DEMİRYOLLARINDA HIZ YÜKSELTİLMESİ AMACIYLA YAPILMASI GEREKLİ ÖN ÇALIŞMALAR

DEMİRYOLLARINDA HIZ YÜKSELTİLMESİ AMACIYLA YAPILMASI GEREKLİ ÖN ÇALIŞMALAR Hakan Güler 1, Statislav Jovanovic 2 SUMMARY It is wise to obtain a management system (Railway Asset Management System) related with railway assets for keeping the railways in effective and beneficial manner as in the other transportation systems. The decision makings especially in long term strongly require an under control track geometry. It is necessary to determine deterioration of track geometry for preparing maintenance and renewal (M&R) programs. Careful studies on measured values will be useful for decreasing undesirable results on the railways. In this study, how the track geometry gets under control and, the modern methods and vehicles which are used for determining track geometry conditions will be mentioned and the current status of Turkish State Railways (TCDD) will be evaluated. Key Words: Asset Management.Systems, Maintenance and Renewal, Modern Methods and Vehicles. ÖZET Diğer ulaştõrma sistemlerinde olduğu gibi demiryollarõnda da etkinliğin ve verimliliğin sağlanmasõ için sistemi oluşturan tesislerin ve elemanlarõn yönetilmesiyle ilgili olarak uygun yönetim sistemlerinin (Demiryolu Varlõk Yönetim Sistemi) tespit edilmesi gerekmektedir. Demiryolu hat geometrisinin kontrol altõnda tutulmasõ, gelecekle ilgili alõnacak kararlarõn belirlenmesinde çok önemlidir. Demiryolu hattõnda etkin bakõm ve yenileme (BY) programlarõnõn hazõrlanabilmesi için, demiryolu hattõnõn nasõl bozulacağõnõn önceden tespit edilmesi gerekir. Demiryolu hattõnõn bozulma derecesini gösteren ölçülmüş veriler üzerinde yapõlan dikkatli çalõşmalar meydana gelebilecek zararlarõ en aza indirecektir. Bu çalõşmada hat geometrisinin nasõl kontrol altõnda tutulacağõ, hattõn geometrisinin belirlenmesinde kullanõlan modern yöntem ve araçlardan bahsedilerek Türkiye Cumhuriyeti Devlet Demiryollarõ nõn (TCDD) değerlendirilmesi yapõlmõştõr. Anahtar Kelimeler:Varlõk Yönetim Sistemleri, Bakõm ve Yenileme, Modern Yöntemler ve Araçlar. 1. GİRİŞ Herhangi bir ulaştõrma sisteminde; konfor, güvenlik, zaman ve güvenirlilik önemli parametrelerdir. Demiryollarõnõ diğer ulaştõrma sistemleriyle rekabet edebilir hale getirmek için yukarõda sõralanan parametreleri en az maliyetlerde sağlamak gerekir. Gelişen teknoloji ile birlikte, insanlarõn zaman değerinin artmasõ, ulaştõrma sistemlerini 1 Araş. Gör., İTÜ İnşaat Fakültesi, Maslak, İstanbul 2 Araş. Gör., Delft University of Technology (TUDelft), Delft, The Netherlands 275

daha da hõzlõ olmaya zorlamaktadõr. Günümüzde modern demiryolu araçlarõ çok yüksek hõzlar yapabilmektedirler. Ancak bu modern demiryolu araçlarõ kullanõlmadan önce, demiryolu üstyapõsõnõn bu araçlarõ güvenle taşõyacak etkinliğe getirilmesi gerekmektedir. Hükümetlerin demiryolu taşõmacõlõğõnõn artmasõna yönelik geliştirdikleri politikalarla ve hõz artõmlarõyla, gelecekte demiryolu trafiği önemli derecede artacaktõr. Artan kullanõmla, tren sõklõklarõ, hõzlar ve artan dingil yükleri daha ağõr yüklemelere yol açacak, sistemin ekonomik ömrünü olumsuz etkileyecek ve güvenliği tehlikeye sokabilecektir. Bu durum BY faaliyetlerini gerektirecek ve sonuç olarak tren gecikmelerine, trafik karõşõklõklarõna sebep olacaktõr. Aynõ zamanda hatta çalõşan personelin kaza olasõlõğõnõ da arttõracaktõr. 2. VARLIK YÖNETİM SİSTEMLERİ KAVRAMI Ulaştõrma alanõnda da kullanõlmaya başlayan Varlõk Yönetim Sistemi kavramõ, sistemi oluşturan tüm fiziksel elemanlarõn ve tesislerin etkin bir şekilde kullanõlmasõyla ilgilidir. Varlõk yönetim sisteminin etkinliği, güvenilir ve sürekli olarak güncellenen verilerin miktarõna ve niteliğine bağlõdõr. Bu sebeple günümüz teknolojisinde, uygun bir bilgi sistemi kullanarak sistem hakkõnda düzenli ve güvenilir veriler elde etmek mümkündür. Demiryolu sistem altyapõsõyla ilgi olarak varlõk yönetiminin ilk aşamasõnda, demiryolu varlõklarõnõn neler olduğu ve nerede olduklarõyla ilgili bilginin belirlenmesi gerekmektedir. Ancak çoğu demiryolu kuruluşu için bu çok önemli bir problemdir. Çünkü kaynaklarõn çoğu kağõt bazlõdõr, oldukça eskidir, düzenli olarak güncellenmemiştir, tutarsõzlõklar vardõr ve güvenilir değillerdir. Pek çok demiryolu kuruluşu yüzlerce yaşõnda hatlara sahip olduğundan demiryolu sistem altyapõsõyla ilgili veri eksikliği daha büyüktür. Bu yüzlerce yõllõk sürede, hattõn güzergahõnda, sanat yapõlarõnda ve diğer sistem altyapõ elemanlarõnda pek çok değişiklikler olmuştur. Maalesef bu değişiklikler özellikle eski tarihlerde yapõlanlar kayõt edilmemişlerdir yada kayõtlar yetersizdir. Varlõklar genellikle kilometre noktalarõna göre ifade edilirler ancak bu noktalarõn çoğu yanlõştõr. Demiryollarõnda yapõlan bu değişikler daha çok emekliliği yaklaşmõş ya da emekli olmuş tecrübeli mühendisler tarafõndan bilinmesine karşõn özellikle yeni mühendislerin bu konuda bir bilgileri yoktur. Bu sebeple tutarlõ ve doğru bir sistem altyapõsõnõn oluşturulmasõ için tecrübeli insanlarõn bilgilerinden yararlanõlmalõdõr. Demiryolu şebekeleri çok uzun olduğundan basit yöntemlere varlõklarõn yerinin belirlenmesi çok zordur. Bu sebeple yeni, hõzlõ ve hassas yöntemlere ihtiyaç vardõr. Demiryollarõnõn işletmesine yönelik artan talepler ve bu konularda alõnan katõ kararlar, doksanlõ yõllarda demiryolu sistem altyapõsõnõn yönetimini gerekli kõlmõştõr. Daha iyi bir verimin elde edilmek istenmesi, düşük maliyetlerin sağlanmasõyla ve yukarõda sõralanan sebepler yeni bir yönetim sistemi kavramõnõ ortaya çõkarmõştõr. Bu yönetim sistemi Demiryolu Varlõk Yönetim Sistemi olarak adlandõrõlõr. Bilgisayar destekli hat bakõm yönetim sistemi de varlõk yönetim sisteminin içinde olup bütünleşmiş modüllerden birisidir. Demiryollarõnda varlõklarõn yerlerinin belirlenmesiyle ilgili yöntemler şunlardõr [1]: 1) Orto foto teknolojisinin kullanõlmasõ 2) Video görüntüleri 3) Uydu görüntüleri 4) Lazer teknolojisi 5) Uzaktan algõlama teknolojisi 276

2. DEMİRYOLU ALTYAPISININ KONTROLÜ Demiryolu sistem altyapõsõ bileşenlerinden olan altyapõ, hattõn üstyapõsõnõn davranõşõ üzerinde çok önemli bir etkiye sahiptir. Özellikle sürekli ve tekrarlõ olarak görülen hat geometrisi problemlerinin asõl sebebi altyapõ problemidir. İyi kalitede verinin elde edilmediği ve uygun yönetim sistemi belirlenmediği sürece yapõlan ölçümlerden çok büyük faydalar beklenemez. Demiryolu üstyapõsõnda hat geometrisi problemlerinden biri veya bir kaç tanesi bazen çok sõklõkla görülmeye başlar. Bu problemin gerçek sebebi altyapõ tabakalarõndan kaynaklanabilir. Altyapõnõn durumu hakkõnda yeterli bilgi yoksa ve altyapõ kontrol edilemiyorsa, problemler farklõ şekillerde çözülmeye çalõşõlõr. Bu gibi durumlarda yapõlmasõ gereken bakõm yerine buraj gibi standart geometri bakõmlarõ yapõlõr. Maalesef problemler tekrar görülür ve bakõmlarõn sõklõğõ artmaya başlar. Bununla birlikte bozulma oranõ artar ve kabul edilemez bir düzeye gelir. Eğer uygun bakõm zamanõnda yapõlmõş olsaydõ, demiryolu hattõnda bu kadar çok zaman kaybõ olmayacak ve hattõn bozulmasõ yüksek düzeylere çõkarõlmayacaktõ. Altyapõ, hat bakõm maliyetlerini doğrudan ve dolaylõ yollardan etkilemektedir. Bu durum üstyapõ ve altyapõnõn bütünleştirilmiş bir yönetimi gerektirir. Demiryolu hattõnõn düzeltilmesine yönelik çalõşmalar genellikle hattõn işletmeye kapatõlmasõnõ gerektirir. Bu durum demiryolu hattõnõn işletme sõklõğõnõn artõrõlmasõna yönelik politikalarõ olumsuz yönde etkiler. Demiryolu altyapõsõnõn rijitliği de çok önemli bir durumdur. Çünkü altyapõnõn rijitliği raylar, traversler ve balast gibi hat bileşenlerinin ekonomik ömürlerini etkilemektedir. Aşağõda sõralanan modern yöntemlerle demiryolu altyapõsõna zarar vermeden altyapõ durumunu belirlemek mümkündür [2]: 1) Zemin penetrasyon radarõ 2) Hattõn rijitliğinin ölçülmesi 3) Kõzõl ötesi termografik ölçüm yöntemi 4) Penetrasyon yapmadan su muhtevasõ kontrolü 3. DEMİRYOLU HATTINDA MEYDANA GELEN BOZULMALAR Demiryollarõnõn gelişmesi ve toplumdaki rolü yõllar boyunca yeni teknolojilerin kullanõlmasõyla güçlendirilmektedir. Güvenlik, hõz ve konfor her demiryolunda göz önüne alõnan önemli parametrelerdir. Demiryolu toprak gövde üzerine serilen balast, traversler ve sabitlenen raylardan oluşmaktadõr. Tecrübelerle belirlenmiş olan bu ekonomik tasarõm diğer teknik gelişmelere karşõn neredeyse değişmeden kalmõştõr. Ekonomik açõdan hattõn bu şekilde tasarõmõ, yumuşak bir zeminde hareket eden ağõr hõzlõ trenleri karşõlama açõsõndan uygun bir yapõdadõr. Yaklaşõk 100 yõldõr demiryolu hattõ için yeni tasarõmlar araştõrõlmasõna karşõn geleneksel demiryolu hattõndan daha iyi bir sistem bulunamamõştõr [3]. Demiryolu hattõnõn yatayda ve düşeydeki konumuna demiryolu hattõ geometrisi denir. Hattõn olmasõ gereken geometrik konumdan sapmasõna hat geometrisinin bozulmasõ adõ verilmektedir. Hat geometrisi başlõca iki grupta incelenir. İlki yatay geometri diğeri ise düşey geometridir. Demiryolu hat geometrisinde meydana gelen bozulmalarõ düşey geometrinin bozulmasõ ve yatay geometrinin bozulmasõ şeklinde 277

sõnõflandõrõlabilir. Demiryolu hattõnda meydana gelen bozulmalar; burulma, hat genişliğinin bozulmasõ, demiryolu hattõnõn ekseninden sapmasõ, dever bozulmasõ ve nivelman bozulmasõdõr. Her bir rayõn yatay ve düşey doğrultuda iki serbestlik derecesi vardõr. Bu sebepten dolayõ demiryolu hattõnda meydana gelen bozulmalar her bir ray için değişiklik gösterebilir. Özellikle balastlõ demiryollarõnda çok sõk tren işletmesi altyapõnõn çok sõk bozulmasõna sebep olmaktadõr. Bu bozulmalar kendilerini başlangõçta küçük bozulmalar olarak gösterirler. Hat üzerinde gerçekleşen sõk tren geçişleri contalarda, kaynaklarda çökmelere ve ray yüzeyinde bozulmalara sebep olur. Bu tür bozulmalarõn olduğu kesimlerde vagonlar hat üzerinde aşağõ-yukarõ ve sağa-sola doğru hareket etmeye başlarlar. Bu hareketler bozulma şekline bağlõ olarak değişiklik gösterir. Vagonlar gövde, boji ve dingillerden oluşurlar. Her eleman hareketi etkileyen kendine özgü bir frekansa sahiptir. Geniş bir açõklõktaki hat bozulmalarõnda (bu tür bozulmalar uzun dalga bozulmalarõ olarak bilinir) görülen değişmeler, konforsuz bir sürüşle sonuçlanan düşey ve yatay gövde titreşimlerine sebep olur. Kõsa dalga hat bozukluklarõ (ray üzerinde ondülasyonlar), tekerlek-ray arasõnda şok etkilere ve yüksek frekanslõ titreşimlere sebep olurlar ve hat üzerinde aşõrõ bir yükleme, gürültü ve titreşim meydana gelir. Bir vagon kurp içinde yüksek hõzla hareket ederken sadece hat bozukluklarõndan etkilenmez. Yolcular hõza bağlõ olarak oluşan dengelenmemiş merkezkaç kuvvetinin etkisiyle kurp dõşõna doğru savrulurlar. Bununla birlikte, büyük bir reaksiyon kuvveti raylara etkir ve aracõ kurp boyunca çevirir. Büyük yatay bir hat bozukluğu, tekerleğin raya tõrmanmasõna veya raydan zõplamasõna sebep olur ve trenler raydan çõkabilir (deray). Demiryollarõnda güvenliği ve konforu sağlanmak için, dinamik yükleri, gürültüyü ve titreşimleri azaltmak için, hat bozukluğu ve ray ondülasyonlarõnõn kontrolü ile ilgili hedefler belirlenmeli ve hat düzenli aralõklarla kontrol edilmelidir [3]. Düşey geometrinin bozulmasõ: Demiryolu hattõnda aynõ özellikleri taşõyan hat kesimlerinin bozulma oranlarõ arasõnda önemli farklõlõklar olabilmektedir. Bu farlõlõğõn sebebi hattõn yaşõ, inşaat şekli gibi çeşitli sebepler olabilir. Bu sebeple hattõn bozulmasõyla ilgili bir değerlendirmeye gidileceği zaman hattõn bozulmasõnõ etkileyen tüm parametrelerin göz önüne alõnmasõ gerekir. Özellikle gelecekle ilgi iş planlarõnõn hazõrlamasõnda, hat geometrisini ve bozulma oranõnõ etkileyen faktörlerin incelenmesi çok önemlidir. Bozulmalarõn belirlenmesi için yapõlan incelemelerde; hattõn rijitliği ve geometrinin spektral kompozisyonu, araçlardan kaynaklanan dinamik yükler üzerinde önemli bir etkiye sahip olan geometride ki diğer faktörlerle birlikte ortaya konmalõdõr. Demiryollarõnda düşey geometri kabaca 4 dalga bandõnda incelenir. Bunlar; Kõsa dalgalar (0-3 m); Orta dalgalar (3-25 m); Uzun dalgalar (25-70 m) ve Çok uzun dalgalardõr (70 m). Demiryolu hattõnõn düşey geometrisi, hattõn belli bir uzunluğunda bulunan traverslerin farklõ oturma yapmalarõndan dolayõ bozulur. Traverslerin farklõ oturma yapmasõ balast içindeki düzensizliklerden ve farklõ yüklere maruz kalmasõndan kaynaklanõr. Her bir traversin taşõdõğõ yük; araçlarõn dinamik yüküne, ray doğrultusundaki bozukluklara, komşu traversler arasõndaki mesafeye ve traversleri destekleyen elastik yatağa bağlõ olarak değişir. Özet olarak demiryolu hattõnda düşey geometride meydana gelen bozulmalar aşağõda sõralanan 3 sebebe bağlanabilir. Bunlar; Taşõt yüklerindeki farklõlõklar, farklõ balast oturmalarõ ve rayõn şeklindeki düzensizliklerdir [4]. Yatay geometrinin bozulmasõ: Demiryolu hattõnda yatay geometride meydana gelen bozulmalar oldukça karmaşõktõr. Düşey geometrinin aksine, yatay geometride ray ve tekerlek arasõnda sabit bir ilişki yoktur. Bu sebeple farklõ hõzlarda farklõ araçlar, 278

yatay geometride ters yönlerde meydana gelen kuvvetlere maruz kalõrlar. Uzun kaynaklõ raylarda meydana gelen termal kuvvetler ve büyük deverlerde yerçekimi etkisi yatay geometriyi bozabilir. Taşõtlarõn yatay kuvvetlerinin matematik modelinin kurulmasõ oldukça zordur. Çünkü yağmur gibi pek çok parametre olayõ etkilemektedir. Araştõrmalar yatay geometrinin düşey geometriye göre çok büyük bir problem olmadõğõnõ göstermiştir. Yatay geometrideki bozukluklar belirlendiği ve düzeltildiği zaman, yeniden görülme sõklõğõ çok azdõr. Yatay geometrideki bozulmalar düzeltilmelerine rağmen yeniden görülüyorsa, muhtemelen hattõn sürekliliğinde bir sorun vardõr ve bunlar genellikle makaslarda ve çaprazlarda meydana gelirler [4]. 4. DEMİRYOLU HATTINDA KULLANILAN KONTROL VE TEŞHİS SİSTEMLERİ Çok yakõn zamana kadar demiryolu hattõ, uzman bakõm ekipleri tarafõndan basit aletlerle veya gözlemsel olarak kontrol edilmekteydi. Teknolojik zorluklar; demiryollarõna veya demiryolu hattõnõn bakõmdan sorumlu birimlere, istatistik olarak işlenmiş verilerin kullanõlmasõna imkan vermiyordu. Büyük miktarlardaki işlenmemiş veriyi, depolamak ve bunu anõnda kullanmak imkansõzdõ. Demiryolu trafiğinin güvenliğini ve güvenirliğini tehlikeye sokabilecek kusurlarõn tespit edilmesi ve önceden önlemlerin alõnmasõ ancak kontrol sistemleriyle gerçekleştirilebilir. Kullanõlan kontrol tekniği, düzenli zaman aralõklarõnda ardõşõk kontrol etme imkanõ verebilecek süreklilikte ve hõzda ise, duruma dayalõ başarõlõ bir yönetimin sağlanabilir. Böylece kontrol tekniği üstyapõ elemanlarõnõn zaman içinde davranõşõ konusunda bir fikir sağlayarak, gelecekteki durumun tahmin edilmesine ve bakõm planlarõnõn oluşturulmasõna imkan sağlayacaktõr. Başlõca kontrol sistemleri aşağõda belirtilmiştir [2]; 1) Tünel Kontrol Sistemleri 2) Köprülerin Kontrol ve Yönetim Sistemleri 3) Demiryolu Altyapõsõnõn Kontrolü 4) Makas ve çaprazlarõn kontrolü 5) Ultrasonik ray kontrolleri 6) Demiryolu kontrol araçlarõ 4.1 Demiryolu Kontrol Araçlarõ Son yõllarda demiryolu organizasyonlarõ yüksek hõzlarda gidebilen ve istenilen aralõklarda ölçüm yapan demiryolu kontrol araçlar kullanmaktadõrlar. Bu araçlar kontrol aletleriyle donatõlmõş olup istenilen aralõklarda demiryolu hattõndaki bozulmalarõ tespit edebilmektedirler. Günümüzde CD yazõcõlarõ ve büyük kapasiteli sabit diskleri kullanarak, çok ayrõntõlõ veriyi kullanmak ve depolamak mümkündür. Yol kontrol araçlarõ ray geometrisindeki bozulmalarõ (kaynak kusurlarõ ve ray kusurlarõ) tespit ettiği gibi hat geometrisindeki bozulmalarõ da (her bir ray için) tespit edebilmektedir. Demiryolu kontrol araçlarõnõ üreten firma sayõsõ çok azdõr. Yol kontrol araçlarõ farklõ türlerde olabilirler. Aşağõda çeşitli demiryolu kontrol araçlarõnõn özellikleri belirtilmiştir: 279

Kendinden tahrikli olanlar veya diğer demiryolu araçlarõyla çekilenler Temaslõ ölçüm veya temassõz ölçüm sistemlerine sahip olanlar Ataletsel veya kiriş ölçüm sistemleri kullananlar Tek bir ölçüm yapanlar veya hat geometrisi, ray ve katener sistemlerin ölçümlerinin de beraber yapõldõğõ bir kombinasyona sahip olanlar Belli bir ölçüm hõzõna sahip olanlar (0 ile 250 km/sa arasõnda) Modern demiryolu kontrol araçlarõ hatla ilgili öncelikli ve ayrõntõlõ veriyi yüksek hõzlarda tespit edebilmektedirler. Kontrol sistemlerinin montajõ hattõn üstyapõsõ dikkate alõnarak kontrol aracõ üzerine yapõlõr. Bu modern kontrol araçlarõnõn en büyük avantajõ, hat geometrisi, elektrifikasyon ve sürüş kalitesi gibi üstyapõyla ilgili parametreleri aynõ anda belirleyip, ilişkilendirerek analizler yapabilmeleridir. Aşağõdaki Tablo 1 modern demiryolu kontrol araçlarõyla tespit edilen kusurlarõ göstermektedir. Hat geometrisi kalitesi, demiryolu kontrol sistemleri ve demiryolu kontrol araçlarõyla ilgili standartlar CEN (European Committee For Standardization) tarafõndan belirlenmiştir. Bu komisyona pek çok Avrupa demiryolu organizasyonu ve demiryolu kontrol sistemleri üreten firmalar üyedir. Demiryolu kontrol araçlarõ ölçüm hõzõna ve ölçüm yönüne bağlõ olmadan yaptõklarõ ölçümlerin tutarlõ olmasõ gerekmektedir. Çünkü bu ölçümler hattõn kalite kontrolü, bakõm planlamasõ ve güvenliğin bir göstergesi olarak kullanõlõrlar. Hat geometri ölçüm sistemi, demiryolu kontrol aracõ üzerine devamlõ olarak yerleştirilmiş olan donanõmlarõn tamamõnõ içerir. Demiryolu kontrol araçlarõ temaslõ tipte veya temassõz tipte olabilirler. Şayet kiriş tipi ölçüm sistemi kullanõlõyorsa; ölçüm hõzõ aralõğõ, çok düşük hõzlarda ve aracõn izin verilen en fazla hõz sõnõrõna kadar olabilir. Şayet ataletsel tipli ölçüm sistemi kullanõlõyorsa, bazõ parametreleri ölçmek için ölçüm için en az bir hõz gerekebilir (5 km/sa tavsiye edilen) [5]. Tablo 1. Modern demiryolu kontrol araçlarõyla tespit edilen kusurlar Hattan elde edilen parametreler Hat geometrisi Ray profili Ray kusurlarõ Yüzey kusurlarõ Sağ/Sol ray düşey geometrisi Sağ/Sol ray yatay geometrisi Eğrilik yarõçapõ Hat genişliği Dever Burulma (2m, 9m veya seçime bağlõ) Düşey aşõnma Yatay aşõnma 45 aşõnma Ray kusurlarõ (20, 3000) mm aralõğõnda çeşitli bandlarda Ray kõrõlmalarõ Kõzaklanmayla aşõnma Kabuklanma Kusurlar Bozulmalar Kaynak bozukluklarõ Moloz izleri Bağlantõ malzemesi eksikliği Traverslerdeki kõrõklar Traverslerin ve bağlantõlarõn bütünlüğü 280

5. DEMİRYOLU HATTINA YAPILAN BAKIM VE YENİLEME ÇALIŞMALARI Bir balast tabakasõ üzerinde bulunan demiryolu hattõ, binalar, köprüler, barajlar ve viyadükler gibi diğer inşaat mühendisliği yapõlarõyla karşõlaştõrõldõğõnda aşõrõ bir dinamik yüke maruz kaldõğõ görülür. Yukarõda sõralanan temelli yapõlar kuvvetli olup bunlara etki eden hareketli yükler ise çok küçüktür. Demiryolu üzerinden geçen ağõr ve yüksek hõzlõ araçlarõn etkisi dikkate alõndõğõnda demiryolu hattõnõn çok narin bir yapõda olduğu görülür. Bu durum demiryolu hattõna yapõlacak bakõmõn ve yenilemenin ne kadar önemi olduğunu göstermektedir. Geleneksel demiryolu hattõnda, hareket halindeki trenlerin sebep olduğu dinamik kuvvetler balast tabakasõ ve diğer birleşenler arasõndaki bir çeşit etkileşimle emilir. Bileşenler arasõndaki bu etkileşim doğal olarak zamanla gittikçe artar. Hareket halindeki ağõr yükler balastõn bozulmasõna, kaybõna, hat bileşenlerinin aşõnmasõna ve parçalanmasõna sebep olurlar. Yağmur, sel ve rüzgar gibi doğa olaylarõ, hattõn yapõsõ ve bileşenleri üzerinde olumsuz etkilere sebep olduğundan sürekli bir bakõmõ gerektirirler. Demiryolu hattõna yapõlan BY çalõşmalarõ, en az maliyetlerde güvenlik ve kalite standartlarõnõ sağlayan tüm BY faaliyetlerini içerir. BY çalõşmalarõnõn temel ilkesi; ölçüm sistemlerinden elde edilen kontrol verileri, görsel gözlemler ve finansal-ekonomik verilerle birlikte hattõn bölgesel koşullarõnõ da dikkate alarak hazõrlanacak programlara dayanõr [2]. Ray taşlama trenleri: Ray geometrisindeki bozuklar çok büyük dinamik yüklere sebep olurlar. Raylarõn üretilmesi sõrasõnda meydana gelen ray kusurlarõ yuvarlanma kusurlarõ olarak adlandõrõlõr. İşletme sürecinde meydana gelen ray kusurlarõ ise ondülasyonlar şeklinde kendini gösterir. Bu tür kusurlarõn giderilmesindeki en önemli bakõm tekniği raylarõn taşlanmasõdõr. Yuvarlanma kusurlarõ şeklindeki uzun dalga kusurlarõnõn giderilmesi çok zordur. Çünkü raylardan çok büyük miktarlarda malzemenin temizlenmesi gerekmektedir. Avrupa da her ray yenilemesinden sonra taşlama işlemi gerçekleştirilir. Bu koruyucu bakõm sayesinde ray üzerindeki ondülasyonlarõn büyümesi durdurulur veya yavaşlatõlõr. Rayõn mantarõnõn yeniden şekillendirilmesi: Ray çok ciddi profil problemlerine sahipse, ray mantarõnõ yeniden şekillendiren makinelerle bu problemler giderilebilir. Bu yöntemin zararõ, ray mantarõndan büyük miktarlarda parçalar alõnabilmesidir. Ray mantarõnõ yeniden şekillendiren makine bir kaç geçişten sonra rayõ istenen şekle getirir. Kaynak geometrisinin düzeltilmesi: Raylarõn kaynaklanmasõ sõrasõnda õsõya maruz kalan bölgede görülen yapõsal değişiklikler malzeme karakteristiğini değiştirir ve sonuç olarak kuvvet ve yerdeğiştirme arasõndaki ilişkiyi etkiler. Kuvvet ve yerdeğiştirme arasõndaki bu ilişki lineer değildir. Bu sebeple ray profilinden ve malzeme karakteristiklerinden tamamen bağõmsõz ve tekrarlõ düzeltme ilkesine dayalõ Otomotik tekrarlõ teknikle ray kaynaklarõnõn düzeltilmesi denen bir yöntem geliştirilmiştir. Buraj makineleri: Demiryolu hattõnda sürekliliği sağlamak için kullanõlan buraj makineleri, nivelmanõ, deveri ve eksenden sapmalarõ düzeltir. Buraj makinesi, ölçüm sistemi ile yatay da ve düşeyde hattõ konumuna getirdikten sonra, traversler altõndaki balastõ sõkõştõrmaya başlar. Buraj işlemiyle balastta düzenli bir oturma sağlar. Her bir traverstin altõndaki balast, yatağõ eşit oranda oturma yapar. Sõkõştõrma basõncõ, balast yatağõnõn mevcut konumunu koruyacak şekilde uygulanabilir. 281

Balast püskürtücüler: Her bir buraj çalõşmasõndan sonra balastõn bozulma sürecinde bir şekil hafõzasõna sahip olduğu gözlenmiştir. Bu sebeple balast püskürtme yöntemi geliştirilmiştir. Sõkõşmõş ve denge durumuna gelmiş balastõ bozmadan, mevcut balast yatağõnõn yüzeyine balast püskürtücülerle taş ilavesi yapõlõr. Balast püskürtme çalõşmasõnda traversler bir boşluk yapacak şekilde kaldõrõlõr. Balast püskürtme tüpü travers boyunca daldõrõlõr ve derecesi belirlenmiş taşlar boşluk içine püskürtülür. Daha sonra tüp geri çekilir ve traversler eklenen balast üzerine oturtulur. Balast enkesitinin düzenlenmesi: Demiryolu hattõnda meydana gelebilecek burkulma olaylarõnõn önlenmesi açõsõndan balast enkesitinin düzenlenmesi çok önemlidir. Bunun yanõnda balastõn hat boyunca düzensiz olarak dağõlmasõ ekonomik açõdan da sakõncalõ olmaktadõr. Bu sebeple hat bakõm çalõşmalarõnda ve özellikle balastõn yeni serilmesi durumlarõnda balastõn istenen enkesitinin sağlanmasõ gerekmektedir. Bu işlem düzenli bir şekilde yapõlmazsa büyük miktarlarda balast şebeke boyunca düzensiz dağõlacaktõr. Balast düzenleyicisi balast enkesitini düzenler ve her buraj işleminden sonra kullanõlabilirler. Balast düzenleyicisi hat üzerinde bir kaç geçişle balast enkesitini istenen şekle getirir. Balast direncini artõran makineler: Balast enkesitinin düzenlenmesinden sonra demiryolu hattõnõn direncinin artõrõlmasõ işlemine geçilir. Hattõn direnç artõrõmõnda dinamik direnç artõrõcõ makineler kullanõlõr. Dinamik direnç artõrmadaki amaç ray ve traverslerden oluşan çerçeve sistemin balast yatağõ ile olan bağõnõn kuvvetlendirilmesidir. Dinamik direnç artõrma işleminden sonra, daha güvenli bir işletme sağlanõr ve özellikle yeni yapõlan bir demiryolunda veya bakõmdan yeni çõkmõş bir hatta en yüksek hõzlarda seyir imkanõ sağlanõr. Bu sayede hat üzerinde hõz kõsõtlamalarõ ve işletmeye engel olabilecek durumlar önlenmiş olur. Balast temizleyicileri: Zamanla altyapõdan yükselen zemin taneleri sebebiyle ve balastõn parçalanmasõ sonucu balast tabakasõ mekanik özelliğini kaybeder. Şayet balastõn %30 unun veya daha fazla miktarõnõn boyutu 22 mm den daha küçük olmuşsa ve balast içinde %40 kirlilik varsa balast temizleme işleminin yapõlmasõ gerekmektedir. Altyapõyõ düzenleyen makineler: Demiryolu hattõnõn altyapõsõ ile ilgili problemler çok önemlidir. Yetersiz taşõma gücüne sahip bir altyapõ, demiryolu hattõnõn dengesini bozduğundan önemli bir teknik problemdir. Bu problem demiryolu hattõnõn bakõm maliyetlerini arttõrarak malzemelerin ekonomik ömürlerini azaltmaktadõr. Altyapõyõ düzenleyen makineler kullanõlarak bu sorunlar çözülebilir. Yüksek Sõcaklõklar: Uzun kaynaklõ raylarda (UKR) sõcaklõğõn sebep olduğu gerilmelerle uzunluk değişmeleri meydana gelmez. Bakõm dönemlerinde yüksek sõcaklõk ve buna bağlõ oluşan gerilmeler çok önemlidir. Balastõn yatay direncinin önemli derecede azaldõğõ bu dönemler bakõm çalõşmalarõnõ etkilemektedir. Trenler hat üzerinden geçerken bakõm çalõşmalarõ yavaş bir şekilde yapõlõr. Buraj işleminin arkasõndan uygulanan direnç artõrma işlemi ve balast temizleme çalõşmalarõnõn hattõ iyileştirmelerine rağmen, ray sõcaklõğõ yüksek derecedeyse veya yüksek olma ihtimali varsa, güvenlik koşullarõ bu iyileştirme çalõşmalarõnõ olumsuz etkiler. 6. DEMİRYOLU HATTINDA MEYDANA GELEN BOZULMALARIN MODELLENMESİ Demiryolu hattõna yapõlan BY çalõşmalarõnõn maliyeti oldukça yüksektir. BY çalõşmalarõna yapõlan harcamalarõn azaltõlabilmesi için hat bakõmõndan sorumlu mühendislerin hatla ilgili yeteri verilere sahip olmalarõ gerekmektedir. Eldeki bu 282

verilerle yapõlan bilgisayar destekli çalõşmalar etkin BY programlarõ hazõrlanabilir. Aynõ zamanda bilgisayar destekli BY çalõşmalarõ etkin bir demiryolu varlõk yönetimi için de gereklidir. Bilgisayar destekli etkin hat BY çalõşmalarõ için ihtiyaç duyulan veriler Şekil 6.1 de özetlenmiştir [6, 7]. Şekil 6.1 Bilgisayar destekli BY Demiryolu hattõnda meydana gelen her bir bozulma için belirli tipte verilere ihtiyaç duyulur. Aşağõda demiryolu hattõnõn bozulmasõnõ tahmin etmede kullanõlan temel veriler sõralanmõştõr: 1. Hat geometrisi ölçümleri (hattõn eksenden sapmasõ, nivelman, burulma, dever, hat genişliği, kalite indeksleri, kusurlarõn sayõsõ, diğer parametreler) 2. Kontroller ve ölçümler Genel durum Balastõn durumu (yüzey soyulmasõ %, pompaj %, balastta zararlõ ot %) Bağlantõ malzemelerinin durumu (kusurlu %, eksik %) Travers durumu (Kusurlu %, orta düzeyde %, diğer durumlar) Ray kusurlarõ (kusurlu sayõsõ, kaynak bölgesi dõşõndaki kusur sayõsõ, kusur %) Ray aşõnmasõ (ray mantarõnõn düşey aşõnmasõ, ray mantarõnõn yanal aşõnmasõ, ray mantarõnda açõsal bozukluk) Özel verilerin yanõnda hatla ilgili genel verilere de ihtiyaç vardõr. Bu veriler aşağõda sõralanmõştõr: 1. Hat planõ ve işletme Kurplar (Başlangõç, bitiş kilometreleri, developman, yarõçap bilgileri) Yükler (yõllõk tonaj, en büyük dingil yükü, verilerin geçerli olduğu tarihler) Hõzlar (yük ve yolcu vagonlarõnõn hõzlarõ, hõzlarõn geçerli olduğu tarihler) Eğimler (başlangõç, son ve değeri) 2. Sistem altyapõsõ Altyapõ (jeolojik durum, kontrol edilen parametreler) Balast (balast tipi, poz tarihi, balast kalõnlõğõ) Traversler (tipi, poz tarihleri, yõğõşõmlõ yükleri, aralõğõ ve bağlantõ tipi) Raylar (tipi, contalõ olup olmadõklarõ, kaynak tipleri, poz tarihleri, yeni döşenen raylar ve yerleri, yõğõşõmlõ yükleri) Sanat yapõlarõ (tipi, başlangõç son kilometreleri, kodlarõ, isimleri) Makaslar ve çaprazlar (tipi, kodu, adõ, başlangõç son kilometreleri) 3. Geçmişte yapõlan çalõşmalar 283

Yenilemeler, taşlama ve buraj yapõlan tarihler (başlangõç, son kilometreleri, tipi, maliyeti) Hõz sõnõrlamalarõnõn tarihleri (geçici hõz sõnõrlamalarõnõn uygulandõğõ başlangõç son kilometreleri, azaltõlan hõz değeri, maliyetler) Ufak bakõmlar (tipi, tarihi, maliyeti) 7. SONUÇLAR Demiryollarõnda rekabetin geliştirilmesine yönelik yapõlan çalõşmalarda değinildiği gibi yapõlmasõ gereken pek çok ön çalõşma vardõr. Öncelikli olarak demiryollarõnda etkinliği ve sürekliliği sağlayacak yönetim sistemlerine ihtiyaç vardõr. Bu sebeple bir demiryolu varlõk yönetim sistemi oluşturularak hatla ilgili tüm verilerin toplanmasõ gerekmektedir. Hattõ oluşturan tüm fiziksel elemanlarõn ve tesislerin yerlerinin belirlenmesinde çeşitli yöntemlerden yararlanõlabilir. Ekonomik ve hõz açõsõndan değerlendirildiğinde, uydu görüntülerinden yararlanarak TCDD nin böyle bir varlõk sistemi oluşturmasõ mümkündür. Oluşturulan varlõk yönetim sistemi coğrafi bilgi sistemleriyle etkin bir şekilde değerlendirilebilir. Altyapõ ve üstyapõnõn beraber değerlendirildiği bir sistem altyapõsõ yönetim sistemleri, sistemin sürekliliğini ve verimliliğinin artõracaktõr. Şayet altyapõnõn durumu bilinmiyorsa sistemden beklenen verimler elde edilemez. Dolayõsõyla hõz artõrõmõ çalõşmalarõ yapõlmadan önce mutlaka altyapõnõn durumunun belirlenmesi gerekmektedir. Çünkü artan dinamik kuvvetler altyapõyõ daha çok zorlayacak ve isteyen durumlara sebep olacaktõr. TCDD günümüzde kullanõlan modern altyapõ kontrol sistemleriyle çok hõzlõ bir şekilde altyapõnõn durumunu belirleyebilir ve gerekli önlemleri alabilir. Demiryolu hat geometrisinin bozulmasõ kendisini yatay ve düşey geometri bozulmasõ şeklinde göstermektedir. Hat geometrisi bozulmasõnõ kabaca kõsa dalga bozulmalarõ ve uzun dalga bozulmalarõ şeklinde sõnõflandõrabiliriz. Özellikle kõsa dalga bozulmalarõnõ geleneksel yöntemlerle tespit etmek çok zordur. Çünkü bu bozulmalar ray üst yüzeyinde meydana gelen ondülasyonlardan kaynaklanmaktadõr. Şayet hat üzerinde işleyen araçlarõn tekerleklerinde bir sorun varsa (tekerlek yassõlaşmasõ gibi) kõsa dalga bozukluklarõ çok büyük dinamik kuvvetlere sebep olurlar. Özellikle hõz artõmõ dinamik kuvvetleri artõracak ve hattõn daha kõsa sürede bozulmasõna sebep olacaktõr. TCDD kõsa dalga kusurlarõnõn ana kaynağõ olan raylarõ ve demiryolunda kullanõlan araçlarõn tekerleklerini inceleyerek hõzdan kaynaklanabilecek bozulmalarõ önleyebilir. Günümüz teknolojinde ray yüzeyinde meydana gelen ondülasyonlarõ çok hõzlõ ve güvenilir bir şekilde tespit eden sistemler mevcuttur. Demiryollarõnda meydana gelebilecek herhangi bir olumsuz duruma karşõ hat geometrisi sürekli olarak kontrol altõnda tutulmalõdõr. Yapõlan çalõşmalar demiryolu hat geometrisi bozulma mekanizmasõnõn çok karmaşõk olduğunu göstermektedir. Çünkü bozulmaya sebep olan pek çok faktör bulunmaktadõr. Bu sebeple demiryolu hat geometrisi sürekli kontrol altõnda tutulmalõdõr. Hat geometrisinin durumuyla ilgili veriler demiryolu kontrol araçlarõyla elde edilir. Günümüzde çok yüksek hõzlarda seyreden ve hat geometrisi verilerini tespit eden demiryolu kontrol araçlarõ mevcuttur. Bu araçlar hattõn durumunu kalite indeksleri veya standartlaştõrõlmõş değerler şeklinde verirler. TCDD nin elinde şu an bir kontrol aracõ bulunmaktadõr. Ancak bu araç eski bir teknoloji ürünü olup çok düşük hõzlarda ölçüm yapmaktadõr. Temaslõ bir sistem 284

olduğundan sürekli olarak kalibrasyon gerektirmektedir. Bunun yanõnda hattõn durumunu sayõsal ortamda değerlendiren bilgisayar siteminin bozuk olmasõndan dolayõ ölçüm sonuçlarõ elle değerlendirilmektedir. TCDD modern bir demiryolu kontrol aracõ alarak hattõn durumunu sürekli olarak takip edebilir. Demiryollarõna yapõlacak BY çalõşmalarõna demiryolu kontrol araçlarõ ve gözle yapõlan kontrol sonuçlarõna göre karar verilir. Demiryollarõnda ray taşlamasõ bakõmlarõn anasõ olarak ifade edilmektedir. Çünkü bu bakõm çalõşmasõ kõsa dalga bozukluklarõ önleyerek hattõn ömrünü uzatmaktadõr. Bu bakõm çalõşmasõ ray taşlamasõ yapan araçlarla yapõlmaktadõr. Bugün Avrupa da ray taşlamasõ eski ve yeni tüm hatlara periyodik olarak yapõlmaktadõr. Ancak TCDD nin elinde ray taşlamasõ yapan araçlar bulunmamaktadõr. Demiryollarõnda hõz artõrõmõna yönelik çalõşmalar varsa mutlaka ray taşlama makinesine sahip olunmalõdõr. Demiryollarõnõn verimliliği ancak etkin BY programlarõnõn hazõrlanmasõyla sağlanabilir. Bu programlarõn hazõrlanabilmesi için sürekli olarak gelecek verinin miktarõna ve doğruluğuna bağlõdõr. Hattõn durumuyla ilgili elde edilen ölçülmüş değerleri kullanarak hattõn gelecekteki davranõşõ tespit edilebilir ve BY programlarõ hazõrlanabilir. TCDD nin etkin bir demiryolu sistemi gerçekleştirebilmesi için öncelikli olarak ölçülmüş verilere ve daha sonra bunlarõ analiz edebilecek yöntemlere ihtiyacõ vardõr. TCDD de demiryolunu pratik ve teorik beceri olarak bilen pek çok teknik eleman bulunmaktadõr. TCDD, üniversiteler ve araştõrma kurumlarõ arasõnda yapõlacak ortak çalõşmalarla demiryollarõ güçlendirilebilir. 285

KAYNAKLAR 1. Wittwer, E., Bittner J., Switzer, A., (2002) The Fourth National Transportation Asset Management Workshop, International Journal of Transport Management, 1, pp. 87-99. 2. Esveld, C., (2001) Modern Railway Track, Second Edition, MRT Productions, pp. 349-612, The Netherlands. 3. Miura, S., Takai H, Uchida M., Fukada Y., (1998) The Mechanism of Railway Tracks, Japan Railway & Transport Review (JRTR), 15, March, pp. 38-45, Tokyo, Japan. 4. Report D161, No. 1, (1987) Dynamic Vehicle/Track Interaction Phenomena from The Point of View of Track Maintenance, Office for Research and Experiments of The International Union of Railways, April, 17-47, Utrecht. 5. CEN pren 13848-1, (2003) Railway Applications-Track-Track geometry quality- Part 1: Characterization of track geometry, European Committee for Standardization, December, Brussels. 6. Guler, H., Evren, G, Jovanovic, S., (2004) Application of Geographic Information Systems for Railway Track Maintenance and Renewal Management, 10 TH World Conference on Transport Research, July 04 08, Istanbul, Turkey. 7. Guler, H., Jovanovic, S., (2003) Getting More Efficient Railway Track By Using ECOTRACK System, Technical Congress of Kucukcekmece and Its Periphery, May 22-24, pp. 547-560, Istanbul. 286

DERAYMAN OLAYLARININ MUHTELİF NEDENLERİ VE DERAYMAN RİSKİNİ AZALTMAK İÇİN ALINACAK ÖNLEMLER Aydõn Erel 1, Selim Dündar 2 SUMMARY Reasons of accidents that occur on railroads, which is the safest mode of transportation, can be caused by human mistakes such as errorous signal or switch state and also by operational mistakes, errorous track or vehicle situations. An example for an accident is the derailment, which risks the life of passangers, crew and the situation of the goods transported and also increases the operating costs. Derailment is a complex event, which has numerous reasons behind. Vehicle and/or track factors and some other reasons can cause a derailment. The aim of this paper is to search reasons of a derailment and to show precautions needed to be taken in order to avoid possible derailments and also to increase safety on railroads. ÖZET En güvenli ulaşõm türü olan demiryollarõnda meydana gelen kazalar sinyalizasyon ve makas hatalarõ gibi insan kaynaklõ olabileceği gibi, işletme hatalarõ, yol veya taşõt kusurlarõ gibi insan hatalarõndan kaynaklanmayan kazalar da mevcuttur. Bu kazalardan biri de yolcularõn ve personelin hayatõnõ tehlikeye atan ya da taşõnan ürünlerde hasara yol açan derayman olayõdõr. Derayman, muhtemel nedenleri oldukça fazla sayõda olan oldukça karmaşõk bir durumdur. Taşõt ve/veya yoldaki sorunlar ile bunlarõn dõşõna kalan onlarca neden bir trenin yoldan çõkmasõna sebep olabilir. Bu bildirinin amacõ, demiryollarõnda güvenliği arttõrmak için, deraymanõn nedenlerinin araştõrõlmasõ, bunlarõn sõnõflandõrõlmasõ ve muhtemel deraymanlarõ önlemek için alõnmasõ gereken önlemleri gözler önüne sermektir. 1. GİRİŞ Taşõt hareketlerinin kõlavuzlanmõş bir yol üzerinde gerçekleştiği izli sistemler, diğer ulaşõm türlerine nazaran daha güvenli sistemlerdir. Karayolu ve denizyolunda sadece yol eksenine dikey hareketler sõnõrlandõrõlmõştõr. Oysa ki demiryolunda hem yol eksenine dik, hem de yatay hareketler sõnõrlandõrõlmõştõr ve sadece eksen doğrultusunda hareket serbestliği vardõr. Demiryolu araçlarõ yolu paylaşmak zorunda olduklarõ için 1 Prof.Dr.,Yõldõz Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, Beşiktaş, İstanbul 2 Arş.Gör., İnş.Y.Müh., Yõldõz Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, Beşiktaş, İstanbul 298