa da çoğunlukla kullanılan ray profili (Vignoles profili) UIC60 (Union Internationale des Chemin (International Union of Railways)rayıdır. 60 değeri metre başına rayın kg cinsinden ağırlığını ifade etmektedir. mantar Paten Şekil 4. Charles Vignoles tarafından geliştirilen ray tipi 7

8 Raylar tren tekerleklerine düzgün bir yuvarlanma yüzeyi sağlamalı ve teker dizilerine hat boyunca yön vermelidir. Aynı zamanda raylar düşey tren yüklerini taşıyarak onları traversler üzerine dağıtırlar. Tekerlek dizilerinden kaynaklanan yanal yükler ile trenlerin çekim ve frenlerinden kaynaklanan kuvvetler; raylar tarafından traverslere ve hat yatağının daha da aşağılarına iletilirler. Aynı zamanda raylar, sinyalizasyon sistemi için bir elektrik iletkeni vazifesi de ( 3.ray ) görebilirler. Aşağıdaki şekilde demiryollarında kullanılan ray çeşitleri verilmiştir. Bu raylar şehiriçi ve şehirlerarası demiryollarında ve ayrıca endüstride kullanılan raylardır. Patenli Ray İri Gövdeli Ray Şekil 5. Ray çeşitleri Oluklu raylar tramvay hatlarında kullanılır. Ayrıca diğer şase kaplamaları ile uyuşabildiği için demir yolu ve kara yolunun aynı seviyede kesiştiği yerlerde (hemzemin geçit) kara yolu, yaya yolu, hatlarında kullanılır. Sakıncalı yönü ise buden yataklarının çeşitli malzemelerle dolması, yolun sürekli bakım ve temizliğe ihtiyaç gerektirmesidir. Zira buden yataklarının dolması deray raydan çıkmalara sebep olabilir. Patenli Ray, traverse bağlantısını sağlayan ve paten ismini alan genişlemiş bir dayanma tablası ile tek yuvarlanma yüzeyinden oluşur. Çift mantarlı rayların 8

9 birçok sakıncasını ortadan kaldırmaktadır. Kolaylıkla traversler üzerine monte edilebilir. Demir traverslerde, doğrudan traverse oturtulabilirken, ahşap ve betonarme traverslere seletler yardımıyla oturtulurlar. Çift mantarlı raylar simetrik bir şekil arz edip bir alt bir de üst mantardan meydana gelir. Bu rayın ortaya atılışındaki fikir üst mantarın aşınmasından sonra rayın çevrilmesiyle alt mantarın kullanılması idi. Ne var ki üst mantarla beraber alt mantarın da sürtünmeler nedeniyle aşınmasından ötürü kullanılmasının imkânsızlığı anlaşıldı. En son bu rayı kullanan İngilizler de 1938 yılında bundan vazgeçtiler. Şimdi sadece Fransa'nın bazı bölgelerinde ikinci derecede hatlarda kullanılmaktadır. Yanak Eğimi 1:20 Rayların görevlerini özetlersek;. Demir yolu araçlarına, sürtünmenin en aza indirildiği bir yuvarlanma yüzeyi sağlamak Demir yolu araçlarının tekerleklerini kılavuzlamak Demir yolu araçlarından intikal eden kuvvetleri traverse aktarmak Ray Üzerindeki İşaretlerin Anlamlarına da değinelim. 9

10 Örneğin: KARDEMİR TURC 100.A.10 KARDEMİR : İmalatı yapan firmayı 07.1 : İmalat tarihini ( 2007'nin 1.ayı) TURC : Türkiye için imal edildiğini 100.A.10 : Pota adedini, çekilen rayın potadan çekilen kaçıncı ray olduğunu gösterir. ( üretim seri numarası ) TCDD'ce kullanılan rayların ebatları aşağıdaki tabloda verilmiş olup demir yollarında konvansiyonel hatlarda 49'luk ray kullanılmaktadır. Demir yollarının hızlı tren hatlarında ise 60'lık ray kullanılmaktadır. Hafif raylı sistemlerde ise farklı ve daha küçük kesitte raylar kullanılmaktadır. Rayın cinsi Taban Genişliği Yüksekliği Mantar Genişliği Gövde kalınlığı kg/m 150 mm 172 mm 72 mm 16,5 mm kg/m 125 mm 148 mm 67 mm 14 mm kg/m 125 mm 149 mm 67 mm 14 mm kg/m 134 mm 145 mm 64 mm 15 mm kg/m 120 mm 138 mm 62 mm 12 mm 5. Seletler Betonarme traversli bir demiryolu hattında seletler, çelik raylar ve traversler arasına konur (Şekil 6). Seletler, traversleri aşınmadan ve darbeden kaynaklanan hasarlardan korur ve raylarda elektrik izolasyonu sağlar. Ahşap traversli hatlar seletsiz olabildiği gibi, ray ile travers arasında çelik seletler konabilir. Hat dinamiği açısından, seletler önemli bir role sahiptirler. Seletler tüm hattın rijitliğini etkilerler. Hat bir tren yüküyle yüklendiği zaman; yumuşak seletler rayların daha büyük sehim yapmalarına imkan verir ve tren dingil yükleri travers üzerine daha çok dağıtılır. Yumuşak seletler yüksek frekanslı titreşimlerin sönümlenmesinde de fonksiyon görürler. Yani, bu seletler, yüksek frekanslı titreşimlerin, traverslere ve daha aşağılara yani balast içine iletimini azaltırlar. Diğer tarafta rijit seletler ise, dingil yüklerini ve yüksek frekanslı yük titreşimlerini tekerlek altındaki traverslere doğrudan iletirler. Raylar traverselere, ray ve travers altına konan bu seletlerle birlikte bağlanırlar (Şekil 6). Raylar, traverslere bağlantı malzemesi ile tutturulur. Bağlantı malzemesinin rayla temas 10

11 noktası olan mandallar (Krapo) arasında elektrik yalıtımı sağlayan bir başka malzeme bulunur. Şekil 6. Selet ve bağlantı malzemesi Bağkantı sitemi Ray altı selet Krapo altı klavuz Şekil 7. Travers bağlantı sistemi 11

12 12

13 6. Traversler Tanım: Demir yolu yük aktarımı modeline uygun şekilde, raydan kendisine etkiyen kuvvetleri daha geniş bir yüzeyde karşılayıp yayarak balast tabakasına aktaran, yolun açıklığını saptayıp koruyan ve yolu yan etkilere karşı ekseninde tutan, raylara dik yönde belirli aralıklarla döşenmiş sömellere travers adı verilir. Traversler raylara destek sağlayarak hattın genişliğini, nivelmanını ( yükseklik farkını ) ve yatay geometrisini korurlar. Traversler; yatay, düşey ve boyuna kuvvetleri raydan itibaren balast yatağına iletir. Traversler aynı zamanda iki ray arasında elektrik yalıtımı sağlarlar. Dolayısı ile, özetlersek; Bir demir yolu üstyapısında traverslerin görevleri şunlardır: ekartmanı) korumak ( eksen hattına göre simetriyi korumak ) 13

14 Önemli bir yapım elemanı olan traverslerde aranan özellikleri şu şekilde ifade edebiliriz. da ağır olmaması ( bakım-onarım gerektiği durumda ) aması, iki işçinin taşıyamayacağı kadar ( ısıya yaz dönemi ) ve rutubete dayanıklı olması Raylı sistemlerde kullanılan traversler, dingil ağırlığı, hız, çeken ve çekilen araçlardaki teknolojik gelişmeler vb. unsurlarda oluşan ilerlemeler ile travers imalinde kullanılan malzemelerin bu ilerlemelere uyum sorunu ve maliyet konusundaki düşünceler paralelinde, çeşitlilik göstermiştir. Raylı sistemlerde kullanılan traversler dörde ayrılır: Günümüzde balastlı demiryolu hatları genellikle tek bloklu (yekpare blok travers) betonarme traversler kullanılarak inşaa edilirler. Ancak Fransa da ikiz bloklu betonarme traversler de kullanılmaktadır. Ahşap traversler hemen hemen demiryolu inşaatının başlangıcından beri kullanılmaktadır. Ahşap fiyatının uygun olduğu ülkelerde, ahşap traversler hala kullanılmaktadır. Bazen çelik tavers kullanmak daha uygun olabilmektedir. 14

15 Yaygın olarak kullanılan traversler genelde 3 çeşittir: 1. Ahşap traversler 2. Betonarme traversler (Yekpare bloklu ve ikiz bloklu olmak üzere ikiye ayrılır) 3. Çelik traversler Şekil 8. Tek bloklu beton travers 15

16 Şekil 9. İkiz bloklu beton travers Betonarme Traversler: İçinde çelik gergi çubukları bulunan ve betondan yapılan traverslerdir. Traverslik ağaç bulmaktaki güçlükler ve ahşap traverslerin sakıncalı tarafları, demir traverslerin ise memnuniyet vermemesi sonucu, başka bir travers malzemesi aranmış ve betonarme traversler ele alınmıştır lu yıllarda ahşap traverslere alternatif olarak betonarme traversler kullanılmaya başlanmıştır. Betonarme traversler için pek çok tip önerilmiş ve denenmiştir. Ancak Birinci Dünya Savaşı ndan önceki dönemlerde pek başarılı olunamamıştır. Titreşimler ve contalardaki ( ray bağlantı noktaları ) şoklar bunların bir müddet sonra parçalanarak dağılmalarına neden olmuştur. İkinci Dünya Savaşı ndan sonra bir taraftan elde edilen deneyimler, diğer taraftan da ön gerilmeli beton ve özellikle elastik bağlantılardan yararlanılması ile beton traverslerin kullanımı yaygınlaşmıştır. Betonarme traversin betonunu oluşturan agrega ve çimento bazı özelliklere sahip olmalıdır. Çimento piyasada satılan portland çimentosundan daha üstün özelliklere sahip özel travers çimentosudur. Kum, içinde mil ve diğer artık madde oranı en az olandan seçilir ve yıkama işlemine tabi tutulur. Çeşitli boyutlara kırılarak betona katılan mıcır, çok sağlam ve gözenekli bir yapıya sahip balast taşından yapılır. Beton travers kalıplara döküldükten ve priz yaptırıldıktan sonra içine konularak gerdirme işlemine tabi tutulan çelikte özeldir. Bu gergi çeliği gerildikten sonra beton travers ancak beklenen görevlerini yapabilecek dayanıma ulaşır. 16

17 Beton traverslerin en önemli avantajlarından birisi yük kalktıktan sonra durumunu korumasıdır. Yani traverslerde çekme gerilemerinden dolayı çatlaklar oluşmamakta ve donatıya zarar verecek su girişi gerçekleşmemektedir. Beton traversler genelde, 2515mm uzunluğunda, 264mm genişliğinde, ray altında 203mm, merkezde is 165mm kalınlığındadır. Toplam kütlesi yaklaşık 285kg dır. En önemli dezavantajları ağırlıklarıdır. İkiz blok traversler iki adet beton ve bu blokları birleştiren bir çelik çubuktan oluşur. İkiz blok traversler Fransa hariç diğer Avrupa ülkelinde yaygın olarak kullanılmamaktadır. İkiz blok travers yekpare traverse göre kütlesi daha az olup yaklaşık 130kg dır. Özellikle balastsız üstyapılarda elverişli uygulamaları vardır. Olumlu yönleri ( yol genişliği ) iyi korur. (demir traversten az). mümkün olmaktadır. beton traversle Olumsuz yönleri r. Daha dikkatli ve makineli çalışmayı gerektirir. 17

18 değiştirilmeleri gerekir. ( Raydan Çıkma ) sonra çatlama ve kırılmalar olur. Bu sebeple de hemen Ağırlığından dolayı balasta fazla zarar verir. Çelik Traversler: Çelik traversler maliyetlerinin yüksekliği ve iklim şartlarına dayanıksız olmalarından dolayı tercih edilmemektedirler. Ancak çelik traversleri koşulları uygun ülkeler kullanmaktadırlar. Sadace 68kg ( 285 kg beton sleeper ) kütleye sahip olmaları kolay yerleştirilmelerini sağlamaktadır. Ancak balast tabakası ile tam olarak etkileşim (bütünlük ) sağlanamamaktadır. Olumlu yönleri -50 yıl olup kreozotlanmış ahşap traverslerin yaklaşık iki katıdır. esi çok daha kolay ve mükemmeldir. Ahşap traversteki gibi laçkalaşmaz. Olumsuz yönleri traverslerden daha çabuk bozulur. Yüksek hız ve ağır yük taşınmasına uygun değildir. bağlantılar iyice sıkılmamışsa, trenlerin geçişinde gürültü yapar. 18

19 Demir traversler rutubette paslanır.. Ahşap Traversler: Raylı sistemlerde günümüze kadar geçen süreçte en çok kullanılan travers çeşidi ahşap travers olmuştur. Ahşap esnek olduğundan raydan gelen kuvvetleri yaylanarak alır. Böylece darbe etkisini önemli ölçüde söndürür. Ahşap travers yapımında kullanılacak olan ağacın cinsi yukarıda değinilen traverslerde bulunması gereken özelliklere uygun olmalıdır. Ancak malzemenin yerel anlamda bulunabilir olması ve dolayısıyla da ucuzluğu, traversin yapımında kullanılacak ağaç cinsini belirleyen önemli bir unsur olmuştur. Bu nedenle ülkemizde ahşap travers yapımında en çok (sırasıyla) çam, meşe ve kayın ağaçları kullanılmıştır. Ülkemiz ormanlarının % 40 ı çam, % 25 i meşe ve % 10 u da kayındır. Bunlardan meşe ve bilhassa kayın ağaçlarından yapılan ahşap traversler bir ahşap traverste bulunması gereken sert, sağlam, esnek, ağır olma ( göreceli yol stabilitesini bozmayacak kadar ağır, taşınabilecek kadar hafif ) özeliklerini taşırlar. Fakat meşe ve kayın ormanları sınırlı olduğundan, geniş çapta kullanılamazlar. Memleketimiz demiryollarında gereken özellikleri pek taşımamasına rağmen, çam ormanlarının çokluğundan dolayı, çam travers daha çok kullanılır. Bazı ülkelerde çok sert, yanmaya ve hava etkilerine dayanıklı enjekteye ihtiyaç göstermeyen okaliptus ve azobe ağaçlarından traversler yapılmaktadır. Ahşap traversler 20. yüzyılın ortalarına kadar çok yaygın bir şekilde kullanılmışlardır. Günümüzde ahşap traversler hala kullanılmaktadır. Geri dönüşüm özelliği, iyi bir elastikiyet özelliğine sahip olması, kolay taşınması, elektriksel yalıtım özelliği ve her koşula uyarlanması önemli özelliklerindendir. Ahşap traversler genelde 254mm genişliğe, 127mm kalınlığa ve 2600mm uzunluğa sahiptirler. 19

20 Ahşap traverslere, ömürlerinin arttırılması için kreozot (katran yağı - ) adı verilen bir ilaç, 9 atmosfer basınç altında emdirilir. Bu işleme enjekte adı verilir. Enjekteden önce 3-10 yıl arasında ömrü olan çamdan yapılmış bir ahşap traversin ömrü, enjekteden sonra yıla yükselir. Yani, bu uygulama ile yaklaşık 3 kat bir hizmet ömrü artışı sağlanabilir. Enjekte ve sabote işlemleri, ahşap travers fabrikalarında yapılır. Memleketimizde, Derince ve Kaklık ta ( Denizli İli Honaz İlçesi ) ahşap travers fabrikaları vardır. Ahşap Traversin Sabotesi: Raylar, ahşap traversler üzerine dik oturmazlar. Yol eksenine doğru ( içe doğru ) 1/20 (yaklaşık ) eğiminde oturtulurlar. Bu eğim, rayın seletsiz olarak doğrudan ahşap traverse bağlanması halinde traversin üzerinin oyulması ile sağlanır. Ahşap travers fabrikalarında yapılan bu işleme sabote denir. Seletli bağlantıda genellikle eğim, selet üst yüzeyi ile verildiği için, seletli durumda, traversin sabotesi eğimsiz olarak yapılır, yontma yapılmaz. Travers, maliyeti yüksek bir hat elemanı olduğundan, ana hatta kullanılmayan traversler, onarım ve bakımı yapıldıktan sonra 2. ve 3.sınıf tali yollarda kullanılırlar. Ahşap Traversin Özellikleri; Olumlu Yönleri; Esnektir; Ahşabın doğal yapısındaki esneklik nedeniyle, raydan gelen kuvvetleri esneyerek karşıladığından darbe etkisini önler. Sürtünme de az olduğundan balasta zarar vermez. Gürültüsüz bir yolculuk sağlar, 20

21 Balasta zarar vermez, iyi bir bütünlük sağlarlar Bakım masrafı azdır. İşletme maliyetini düşürürler. Yalıtkandır Olumsuz Yönleri; Ömürleri kısadır. Rutubetten çok etkilenir. Yanma ihtimali yüksektir. Ekartmanın korunması diğer traverslere göre daha zordur Londra da; Avustralya okaliptus ağacıdan yapılmış traverslerden hava koşullarına maruz kalanlar 35 yıl, hava koşullarından korunanlar (metro içinde) 50 yıl kullanılmıştır. Yumuşak traverslerin ömrü yaklaşık yıl arasında değişmektedir. Plastik Travers Plastik traversler balastlı ve balastsız demir yollarında, tünel içinde, metroların açık hatlarında, köprü ve viyadüklerde doğrudan doğruya kullanılırlar. 21

22 Olumlu yönleri ( 50 + ) rşı dayanıklıdır. Olumsuz yönleri uygun değildir. teşe karşı dayanıklı değildir. Maliyetleri yüksektir. Bağlantı Malzemesi Raylar bağlantı malzemesi kullanılarak traverslere sabitlenir. Bağlantı malzemesinden beklenen özellikler şu şekilde özetlenebilir: a) Rayı istenen konumda tutarak dengesini sağlamak b) İnşaat ve bakım aşamalarında kolaylık sağlamak c) Ekonomik olmak. 22

23 Balast. İri taşlar demiryolu hattının yatağını (balast yatağı) oluşturmak için kullanılırlar. Raylara bağlanmış olan traversler balast yatağına yerleştirilirler. Trenlerden kaynaklanan düşey ve yatay kuvvetlere karşı hattı (rayları ve traversleri) balast tabakası korur. Hattın yatayda ve düşeyde düzgünlüğünü sağlamak için, balast traversler etrafında sıkı bir şekilde sıkıştırılır ve burajlanır (Seviyesine ve kotuna getirilen yolda boşalan travers altlarına balast doldurulması ve sıkıştırılması ). Standart balast kalınlığı 30 cm dir fakat yatay dengeyi sağlamak için traversler sonunda kalınlık 50 cm ye kadar ulaşır. Genellikle, köşeli, kırma, üniform derecelenmiş sert taşlar ve kayalar (granit, kireç taşı, curuf veya diğer kırma taşlar) iyi balast malzemesi olarak dikkate alınırlar. Ancak, bulunabilirlik ve ekonomik nedenler, balast malzemesi seçiminde daha çok dikkate alınan faktörlerdir. Balast malzemesi olarak; bazalt, kireçtaşı, granit, dolamit, riyolit, gnays, kuvarsit, mucur, çakıl vb. kullanılabilir (Şekil 11). Şekil 11. Balast malzemesi olarak çeşitli kayaç örnekleri Balast Tane Sınıfları (EN 13450) Tablo 1. Tane sınıfı kategorileri 23

24 Balast malzemesinin fonksiyonları: Traverslere düzgün bir destek sağlayarak dengeli bir yük taşıma platformu oluşturmak, Travers/balast arayüzünde oluşan yüksek gerilmeleri altyapıya kabul edilebilir değerlere düşürerek iletmek, Tren hızlarından kaynaklanan düşey, boyuna ve yatay kuvvetlere karşı traverslere direnç sağlamak, Parçalanmaya, yıpranmaya, biokimyasal ve mekanik aşınmaya ve bozulmalara karşı direnç sağlamak, hattı korumak. Drenaj için yeterli geçirgenliği sağlamak, Kirliliği azaltarak bitki oluşumunu önlemek, Gürültüyü önlemek, Balast Altı İri taneli, iyi kalitedeki balast üst tabakası ile ince taneli alt tabaka yani doğal zemin arasında bir geçiş tabakası olarak alt balast malzemesi tercih edilir. Bu tabaka, balast ve toprak gövdenin karşılıklı penetrasyonunu önler ve don penetrasyonunu azaltır. Gerekli filtre koşullarını sağladığı sürece, her hangi bir kum veya agrega malzemesi alt balast malzemesi olarak kullanılabilir. 24

25 Genellikle tane boyutu 0.05 mm ve 20 mm ( Balast : mm ) arasında olan kumagrega karışımı gibi pahalı olmayan malzemeler kullanılabilirler. Bazı özel durumlarda asfalt betonu, jeosentetikler veya çimento/kireç karışımı gibi daha pahalı malzemeler kullanılabilir. Bu gibi iyileştirme çalışmaları daha çok alttaki toprak gövdenin mukavemetine ve rijitliğine bağlıdır. Doğal bir zemin karışımını veya bir dolguyu ifade eden toprak gövdenin düşük rijitliğe ve/veya mukavemete sahip olduğu durumlarda, aşırı hat bozulmalarını önlemek için ileri düzeyde alt balast tabakalar düşünülmelidir. 10. Geotekstiller ve Geogridler Bazan, toprak gövde ve altbalast karışmasını önlemek için geotekstiller kullanılır. Geotekstiller sentetik fiberli geçirgen geomebranlardır. Bu malzemeler, granüllü malzemeden oluşan iki ardışık tabakayı ayırmak ve/veya yetersiz mekanik mukavemete sahip bir zemin tabakasını güçlendirmek için kullanılırlar. Bu malzemeler aynı zamanda filtre veya drenaj amaçlı olarak da kullanılabilirler. Geogridler ise çok kötü zemin koşullarında, daha çok zeminin taşıma gücünü artırmak için kullanılırlar GEOTEKSTIL 25

26 GEOTEKSTİL GEOGRID 26

27 GEOGRID UYGULAMASI 11. Toprak Gövde Toprak gövde (veya formasyon), hat yatağı için bir temel vazifesi görecek olan düzleştirilmiş bir zemin veya kaya yüzeyidir. Hat yatağına düzgün bir profil vermek için zemin üzerine bazan ek bir tabaka konur (formasyon tabakası). Balast altı ve balast tabakası bu malzeme üzerine serilir. Hattın yapısında toprak gövde çok önemli bir bileşendir. Toprak gövde, doğru uygulanmazsa, trafik yüklerinin ve çervesel etkilerin etkisiyle hat bozulmalarına ve kötü hat kalitesine sebep olmaktadır. Maalesef, mevcut hatlarda toprak gövde bakımı bakım ve yenileme çalışmalarında yer almamaktadır. Toprak gövde serildikten sonra yapılabilecek müdahaleler çok sınırlıdır. 27

28 40) Buraj: Seviyesine ve koduna getirilen yolda boşalan travers altlarına balast doldurulması ve sıkıştırılması. 41) Dresaj: Yoldaki eksen kaçıklıkları ve kaçıklıkları düzeltme işlemi. 42) Ripaj: Dresaj sırasında yolun sağ ve sola kaydırılması. 43) Ray eğimi: Raylara yol içerisine doğru verilen eğim 1/20, 1/40 44) Ekartman (Yol açıklığı): Ray mantarı üst seviyesinden 15 mm. Aşağıdan ölçülen mesafe (normal: 1435 mm.) 45) Travers ekerleri: Travers aralıklarının ve traverslerin yol eksenine dik olmaması bozukluğu. 46) Nivelman: Yolun uzunlamasına ölçülmesi. 47) Pleş: Kurplarda belli bir ip boyu esas alındığında ipin ortasından dire yayı arasındaki mesafe. 28

29 48) Şominiman: Rayların uzunlama istikamette yürümesi. 49) İnbisat (Genleşme) Payı: Cebireli contalarda yolun döşendiği saatteki ray sıcaklığına göre conta bırakılan aralık. 50) Dingil: Araç tekerleklerinin bağlı olduğu aks. ( İki tekerlek bir aks dilgil olarak algılanır.) 51) Bandaj: Rayla temas eden tekerlek yüzeyi. 52) Buden: Tekerleğin yoldan düşmesini engelleyen çıkıntı. 53) Makas: Demiryolu araçlarının bir yoldan bir yola geçişini sağlayan özel demiryolu tesisi. 54) Basit makas: Sadece bir yoldan diğer bir yola geçişi sağlayan makas. 55) Birleşik (muzzaf) makas: Bir yoldan iki ayrı geçişi sağlayan makas. (İki adet basit makasın iç içe montajıyla imal edilmiştir. Depo ve atelye alanlarında yerden tasarruf için kullanılır.) 56) Çapraz makas: Kesişen iki yoldan her yönde geçişi sağlayan demiryolu tesisi. 57) Kruvazman: Kesişen iki yolda sadece karşılıklı geçişi sağlayan demiryolu tesisi. 58) S makas: paralel iki yolda birbirinden diğerine geçişi sağlayan makas sistemi. (Genellikle iki basit makastan oluşur.) 59) Çapraz takım: Paralel iki yolda karşılıklı geçişi sağlayan makas sistemi. (Genellikle dört basit makas ve bir kruvazmandan oluşur.) 60) Makas eğimi: Bir makasta doğru yol ekseni ile sapan yol ekseninin kesiştiği yerdeki açının tanjant değeri. 61) Makas mihveri: Bir makasta doğru yol ekseni ile sapan yol ekseninin kesiştiği nokta. 62) Makas dili: Makastan geçen tekerleğin geçtiği tarafa yönelmesini sağlayan ve özel raydan imal edilmiş, bir ucu ince, diğer ucu ray profilinde olan makas parçası. 63) İğne ucu: Makas dilinin ince ucu. 29

30 64) Makas dil ökçesi: Makas dilinin normal ray profilinde olan ucu ve normal ray ile bağlandığı nokta. 65) Yaslanma rayı: Makas dilinin tekerleği yönlendirme sırasında yaslandığı özel havşalanmış ray. 66) Makas kumanda sistemi: Makas dillerinin istenilen yönde tanzimini sağlayan tertibat. 67) Makas kilitleme sistemi: Makas dillerinin tanzim edildiği yönde kilitleyerek geçiş emniyetini sağlayan tertibat. 68) Dil kayma yatağı: Makas dili altında buluna, traverslere monte edilmiş, dillerin kolay hareketini sağlayan çelik yataklar. 69) Dil arka emniyet takozu: Dil arkasında destek sağlayarak kayma yatağı üzerinde bulunan bölgede ekartmanın bozulmasını sağlayan özel takozlar. 70) Makas göbeği: Dil ile yönlendirilmiş tekerleğin diğer yola ait rayı geçerek gitmesini kolaylaştıran makas parçası. * Parçalı göbek: Göbek ucu ve tavşan ayakları normal raydan yapılarak takoz ve blonlar vasıtasıyla birleştirilerek oluşturulan makas. * Yarı monoblok göbek: Göbek ucu mono-blok parçadan imal edilerek arkasına alınan kaynağı ile normal raylar kaynaklanmış ve tavşan ayakları normal raydan imal edilerek takoz ve blonlar vasıtasıyla birleştirilerek oluşturulan makas göbeği. * Monoblok döküm göbek: Göbek ucu ve tavşan ayakları komple döküm yapılarak oluşturulan ve göbek uçları normal raya alın kaynağı yapılarak birleştirilen makas göbeği. 71) Demeraj: İvmeleme. 72) Demeraj mesafesi: Aracın ivmeleme süresince katettiği mesafe. 73) Fren mesafesi: Aracın frene geçmesiyle durması arasında katettiği mesafe. 74) Deray: Araç tekerleğinin herhangi bir nedenle ray üzerinden düşmesi. 75) Ray salyesi: Rayların uzunlama istikamette kaydırılması. 30

31 76) Röper: Demiryolu hattının kod ve eksen bakımından proje değerini belirten tespit noktası. 77) Düşüklük: Uzunlama yönde yapılan ölçümde yoldaki alçalmış kısım. 78) Seviye farkı: Yolun herhangi bir noktasında yapılan ölçümde iki ray dizisi arasındaki yükseklik farkı. 31

32 32

33 33