Yrd. Doç. Dr. N. Özgür Bezgin 9/27/2017. Demiryolu Mühendisliği ve Toprak İşleri. 3. Ders

Transkript

1 GÜZ 2017 İnşaat Mühendisliği Bölümü Balastlı bir demiryolu hattının kesiti -Cross section of a ballasted railway line- Toprak İşleri ve Demiryolu Mühendisliği -Earthworks and Design of Railways- Yrd. Doç. Dr. N. Özgür Bezgin o z g u r. b e z g i i s t a n b u l. e d u. t r 12 Ekim 2017 Üçüncü Ders Demiryolu taşıtları -Railway vehicles- Demiryolları üzerinde hareket eden taşıtlar, hareket nitelikleri itibariyle 3 kısma ayrılabilir: 1. Çeken araçlar. (Locomotive) DEMİRYOLU ARAÇLARI 2. Çekilen araçlar. (Wagon) 3. Çeken taşıyıcılar. (Electrified wagons)

2 Demiryolu taşıtları -Railway vehicles- Çeken araçlar, lokomotif (locomotive) olarak isimlendirilen ve hareket için ihtiyaç duyulan enerjiyi dönüştürüp kullanarak (buharlı, dizel, dizel elektrik) veya doğrudan kullanarak (elektrikli) hareket için gereken mekanik işe dönüştürebilen araçlardır ler buharlı lokomotifler s steam locomotives- Lokomotif ve yakıt vagonu (tender). Çekilen araçlar, üzerlerinde yük taşıyan veya insanların oturduğu, kendi hareket enerjisini üretemeyen ve bu nedenle çekilmek zorunda olan ve vagon (wagon) olarak isimlendirilen yapılardır ler elektrikli lokomotifler s electric locomotives- Günümüzde dizel-elektrikli lokomotifler -Contemporary diesel-electric locomotives-

3 Elektrikli demiryolu hattı -Electrified railway- Günümüzde elektrikli lokomotifler -Contemporary electric locomotives- Balastlı demiryolu hattı -Ballasted railway- Tarihi vagonlar -Historical wagons- Tarihi vagonlar -Historical wagons- Farklı yük türlerini taşımak için özel olarak imal edilmiş tarihi vagonlar.

4 Tarihi vagonlar -Historical wagons- Tarihi vagonlar -Historical wagons- Barut ve levha taşımak için imal edilmiş iki ayrı vagon. Tarihi vagonlar -Historical wagons- Çağdaş vagonlar -Contemporary wagons-

5 Çağdaş vagonlar -Contemporary wagons- Çağdaş vagonlar -Contemporary wagons- Çağdaş vagonlar -Contemporary wagons- Çekme ve taşıma özelliklerine sahip araçlar -Vehicles with towing and carrying capabilities- Çeken taşıyıcılar, hareket için gereken enerjiyi kullanarak hareketi mümkün kılan işi üretebilirken çoğunlukla insan taşıyabilen araçlardır. Ray-arabası (railcar), otomotris, otoray (autorail) olarak anılan bu araçlar, geçmişte tek parçalı şehir içi toplu taşıma araçları olarak, günümüzde ise tek ve çok parçalı hafif raylı sistemler ve bazı hızlı tren modellerinde kullanılmaktadır.

6 Çekme ve taşıma özelliklerine sahip araçlar -Vehicles with towing and carrying capabilities- Tarihi otoray -Historic autorail- Çok eskiden buhar motorlu olan çeken taşıyıcılar, sonradan dizel, dizel elektrik motorlu ve elektrik motorlu olmuşturlar. Dizelli araçlar çoğunlukla otoray, elektrikli olanlar ise otomotris olarak anılırlar. Günümüzde, tek parçalı (single unit) veya çok parçalı (multiple unit) olabilen ve hem çekme hem de taşıma özelliğine sahip araçlar ray arabası veya ray otobüsü olarak nitelendirilmekte ve dizel veya elektrikli olma durumlarına göre DMU veya EMU olarak ifade edilmektedirler. Tarihi otoray -Historic autorail- Demiryolu taşıtları -Railway vehicles-

7 Çağdaş ray arabası - EMU -Contemporary railcar Electric multiple unit- Çağdaş ray arabası -Contemporary railcar - Demiryolu taşıtlarının fiziksel oluşumu -Physical formation of railway vehicles- Bir demiryolu aracının 3 ana parçası bulunmaktadır: DEMİRYOLU ARAÇLARININ BÖLÜMLERİ 1. Gövde, sandık, karosser (body): Makinanın, yolcuların veya yükün içerisinde yer aldığı bölüm. İsveçce den alıntılanan karosser kelimesinin dilimize karöser olarak taşınması ile yerleşen bu kelime ile kastedilen şey gövdedir. 2. Taşıyıcı, şasi (chassis): Gövdeyi taşıyan taşıyıcı. Fransızca chassis kelimesinin taşınması ile oluşturulmuştur. 3. Dingil, aks takımları (axle groups): Taşıyıcının bağlı olduğu ilerleten tekerlekler ve tekerleklerin takılı olduğu dingilden oluşan aksamdır.

8 Demiryolu taşıtlarının fiziksel oluşumu -Physical formation of railway vehicles- Demiryolu taşıtlarının tekerlek ve dingil aksamı -Wheel and axle formation of railway vehicles- Bir demiryolu aracının dingilleri taşıyıcı veya yürütücü olabilir. Yürütücü dingiller, motris dingiller olarak anılır. Şasiyi doğrudan taşıyan dingiller vagonlarda kullanılmakta olup vagon gövdesine dik ve sabit olarak yerleşiktirler. Kaynak: Demiryolu, Prof. Dr. Güngör Evren Demiryolu taşıtlarının tekerlek ve dingil aksamı -Wheel and axle formation of railway vehicles- Ray ve tekerlek etkileşimi -Rail and wheel interaction- Karayolu taşıtlarının aksine, demiryolu araçlarında dingiller ve tekerlekler genelde birbirine bağlı ve kaynaşmış olarak üretilirler ve birlikte dönerler. Bu sayede, karayolu taşıtlarında olduğu gibi bağımsız bir tekerlek ve dingil arasında ihtiyaç duyulan karmaşık rulman mekanizmasına gerek kalmadığı gibi, bir demiryolu aracının tekerine gelen ağır yükler altında böylesi bir rulmanın görebileceği zararlar da önlenmiş olur. Tekerleklerin dingile sabitlenerek birlikte dönmesi, tekerleklerin arasındaki mesafenin sabit tutulmasını da kolaylaştırır. Günümüzde bazı firmalar (Talgo), bağımsız tekerlekli dingil unsurları üzerinde çalışmalar yapmaktadırlar. Tren tekerleği ile ray arasındaki irtibat alanı 1-2 cm 2 mertebesindedir. Teker, ray üzerinde, tekerlek üzerinde yer alan ve buden olarak adlandırılan bir kılavuz aracılığı ile raydan düşmeden hareket eder.

9 Sabit tek dingil ve tekerlekler -Fixed single axle and wheels- Sabit dingilli vagonlar en fazla yaklaşık 16 metre ye kadar üretilmişlerdir. Dingil konumunun sabit olması, dönüşlerde tekerlekler ile ray arasında sürtünmenin oluşmasına yol açmaktadır. Ayrıca artan yükler, tek bir dingil üzerine bindirilebilecek yüke de sınır getirmektedir. Dönebilen, birden çok birleşik dingil ve tekerlek -Multi axle and wheels that can rotate Artan yükler ve uzayan vagon boyları ile birlikte şasiyi taşıyan dingillerin sayısının artırılması gerekmiştir. Artan sayıda dingilin hat üzerinde hareketine imkan verebilmek için boji (bogie) adı verilen yapılar oluşturulmuştur. Bir boji, özel bir taşıyıcı ile birleştirilmiş birden çok tekerlek ve dingilin bir araya getirilmiş halidir. Ağırlıkları 5 8 Ton-f/boji mertebesindedir. Boji (Vagon) -Bogie (Railcar)- Boji (Vagon) -Bogie (Railcar)-

10 Boji (Vagon) -Bogie (Railcar)- Bir boji modelinin özellikleri - Properties of a bogie model - Gövde -Body- Taşıyıcı -Chassis-

11 Boji (Vagon) -Bogie (Railcar)- Boji (Lokomotif) -Bogie (Locomotive)- Demiryolu taşıtlarının tekerlek ve dingil aksamı -Wheel and axle formation of railway vehicles- Yakın geçmişte ve çağdaş lokomotif dingil düzenleri ve kodlaması - Recent past and contemporary notations of locomotive axle formations- Şasiyi doğrudan taşımayan dingiller, boji içerisinde yer alıp şasiye, belirli bir eksen etrafında dönebilecek bir şekilde bağlantılandırılmışlardır. Günümüzde çoğu vagonlarda ve lokomotiflerde bojiler kullanılmaktadır. Dizel ve elektrikli lokomotiflerde dingil kodlaması. Günümüzde Yakın geçmişte

12 Dizel elektrikli lokomotif -Diesel electric locomotive- Elektrikli lokomotif -Electric locomotive- Tarihte, buharlı lokomotiflerin dingil kodlaması -Axle coding of historical steam locomotives- Whythe işaretlemesi -Whythe notation- Buharlı lokomotiflerde dingil kodlaması, taşıyıcı ve çekici dingilleri dikkate alarak yapılmıştır. Bazı ülkeler, teker sayısı ile ifade ederken diğerleri dingil sayısını dikkate almıştır. Buharlı lokomotiflerin dingil düzenini, çekici ve taşıyıcı kapsamında ifade etmek üzere Frederick Methvan Whythe tarafından 1900 senesinde geliştirilen yöntem. Sıralama: Öncü tekerlekler (leading wheels), yürütücü tekerlekler (driving wheels), izleyen tekerlekler (trailing wheels)

13 Öncü ve izleyen tekerlekler -Leading and trailing wheels XA Triplex Büyük buharlı lokomotifler -Big steam locomotives- Gövde -Body- Kocaoğlan (Big Boy) adı verilen bu lokomotif 26 metre lokomotif, 41 metre toplam uzunluğundadır. Dağlık güzergahlarda maden cevheri çekmek için tasarlanmışlardır. 350 Ton lokomotif, 200 Ton tender, toplam 550 Ton. 60 Ton çekiş kuvveti.

14 Ülkemizde demiryolu araçlarının üretimi -Production of railway vehicles in our country- Milli demiryolu araç ihtiyaçlarımızı karşılamak üzere TCDD ile birlikte çalışan 3 kuruluş bulunmaktadır: DEMİRYOLU ARAÇLARININ GENEL ÖZELLİKLERİ TÜLOMSAŞ. Türkiye Lokomotif ve Motor Sanayi A.Ş. Lokomotif ve sanayi ürünlerinin üretimi, ayrica yük vagonlari, her çesit dizel elektrik motorlari, hafif rayli sistem araçlari, tank motorlari, cer motorlari ve diger agir sanayi ürünlerinin imalatı. TÜDEMSAŞ: Türkiye Demiryolu Makinaları Sanayi A.Ş. Yük ve yolcu vagon tamiri, her türlü yük vagonu ve yedek parça üretimi. TÜVASAŞ: Türkiye Vagon Sanayi A.Ş.Vagon üretimi Yolcu vagonları -Passenger railcars- Yolcu vagonları -Passenger railcars- Günümüzde, kentler arası trenlerin yolcu vagonları ortalama metre uzunlukta, ortalama boş ağırlıkları Ton, dolu ağırlıkları ise Ton mertebesinde olmaktadır. Taşınan yolcu sayısını artırmak için iki katlı vagonlar üretilerek vagon başına yolcu sayısı ortalama yolcu/vagon mertebesine çıkarılmıştır. Pulman, kuşet, yataklı ve yemekli olarak dört ana türde imal edilirler. Yolcu taşımak üzere iç yapıları ve konfor gereklilikleri düzenlenir. Seyahat yol ve süresinin uzunluğu ve gece/gündüz seyahat durumları göz önüne alınarak iç yapıları tasarlanır. Bir pulman vagonda ortalama 60 kişi, kuşetli vagonda 10 bölüm ve 40 kişi, yataklı vagonda 10 bölüm ve 20 yatak yer almaktadır. w w w. t u v a s a s. c o m. t r Tek katlı vagonlardan oluşan bir tren seferinde ortalama 350 yolcu nun seyahat etmesi mümkündür.

15 Yük vagonları -Freight railcars- Yük vagonları -Freight railcars- Günümüzde, yük vagonları, maden, tahıl, sıvı, hurda, kimyasal, yapı malzemeleri ve diğer türde ürünleri taşımak için tasarlanırlar. 2, 4 veya 8 dingilli olabilmektedirler metreye kadar uzunluklarda olabilmektedirler. Dara olarak anılan boş ağırlıkları Ton arasında, taşıma değerleri ise 125 Tona kadar çıkabilmektedir. Normal koşullar altında, yük vagonlarında dingil üzerine gelen yük ortalama 22,5 25 Ton/dingil olmaktadır. w w w. t u d e m s a s. c o m. t r Lokomotifler -Locomotives Lokomotifler -Locomotives Günümüzde, dizel elektrik ve elektrikli lokomotifler kullanılmaktadır. Çoğunlukla 4 veya 6 dingil ile taşınan dizel elektrik lokomotiflerin ağırlıkları Ton-f arasında değişebilmektedir. Ortalama Ton-f çekiş kuvveti üretebilecek motorlara sahiptirler. Yüksek çekiş güçleri ile dizel elektrikli veya elektrikli lokomotifler, düşük yuvarlanma dirençleri ile demiryollarında çok uzun ve ağır vagon katarlarını çekebilmektedirler. Birden fazla lokomotifin birlikte kullanılması ile daha da yüksek çekiş güçleri mümkün hale gelir. ABD de 180 vagonlu metre (3,6 km) vagon katarı çekilebilmiştir. %0,5 yuvarlanma direnci ile 50 Ton-f çekiş kuvvetine sahip bir lokomotif ile Ton luk yük çekilebilir. Bir TIR en fazla 44 Ton yük taşıyabilir. w w w. t u l o m s a s. c o m. t r

16 Elektrikli tren setleri -Electrical train sets- Elektrikli tren setleri -Electrical train sets- Konvansiyonel, hızlı ve yüksek hızlı elektrikli trenler, lokomotif çekerli veya güç dağıtımlı olabilmektedir. Lokomotif çekerli trenlerde önde ve arkada yer alan lokomotifler ile hareket sağlanırken, güç dağıtımlı trenlerde her vagon ayrı bir motora sahip olup tüm dingiller yürütücü özellikledir. Dingil yükü en fazla Ton-f/dingil dir. Örneğin, İspanyol Talgo firması çekerli türde üretim yaparken, Güney Koreli Hyundai güç dağıtımlı üretim yapmaktadır. Ortalama metre uzunlukta olup bir seferde ortalama yolcu taşıyabilmektedirler. 8 dingilli motris, 12 dingilli taşıyıcı (2 lokomotif ve 3 vagon) 20 dingilli dolu bir hızlı trenin toplam ağırlığı ortalamada 250 Ton civarındadır. w w w. t a l g o. c o m w w w. h y u n d a i - r o t e m. c o m. k r Ekartman uzunlukları -Gauge lengths- Ekartman uzunluk değerleri, rayların iç yanakları arasındaki mesafe değeridir. Ekartman uzunlukları Standart ekartman mesafesi, George Stephenson tarafından belirlenen 4 feet ve 8,5 inch (1.435 mm) olarak günümüze kadar gelmiştir.

17 Ekartman uzunlukları -Gauge lengths- Dar ekartman -Narrow gauge- Ekartman uzunlukları, dar ekartman, standart ekartman ve geniş ekartman olmak üzere 3 küme içerisinde sınıflandırılabilir. Günümüzde çoğunlukla mm lik standart ekartman kullanılmaktadır. Dağlık ve engebeli güzergahlarda dar ekartmanlı hatlar, normal ekartmanlı hatlara göre inşaat kolaylıkları ve daha küçük yarıçaplarda inşa edilebilirlikleri nedeniyle tercih edilmişlerdir. Geniş ekartman -Broad gauge- Geniş ekartman -Broad gauge- Demiryolu ekartman değerleri, zamanında politik bir çekişme aracı olarak kullanılmıştır. Hızla sanayileşen ülkeler, birbirilerine karşı mücadelelerinde, farklı ekartmanlı hatlar inşa ederek lokomotif vb. Demiryolu unsurlarının ithalatına/ihracatına veya demiryolları ile belirli bölgelere nüfuzu engellemeye/zorlaştırmaya çalışmışlardır. Geniş demiryolu ekartmanlarında, daha geniş ve dolayısıyla daha çok yük ve yolcu taşıyabilen trenlerin hareketi mümkün olabilmiştir. Ancak geniş ekartman, pratik olarak normal ekartmanlı hatlara göre gerek yapım gerekse işletme maliyetleri açısından fazla bir yarar sağlamamıştır.özellikle ülke sınırlarında, farklı ekartmanlar arasındaki geçiş çok ciddi zaman kayıpları yaşatmaktadır. Günümüzde, özellikle madencilikte geniş ekartmanlı hatlar Avustralya, ABD ve Rusya da bazı bölgelerde kullanılmaktadır.

18 Ekartman uzunlukları -Gauge lengths- Ekartman uzunlukları -Gauge lengths- Ekartman türleri -Gauge types- Tekerlek ve ray arayüzeyi- -Wheel and rail interface- Tekerlekler, kılavuzlama işlevini gören budenler (flange) ve ray üzerinde hareket eden yuvarlanma yüzeyine (rolling surface) sahiptirler. Yuvarlanma yüzeyleri, kurbalarda geçişlerde oluşan dönüş yarıçapı farklılıklarına karşı içeri doğru 1:20 koniklik ile üretilmişlerdir.

19 Standart ekartman ve tekerlek-ray arayüzeyi- -Standard gauge and wheel-rail interface- Raylar, traversler üzerine, içeri doğru eğimli yüzeyler üzerine yerleşiktirler. Bu sayede tekerlek yuvarlanma yüzeyi ile ray yüzeyi birbirine paraleldir. Tekerleklerin ve dingilin temel en kesit özellikleri -Primary cross sectional properties of the wheels and the axle- Buden ve koniklik. Bu eğim normal hızda hatlarda 1:20, yüksek hızlı tren hatlarda 1:40 dır. (+2, -1 mm) (mm) Budenlerin yerleşimi -Positioning of the flanges- Bir hat üzerinde hareket için gereken asgari en-kesit

20 Gabari -Gauge Bir demiryolu aracının üzerinde ilerlediği hat, köprü, tünel, portal, istasyon gibi yapıların içerisinden geçebilir. Bu yapıların, içlerinden geçmelerine izin veren kesit ölçüleri ve kesit alanları vardır. Buna yapı gabarisi (structural gauge) denir. Bu geçişin mümkün olabilmesi için demiryolu aracının ilerlediği doğrultu boyunca etrafında tanımlı serbest bir enkesit alanının mevcut olması gerekir. Demiryolu aracının yük gabarisi (loading gauge), dolu bir aracın geçiş hareketi esnasında ihtiyaç duyacağı kesit alanını ifade eder. Yük gabarisi ve yapı gabarisi -Loading gauge and structural gauge- Yük gabarisi (loading gauge), demiryolu araçlarının ve vagonların gerek yüklü gerekse yüksüz olarak (Vagon platform yüksekliği+eşya yüksekliği olarak) herhangi bir emniyet tedbiri alınmadan geçebileceği yükseklik ve genişlik ölçüleridir. Yapı gabarisi (structural gauge) ise, yapının içerisinden özel denetim altında geçebilecek azami yük gabarisini belirtir. Yurdumuzda yük gabarisi -Loading gauge in our country- Türkiye de, tek hat için 465 cm yükseklikte, 315 cm genişlikte yük gabarisi 480 cm yükseklikte 400 cm genişlikte yapı gabarisi belirlenmiştir. Yük ve yapı gabari değerleri sınır kapılarında artabilmektedir. Yük gabari tetkik aracı -Loading gauge test vehicle-

21 Üçüncü dersin sonu T e ş e k k ü r e d e r i m Yrd. Doç. Dr. N. Özgür Bezgin o z g u r. b e z g i i s t a n b u l. e d u. t r