KENT İÇİ RAYLI SİSTEMLERDE BALASTLI VE BALASTSIZ ÜSTYAPILARIN UYGULAMA BAKIM VE MALİYET AÇILARINDAN KARŞILAŞTIRILMASI İnş. Yük. Müh. Veysel Arlı Hat ve Sabit Tesisler Müdürü İstanbul Ulaşım A.Ş. Özet Çalışmada, önce hem yüksek hızlı hatlarda hem de kentiçi raylı sistemlerde balastsız üstyapının özellikle sanat yapılı kesimlerde sağladığı yararlar açıklanmaktadır. Kent içi raylı sistemlerde tünel ve viyadüklerde balastsız üstyapı uygulanarak rayların doğrudan doğruya tünel veya viyadük beton tabanına traversli veya traversiz döşenmesi ile; balast serilmesi, büyük buraj makineleri ile sıkıştırma yapılması, balast takviyesi, balast temizleme, devamlı bakım ve tamirat gibi işler ortadan kalkmaktadır. Ayrıca bu tür bakım işlerinin kentlerde mevcut trafik altında yapılmasının, hem güç hem de çok masraflı olduğu, trafiği aksattığı açıktır. Çalışmanın devamında, örnek alınan Aksaray-Yenibosna hafif metro hattının bir uzantısı olan Yenibosna-Havaalanı hattında balastlı ve balastsız üstyapı alternatifleri arasında karşılaştırma yapılarak elde edilen sayısal değerler incelenmekte ve balastsız üstyapının daha ekonomik olduğu ortaya konmaktadır. Fazla miktarda viyadük ve tünelden oluşan bir hatta, balastlı üstyapı ilk maliyet açısından daha ekonomik olmasına rağmen, toplam maliyet hesaplandığında balastsız üstyapının ekonomik olduğu görülmektedir. Bu karşılaştırmada, sadece üstyapının yapım ve bakım maliyetleri dikkate alınmıştır. İşletme (süreklilik, yüksek hız imkanı, konfor ), çevre (gürültü, vibrasyon, toz ) ve sanat yapılarına ilişkin (viyadük, köprü ve tüneller) maliyetler de düşünülerek kapsamlı maliyet analizi yapılması durumunda, balastsız üstyapının tünel, köprü, viyadük gibi sanat yapılarında ne derecede ekonomik olduğu çok yönlü olarak belirlenmiş olur. Genelde konfor ve işletmede süreklilik gibi konular açısından da balastsız üstyapı daha uygun olmaktadır. 1.Giriş Klasik demiryolu üstyapısı, balast yatağı içine hat çerçevesinin yerleştirilmesi ile oluşmaktadır. Göreceli olarak düşük inşa gideri ve kısa yapım süresi, yapım hatalarını düzeltme imkanı, dever ve geometride değişiklik imkanları, balastlı üstyapının çok önemli avantajlarıdır. Ancak balast yatağı demiryolu üstyapısının en zayıf elemanı durumundadır ve en yüksek bakım harcamalarını gerektirmektedir.yüksek hızlı hatlardaki deneyimler, balastlı hatların bakım ihtiyacının zaman ve maliyet açılarından daha fazla olduğunu göstermiştir. Yüksek hız hatlarında büyük hat kesimlerinin köprüler, viyadükler veya uzun tüneller içinde döşeniyor olması ve buralarda zaten uygun bir taşıyıcı kaplamanın bulunması, ayrıca daha küçük taşıyıcı sistem kesiti ve daha az tünel gabarisi gerektirmesi gibi nedenler de balast bakım maliyetine eklenince, yüksek hız hatlarının yapımı ve planlanmasında balast yatağı yerine beton tabaka veya plak gibi bir taşıyıcı konstrüksiyon kullanmayı teşvik etmiştir. Balastsız üstyapı, sanat yapılarının dışında kalan kesimlerde de fazla bakım gerektirmeyen iyi bir seyir yolu sağlayabilmek için uygulanmaktadır. Ayrıca, balastsız üstyapı sağladığı avantajlardan dolayı, kent içi raylı sistemler olan metro, hafif metro ve tramvay hatlarında kullanılmaktadır. Bakım işlerinin kentlerde mevcut trafik altında yapılmasının, hem güç hem de çok masraflı olduğu, ayrıca trafiği aksattığı açıktır. Bundan dolayı genellikle hat bakım çalışmaları gece saatlerinde yapılmaktadır. Bir çok demiryolu kurumunda gece bakım çalışma süresi 5 saat civarındadır. Bazı hatlarda gece de işletme seferleri yapıldığı için bakım süresi devamlı azalmaktadır. Bu nedenlerden dolayı, çok az bakım gerektiren balastsız hatlara talep artmaktadır. Bu çalışmada, kent içi raylı sistemlerin inşaatında balastsız üstyapının sağladığı avantajlar açıklanarak ve servis ömrü boyunca maliyet analizi yapılarak bu üstyapının daha ekonomik olduğu ortaya konulmuştur. Bu amaçla, İstanbulda Yenibosna-Havaalanı hafif metro hattı seçilmiştir. Hafif metro hattının Aksaray-Yenibosna arasında kalan kısmı balastlı üstyapı olarak inşa edilirken, Yenibosna-Havaalanı kısmı balastsız üstyapı olarak inşa edilerek 2002 yılında işletmeye açılmıştır. Kentiçi Balastlı-Balatsız Hat Karşılaştırması 1 / 9 www.rayhaber.com
2. Balastsız Üstyapı Uygulamanın Sağladığı Yararlar Mevcut demiryollarının çoğu, balastlı üstyapı tipi şeklindedir, ama son zamanlarda balastsız üstyapı uygulamaları daha ağırlık kazanmaktadır. Balastsız hattın en önemli avantajı bakım ihtiyacının ve bunun yanısıra üstyapı yüksekliği ile ağırlığının azalmasına bağlı olarak sağladığı kesit ve gabari azalmalarıdır. Daha küçük kesitli sanat yapıları ise estetik görünüşün yanı sıra inşa maliyetinde de önemli düşüş sağlamaktadır. Ayrıca uygun balast malzemesinin bulunamaması, balast tozlarının çevreye yayılmasını önleme isteği, elektriklendirmede gabari açısından sağladığı avantaj, balast taneciklerinin araca ve üstyapıya çarparak zarar vermesi, balastta dever yüksekliğini muhafaza etmedeki sıkıntılar gibi nedenlerle de balastsız üstyapı tercih edilmektedir. Balastsız hattın diğer üstünlükleri aşağıda sayılmıştır: -Servis ömrünün artması, -250 km/sa ve bunu üzerindeki hızlarda aracın emniyetle seyredebilmesi, -Yüksek yanal direnç sağladığı için balastlı hatta göre daha büyük dever uygulama imkanı ve daha küçük kurp yarıçaplarının kullanılabilmesi, -Alınan özel önlemlerle, trafik kaynaklı vibrasyon seviyesinin düşürülmesi ve bundan dolayı araca daha az kuvvetin etkimesi, -Sadece karayolunda seyredebilen kurtarıcı araçların bu yolu kullanabilmesi. -Uzun tünellerde yapım tekniği bakımından olgunlaşmış bir balastsız üstyapı sistemi, alışılagelmiş balastlı bir üstyapıya nazaran daha uygun sonuçlar vermektedir. Bakım masrafları ve işletme sorunları oldukça azalırken, hat stabilitesinde dayanıklılık ve daha az tekerlek yükü dalgalanmaları sağlanır. -Tamirat ve yenileme çalışmaları için bu üstyapıda kısa hat kapama süreleri yeterli olabilmektedir. Tünellerde balastsız üstyapının avantajları olarak şunları sıralayabiliriz: Tünellerdeki taban kaplamaları yeterli dayanıma sahip olduğundan, üstyapı taşıma tabakasının kalınlığı 15cm ye kadar düşürülmektedir. Balastsız üstyapıda yapı yüksekliğinin az olması, tünel kesitini küçültür ve dolayısıyla yapım maliyetlerini azaltır. Elektriklendirilen eski demiryolu tünellerinde, enerji katanerli sistemle sağlanacak ise gereken ek gabari yüksekliği, balastsız üstyapı uygulanarak sağlanabilir. Balastlı yollarda bakım sırasında tünel içinde oluşacak toz ve kirlenmeden kurtulunur. Balastsız üstyapı uygulanmasıyla tünellerde gerekli olan drenaj, yan yollar, sinyalizasyon, elektrik ve elektronik tesisleri bir bütün olarak birlikte yapılabilir. Balastlı üstyapıya nazaran daha alçak yapı yüksekliği nedeniyle daha büyük bir açık hava profili elde edilir, yani özellikle iki tren karşılaştığında oluşan hava direnci büyük ölçüde azalabilir. Yüksek hızlı trenlerin altında oluşan girdap etkisiyle balast taşlarının yukarı savrulma ve buna bağlı olarak taşıta çarpma tehlikesi ortadan kalkmıştır. Uzun tünellerin içinde, balastlı üstyapıda gerekli üstyapı bakım çalışmaları nedeniyle oluşan işletme engellemeleri ortadan kalmakta veya en alt düzeye inmektedir. Tünellerde kaza olması halinde, kurtarma araçlarının tünele girmeleri daha kolay olmaktadır. Viyadük ve köprülerde, balasttan gelen yükün azalmasıyla daha ekonomik, daha ince, daha zarif bir görünüşe sahip yapılar elde edilmektedir. Köprüler dahil toprak gövdede yeni yapılan ya da ıslah edilen hatlarda, tren hızları 200 km/saat ve üzerinde olan hatlarda veya trafiği çok yoğun hatlarda (80-100 tren/gün/yön), balastsız üstyapı uygulaması düşünülmelidir.*1+ TCDD hatlarındaki tünellerin çoğu buharlı trenlerin işletilmesine uygun yükseklikte açılmıştır. 2000 yılı itibariyle TCDD nin 8671 kmlik ana hatlarının %20 sini elektrikli hatlar (1752km.) oluşturmaktadır ve diğer elektriksiz hatlarda zaman içinde elektrikli hatlara dönüştürülecektir. Elektrikli çekimli hatlarda araca enerji aktarımını sağlayan katener sistemi tünel üst kaplamasına monte edilebilmektedir (rijit katener sistemi). Tünel yüksekliği yeterli olmadığı durumlarda, gerekli ek gabari yüksekliği ray kotu düşürülerek sağlanır, bunun için balast tabakası kalınlığının azaltılması gerekmektedir. Bu sebeple tünellerde travers altındaki balast tabakası kalınlığı 15cm ye kadar düşmektedir ve bu kalınlıkta buraj yapmak da mümkün değildir. Kentiçi Balastlı-Balatsız Hat Karşılaştırması 2 / 9 www.rayhaber.com
Ayrıca mevcut balast eleme makineleri atık malzemeyi vagonlara yükleyip uygun bir yere boşaltamadığı için tünellerde eleme de yapılamamakta, balast tabakası çamurla birlikte zaman içinde sertleşmekte ve esneklik özelliğini kaybetmektedir. Bu nedenlerle ülkemizde, tünellerde balastsız üstyapı uygulanması halinde mevcut tünel gabarilerinde bir değişiklik yapmaksızın elektrikli çekim uygulanabilecek ve bakım ihtiyacı azalacaktır. TCDD yeni hat projelerinde ve pozlarda demiryolu teknolojisinin son ürünlerini kabul etmekte ve uygulamaktadır. Bununla birlikte, elektriksiz hatları elektrikli hatlara dönüştürürken mevcut tünel gabarilerinin yetersizliğinden kaynaklanan sorunları çözmede ve yeni projelerde özellikle sanat yapılarının bulunduğu kesimlerde balastsız üstyapının uygunluğu dikkate alınmalıdır. 3. Balastlı ve Balastsız Üstyapının Bakım Çalışmaları Açısından Farklılıkları Hat bakımında iki temel bakım uygulanır. Birincisi geometrik bozuklukları düzeltmeye yönelik geometrik bakım, ikincisi ise mekanik özellikler açısından yapılan mekanik bakımdır ve sadece gerekli kısımların (ray, travers, bağlantı elemanı vb.) değiştirilmesi ile yapılır. Geometrik bozulmalar, mekanik bozulmalardan 5-15 kez daha hızlı olmaktadır. Demiryolu üstyapısında; trafik yükleri, hava koşulları ve altyapı sorunlarından dolayı zamana bağlı olarak geometrik bozulmalar meydana gelmektedir. Balastlı üstyapıda, geometrik bakım çalışması, buraj, tokmaklama veya dinamik stabilazatör ve regülatör makinalarınden oluşan makinalı bir ekip tarafından gerçekleştirilir. Nivelman, dever ve dresaj bozukluğunu düzeltmek için dresaj ekipmanlı buraj makinalerı kullanılmaktadır. Buraja başlamadan önce malzeme bakımı yapılmalı, bağlantı elemanları kontrol edilmeli, gevşek bağlantılar sıkıştırılmalıdır. Traverslerin kırık ve çürük olanları değiştirilmeli ve eksenel yöndeki bozuklukları düzeltilmelidir. Hattın kotuna göre yeterli balast bulunmalıdır, kot düşmesi varsa balast takviye edilerek eksiklik tamamlanır. Dökülen balast bir regülatör makinesi ile yayılarak düzeltilir. Daha sonra buraj makinesi hattın nivelmanını ve dresajını yapar ve travers altlarını balastla doldurur. Buraj makinesi, yolu istenilen yüksekliğe kaldırarak travers altına balast doldurmak suretiyle hattı düşey ve yatay doğrultularda ölçüm değerlerine göre düzeltir. Buraj çapaları aynı kuvvetle titreşim uygulayarak her bir travers altındaki balast eşit miktarda sıkıştırılmış olur ve sıkıştırma basıncı balast yatağı durumuna göre ayarlanabilir. Burajın arkasında tokmaklama makinesi veya stabilazatör makinesi yolun stabilitesini büyük ölçüde tekrar kazanmasını ve hız sınırlaması konulmadan işletme seferlerinin yeniden yapılmasını sağlar. Buraj çalışması balast yatağının yatay direncini %50 oranında azalttığı için hat bakım çalışmalarından sonra izin verilen seyir hızının azaltılması gerekir. Hız sınırlamanın istenmediği yerlerde, burajın arkasından dinamik stabilazatör makinesi kullanılarak, balast yatağının kaybedilen yatay direncinin yarısının tekrar sağlanması mümkün olmaktadır. Bu aracın sağladığı fayda, 70.000 tonluk trafik yük etkisine denk gelmektedir,*2+. Bu makine hatta yatay yönde titreşimler uygular ve aynı zamanda hidrolik olarak düşey yönde etki eder. Bu sırada üretilen yatay güçler 150kN civarında olmaktadır. Son aşamada, süpürgeli regülatör makinesi hem balast banketini düzenlemekte hem de süpürgesi ile bağlantı malzemeleri üzerindeki balastı temizleyebilmektedir. Bağlantı malzemeleri üzerinde bulunan balast, tren titreşimlerinin artmasına ve bağlantı malzemesinin aşınmasına neden olur. Balastsız üstyapının en önemli avantajı, bakım maliyetlerinin önemli kısmını oluşturan balast yatağı bakım çalışmalarının olmamasıdır. Balast eleme ve geometrik bakım dışında kalan diğer bakım işleri malzeme bakımı, makas bakımı, hat kontrolu, ölçümü ve hat temizliği gibi rutin bakımlar ile ray taşlama olup, bunlar balastsız üstyapıda da yapılmaktadır. Ülkemizde kentiçi raylı sistemlerdeki deneyimler, her iki üstyapıda ortak olan bu bakım işlemlerinin gerektirdiği bakım periyotlarının da aynı olduğunu göstermektedir. Almanya da ana hatlarda 25-28 MGT(milyon gros ton) trafik yükü geçtikten sonra geometrik bakım yapılmaktadır.*3+ Hollanda Demiryollarına göre genel olarak 10 yılda bir balast elemesi yapılmalıdır ve eleme sonrası %13 balast takviyesi yapılmalıdır.*4+ Kentiçi Balastlı-Balatsız Hat Karşılaştırması 3 / 9 www.rayhaber.com
Yıllık trafik yükü ortalama 12MGT olan İstanbul Aksaray-Yenibosna balastlı hattındaki bakım deneyimlerine göre, her iki yılda bir buraj makinesi ile geometrik bakım ve taşlama çalışması yapılmalıdır. Ayrıca ortalama olarak 9-10 yılda bir balast elemesi yapılmalıdır. 4.Balastlı ve Balastsız Üstyapıların Yapım ve Bakım Maliyetleri için Yapılan Çalışmalar Daha önce, yapılacak yeni bir projede yatırım maliyetleri en önemli karar verme kriteri olurken, günümüzde bir çok ülkede life cycle cost yani servis ömrü süresince maliyet analizleri yapılmakta ve bu analizlerde ilk yatırım maliyetiyle birlikte projenin ekonomik ömrü boyunca ortaya çıkabilecek maliyetler de dikkate alınmaktadır. Hattın işletmeye açılmasıyla ilk yenileme çalışması arasındaki süreye, hattın servis ömrü denilmektedir. Demiryolu projelerinde yapım maliyetleri ile birlikte servis ömrü boyunca yapılan kontrol, ölçüm, bakım ve tamirat çalışmalarının maliyetleri bu analizlerde dikkate alınmaktadır. Her iki üstyapının yapım ve bakım maliyetleri, net bugünkü değer analizine göre karşılaştırılmalıdır. Net bugünkü değer analizinde gelecek yıllardaki maliyetler, (yıllık faiz oranına göre güncelleştirilerek) bugünkü değere dönüştürülür. İlk maliyeti eklenerek projenin başlangıcındaki net bugünkü maliyet hesaplanır ve alternatifler arasında net bugünkü maliyeti düşük olan tercih edilir. Demiryolu yapıları üzerinde yapılan maliyet analizlerinde, eşdeğer yıllık maliyetler de karşılaştırılmaktadır. Eşdeğer yıllık maliyet; hesaplanan net bugünkü maliyete göre hattın servis ömrü boyunca sabit kabul edilen yıllık maliyetlerdir. Avrupa da yapılan bazı maliyet çalışmalarının sonuçları: Üstyapı yapım maliyeti ülkeler için farklı olabilmektedir. Çünkü ülkelerin başta iş gücü maliyeti olmak üzere malzeme, ekipman maliyetleri değişmektedir. Yapılan araştırmalara göre, İngiltere de sürekli döşemeli balastsız hattın maliyeti balastlı hattın döşenme(poz) maliyetinden %30 fazladır. Ama balastlı hattın 5-7 yıl içindeki bakım maliyetleri ile bu fark kapanmaktadır. Bununla birlikte işçilik maliyetlerinden dolayı Fransa da balastsız üstyapı maliyeti İngiltere ye göre daha fazladır. Alman Demiryollarında en çok kullanılan balastsız üstyapı tiplerinden biri Rheda üstyapı sistemidir. Alman Demiryollarına göre Rheda 2000 sistemi ile bir metre hattın yapım maliyeti 1400 DM iken, balastlı üstyapının maliyeti 800 DM tır.*5+ Eisenmann a göre, balastsız üstyapıların ilk maliyeti 40-45 cm balast tabakası kalınlığına sahip balastlı hatlara göre tünellerde %10 ve açık alanlarda %50-70 daha fazladır.*1+ Shinkhansen balastsız hattının yatırım maliyeti, balastlı üstyapınınkinin 1,3-1,5 katı olmasına karşın, işletme maliyeti %18-33 ü kadardır.*6+ Hollanda da Amsterdam ile Hazeldonk arasında 100 km.lik ve 300 km/sa hızlı HSL-Zuid yüksek hız hattının çoğu bölgesinde zemin çok zayıf olduğu için alçak viyadüklerin uygulanmasına ve viyadükte mevcut taşıyıcı beton tabakanın üstüne 36 cmlik balastsız üstyapı yapılmasına karar verilmiştir. Üstyapı tipine karar verilirken, Delft Teknoloji Üniversitesinde birkaç üstyapı tipi arasında maliyet karşılaştırması yapmak için sadece üstyapı maliyetleri hesaba katılarak servis ömrü boyunca maliyet analizi (life cycle cost analysis) yapılmıştır. Viyadüğe gelen balast yükünün ve üstyapı yüksekliğinin azalması gibi balastsız üstyapının bazı avantajları analize alınmamıştır. Karşılaştırmaya alınan üstyapı tipleri; yüksek hız taleplerine uygun balastlı hat, Rheda tipi üstyapı, beton taşıma tabakasına gömülü ERS INT (embedded rail structure) ve taşıma tabakasına gömülü olmayan ERS NI dır. Tablo 1. Bazı üstyapıların yapım ve eşdeğer yıllık maliyetleri Üstyapı Tipi Yapım Maliyeti (EUR/m) Eşdeğer Yıllık Maliyet (EUR/m) ERS NI 1200 90 ERS INT 910 80 Rheda 1270 100 Balastlı 1000 110 Analiz sonucunda, balastsız üstyapı alternatiflerinin hepsinin eşdeğer yıllık maliyetlerinin balastlı hat maliyetinden önemli ölçüde az olduğu ortaya konmuştur. Kentiçi Balastlı-Balatsız Hat Karşılaştırması 4 / 9 www.rayhaber.com
5. Örnek Hat Üzerinde Her iki Üstyapı Türü için Maliyet İncelemesi Çalışmada, İstanbul kentiçi raylı sistemlerden örnek hat olarak Aksaray Yenibosna Hafif metro hattı incelenmektedir. Aksaray-Yenibosna hafif metro hattının bir uzantısı olan Yenibosna-Havaalanı hattının projesinde balastlı ve balastsız üstyapı alternatifleri arasında bir karşılaştırma yapılmış ve balastsız üstyapıya karar verilmiştir. Bu proje 1850 m uzunluğunda ve çift hatlı olup, hattın %92 si viyadükten ve tünelden oluşmaktadır. Doğrudan beton üzerine oturan üstyapıda selet ile beton taban arasına (yay katsayısı 28 kn/mm) 10 mm kalınlığında elastomer yerleştirilmiştir. Rayın altına yerleştirilen ped ise daha serttir, (yay katsayısı 500-600 kn/mm). Balastsız üstyapıda beton kirişler üzerine oturan raylarda Vossloh-336 elastik bağlantı sistemi kullanılmıştır. Şekil 1.Yenibosna-Havaalanı arası balastsız üstyapı Çalışmada, Yenibosna-Havaalanı hattının yapım ve bakım çalışmaları maliyetlerinin net bugünkü değerleri hesaplanmıştır. Hattın servis ömrünü, hattın en önemli elemanı olan ray belirlediği için, S49 rayın kullanıldığı hattın servis ömrü 36 yıl olarak kabul edilmiştir. Geometrik bakım periyodu 2 yıl ve balast eleme periyodu 9 yıl olarak alınmıştır. Bu kabule göre, hattın 36 yıllık servis ömrü boyunca 17 defa geometrik bakım yapılacaktır. TCDD, balastlı hatlarda tam makineli bakım gerçekleştirebilecek donanıma sahip olduğu için balastlı hattın bakım maliyetleri TCDD ye ait ekip ve ekipman maliyetleri düşünülerek hesaplanmıştır. TCDD de çok farklı tiplerde bakım makineleri kullanılmaktadır. Kentiçi Balastlı-Balatsız Hat Karşılaştırması 5 / 9 www.rayhaber.com
Şekil 2.Vossloh 336 bağlantı sistemi Bu çalışmada en çok kullanılan Plasser&Theurer firmasına ait makine tipleri esas alınmıştır. Bunlar 08-16 buraj makinesi, RM 76 UHR balast eleme makinesi, D912 R balast tokmaklama makinesi ve R780 E balast regülatörüdür. TCDD de ray taşlama makinesi olmadığı için, yaygın olarak kullanılan Speno International SA firmasına ait bir taşlama makinesi seçilmiştir. Demiryolu bakım makinelerinin servis ömrü 15 yıl kabul edilmektedir. Şekil 3. Plasser&Theurer 08-16 buraj makinesi Kentiçi Balastlı-Balatsız Hat Karşılaştırması 6 / 9 www.rayhaber.com
Şekil 4.Plasser&Theurer RM74 balast eleme makinesi Şekil 5. Plasser&Theurer balast regülatör makinesi Şekil 6. Speno International ray taşlama makinesi Bir demiryolu hattında işletmeye açılmasından itibaren yeniden poz çalışmasına kadar geçen süre içinde yapılan tüm Kentiçi Balastlı-Balatsız Hat Karşılaştırması 7 / 9 www.rayhaber.com
bakım çalışmalarının maliyeti toplam bakım maliyetini verir. Hat bakım maliyetleri iki önemli özelliğe sahiptir. Bunlar ; Servis süresi boyunca yapılacak iş miktarları ve bakım periyotları bellidir. Yapılan her bakım türü için birim süre ve birim maliyetler bellidir. Balastlı ve balastsız üstyapı bakım maliyetleri arasındaki asıl fark, balastla ilgili bakım çalışmalarından kaynaklanmakta olup, bunlar geometrik bakım, balast takviye ve balast eleme çalışmalarıdır. Bir bakım çalışması makine, malzeme ve işçilik olmak üzere üç ana kalem içerir. Bu nedenle bakım maliyetini hesaplamak için öncelikle makine, işçilik ve malzeme maliyetlerini belirlemek gereklidir. Bakım makinelerinin çalışma maliyeti, makine maliyeti ile operatör işçilik maliyetinin toplamıdır. Makine maliyeti ise amortisman, malzeme (yakıt, yağ vs.) ve diğer (yedek parça, işçilik, sigorta vs.) maliyetlerin toplamından oluşur. Amortisman maliyetleri hesaplanırken, demiryolu bakım makinelerinin servis ömrü 15 yıl kabul edilmektedir. Bakım makineleri bir yılda hava şartlarından ve arızalardan dolayı ortalama 130 gün çalışabilir. Makinelerin ortalama servis ömrü 2000 gün kabul edilmektedir. Bakım çalışmaları gece yapılacağı için, günlük çalışma süresi ortalama 4 saat kabul edilmiştir. Makineli bakımın işçilik maliyetleri bakım ustaları ve işçilerden oluşan 12 kişilik bir ekip için hesaplanmaktadır. Tablo 2. Makinelere Ait Çalışma Maliyetleri No Makine Günlük çalışma(m) Makine Maliyeti($/gün) Operatör Maliyeti($/gün) Makine Maliyeti($/gün) 1 Buraj Makinesi 1000 1.070,0 202,4 1.272,4 2 Balast Eleme Makinesi 250 2.833,2 134,9 2.968,1 3 Balast Tokmaklama 1000 765,6 134,9 900,5 Makinesi 4 Balast Regülatörü 1000 866,6 134,9 1.001,5 Makinesi 5 Ray Taşlama Makinesi 1000 2.795,1 134,9 2.930,1 Tablo 3. Balastlı ve Balastsız Üstyapının Bakım Maliyetleri Bakımlar Balastlı Üstyapının Maliyetleri ($/Km) Balastsız Üstyapının Maliyetleri ($/Km) 1 Rutin Bakım 169.560,83 169.560,83 2 Balast Takviye 35.123 ---- 3 Geometrik Bakım 65.705,83 ---- 4 Ray Taşlama 49.811,11 49.811,11 5 Balast Eleme 51.539,57 ---- TOPLAM 371.740,35 219.371,94 Net bugünkü maliyet analizi sonucunda bulunan değerler Tablo 4 de verilmiştir. Balastsız üstyapının yapım maliyeti balastlı üstyapıya göre %11.6 (38.797,75 $/km) oranında fazladır. Balastsız üstyapının yapım maliyeti daha yüksek olmasına karşın, bakım maliyeti daha düşük olduğu için her iki üstyapının servi ömrü maliyetleri 9 yıl sonra eşit olmaktadır. 36 yıllık servis ömrü maliyetleri karşılaştırıldığı zaman, balastlı üstyapının ömür boyu maliyetinin balastsız üstyapıya göre %19 (113.570,65 $/km) oranında fazla olduğu görülmektedir. Kentiçi Balastlı-Balatsız Hat Karşılaştırması 8 / 9 www.rayhaber.com
Tablo 4. Yapım-Bakım-Toplam ve Eşdeğer Yıllık Maliyetler YAPIM MALİYETİ($/KM) TOPLAM BK MALİYETİ($/KM) TOPLAM MALİYET($/KM) EŞDEĞER YILLIK MALİYET ($/KM) BALASTLI ÜSTYAPI 334.497,36 371.740,35 706.237,70 42.681 BALASTSIZ ÜSTYAPI 373.295,11 219.371,94 592.667,05 35.817 MALİYET FARKI -38.797,75 (%11.6) 152.368,40 113.570,65 (%19) 6.864 Sonuç olarak, balastsız üstyapı balastlı üstyapıya göre her yıl 6.864 $/km tasarruf sağlayacaktır. 5. Sonuç Hem yüksek hızlı hatlarda hem de kentiçi raylı sistemlerde balastsız üstyapının sağladığı yararlar çalışmada açıklanmaktadır. Kent içi raylı sistemlerde tünel ve viyadüklerde balastsız üstyapı yapılması, çeşitli avantajlar getirmekte, rayların doğrudan doğruya tünel veya viyadük beton tabanına traversli veya traversiz döşenmesi ile; balast serilmesi, büyük buraj makineleri ile sıkıştırma yapılması, balast takviye, balast temizleme, devamlı bakım ve tamirat gibi işler, ortadan kalkmaktadır. Ayrıca bu tür bakım işlerinin kentlerde mevcut trafik altında yapılmasının, hem güç hem de çok masraflı olduğu ve trafiği aksattığı bilinmektedir. Bu nedenle genellikle hat bakım çalışmaları gece saatlerinde yapılmaktadır. Genelde konfor ve işletmede süreklilik gibi konular açısından da balastsız üstyapı daha uygun olmaktadır. Çalışmada, örnek alınan Aksaray-Yenibosna hafif metro hattının bir uzantısı olan Yenibosna-Havaalanı Hattının balastlı ve balastsız üstyapı alternatifleri arasında karşılaştırma yapılarak elde edilen sayısal değerler incelendiğinde, balastsız üstyapının daha ekonomik olduğu ortaya konmaktadır. Viyadük ve tünelli hat kesiminde, balastlı üstyapı ilk maliyet açısından daha ekonomik olmasına rağmen, toplam maliyet hesaplandığında balastsız üstyapının ekonomik olduğu görülmektedir. Bu karşılaştırmada, sadece üstyapının yapım ve bakım maliyetleri dikkate alınmıştır. İşletme koşulları (süreklilik, yüksek hız imkanı, konfor vb.), çevresel etkiler (gürültü, vibrasyon, toz vb.), ve sanat yapılarının kesitlerine bağlı (viyadük, köprü ve tüneller vb.) maliyetler de düşünülerek kapsamlı maliyet analizi yapıldığında, balastsız üstyapının tünel, köprü, viyadük gibi sanat yapılarında ne kadar ekonomik olduğu ayrıntılı biçimde belirlenmiş olacaktır. 6.Kaynaklar 1. Eisenmann, J., 1995. Ballastless Track As An Alternative To Ballasted Track, Rail International, November,19-27 2. Esveld C.,1994, Modern Railway Track 3. Fastenrath F.,1977. Railroad Track:Theory and Practise, Frederick Ungar Publishing CO., New York, 191 4. Tuna H., 2000, TCDD de Yol Üstyapı Bakım Onarım Çalışmalarının Etkin ve Ekonomik Hale Getirilmesi,Yüksek Lisans Tezi, İ.T.Ü Fen Bilimleri Enstitüsü, İ.T.Ü 5. Briginshaw D., 2001. Rheda 2000 System, International Railway Journal, 16. 6. Erel, A., 2002, Rijit Üstyapı Seçeneklerinin Araştırılması, Yıldız Teknik Üniversitesi, İst. Kentiçi Balastlı-Balatsız Hat Karşılaştırması 9 / 9 www.rayhaber.com