Demiryolu Titreşimlerinin Konfora Etkisinin Örnek Hatlarda İncelenmesi *

Transkript

1 KISA BİLDİRİ

2

3 İMO Teknik Dergi, , Yzı 314, Kıs Bildiri Demiryolu Titreşimlerinin Konfor Etkisinin Örnek Htlrd İncelenmesi * Zübeyde ÖZTÜRK* Turgut ÖZTÜRK** Hluk EROL*** Veysel ARLI**** ÖZ Çlışmd, İstnbul d iki frklı rylı sistemin titreşim çısındn yolculuk konforlrı incelenerek, düşük konforlu kesimlerde nedenleri rştırılmktdır. Bu mçl önce Aksry-Hvlimnı hfif metro httı ve sonr Zeytinburnu-Kbtş trmvy httı tnıtılrk, bu htlrın üstypılrı hkkınd bilgi verilmektedir. Yolculuk konforunu belirlemek için ypıln titreşim ölçümünde; 3 eksenli ivme ölçer, sürücü koltuğunun ltın yerleştirilmiş ve ISO Stndrdın göre ölçüm sonuçlrı incelenmiştir. Ölçümler sonucund 1/3 oktv bnt ivme değerlerine, frekns ğırlık filtrelerinde tnımlı kznçlr uygulnrk, ilgili eksen doğrultusund ğırlıklndırılmış oln toplm değerler punlm yöntemi ile değerlendirilmiştir. Anhtr Kelimeler: Demiryolu, Titreşimler, Yolculuk konforu ABSTRACT Influences of Rilwy Vibrtions on Pssenger Comfort Invesigtion on Exmple Trcks In this study, field vibrtions were surveyed to investigte trvel comfort of two different ril systems in Istnbul nd the resons of low comfort zones. With this purpose, first Aksry-Airport metro line nd then Zeytinburnu-Kbtş trm line were investigted with their superstructure informtion. For gthering informtion to determine trvel comfort, 3- xis ccelerometer ws plced under the set of driver. And results were determined ccording to ISO stndrd. At the end of mesurements, totl weighted vlues towrd the relevnt xis s were obtined with 1/3 octve bnd ccelertion vlues by pplying gins defined in frequency weight filters. Keywords: Rilwy, Vibrtions, Trvel comfort Not: Bu yzı - Yyın Kurulu n günü ulşmıştır Eylül 009 gününe kdr trtışmy çıktır. * İstnbul Teknik Üniversitesi, İnşt Fkültesi, İstnbul - zozturk@ins.itu.edu.tr ** İstnbul Teknik Üniversitesi, İnşt Fkültesi, İstnbul - tozturk@ins.itu.edu.tr *** İstnbul Teknik Üniversitesi, Mkin Fkültesi, İstnbul - erolh@itu.edu.tr **** İstnbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstnbul - veyselrli@hotmil.com

4 Demiryolu Titreşimlerinin Konfor Etkisinin Örnek Htlrd İncelenmesi 1. GİRİŞ İnsn vücudunun bzı kısımlrı, ivmelenme ve meknik titreşimler gibi dış etkilere krşı tepki gösterirken, freknslr dh duyrlı olmktdır, Çizelge 1. Ayrıc kişilerin titreşimlere krşı gösterdiği tepkiler de frklı olbilmektedir, [1]. Çizelge 1. İnsn vücudunun itreşime duyrlı olduğu frekns rlıklrı Kftsı 0-30 Hz Kol 5-10 Hz Gözbebeği 0-90 Hz El Hz Omuz 4-5 Hz Omurg 10-1 Hz Göğüsduvrı Hz Krın 4-8 Hz Altkol Hz Bcklr -0 Hz Rylı tşıtlrd titreşimlerin n kynğı, rç tekerleğinin ry yüzeyi üzerinde yuvrlnırken, ry ve tekerlekte oluşn ypısl titreşimlerdir. Bu titreşimlerin en önemli nedenleri; lt ypı bozukluklrı, ry ve tekerlek yüzeylerindeki şınmlr sonucund zmnl oluşn geometrik bozulmlrdır. Diğer nedeni ise tşıt tekerleğinin; ry bğlntı yeri, kynk noktlrı, mks, kruvzmn vb. kesimlerdeki çrpmsıdır. Demiryolunun çevresel etkileri ve titreşim özellikleri konusund 1930 lu yıllrdn itibren birçok teorik ve uygulmlı çlışm ypılmıştır. Demiryolu rştırm kurumlrı olrk ORE ve dh sonr ERRI düz yollrd ve dönemeçlerdeki yolculuk konforu konusund rştırmlr ypmış, [1-4], CEN bu rştırmlr dynrk tslk stndrt hzırlmış, [5-7] ve ISO demiryolund tüm konfor değerlendirmelerine yönelik stndrtlr geliştirmiştir, [8-11]. Yolculuk konforunun yöntem ve sonuçlrı üzerine kpsmlı bir rştırm Kufver trfındn ypılmış olup, özellikle yty yol geometrisinin konfor etkisi ele lınmıştır, [1]. Bu ise, İstnbul d iki kentiçi rylı sisteme it titreşimlerin ölçülmesi, değerlendirilmesi ve bu sonuçlr neden oln etkenlerin rştırılmsındn oluşn frklı ve özgün bir çlışm olup, titreşimle ilgilenen kişi ve kurumlr için ktkı sğlycktır.. SEÇİLEN HATLARDA TİTREŞİM ÖLÇÜMÜ VE DEĞERLENDİRİLMESİ Çlışmd incelenen htlrdn biri oln Aksry-Otogr-Hvlimnı rsındki hfif metro, 18 istsyonlu ve 0 km uzunluğunddır. Aksry-Yenibosn rsındki 18 kmlik ht blstlı ve Yenibosn-Hvlnı rsındki km ht blstsız inş edilmiştir. Ry tipi S49 900A dır, HM (Vossloh W14) elstik bğlntı sistemi kullnılmıştır, mks ve viydüklerde hşp trvers, diğer kısımlrd ise B55 beton trvers bulunmktdır. Htt kullnıln blst tbksı, 30-60mm tne çplı bzlt tşındn olup, yüksekliği trvers ltındn itibren 30-40cm rsınd değişmektedir. Zeytinburnu-Eminönü-Kbtş trmvy httı ise 13, km uzunluklu, istsyon syısı 4 tür. 700A kliteli RI60 oluklu rylrını, 30x15cm boyutlrınd ve 75cm rlıklrlı dontılı beton bloklr tşımktdır. Ölçümlerde kullnıln 3 eksenli ivme ölçer, sürücünün oturduğu koltuğun ltın ISO e göre yerleştirilmiştir. Ölçümler gidiş ve dönüş süresince rdışık istsyonlr rsınd ypılmış, Brüel-Kjer firmsının bilgisyr tbnlı PULSE Type 3560C sistemi kullnılmıştır, [8-481

5 Zübeyde ÖZTÜRK, Turgut ÖZTÜRK, Hluk EROL, Veysel ARLI 11]. Yty ve düşey yönlerde, titreşim hızının (rms) değerleri, frekns bğlı olrk, 0.1 Hz-400 Hz frekns rlığınd ve 1/3 oktv bntlrınd gerçekleştirilmiştir. Ölçülen ivme değerlerine, ilgili stndrtlrd çıklnn tşıtın boyun titreşimlerine (x ekseni) W d, enine titreşimlerine (y ekseni) W d, düşey yöndeki titreşimlerine (z ekseni) W b frekns ğırlık filtreleri uygulnmıştır. Bu frekns filtreleri kzncının frekns bğlı olrk değişimleri, Şekil 1 de gösterilmiştir Frekns Kzncı [db] Frekns Kzncı [db] Frekns [Hz] Frekns [Hz] Şekil 1. W d ve W b frekns ğırlık filtresi kzncının frekns bğlı olrk değişimi Ölçümler sonucund 1/3 oktv bntlrınd elde edilen ivme değerlerine, frekns ğırlık filtrelerinde tnımlnn kznçlrı uygulnrk, ilgili eksen doğrultusund ğırlıklndırılmış toplm değerleri ( w ) Bğıntı 1 den elde edilmiştir. W = (Wi i ) (1) i Her üç eksen için bu işlemler yrı yrı tekrrlndıktn sonr, üç dik eksenden elde edilen ivmeler kullnılrk, titreşimlerin toplm ivme düzeyleri ( v ) Bğıntı den elde edilmiştir. = + () v (k x Wx ) + ( k y Wy ) ( k z Wz ) Hesplnn toplm ivme düzeyleri, ISO ve ISO Stndrtlrın göre değerlendirilmiştir. Çizelge de, 1 konfor bkımındn en kötü durumu, 10 en konforlu durumu belirtmektedir, [5-7]. Arcın mksimum ivmesi için, Frnsız Devlet Demiryollrı 0.5m/sn, Avrup Stndrdizsyon Komitesi 1m/sn değerini kullnmktdır. Elde edilen değerlere göre konforun kötü olduğu kesimler incelendiğinde, blst problemlerinin önemli boyutlrd olduğu gözlenmiştir. İncelenen hfif metro httı 16 yıldır işletmede olduğu için, bkım ihtiycı zmn içinde rtmıştır. Klsik blstlı sistemlerde toplm trfik yükü rttıkç, periyodik burj ve tşlm dışınd bşk bkımlrın d ypılmsı gereklidir. Bzı kesimlerde burj yeterli olmmkt, bu işlem blstın prçlnmsın neden olduğu için yolun dh fzl bozulmsın d neden olbilmektedir. Blst eleme ile ilgili kriter, ERRI D18 Stndrtınd verilmektedir ve bun göre,5mm elek çpındn geçen blstın ğırlık olrk ornı %30 ulştığınd blst eleme işleminin ypılmsı gerekir. Belirtilen hfif metro httındn iki istsyon rsınd rstgele seçilen 4813

6 Demiryolu Titreşimlerinin Konfor Etkisinin Örnek Htlrd İncelenmesi noktlrd, bir trvers ltındki tüm blst çıkrılrk elekten geçirilmiş ve,5mmlik elekten geçen mlzemenin ğırlıkç ornı %60-70 ornlrınd bulunmuştur. Çizelge. Titreşim seviyesine göre yolculuk konforu tepkisi ve konfor punlrı Titreşim ivmesi değeri (m/sn ) Yolculuk konforu tepkisi Toplm ivme v (m/sn ) Konfor indeksi <0,315 Konforlu.5 ve üzeri 1 0,315-0,63 Çok z konforsuz ,5-1 Birz konforsuz ,8-1,6 Konforsuz ,5-,5 Çok konforsuz > Aşırı konforsuz ve ltı SONUÇLAR Çlışmd, yolcu ve sürücü konforunu belirlemek mcıyl Aksry-Hvlimnı hfif metro ile Zeytinburnu-Kbtş trmvy httındki titreşimler ISO Stndrtın uygun olrk ölçülmüş ve sonuçlr değerlendirilmiştir. Konforun kötü olduğu kesimler incelendiğinde, blst problemlerinin önemli boyutlrd olduğu gözlenmiştir. Blst tnelerinin kirlenmesi vey yuvrlklşmsı sonucu, birbirine tutunm ve yol stbilitesini sğlm fonksiyonu zlmkt, bu durum yolculuk konforunu olumsuz etkilemektedir. Trmvy httınd ise trmvy httını iyileştirme projesi kpsmınd, kısmen blstın kldırılrk yerine beton tbk inş edilmiş ve böylece üstypının kısmen yenilenmiş olmsı bu kesimlerde konforu rttırmıştır. Beton tbk ile birlikte titreşim zltıcı ped, elstik bğlntı elemnı vb. önlemler uygulnmıştır. Henüz blstlı üstypı olrk kullnıln ve yenilenmemiş oln kesimlerde ise, blst tbksındki problemler nedeniyle konfor zlmktdır. Kynklr [1] ERRI, Appliction of ISO stndrd 631 to rilwy vehicles: Comfort index Nmv: Comprison with the ISO/SNCF comfort note nd with the Wz. B153/RP 1, [] ERRI, Effects of vibrtions on pssengers nd drivers. Applictions of the ISO nd CEN stndrds concerned: Comfort evlution of pssengers seted in tilting nd nontilting vehicles on curved trck. ERRI B07/RP. Utrecht: ERRI,

7 Zübeyde ÖZTÜRK, Turgut ÖZTÜRK, Hluk EROL, Veysel ARLI [3] ORE, Appliction of the ISO Stndrd 631 to rilwy vehicles: Vibrtory comfort drwing up weighting curves. Report B 153/RP 10. Utrecht: ORE, [4] ORE, Appliction of ISO Stndrd 631 to rilwy vehicles: Influence of the low frequency components on the evlution of comfort. Question B 153, 153/RP [5] CEN, Rilwy pplictions. Ride comfort for pssengers. Mesurement nd evlution. CEN preenv 199. Brussels: CEN,1996. [6] CEN, Rilwy pplictions: Testing for cceptnce of running behvior of rilwy vehicles; Prt 1: "On-trck" tests. PrENV (CENTC 56 WG 10), CEN, 1996b. [7] CEN, Rilwy pplictions - Ride comfort for pssengers - Mesurements nd evlution, ENV 199. Brussels: CEN, [8] ISO, Mechnicl vibrtion - Lbortory method for evluting vehicle set vibrtion Prt : Appliction to rilwy vehicles. ISO/DIS Genev: ISO,1996. [9] ISO, Mechnicl vibrtion - Mesurementnd nlysis of vibrtion to which pssengers nd crew re exposed in rilwy vehicles. ISO/DIS Genev: ISO, 1996b. [10] ISO, Mechnicl vibrtion nd shock - Evlution of humn exposure to whole body vibrtions - Prt 1: Generl requirements. ISO :1997 (E). Genev: IS0, [11] ISO, Mechnicl vibrtion nd shock - Evlution of humn exposure to whole-body vibrtion - Prt 4: [1] Kufver, B. Methods for evlution of ride comfort s function of vehicle rections cused by rilwy lignment. Linköping: VTI,