Demiryolu Altyapısı ve Malzemeleri İçin En Yeni

Transkript

ISSN 0013-2845
ETR
TURKEY EDITION
Mart | March 2015
Demiryolu Teknolojileri
Değerlendirmesi
R A I L W A Y
T E C H N O L O G Y
R E V I E W
eurasia rail 2015
baskısı
Demiryolu Altyapısı ve
Malzemeleri İçin En Yeni Teknoloji
320 km/s
www.siemens.com.tr/mobility
Çok yüksek hızda en yüksek
güvenlik ve konfor
Yüksek hızlı Velaro platformumuz tam anlamıyla dünya
çapında bir tren ailesi… Kanıtlanmış %99’luk güvenilirliği
ve kullanılabilirliğinin yanı sıra esnekliği, dayanıklılığı
ve konforuyla da İspanya, Almanya, Rusya ve Çin gibi pek
çok farklı coğrafyada yolcu taşıyor.
Raylar üzerinde edinilen uluslararası deneyimden,
tasarım ve mühendislik aşamalarından servise kadar
her noktada uygulanan titiz süreçler de Velaro’nun
güvenilirliğini destekliyor. Olağanüstü yolculuk konforu
ve çok yüksek hızlı yolculuklar Velaro’yu yolcular için de
popüler bir tercih haline getiriyor.
Velaro’nun güvenilirliğine bir örnek verelim: Rusya ile
yapılan 30 yıllık bakım sözleşmesi sonucunda, 5 dakikanın
üzerinde bir rötar yalnızca her 3 milyon kilometrede bir
yaşanıyor.
Dünyanın çevresini 12.500 kez dolaşmaya yetecek kadar
kilometre kat eden Velaro, maksimum seviyede
güvenilirlik, kullanılabilirlik ve verimlilik sağladığını
kanıtladı. Velaro, yakın gelecekte İngiltere ve Türkiye’de de
başlayacak seferleriyle daha da ivme kazanıyor. Çünkü
gerçek güvenilirlik, ancak deneyimle elde edilebilir.
ÖNSÖZ | Andreas Becker
Alman-Türk İşbirliği
Almanya ve Türkiye’nin demiryolu trafiği alanındaki işbirliği
garlarında gelecekte ortak çalış19. yüzyıla geri gitmektedir. Daha II. Abdülhamid ve Almamalara hazır olduklarını belirtmişnya Şansölyesi Otto von Bismarck zamanında demiryolu
tir. Şu anda 170 orta ölçekli işlethattının inşası projesinin büyük hedefleri vardı. Bugün ise
me, Alman sistem evlerinin yanı
çalışmalar “Doğu ile batı buluşuyor“ sloganı altında devam
sıra ürün paletleri ile iş olanakları
ediyor. 2023 yılında Türkiye Cumhuriyeti yüzüncü yılını kutiçin başvuruda bulunmakta. Orta
layacak. Bu vesile, demiryolu sektörünü yeniden büyük
ölçekli Alman işletmeleri hazır!
yatırım programlarıyla teknolojik geleceğe doğru ilerletmek
Demiryolu sektöründeki geleiçin eşsiz bir fırsat. 97 yüksek hızlı trenin sipariş edilmesi
neksel işbirliği günümüzde, Türplanlanıyor. Ayrıca Türk demikiye ile Almanya
Türkiye‘nin
olası
iş
ortakları
arasında,
ryolu ağının en modern tearasında 2015 ilkknolojik yeniliklere uygun hale demiryolu teknolojisinde dünya
baharında imzagetirilmesi ve 25.000 kilomet- pazarının lideri Almanya da yer
lanması planlanan
reye çıkarılması hedefleniyor.
devletlerarası analmaktadır.
Bunun 10.000 kilometresi salaşma ile başarılı
dece yüksek hızlı ulaşım için
bir şekilde ve her
kullanılacak. Demiryolu yük taşımacılığının da 10 milyon
şeyden önce ortaklığa dayalı olaton artarak 34 milyon tona yükseltilmesi ve böylece %40
rak geliştirilebilir. Demiryolu traoranında arttırılması planlanıyor. Bunun yanında yerel raylı
fiği alanında Alman-Türk işbirliği.
yolcu taşıma sistemi (SPNV) özellikle büyük şehirlerde önemNe kadar güzel bir fikir!
li bir büyüme alanı oluşturuyor. Günümüzde on bir şehirde
SPNV sistemi bulunmaktadır ve 2023’e kadar bu sayının yirmi üçe çıkarılması planlanıyor. Güncel genişleme planlarında
hatların 391 km uzatılması öngörülüyor. Bunun için yerel metro işletmecisi İstanbul Ulaşım’ın yaklaşık 1.800 adet yeni üç
ila beş parçalı demiryolu aracına ihtiyacı var.
Planlanan bu mega projeler sayesinde Türkiye de demiryolu
teknolojisi konusunda dünya lideri olan Almanya’yı olası bir
ortak olarak görmekte. Bu tarz bir ortaklık için sebep çok: Alman demiryolu teknolojisi üreticileri kaliteli ve öncü teknolojileriyle güven kaynağı teşkil etmektedir. 2015 yılında Alman
demiryolu endüstrisi, üçüncü defa Türkiye’deki “Eurasiarail”
demiryolu teknoloji fuarındaki büyük müşterek standıyla
kendini kanıtlamıştır. Ayrıca Kasım 2013‘te Alman demiryolu
Andreas Becker
teknolojisi üreticilerinden oluşan yaklaşık 30 kişilik bir sekOrta Seviye Başkan Yardımcısı
tör heyeti Federal Ekonomi Bakanlığı öncülüğünde Alman
Alman Demiryolu Sanayicileri Birliği
(Verband der Bahnindustrie in Deutschland (VDB) e.V.)
demiryolu endüstrisinin Ankara, Eskişehir, Bursa ve İstanbul
www.eurailpress.de/etr
ETR | TURKEY EDITION | MARCH 2015
3
KÜNYE | İÇINDEKILER | İLAN VERENLER LISTESI
ETR
TURKEY EDITION
ETR Türk Baskısı, İstanbul‘da
gerçekleştirilecek Avrasya Demiryolu
Fuarı 2015 için özel bir baskıdır
ETR Turkey Edition is a special issue for the
eurasia rail trade fair 2015 in Istanbul
9
22
İçindekiler | Content
Önsöz
Andreas Becker
Orta Seviye Başkan Yardımcısı
Alman Demiryolu Sanayicileri Birliği
(Verband der Bahnindustrie in
Deutschland (VDB) e.V.)
Seite 3
6
En modern yüksek performanslı
makasların yüklenmesi ve
optimizasyonu
Christian Buzzi, Dietmar Maicz
Paul Mittermayr, Heinz Ossberger
Wolfgang Zott
9
14
17
Demiryolu hemzemin geçitleri
kısmında demiryolu yapım tedbirleri
Jochen Forstmeyer
Çevre koşullarının raylardaki Thermit®
kaynaklarına etkisi
üzerine araştırma
Jan Hantusch, Sebastian Manzke
Dinamik tekerlek/ray kuvvetlerinin
belirlenmesi için ölçüm yöntemi
Jia Liu, Bernhard Lechner
Stephan Freudenstein
22 Raylı araçların vagon kasaları için yeni
tarzda hafif yapı konseptleri ve yapı
şekilleri
Jens König, Horst E. Friedrich
Joachim Winter
Martin Schön
28
Hibrit lokomotif projeleri –
Küresel genel bakış
Martin Kache
33
Variopanto® – Esneklik ile sınır
tanımayan pantograf
Guido Sievers
Jörg Maass
Wolfram Tessmer
36
38
Künye | Imprint
Yayıncı | Publishing house:
DVV Media Group | Eurailpress
Postbox 101609, D-20010 Hamburg
Nordkanalstrasse 36, D-20097 Hamburg
İstanbul’da güvenli karma trafik
işletmesi için modern teknik
Javier Castro Canal
Javier Raposo Ocaña
Genel Müdür (CEO) | Managing Director (CEO)
Martin Weber
Sınır ötesi demiryolu trafiğinde tren
hareketleri bilgilerinin otomatik
olarak aktarımı
Axel Belitz
Ina Bleicher
Yayın Direktörü | Publishing Director
Detlev K. Suchanek
+49 40 23714-228 | [email protected]
Sorumlu Yazı İşleri Müdürü | Managing Editor
Dipl.-Volksw. Ursula Hahn
+49 6203 661 9620 | [email protected]
TERCÜME | Translation
euroscript Deutschland GmbH, Berlin
İLAN VERENLER LISTESI | ADVERTISERS‘ INDEX
BBR Baudis Bergmann Rösch, Braunschweig
39
Contitech AG, Hannover
13
DB International GmbH, Berlin
DVV Media Group GmbH, Hamburg
5
31, U3
Elektro-Thermit GmbH + Co. KG, Halle
19
GHH Radsatz GmbH, Oberhausen
27
GMT Gummi-Metall-Technik GmbH, Bühl
35
Plasser & Theurer GmbH, Wien
U4
Siemens AG, Berlin
U2
TÜV Nord Nord AG, Hamburg
21
Voith Turbo GmbH & Co. KG, Heidenheim
37
Eurailpress Reklam Direktörü | Advertising Director
Eurailpress
Silke Härtel
+49 40 23714-227 | [email protected]
Reklam Satışı ETR Publications | Ad Sales ETR Publications
Tim Feindt
+49 40 23714-220 | [email protected]
Pazarlama Direktörü | Marketing Director
Markus Kukuk
+49 40 23714-291 | [email protected]
Grafik Düzen | Grafic Layout
TZ-Verlag & Print GmbH, Roßdorf
Yayınlayan | A publication of
DVV Media Group
Deutscher Verkehrs-Verlag
4
Promosyon Ekranı
DB International ile gelecek
şekillendirilir: Yolcu ve yük
taşımacılığı için kalıcı çözümler
Mühendislik ve danışmanlık: Danışmanlarımız ve mühendislerimiz, 1966 yılından bugüne kadar 100’ü
aşkın ülkede trafik, taşımacılık ve altyapı firmaları, devlet kurumları ve belediyeler, kamu ve özel yatırımcılar için binlerce projeye imza atmıştır.
İLETIŞIM
DB International GmbH
Benoit Schmitt
Executive Director Europe & Africa
Tel. +49 30 6343 2252
[email protected]
www.db-international.de
Genel teknoloji ve demiryolu teknolojisinin yanı sıra ekonomik uzmanlık bilgileriyle
DB International uzmanları geniş bir portföy
sunmaktadır. Demiryolu rotaları, garlar, lojistik ve yük taşıma tesisleri, demiryolu bakım
istasyonları, atölyeler, demiryolu donanımları, araç teknolojileri, ulaşım ve işletme danışmanlığı, işletme yönetimi, çevre, jeoteknoloji, ölçüm, eğitim ve alıştırma bu portföy
dahilindeki alanlardandır.
Alman mühendisler tecrübelerini, müşterileriyle güven dolu yakın işbirliği yaparak ulusal
ve uluslararası binlerce projede hayata geçirmektedir.
DÜNYA ÇAPINDA İLGİ
DB AG’nin bir yan kuruluşu olan DB International, son yıllarda Deutsche Bahn ve
Almanya’daki özel şirketler için birçok projeyi hayata geçirmenin yanı sıra Hollanda,
Lüksemburg, Norveç, Polonya, Romanya,
Sırbistan, Hırvatistan veya Türkiye gibi çeşitli Avrupa ülkelerindeki projelerde de yer
almıştır. 50 yılı aşkın süredir uzmanlarımızın
Avrupa dışında da bilgilerine başvurulmaktadır. Çin’in yeni yüksek hızlı tren hattının
yapı denetlemesi veya Kazakistan’daki veya
Moğolistan’daki yapı önlemleri gibi çalışmalarda, DB International şirketinin uzmanları
kalite, süre ve maliyet unsurları dikkate alınarak anlaşmaya varılmış teknik ve işletimsel hedefleri olan projelerde yer almaktadır.
Katar’ın başkenti Doha’da bir ulaşım ağı geliştirip, ülke çapındaki uzun mesafe yolcu
ve yük taşımacılığını komşu ülkelerle bağlantılı şekilde tasarlamışlardır. Şimdi bu tasarımların uygulanması aşamasında destek
sunmaktadırlar. Suudi Arabistan Krallığı’nda
DB International, devlete ve Saudi Railways
Company’ye işletme organizasyonu, işletme güvenliği ve araç temini gibi konularda
danışmanlık yapmanın yanı sıra Mekke’deki
metronun inşasını kontrol etmiş ve şu anda
da Hac sırasında işletme gelişimini gözlemlemektedir. Ayrıca uzmanlar, ülkenin ilk yüksek
hızlı hattı olan Mekke-Cidde-Medine hattı
için proje yönetiminde ve yapı denetiminde
sorumluluk üstlenmişlerdir. Şirketin uzmanları, DB Şirketler Grubu’nda çalışan meslektaşları ile birlikte Etihad Rail-DB ortak girişim
kapsamında, Etihad Rail ağının ilk uygulama
aşamasında işletme yönetimi kapsamında
çeşitli görevler üstlenmiştir.
SONUÇ
Talepler ister basit ister karmaşık olsun,
DB International uzmanlarının bilgisi ve tecrübesi her proje için en iyi çözümü sunmaktadır. Şirket, Etihat Rail – DB ortam girişimde ilk defa
Arap Yarımadasının işletme sorumluluğunu
(Foto: Daniel Pieper)
üstlenmektedir
TÜRKİYE’DE 30 YIL
Şirket dünya çapında edindiği tecrübelerden
Türkiye’deki projeler için de faydalanmaktadır. Üstelik bunu uzun zamandır yapıyor.
DB International şirketinin, o zamanki adıyla DE-Consult’ın ilk icraatları 1982 yılında
TCDD’nin araç filosu için teknik danışmanlık
hizmetlerine kadar uzanmaktadır. Demiryolu hatlarının modern hale getirilmesi için
planlama çalışmaları yakın zamanda tamamlanmış ve DB International, Türk demiryolu
uzmanlarına ülkenin ilk yüksek hızlı tren
hattı olan İstanbul-Ankara hattının dışında
Konya ve Eskişehir hatlarında da eşlik etmiştir. Uzmanlar ayrıca Konya, İstanbul, Ankara
ve Bursa’daki yerel ulaşım için de bilgilerini
paylaşmışlardır. Yük taşımacılığı alanında
Suadiye’deki lojistik merkezi ve Filyos’daki
liman için bilgi birikiminin kullanıldığı açıkça
görülmektedir.
5
ÜST YAPI
En modern yüksek performanslı
makasların yüklenmesi ve
optimizasyonu
Sınır alanlarındaki makasların tasarlanması ile ilgili yükleme verilerinin simülasyon ve ölçüm verileri
destekli tayini için bir prosesin geliştirmesi
Rekabet edilebilir bir demiryolu trafiği
sunabilmek için tekerlek/ray sisteminin tüm
bileşenleri optimize edilmesi zorunludur.
Bu optimizasyon zorunluluğu, ciddi maliyetler karşılığında korunan önemli üst yapı
elemanı makas için de geçerlidir. Artan tren
sayıları, tren ağırlıkları, yüksek sürüş hızları
ve birçok rayda oluşan yüksek aks yüklerine
izin veren eğilimler, tüm bileşenlerde yüksek
yüklenmelere yol açmaktadır ve bu nedenle
makasların bakım onarım maliyetlerini ve çalışma ömürlerini etkilemektedir. Bu duruma,
optimize edilmiş yapılı yüksek performanslı
makaslara olan yüklenme incelenerek önlem
alınır.
Özellikle makasın hareketli parçaları, düzenli olarak işlevsellikleri ve çalışma emniyeti
açısından kontrol edilmelidir. Geçiş rayındaki
ray konumu hataları ve araç anormallikleri
aşınma ve yıpranma sebeplerini oluştururken, makas bölgesi civarında buna değişken
geometri ve sertlik unsuru eklenir. Optimize
edilmiş bir konstrüksiyon sayesinde yüksek
performanslı makaslarının bakım ve onarım
masrafları en aza indirgenebilir. Burada önkoşul, önceden belirtilen koşullarda araç ve
rayların etkileşimi hakkında detaylı bilgiye
sahip olmaktır.
FE
simülasyonları
MKS
modelleri
Test standı
denemesi
TANIMLAMA VE HEDEF
“Yüksek Performanslı Makaslara Olan Yüklenme” (BHLW) projesi, Voestalpine VAE
GmbH (VAE), Hottinger Baldwin Messtechnik GmbH (HBM) ve ÖBB-Infrastruktur AG
(ÖBB) firmaları tarafından ortak olarak yürütülmüştür. Amaç, makaslar için kesintisiz bir
hesaplama prosesinin uygulamaya konulması ve makaslarda sabit kuvvet ölçümleriyle bileşenler için işlevsel güvenirlik ispatı
sunabilecek yük kolektiflerinin belirlenmesini sağlayacak ölçüm yönteminin geliştirilmesidir (Resim 1). Bunun için tüm alan (araç,
üst yapı, aşınma durumları ve çeşitli işletme
durumları) uygun çoklu gövde simülasyon
modelleriyle (MKS) resmedilmelidir ve makaslardaki (yük kolektifi) uzun süreli kesin
ölçümlerle uygun şekilde doğrulanmalıdır.
Tekli bileşenler (kontrraylar, dil desteği, makas dilinde laboratuvar testine kadar) ile test
standlarında yapılan denemelerde ve sonlu
elemanlar (FE) analizinde elde edilen sonuçlar, saha denemesi için ölçüm sensörlerinin
konumlarının en iyi şekilde belirlenmesi için
kritik kesitlerin belirlenmesi için kullanılmaktadır. Saha denemesinde elde edilen ölçüm
verileri, aşağıda gösterilen analizde ilgili
Y.Müh. Dietmar Maicz
Railway Proje Yöneticisi
Hottinger Baldwin Messtechnik
GmbH, AT-Wien
[email protected]
Y.Müh. Dr. Tek. Paul Mittermayr
Firma Sahibi, F&E Müdürü
Dr. Mittermayr Scientific Consulting
GmbH (BAMM), AT-Wien
[email protected]
Y.Müh. Heinz Ossberger
Teknik Müdür
Voestalpine VAE GmbH, AT-Zeltweg
[email protected]
Müh. Wolfgang Zottl
Stab F&E Müdürü, Hat Yönetimi
ve Sistem Geliştirme
ÖBB-Infrastruktur AG, AT-Wien
[email protected]
Standartlar
Gerçek
ölçüm
verileri
Saha
denemesi
Çalışma
ömrü
hesaplaması
RESIM 1:
BHLW projesi -Proses:
Simülasyon, deney,
ölçüm
(Grafik: ÖBB)
6
Y.Müh. Christian Buzzi
Araştırmacı
Hafif Yapı Enstitüsü
TU-Graz, AT-Graz
[email protected]
standartlarla (EN-13146 1–9 ve EN-13481)
karşılaştırma yapılması ve çalışma ömrünün
hesaplanabilmesi amacıyla derlenmektedir.
Başarılı modelleme için merkezi nokta,
önemli ölçüde temelde yüklenme ve model
özelliklerine (sertlik gibi) bağlı olan her simülasyonun ve hesaplama modelinin dikkatli
şekilde doğrulanmasıdır. Günümüze kadar
ÜST YAPI
makaslar için bu değerlerden yeterli miktarda yoktu. Şimdiye kadar kullanılan sabit ölçüm noktalarını ölçme teknolojisi, homojen
transit geçiş raylarından veri toplanması ile
sınırlıydı (bkz. [8]). Günümüze kadar makaslarda ölçme teknolojisi ile sadece tekli bileşenlerden detaylı (örneğin makas göbeğinin
ivmesi (bkz. [7]) veriler elde edilebilmekteydi. Proje kapsamında ölçüm sensörleri ve değerlendirme algoritmaları, değişken dil /ray
arkası alanlarında da güvenli şekilde çalışabilmek ve dikey ve yatay kuvvetleri en doğru
şekilde tespit edebilmek için geliştirilmiştir
(Resim 2). Bir diğer amaç ise proje kapsamında ölçüm kapsamı büyük ölçüde azaltılan
makas ve araç filosu özelliklerini belirli karakteristik noktalarda tespit edebilen göstergeli
ölçüm tekniğinin geliştirilmesidir. Söz konusu bu bulgulara, yüksek performanslı makasların optimizasyonu için mutlak şekilde
gereksinim duyulmaktadır. Bunun dışında
teknik olarak akılcı yüklenme için trenlerin
uzun zaman aralığında (en az üç ay) sürekli
ölçülmesi de önem arz etmektedir.
SAHA DENEMESİ
Belirtilen gereklilikler, yaklaşık 350 genleşme algılayıcısının (DMS), sekizer ivme ve yol
sensörünün ve de özel tasarlanmış 16 kuvvet
algılayıcının kurulmasına yol açmaktadır. Kavisli rayların dış kısmında enine kuvvetlerin
belirlenmesi için on dil desteğinden sekizi
yerine kuvvet ölçme sensörü monte edilmiştir; kontrraylar kısmındaki kılavuz kuvvetleri
tespit etmek için çok sayıda kontrray desteği
Gozinta kuvvet ölçme sensörü ve DMS ile do-
natılmaktadır. 3 no.lu resimde, 4 akslı bogili
aracın geçişi sırasında iki farklı kontrray desteğinde oluşan kuvvet akışı gösterilmiştir. Bir
pozisyonda yanal kuvvetler eşit şekilde dağıtılmıştır (yeşil çizgi), bir diğer pozisyonda
ise ön tekerlek takımının kuvvetli bir şekilde
dayandığı görülmektedir (mavi çizgi).
Yüksek döngü frekansı ile taranmış ölçüm sinyalleri ve çok sayıda kanal, bunun
için özel olarak geliştirilmiş değerlendirme
(BAMM) ve istatistik programları (ADES) ile
değerlendirilmektedir. Bu değerlendirme
kapsamında proje uygulamasının tamamında ivmeler, yollar, ray/tekerlek kuvvetleri
ve de özel yüklenmeye maruz kalan enine
kesitlerdeki genleşmeler ve bunların yük
kolektifleri tespit edilmiştir. Ölçüm sistemi
için Argos* sisteminin geliştirilmesi sırasında elde edilen teknik bilgi birikimi temel
alınmıştır. Bu verilerin ve özellikle ölçüm
sinyallerinin ve ölçüm verileri sonuçlarının
yorumlanması, bu zamana kadar makas
tasarımlarında standart olarak yapılandan
daha geniş kapsamlı ve çok yönlüdür. Bu
sebebi, elde edilen tecrübelerin ışığında,
bir taraftan araç özelliklerinden ve diğer
taraftan makasların karmaşık geometrik
biçimlerinden kaynaklandığı düşünülmektedir (bkz. [1]). Dil bölümünde boylamasına
yönde oluşan ray enine kesit değişiklikleri,
sürekli gömülü raylarda, Zimmerman eğrisi
olarak adlandırılan şekilde farklı sinyal türlerine sebep olduğu açıkça görülmüştür.
Bu şekilde ayrıca rayların paslanmasının
etkisi olarak araç ile üzerinden geçilmeyen
noktalarda da ek yüklenmeler oluşmaktadır
(örneğin aracın eğimli geçişi sırasında düz
hattaki kontrrayda genleşmeler).
RESIM 3: Kontrrayın iki pozisyonunda ölçülen kuvvetler
(Grafik: BAMM)
Tekerlek
hatası
Gerilmeler
RESIM 2: Bu makasta ölçülen parametreler:
Statik ve dinamik Q ve Y kuvvetleri, ray gerilmeleri, eşikler ve ray hareketleri, mekanizmada ve eşiklerde ivmeler.
(Grafik: ÖBB)
MODELLEME VE SİMÜLASYON
Üretim aşamasında uygulanan kesintisiz
ölçüm değerlendirmesi sırasında ortaya çıkan olaylar açıklanabilmekte ve simülasyon
hesaplamalarında dikkate alınabilmekteydi.
MKS hesaplamalarının doğrulamasında ray
konumu hatalarının ve tekerlek profil şeklinin (aşınmış kesitler) etkisinin, hızdan kaynaklanan yüklenme etkisinden daha büyük
olduğu ortaya çıkmıştır. MK simülasyon parametreleri saha denemelerinde özel bir ölçüm uygulamasında lokomotif tipi ile karşı- »
RESIM 4: Makaslar üzerinden geçilirken dikey kuvvet akışı karşılaştırması
(Grafik: BAMM)
N olarak kuvvet
N olarak kuvvet
Kontrray kuvveti
ms olarak süre
mm olarak x_CAD
7
ÜST YAPI
g olarak ivme
için temel oluşturmaktadır. Bu projede geliştirilen proses, azaltılmış ölçüm teknolojileri ile saha denemesi ile desteklenerek,
standart tasarım için devam ettirilmeli ve
doğrulanmalıdır. Ayrıca hedeflerden biri de,
BHLW ölçüm makaslarından farklı çerçeve
koşullarında (örneğin daha yüksek hızlar,
farklı geometriler, ağır yük trenleri gibi farklı işletme koşullarında) bunu uygulamak ve
böylece makasların büyük çoğunu kapsamaktadır. Ancak bu durumdan sonra, varyasyon hesaplaması ve çeşitli yük seviyeleri
simülasyonu için model oluşturmada (FEM
ve MKS) bir otomasyon düşünülebilir. Proje
uygulamasındaki yüksek personel masrafları
şuanda ekonomik olarak halen bir sorun teşkil etmektedir. Teşekkür
Bu proje, Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft mbH (FFG) tarafından
“ISB – Yenilikçi Demiryolu Sistemi” programı
dahilinde 820237 proje numarası ile desteklenmiştir.
ms olarak süre
RESIM 5: Rayda ve mekanizmada ölçülen ivmeler
laştırılmıştır; MKS hesaplama sonuçlarındaki
farklar, ölçümlere göre %10’un altındadır
(Resim 4).
Araca özgü değerlendirmenin yanı sıra,
ayrıca raydaki araca özgü titreşimlerin makas mekanizmasındaki etkilerini açıklığa
kavuşturmak için hızlanmalarda makas
mekanizmaları için de analizler yapılmıştır.
Burada özellikle yuvarlak olmayan araç tekerleklerinin çarpması sonucu oluşan titreşimler dikkate alınmıştır. Bu olaylar içinde
gerçekten oluşan yüklemelerin (darbeler)
kontrol standı denemeleri ile dengelenmesi
için özelleştirilmiş değerlendirme algoritmaları geliştirilmiştir.
Yuvarlak olmayan tekerleklerden dolayı
üst yapıda yüksek yüklenmeler oluşmaktadır. Özellikle düz kesimlerde keskin darbeler
oluşmaktadır. 5 no.lu resimde, tekerlek hatası olan aracın raylarda (yeşil çizgi) ve mekanizmadaki (mavi çizgi) ivme sensörlerinin
sinyal akışları örnek olarak gösterilmiştir.
Farklı simülasyon yöntemlerinde elde edilen tekli hesaplama sonuçları ve ayrıca ölçüm sonuçları karşılaştırması, bunların yapı
parçalarına olan etkilerinin uygunluğu kontrol edildikten sonra incelenmiştir. Ölçümlerden ve hesaplamalardan son derece ilginç
ve aydınlatıcı sonuçlar elde edilmiştir ve bu
8
(Grafik: BAMM)
sonuçlar, prosesin tamamında iyileştirme
amacıyla prosese dahil edilmiştir.
SONUÇ
BHLW projesinin ana hedefi, özellikle sınır
alanlarda makasların tasarlanması için daha
iyi bir temel oluşturmak ve uygulamak için
makaslar için yüklenme verilerini simülasyon
destekli tespit etmek için bir proses geliştirmektedir. Ölçüm sürüşleri ve bunların değerlendirmeleriyle simülasyon modellerini
gerçek verilerle kalibre etme ve doğrulamak
mümkündü. Ayrıca, makasların birçok yerinden kapsamlı yük kolektifleri elde edilebildi
ve münferit bileşenlerin işletim dayanıklığı
ispatları temin edilebilmiştir. Makas tasarımında yenilikçi ve yön verici yöntemler için
oluşturulan temel bilgiler, bundan sonraki
araştırma ve geliştirme işleri için sağlam
bir temel oluşturmaktadır. Ray tasarımı için
standart yöntemlerde ticari kullanım için
daha önce belirlenmiş yöntemlerin kombine
edilmesi gereklidir.
Yüksek performanslı makaslar kullanan
ÖBB-Infrastruktur için bu bulgular, makas
sistemlerinin bakım proseslerinin ve böylelikle servis maliyetlerinin optimize edilmesi
KAYNAKÇA
[1] Schmidt, R.: Simulation des instationären Verhaltens
von Schienenfahrzeugen bei Befahren einer Weiche,
Diplomarbeit, TU-Wien, 1990
[2] Graf, F.: Vergleichende Untersuchung von Methoden
zur Vermessung von Schienenprofilen in Weichen,
Diplomarbeit, TU-Graz, 2004
[3] Kassa, E.; Andersson, C.; Nielsen, J. C. O.: Simulation of
dynamic interaction between train and railway turnout,
Yayın: Vehicle System Dynamics 44(3)|2006, 247–258
[4] Wiest, M.; Daves, W.; Fischer, F.D.; Ossberger, H.: Deformation and damage of a crossing nose due to wheels
passages, Yayın: Wear 265|2008, S. 1431–1438
[5] Bruni, S.; Anastasopoulos, I.; Alfi, S.; Van Leuven, A.; Gazetas, G.: Effects of train impacts on urban turnouts: Modelling and validation through measurements, Yayın:
Journal of Sound and Vibration 324|2009, S. 666–689
[6] Eker, O. F.; Camci, F.; Guclu, A.; Yılboga, H.; Sevkli, M.;
Baskan, S.: A Simple State-Based Prognostic Model for
Railway Turnout Systems, Yayın: IEEE Transactions on Industrial Electronics 58(5)|2010, S. 1718–1726
[7] Wan, C.; Markine, V. L.; Shevtsov, I. Y.: Simulation of Train-Turnout Interaction and Validation using Field Measurements, Yayın: Proceedings of the First International
Conference on Railway Technology: Research, Development and Maintenance, J. Pombo (Editor), Civil-Comp
Press, Stirlingshire, United Kingdom, paper 136, 2012
[8] Mittermayr, P.; Maicz, D.; Zottl, W.: Argos – Ein Jahrzehnt
Betriebserfahrung in der ortsfesten Zugsüberwachung,
Yayın: ETR – Eisenbahntechnische Rundschau 03|2013,
Austria 01|2013, S. 26
DEMİRYOLU HEMZEMİN GEÇİTLERİ
Demiryolu hemzemin geçitleri
kısmında demiryolu yapım tedbirleri
Uygulama esasları sorunlarının ve ilave düzenlemeler uygulanarak karayolları alanında trafiğin
emniyeti için Karayolları Trafik Yönetmeliği’nce öngörülen hususlar
Demiryolları altyapı firmaları tarafından
raylarda yapılan yapım çalışmalarının, demiryolu hemzemin geçitleri bağlamında çoğu
zaman karayolları trafiğine önemli tesirleri
söz konusudur. Bu yazıda, ana yollar, tali yollar ve alanlar arasındaki hemzemin kavşak
bölgelerinde ve de DB Netz AG firmasının
ray sistemleri alanında yapım çalışmalarındaki trafik güvenliğinin sağlanmasına ilişkin sorunları ele alınmaktadır.
Yazının takip eden bölümlerinde, bu konuya ilişkin hangi kuralların geçerli olduğu ve
dikkate alınması gerektiği ele alınmaktadır.
Gerçek çalışma ortamında, üstlenici firmaların trafik güvenliğine ilişkin yükümlülüklerini
yeterli derecede yerine getirmediklerinden
dolayı kuralların tam doğru uygulanmadığı sıkça gerçekleşen bir durumdur.
Bu yazı, konunun duyarlı hale getirilmesi
amacıyla hazırlanmıştır, ancak sadece genel
bir bakış sağlamaktan öteye geçemez.
RESIM 1: Bir demiryolu yenileme treni dizisi
DEMİRYOLU HEMZEMİN GEÇİTLERİ –
ALMANYA DEMİRYOLLARI İNŞAAT
VE İŞLETMESİ YÖNETMELİĞİ’NİN
11. MADDESİ UYARINCA TANIMI
“Demiryolu hemzemin geçitleri, demiryollarının ana yollar, tali yollar ve alanlar ile eşit
yükseklikteki kesişme yerleridir. Sadece kamuya kapalı özel alanlardaki trafiğe ilişkin
geçitler ve yolcu geçitleri demiryolu hemzemin geçit olarak kabul edilmemektedir.”
Eşit yükseklikteki ana yollar, tali yollar ve
alanlar ile demiryolu kesişme yerlerinde
yapılan yapım çalışmalarında, yapım çalışmaları yüklenicisinin kısıtlamaları, bazı durumlarda diğer trafik hizmetleri yüklenicilerin uygulamalarına etki edebilir. Burada,
örnek olarak demiryolu hemzemin geçidin
tamamen kapatıldığı bir altyapı iyileştirme
uygulamalı ray yenilemesi gösterilmektedir.
Jochen Forstmeyer
Demiryolu İşletmesi Müdürlüğü’nün
Sürekli Yetkilisi İçin Demiryolu
İşletmesi Bölüm Müdürü
Güney-Batı Bölgesi
DB Netz AG, Karlsruhe
[email protected]
RAY KISMINDA YAPILAN YAPIM
ÇALIŞMALARI – ÇALIŞMA UYGULAMALARI TANITIMI
DB Netz AG’nin ve de Devlet Karayolları Yol
Yapım Dairesi Başkanlığı’nın kapsamlı kurallarına ve yönetmeliklerine rağmen, demiryolları hemzemin geçitler kısmında çalışma
alanının oluşturulması sırasında karayolları
kısmı için yetersiz tedbirlerin alınması sıkça
rastlanılan bir durumdur. Kamuya açık trafik
alanındaki çalışma yerlerinin usulüne uygun
bir şekilde emniyete alınmaması, karayolları
trafik katılımcılarının hatalı uygulamalarına
ve yanılmalarına yol açmakta ve bu durum
normalde önlenebilir tehlikelere veya kazalara sebep olabilmektedir.
Bu konu ayrıntılı ele alındığında, bu sorunların ne tür sonuçlara yol açabileceği hemen
anlaşılmaktadır.
Ray yapım çalışmaları, genel olarak karayolunun enine düzleminde yapılmakta ve
böylece karayolları trafiğini tam olarak kesişme kısmında (demiryolu hemzemin geçidi alanı) etkilemektedir. Yapım çalışmaları,
çoğu zaman sadece demiryolu hemzemin
geçitleri ilgilendiren çalışmalar olmayıp, demiryolu hemzemin geçitleri demiryolundaki
uzunlamasına yapım alanı sınırları dahilinde
yer almaktadır (örneğin 10 km uzunluğunda
bir demiryolu hattında ray değişimi). Ray kısmında yapılacak yapım çalışmalarının şekli
ve uygulanacak çalışma yöntemleri, demiryolu hemzemin geçitlerinin ne oranda etkileneceğine tesir etmektedir.
Çoğu zaman büyük demiryolu yapım yerlerinde, rayların yenilenmesi için çalışmanın
yapılacağı demiryolu hattı birkaç günlüğüne
veya haftalığına tren trafiğine kapatılacağı
zaman önemli zorluklar meydana gelmek- »
9
RESIM 2: Demiryolu hemzemin geçit bölgesinde çalışan bir düzleştirme makinesi
RESIM 3: Ekskavatör, çalışma konumundayken bariyersiz bir demiryolu hemzemin geçidinden
geçmektedir
RESIM 4: Ekskavatör demiryolu hemzemin geçidinde çalışma durumunda yer almaktadır;
demiryolu hemzemin geçidi, yayalar ve bisiklet sürücüleri için kapatılmamıştır. Bekçi tarafından
sağlanması gereken güvenlik uygulanmamaktadır
tedir. Bu bağlamda demiryolu hemzemin
geçitlerin kısımları, yapım çalışmalarından
farklı şekillerde etkilenebilir. Bu çalışmalar kapsamında raylar ile birlikte ayrıca üst
yapının (traversler, balast) da yenileneceği
veya bazı durumlarda zeminin kazılması gibi
zemin iyileştirileceği zaman önemli tesirler
söz konusu olur. Bu çalışmalar kapsamında
kullanılan inşaat makineleri ve donanımı,
kısmen birkaç yüz metre uzunluğundadır
(yenileme treni dizisi) ve demiryolu hemzemin geçit bölgesini, yenileme
yapılacak asıl bölge demiryolu hemzemin geçit bölgesinin dışında bulunduğunda da engellemektedir (Resim 1).
Ayrıca zorlayıcı etkenlerden biri de, özellikle bir ray yenilemesi çalışmasında usulüne
uygun nihai durumun oluşturulması için
çeşitli çalışma akışlarının gerekliliği ve bunların tek bir çalışma adımında uygulanamadığı olgusudur. Böylece öncelikle traversleri değiştiren ve balastı temizleyen veya
kısmen değiştiren yenileme treni dizisinin
kullanılması söz konusu olabilir. Bir diğer
çalışma adımında rayları değiştiren başka
bir yenileme treni dizisi kullanılır. Ardından
yenilenen ray, çok sayıda alt boşlukları doldurma işlemi ile doğru nihai konumuna
getirilmeli ve tesviye edilmelidir. Bu çalışma
adımları için demiryolu hemzemin geçidinden (Resim 2 ve 3) çalışma pozisyonunda
geçmesi gereken çeşitli inşaat makineleri
kullanılır. Ayrıca inşaat yeri lojistiği için başka sürüşler de gerçekleşir. Yapım çalışmaları
sırasında karayolu kaplaması (bitüm veya
örneğin Strail kaplama gibi diğer sabitleme
elemanları) raydan sökülmelidir. Raylar, çoğu
zaman sürekli ray yenilemesi çalışmasında inşaat makinesi tarafından ray
hattının yanına bırakılır ve böylece
demiryolu hemzemin geçidinin bulunduğu kısmı ayrıca etkiler. Bu durumdaki bir
demiryolu hemzemin geçidinden hiç veya
tehlikesiz bir şekilde geçilemez (Resim 4). İki
hatlı bir demiryolunda her iki rayda yenileme
çalışması yapıldığında, her iki rayın aynı anda
veya sırayla yenileneceğine bağlı olarak etkiler birkaç daha ağırlaşır. Büyük projelerdeki
yenileme prosesinin tamamında, normal
şartlarda çok sayıda inşaat firması çalışır.
YAPIM ÇALIŞMALARININ PLANLANMASI VE UYGULANMASI SIRASINDA
ÇALIŞMA ŞEKİLLERİ
DB Netz AG, yapım çalışmalarını temel olarak
yeterli ön hazırlık süresi ile planlamaktadır.
406 sayılı (Ril) Yönetmeliği (Sürüş ve İnşaat)
uyarınca yapım aşaması planlamasının proses tanımları, bu madde çerçevesinde daha
ayrıntılı ele alınmayacaktır.
DB Netz AG’nin yetkili kurumları tarafından
10
yapılan yapım çalışmaları planlamasında, yapım yapılacak bölgeler ve de münferit çalışma şekli, yetkili yerel sistem sorumlulukları
ile işbirliği içerisinde ayrıntılı olarak belirlenir.
Bu kapsamda, örneğin ray kısmındaki yapım
çalışmalarının, yapım çalışmaları bölgesinde
bulunan demiryolu hemzemin geçidine nasıl ve ne derecede etki edeceği de belirlenir.
Henüz planlama aşamasının başlangıcında,
Devlet Karayolları Yol Yapım Dairesi Başkanlığı’nın taleplerini yapım projesine dahil etmek için Karayolları Trafik Güvenliği Dairesi
ile kararlaştırma görüşmeleri yapılmaktadır.
Çalışma yerindeki duruma bağlı olarak, aşağıda örnekler sunulan çeşitli tedbirlerin alınması gerekebilir:
> Yapım çalışması süresinin tamamında
demiryolu hemzemin geçidinin tamamen kapatılması ve karayolu trafiğinin
yönlendirilmesi
> Demiryolu hemzemin geçidinin sadece
motorlu taşıtlar trafiğine kapatılması ve
motorlu taşıtlar trafiğinin yönlendirilmesi; yayaların ve bisiklet sürücülerinin
demiryolu hemzemin geçidinden her zaman veya belirli zamanlarda geçmesine
müsaade edilmesi
> Tüm veya belirli kullanıcılar için kısıtlamalı
kullanım (örneğin demiryolu kuralları)
> Demiryolu hemzemin geçidinin, sadece
komut tedbirleri uygulanarak yayalar tarafından kullanılması
> Demiryolu hemzemin geçidinin sadece
önceden belirlenmiş zamanlarda kullanılması (Resim 5)
> Demiryolu hemzemin geçidinin uzun
bekleme süreleri ile kullanılması
Yapım çalışmalarının yüksek kalitede ayrıntılı
planlanmasına rağmen, belirli yapım çalışmaları adımlarında dakika doğruluğunda zaman bilgileri, gerçek çalışma koşullarındaki
sürekli gecikmeler nedeniyle her zaman belirlenememektedir.
Ayrıntılı planlamalar çerçevesinde yapılan
tespitler nedeniyle, yapım çalışmaları ihaleye açılır ve ihaleyi kazanan firmalara verilir.
Yapım çalışmalarını ihale yoluyla tahsis etme
süreci, bu yazının konusu değildir. İhale veya
tahsis etme belgelerinde hakediş listesinde
ve “Yapım tanımı / Genel ve teknik bilgiler
içeren ön açıklamalar” evraklarında asıl yapım çalışması uygulamalarına ilişkin bilgiler
ile birlikte, salt demiryolu hemzemin geçidindeki çalışma söz konusu olmadığında
demiryolu hemzemin geçitleri bölgesindeki
yapım çalışmalarının uygulanmasına ilişkin
işverenin talimatları yer almaktadır.
Bu talimatlar, işletimsel uygulama ile yakından bağlantılıdır ve bundan dolayı demiryolu işletmesi için gerekli işletme ve inşaat
talimatlarının (Betra) oluşturulması talebine
ilişkin veriler ile uyumlu olmalıdır. Betra, ayrıca yapım çalışmalarının güvenli bir şekilde
yapılmasına ilişkin talimatlar içermektedir.
Betra talimatında, örneğin üzerinde raylı
araçlar geçeceği zaman yapım çalışması devam ettiği sürece demiryolu hemzemin geçidinin nasıl ve ne şekilde emniyete alması
gerektiği düzenlenmiştir.
Hakediş listesi, yüklenicinin yapım çalışması kapsamında uygulayacağı faaliyetlerin
tümünü içermektedir. Demiryolu hemzemin geçidinin bulunduğu bölgede yapım
yerinin emniyete alınmasına ilişkin hizmet
tanımı, örneğin aşağıda belirtilen bilgileri
içerebilir:
> Trafik güvenliğine ilişkin tedbirler
RSA (Karayollarındaki Çalışma Yerlerini
Emniyete Alma Çalışmaları İle İlgili Direktifler) ve ZTV-SA (Karayollarındaki Çalışma Yerlerini Emniyete Alma Çalışmaları
için İlave Teknik Sözleşme Koşulları ve Direktifler) uyarınca trafik güvenliğine ilişkin tedbirlerin alınması, gerekli ekipmanların hazır bulundurulması, çalıştırılması
ve sökülmesi, hazır bulundurma süresi
25 gün, trafik güvenliği tertibatlarının ve
trafik levhalarının aydınlatılması.
> Yaya ve bisiklet trafiği için geçici
demiryolu geçiş donanımları
Yayalar ve bisiklet sürücüleri için geçici demiryolu geçiş donanımlarının
monte edilmesi, kullanıma hazır bulundurulması, kullanılması ve sökülmesi, genişlik 1,5 ile 2 m arası.
Yapım aşamasına ve yüklenici firmanın teknolojisine bağlı olarak çok
sayıda sökme ve tekrar monte etme.
Her iki taraf için aşağı düşme emniyetli
geçici düzen.
Yukarıda belirtilen örnek, oldukça kısa bir
hizmet tanımını göstermektedir ve mutlak
şekilde tamamlayıcı “Yapım tanımı / Genel
RESIM 5: Örnek ve usulüne uygun levha
kullanımı örneği
ve teknik bilgiler içeren ön açıklamalar” evraklarındaki talimatlar ile bir bütün olarak
kabul edilmelidir.
“Karayollarındaki Çalışma Yerlerini Emniyete Alma Çalışmaları için İlave Teknik Sözleşme Koşulları ve Direktifler” (ZTV-SA) düzenlemesine atıfta bulunarak, söz konusu bu
düzenleme işverenin sözleşme maddesi haline gelmekte ve yüklenici firma tarafından, işveren ayrıntılı talimatlara vermeden eksiksiz
olarak uygulanmalıdır. ZTV-SA düzenlemesinin yapım sözleşmesine dahil edilmesiyle
yüklenici firmaya, düzenlemedeki ayrıntılı
bilgiler sunularak “üstü kapalı” bir şekilde karayolları bölümündeki trafik güvenliğine ilişkin oldukça kapsamlı düzenlemelere uyma
zorunluluğu yüklenmektedir. Buna karşın
aksi ile kanıt kuralı uyarınca, işveren de bazı
haklara ve yükümlülüklere sahip olur, başka
bir ifadeyle, demiryolu hemzemin geçidi bölgesinde güvenliğin sağlanması ve organize »
RESIM 6:
Drenaj çalışması,
ZTV-SA düzenlemesinin 6.11.3.
maddesinde
öngörülen aşağı
düşme emniyetinin
kullanılmaması için
örnek
11
edilmesi ile ilgili sorumluluğunu ortadan kaldırmamaktadır.
Daha öncede belirtildiği gibi demiryolu
hemzemin geçidi, kamuya açık trafik alanı ile
demiryolu arasındaki eşit seviyedeki bir kesişme noktasıdır. Karayolları trafik katılımcılar
için kesişme bölgesinde Alman Karayolları
Trafik Kanunu’nun (StVO) hükümleri sınırsız
geçerlidir. Bundan dolayı karayolları trafik alanını doğrudan etkileyecek demiryollarındaki
yapım çalışmalarında, ayrıca “karayolları yapım yeri” konusundaki karayolları için geçerli
yönetmeliklerin uygulanması zorunludur.
Demiryolu hemzemin geçitleri için demiryolu işletmecisi, resmi olarak geçerli güvenlik
tedbirlerinin tamamen veya kısmen etkisiz
duruma getirilmesi gerektiği takdirde, ayrıca
yapım çalışmasının tamamı boyunca demiryolu hemzemin geçidindeki güvenlik için ilave tedbirleri almakla yükümlüdür. Bu konuda
altyapı işletmecisinin geçerli kuralları ölçüt
olarak kabul edilir. Karayolları trafik katılımcısı
demiryolu hemzemin geçidi bölgesinde belirli bir davranış sergilemesi gerektiğinde, bu
özel davranış kuralı sadece demiryolu işletmecisi tarafından zorunlu kılınabilir. Burada
örnek olarak, teknik güvenlik sisteminin (ışıklı
levhalar ve bariyer sistemi) hizmet dışı bırakılması durumunda demiryolu hemzemin geçidinin bir bekçi tarafından emniyete alınması
gösterilebilir.
RSA 95 TANIMI
“Karayollarındaki Çalışma Yerlerini Emniyete
Alma Çalışmaları İle İlgili Direktifler (kısaca
RSA), Almanya’da geçerli teknik kurallardır
ve Federal Ulaştırma Bakanlığı tarafından
1995 yılında açıklanmıştır (VkBl. 7/1995); ilk
hali 1980 yılında hazırlanmıştır. Bu direktif,
karayollarına bitişik ve karayolları üzerindeki
çalışma yerlerinin trafik kurallarına ve güvenliğine uygun bir şekilde emniyete alınmasını
tanımlamaktadır. Bu direktif, Almanya’daki
kamuya açık tüm karayollarında geçerlidir
ve Alman Karayolları Trafik Kanunu’nun idari
düzenlemesinin bir parçasıdır.” [1]
ZTV-SA 97 TANIMI
“ZTV-SA 97, karayolları kısmındaki çalışma yerlerinin öngörülen şekilde emniyete
alınmasına ilişkin teknik uygulamaları düzenlemektedir. Bu düzenlemede, örneğin
donanımların nasıl kullanılacağı veya hangi
malzemelerin kullanılabileceği açıklanmaktadır. Ayrıca karayollarındaki çalışma yerlerinin emniyete alınması faaliyetlerinin kontrol
edilmesine ve emniyete alınan yerlerin bakımına ve de sorumlu kişilerin niteliklerine
ilişkin kurallar sunmaktadır.
ZTV-SA düzenlemeleri, RSA’dan farklı olarak tamamen sözleşme hukuku kapsamındadır. ZTV-SA düzenlemeleri, sözleşme konusu
oldukları her yerde bağlayıcı olarak uygulanmalıdır.” [2]
DB Netz AG’nin yapım çalışmalarında, uygulanacak yapım çalışması şekli nedeniyle
gerekli olduğu sürece, ZTV-SA düzenlemeleri ihale evraklarında (hakediş listesi) temel
olarak sözleşme konusu olarak gösterilmektedir.
6 no.lu ve 7 no.lu resimlerde, RSA ve ZTVSA uyarınca uygulanması gereken kuralların
hiç veya yeterli derecede uygulanmadığı izlenimi gösterilmektedir.
GENEL TRAFİK KANUNU KURALLARI
VE YETKİNLİKLER
TRAFİK İŞARETLERİ VE TERTİBATLARI
DÜZENLEMESİ
“Kamuya açık trafik alanlarındaki veya örneğin yol yapım çalışmalarının yapılması için
kamuya açık trafik yollarının açıldığı özel
mülkiyetli arazilerdeki trafiği yönlendirici,
sınırlayıcı veya yasaklayıcı tüm tedbirler için
belirleyici hukuki dayanak Alman Karayolları Trafik Kanunu’dur (Madde 45 Fıkra 1 ve
RESIM 7: Tüm karayolu trafiği için kapatılmış demiryolu hemzemin geçidi için yetersiz levha ve
bariyer kullanımı örneği. DB Netz AG’nin ışıklı işaretler kullanımına ilişkin yönetmelikler uygulanmamıştır
2 StVO). Trafik katılımcılarına ilişkin tüm talimatlar ve yasaklar, Alman Karayolları Trafik
Kanunu uyarınca trafik işaretleri ve tertibatları ile düzenlenmelidir (Madde 45 Fıkra 2
Bent 4 StVO). Alman Karayolları Trafik Kanunu’na ilişkin genel idari düzenleme (VwVStVO) ve de RSA direktifleri dikkate alınmalıdır (Sınıf I VwV-StVO Madde 43 Fıkra 3 No. 2).
Alman Karayolları Trafik Kanunu’nun 45.
Maddesi 2. Fıkrası I. Bendi uyarınca Karayolları Yol Yapım Dairesi, karayollarındaki yapım
çalışmalarının uygulanması için trafik yasakları ve sınırları oluşturabilir, trafiği işaretler
ve yönlendirme tertibatları başka yollara
yönlendirebilir. Karayolları Yol Yapım Dairesi,
normal şartlarda bu tür düzenlemeleri kullanma hakkına sahiptir. Fakat bazı durumlarda, Karayolları Trafik Güvenliği Dairesi’nin
düzenlemeleri, Karayolları Yol Yapım Dairesi’nin düzenlemelerini tamamlayabilir veya
bu düzenlemelerin yerine geçebilir.” [3]
TRAFİK GÜVENLİĞİ SORUMLULUĞU
“Trafik güvenliğinden, kamuya açık karayolları alanında çalışma yapan veya yaptıran
kuruluşlar sorumludur. Devlet Karayolları Yol
Yapım Dairesi Başkanlığı’nın trafik güvenliği
sorumluluğu ve Karayolları Yol Yapım Dairesi’nin trafik düzenleme sorumluluğu haricinde yüklenici firma (normal şartlarda yapım
firması) da trafik güvenliğinden sorumludur;
bu sorumluluk, yüklenici firmanın çalışma
yerindeki çalışma faaliyetleri ve denetimi tamamen bitmesi ile ortadan kalkmaktadır.” [4]
TRAFİĞİ DÜZENLEYİCİ KURALLAR
Yapılan çalışmalar kamuya açık karayolu trafiğini etkilediğinden dolayı, yetkili Karayolları
Yol Yapım Dairesi’nin veya Karayolları Trafik
Güvenliği Dairesi’nin trafiği düzenleyici kurallar oluşturması mutlak şekilde gereklidir.
Trafiği düzenleyici kuralların temin edilmesinden (talep) yapım firması sorumludur;
yapım firması, Alman Karayolları Trafik Kanunu’nun 45. Maddesi 6. Fıkrası uyarınca bu
kuralları zamanında temin etmekle yükümlüdür. Trafiği düzenleyici kurallarda, çalışma
yerinin levhalar ile gösterilmesine ve kapatılmasına ilişkin tedbirler belirlenmiştir. Kuralların içeriğine ilişkin ayrıntılar RSA’nın 1.4.
bölümünde sunulmuştur. Yapım firmaları, bir
trafik işaretleri planı sunmakla yükümlüdür.
TRAFİK İŞARETLERİ PLANI
Bir trafik işaretleri planı, alınması gereken
tedbirler doğrultusunda çalışma yeri alanındaki trafiği yönlendirici tüm uygulamaların
görünümlerini, trafik işaretlerini, yol işaretlerini, erişimi kapama ekipmanlarını, ışıklı
işaret sistemlerini ve aydınlatmaları, gerekli
12
tüm uzaklık ölçülerini ve de trafik alanı ölçüsünü ve mevcut trafik
işaretleri / tertibatları değişikliklerini içermektedir. Bu plan, trafiği
düzenleyici kuralların bir parçasıdır [5]. Gerçek uygulamalarda, sunulan trafik işaretleri planlarının talepleri çoğu zaman karşılamadığı görülmektedir.
TRAFİK İŞARETLERİ
Sadece resmi trafik işaretleri kataloğunda (VzKat) belirtilen trafik
işaretleri kullanılabilir. Yapım tedbirleri alınırken de geçerli kalite
koşullarına uyulmalıdır. ZTV-SA düzenlemesinin 6.2. maddesi, trafik işaretlerinin konumlandırılmasına ilişkin uyulması gereken yönetmelikler içermektedir.
RESMİ KURUMLAR TARAFINDAN KONTROL EDİLMESİ VE DENETLENMESİ
“Karayolları Trafik Güvenliği Dairesi, Devlet Karayolları Yol Yapım
Dairesi ve polis, karayolları üzerindeki çalışma yerlerini öngörülen
tedbirlerin alınıp alınmadığı konusunda kontrol etmekle ve planlarda öngörülen işaretleri denetlemekle yükümlüdür.” [6]
YÜKLENİCİ FİRMA TARAFINDAN
UYGULANMASI GEREKEN ÇALIŞMA
YERLERİ KONTROLÜ VE BAKIMI
ZTV-SA düzenlemesinin 7. maddesinde, yüklenici firma tarafından
uygulanması gereken kontrol ve bakım faaliyetlerine ilişkin kapsamlı düzenlemeler sunulmuştur.
ONAY
ZTV-SA düzenlemesinin 8. maddesinde, bir çalışma yerindeki trafik yönlendirmesi yapısal olarak oluşturulduktan sonra, işverenin
uzun süre ve yüklenici firmanın gün ışığında ve karanlıkta, trafik
işaretleri planında öngörülen trafik yönlendirmesinin, levhaların,
yol işaretlerinin ve bariyerlerin usulüne uygun olarak yapıldığını
tespit etmekle yükümlü olduğu öngörülmektedir.
İŞVEREN TARAFINDAN UYGULANMASI GEREKEN KONTROL
İşveren tarafından uygulanması gereken kontroller, ürünlerin kalite
özellikleri ile sözleşmede kararlaştırılan özellikler ile aynı olup olmadığını tespit etmek için yapılan kontrollerdir. Bu kontrollere ilişkin ayrıntılar ZTV-SA düzenlemesinin 9. maddesinden edinilebilir.
YÜKÜMLÜLÜK
ZTV-SA düzenlemesinin 10. maddesinde, uygulama sorumluluğunu suistimal etmesi halinde yüklenici firmanın yükümlülükleri için
temel kurallar açıklanmıştır. Bu düzenlemede belirlenmiş sözleşme
koşullarına rağmen, özellikle işveren sorumluluklarını yeterli derecede yerine getirmediğinde altyapı işletmecisi tehlike sorumluluğu çerçevesindeki kazalarda her zaman cezasız bırakılmayabilir. Dünya raylarında
sürdürebilirlik ile
hedefe ulaşmak.
Daha çevreci, daha güvenli, daha ekonomik –
ContiTech Railway Engineering imzalı hava süspansiyon sistemleri ve lastik-metal komponentleri ile.
Bu sistemler, raylı taşıtları daha sessiz hale getirmekle
beraber, tramvaylarda, metrolarda ayrıca hızlı ve
yolcu trenlerinde güvenli hareket sağlar ve +50 ile
-50 °C gibi en zor hava şartlarında dahi dayanıklılık
gösterir. Kendimizi sistem ve geliştirme ortağı
olarak gördüğümüzden, sadece ürünlerimizde değil,
müşterilerimiz ile olan ilişkilerimizde de sürdürülebilirlik her daim ön plandadır.
ContiTech. Engineering Next Level
EURASIA RAIL
9 D 10-05 Standında
görüşmek dileğiyle.
KAYNAKÇA
[1] http://de.wikipedia.org/wiki/Richtlinien_f%C3%BCr_die_Sicherung_von_Arbeitsstellen_an_Stra%C3%9Fen
[2] ZTV-SA 97, Ön Notlar
[3] RSA 95, Madde 1.3.1, Fıkra (1) ve (2)
[4] RSA 95, Madde 1.3.1, Fıkra (11)
[5] ZTV-SA 97, Madde 2 Fıkra (8)
[6] RSA 95, Madde 1.6
ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Tel. +49 (0)511 938 50042
[email protected]
www.contitech.de/cre
THERMİT® KAYNAKLARI
Çevre koşullarının raylardaki
Thermit® kaynaklarına etkisi
üzerine araştırma
Boşluksuz ray, günümüzde dünyanın her yerinde geçerli bir standart haline gelmiştir. Aluminotermik
kaynak işleminin geliştirilmesi bu alanda belirleyici bir adım olmuştur. Aluminotermik kaynak işlemi,
günümüzde temel olarak rayların onarımı alanında uygulanmaktadır. Kaynağın sertliği, bu kaynak
işleminin zorlu ortam koşullarında da uygulanabilmesini mümkün kılmaktadır. Peki bu tür kaynak işlemi
zorlu kullanım koşullarında ne kadar dayanıklıdır?
SAYISAL İNCELEME
Bu kaynağın sertliğini tespit etmek için
Elektro-Thermit GmbH & Co. KG firmasından mühendisler ve TU Bergakademie Freiberg akademisinden bilim insanları, sayısal
simülasyonlar aracılığıyla çeşitli çalışmalar
yürütmüştür. Araştırmacılar, meteorolojik
RESIM 1: Model geometrisi, aynı anda ısınma
ve soğuma davranışı araştırması için hesaplama modeli
koşulların aluminotermik kaynakların soğuma davranışına olan etkilerini incelemişti.
Bu inceleme için cd-adapco firmasının STARCCM+ yazılımı ve çeşitli fiziksel süreçlerin sayısal olarak hesaplanması için CFD programı
(Computational Fluid Dynamics) kullanıldı.
Hesaplama iki aşamalı olarak yapıldı. Öncelikle farklı akım yönleri için bir model geometrisinin (Resim 1 veya 2) dışındaki hava
akımları hesaplandı (coğrafi yönler esas alınmıştır, bkz. Resim 3). Sınır değerler olarak Beaufort Skalası uyarınca 10 şiddetinde rüzgar
(tam fırtına) ve rayların başlangıç sıcaklığının
-20 °C olduğu varsayılmıştır (döküm sistem
parçalarının ve ortamın başlangıç sıcaklığı: -5
°C). Varsayılan bu değerlerden, kaynak işlemi
sırasında ısınmanın ve soğumanın ortama
bağlı olarak muhtemel farklılıklarını belirgin
kılabilmek için havaya yerel ısı aktarımı belirlenmiştir.
4 no.lu resimde, batı yönünden esen bir
rüzgar durumunda (bkz. Resim 2 ve 3) rayların hangi kısmında aşırı soğutma meydana
gelebileceği gösterilmektedir: Rüzgarın etki
ettiği ray mantarı kenarında ve ray tabanı kısRESIM 3: Hava akımı yönleri ile üstten görünüm
RESIM 2: Kaynak birleştirme yerine etki eden dış
hava akımı araştırması için hesaplama modeli
Kuzey
Y.Müh. Sebastian Manzke
Bilim Personeli,
TU Bergakademie Freiberg,
Isı Teknolojisi ve Termodinamik
Enstitüsü
sebastian.manzke
@iwtt.tu-freiberg.de
mında aşırı soğuma meydana gelir. Rüzgarın
etki etmediği kısımlarda, çevreye ısı aktarımı
aşırı akım nedeniyle daha azdır (resim yok).
İkinci işlem adımında, daha soğuk bir havanın akım etmesi ile çevreye ısı salınımının
rayların ve kaynak yerlerinin ısınması veya
soğuması davranışına etkisi incelenmiştir.
Bunun için kullanılmış model geometrisi (Resim 1) iki raydan, bir döküm kalıbından, kalıp
için tutucu saclardan ve sızdırmazlık kumundan ve de döküldükten sonra kalıpta yer alan
kaynaklama malzemesinden oluşmaktadır.
Kaynak yöntemine ve zamansal sürece ilişkin
daha fazla bilgi 1 no.lu tabloda sunulmuştur.
Bu gövdenin iç kısmındaki sıcaklık alanı hesaplanmıştır. Bu hesaplama için iki önemli
husus dikkate alınmalıdır:
Doğu
Güney
Batı
14
Yük. Müh. Jan Hantusch
SPC&QK /Yeni Teknolojiler Müdürü, Elektro-Thermit GmbH & Co.
KG, şimdi Goldschmidt Thermit
GmbH firmasının TIC alanında
thermit yöntemi geliştirme ve ön
geliştirme müdürü
jan.hantusch
@goldschmidt-thermit.com
1. Üst yüzey sıcaklığı ile ortam sıcaklığı arasında sıcaklık farkı söz konusu olduğunda, kaynak düzeninin soğuma davranışı
da etkilenir. Soğuma, kaynak düzeninin
ön ısıtılması ve çelik eriyiğinin dökümü
sırasında uygulanan ısının raylarda kawww.eurailpress.de/etr
demeli olarak tahliye edildiğinden dolayı
belirli bir süre sürer.
2. Kalıbın veya kalıp tutucu sacların soğuması, raylar ile kalıp arasındaki ısı aktarımı için yüksek direnç ve aynı zamanda
kalıbın daha düşük ısı iletkenliğinin raylar ile kalıp arasında ısı aktarımına hemen hemen etki etmediğinden dolayı
rayların soğumasına etki etmez.
Böylece rayların üst yüzeyi çevre ile temas
sonucunda çevre sıcaklığından farklı sıcaklığa sahip olmadığında, rayların termik davranışı değişmez. 5 no.lu resimde gösterildiği
gibi döküm yapıldıktan hemen sonra kaynak
kalıbından sadece az bir uzaklıkta daha yüksek sıcaklıklar meydana gelmektedir.
Rayların boylamasına yönde ısı iletimi nedeniyle rayların yerel soğuması, daha soğuk
dış hava akımı ile soğutmayı en az faktör 2
(yaklaşık 600 °C’lik azami üst yüzey sıcaklıklarında) kadar önüne geçmektedir; 300 °C’den
düşük ray üst yüzey sıcaklıklarında bu faktör
4 ve üzeridir. Bundan dolayı soğutucu dış
hava akımının rayların sıcaklık alanına etkisi
pratik olarak dikkate alınmayabilir.
Çevre etkisi olmadan hesaplanmış olgudan farklılıklar, ön ısıtma başladıktan sonra
t = 300 saniye zamanındaki sıcaklık alanının
durumu gözetildiğinde çok azdır. Böylece
dış hava akımı olgusu ile herhangi bir etki
altında kalmayan kaynak işlemi arasındaki
maksimum sıcaklık farkı, karşılaştırılan tüm
yerlerde 50 Kelvin’den azdır. Bu değer, daha
önceki deneylerde belirlenmiş Thermit® kaynaklarındaki standart tekrarlama doğruluğu
değerinden çok daha düşüktür.
Kaynak kalitesi için özellikle rayların veya
kaynak yerlerinin mikro yapısını değiştirebilecek süreçler belirleyici olmaktadır. Bu
Ön ısınma zamanı
t = 0 … 120 saniye
Reaksiyon potasının konumlandırılması,
Thermit® reaksiyonu
t = 120 … 150 saniye
Döküm
t = 150 … 155 saniye
Soğuma
t = 155 … maks. 30 dakika
(modelde)
Kaynak yöntemi
SkV (kısa ön ısıtmalı kaynak işlemi)
Boşluk genişliği
25 mm
Ray kalitesi
R260
TABLO 1: Kaynak işlemine ilişkin veriler
süreçler, genelde ancak 500 °C’lik sıcaklıkların üzerinde meydana gelmektedir. Bu süreçlerden etkilenen kısımlarda, termik çevre
etkilerinden kaynaklanan belirgin değişiklikler görülmemektedir. Bu konu, hem kaynak
işlemi sırasında erimiş ray kısımlarının boyutu hem de ısı etkisi bölgesinin genişliği için
geçerlidir. Seçilen kesit düzlemi (Resim 6)
için standart koşullarda (rüzgar yok, 20 °C
çevre sıcaklığı) ve belirtilen sınır değerlerde
(rüzgar şiddeti 10, -20 °C ray başlangıç sıcaklığı veya -5 °C çevre sıcaklığı) bir kaynakta
erime bölgesi ile ısı etki bölgesi durumu karşılaştırılmasından elde edilen sonuç: Erime
bölgesi, standart koşullardan farklı olarak
her bir rayda yaklaşık 0,4 mm kadar (mantar,
gövde ve taban) küçülür, ısı etki bölgesi her
bir rayda 2,2 mm (gövde) ile en fazla 6 mm
(taban) arasında küçülür. Bu farklılık, rayın
tüm kesitinde gözlemlenir ve bundan dolayı
rayın -20 °C’lik düşük başlangıç sıcaklığından
kaynaklanır. Erime bölgesi olarak aşılmış katı
madde sıcaklığına sahip ray hacmi kabul
edilmiştir. Aynı şekilde ray hacminin ısı etki
RESIM 4: Hava akımı etki eden kaynak birleşme yerleri üst yüzeylerine ısı aktarımı, ısı aktarımı ne kadar fazla olursa, hava akımı nedeniyle
çevreye de o kadar çok ısı aktarımı gerçekleşir (batıdan hava akımı,
rüzgar şiddeti 10)
bölgesi için 720 °C üzeri sıcaklık tercih edilmiştir. Raylara olan enerji transferi modellemesi, aşama değişimi (erime ve kuruma)
dikkate alınmadan yapılmıştır.
DENEYSEL İNCELEME
Sayısal hesaplamalara ilave olarak, hava
akımına maruz kalan kaynak düzeni etkisini
deneysel olarak kanıtlamak (Resim 7 ve 8)
için yüksek rüzgar hızında bir kaynak işlemi
deneyi yapılmıştır. Bunun için kısa ön ısıtmalı
kaynak işlemi bir fanın hava akımına maruz
bırakılmıştır. Böylece 7,7 °C hava sıcaklığında
kaynak yeri yakınında 8,35 m/saniye hava
hızına ulaşılmıştır. Normal koşullarda rayların
sadece enine tesir eden hava akımı (batı veya
doğu yönünden hava akımı) veya sadece boyuna tesir eden hava akımı (kuzey veya güney
yönünden hava akımı) yerine daha yüksek
bir olasılıkla meydana gelebileceği beklentisi
nedeniyle bilinçli olarak eğimli hava akımı
uygulanmıştır. Bu şekilde, ayrıca sol ve sağ »
RESIM 5: Döküm sonrası kaynak düzenindeki üst yüzey sıcaklığı
15
RESIM 6: Eriyen bölgenin ve ısı etki bölgelerinin gösterilmesi için kesit düzlemleri, sol: Ray merkezi dikey kesiti, sağ: Rayın alt tarafı üzerinde 6 mm
veya sürüş seviyesi üzerinde 22 mm yatay kesit
RESIM 7:
Dış hava akımı I etkili kaynak
işlemi için deneysel yapı
Fan
Ray II / Güney
ray arasında meydana gelebilecek farklılıklar
da değerlendirilebilecekti.
Deneye başlamadan önce yapılan ilk hesaplamalarda görüldüğü gibi, raylardaki
sıcaklık alanlarındaki önemli derecedeki
değişiklikler, sadece rayların üst yüzeyinde
muhtemeldir. Bundan dolayı soğuma davranışını gözlemlemek için özellikle dış etkilerden kaynaklanabilecek ölçülebilir değişikliklerin meydana gelebileceği yere, kaynak
işlemi sırasında üst yüzey sıcaklığının za-
RESIM 8: Dış hava akımı II etkili kaynak işleminin yapılması için deneysel yapı
16
Ray I / Kuzey
mansal değişimini belirleyebilmek için rayın
üst yüzeyine toplam 40 adet termik eleman
kaynaklanmıştır. Delikler aracılığıyla monte
edilmiş 16 adet sensör ile rayın iç kısmındaki
sıcaklık ölçülmüştür. Aynı zamanda kaynak
işlemi sırasında kaynak sisteminin üst yüzey
sıcaklığı termografi kamera ile kaydedilmiştir. 9 no.lu resimde, dökümden 150 saniye
sonraki soğuma sırasındaki bir kayıt gösterilmektedir.
Rayların iç kısmında ölçülen sıcaklıklar,
RESIM 9: Üst yüzey sıcaklığı, termografi
kamerası ile ölçülmüş, 5 °C (siyah) ile 600 °C
(kırmızı) arası
sol ve sağ taraftaki raylar arasında hemen
hemen hiç fark olmadığını göstermektedir.
Deneysel olarak tespit edilen bu durum, hesaplamalar ile elde edilen sonuçlar ile örtüşmektedir.
Yapılan deneylerde, en yüksek sıcaklık farkının dış ray gövdesinin üst yüzeyinde rüzgar
vuran ve rüzgar vurmayan yüzeyleri arasında
120 Kelvin yerel sıcaklık farkı olduğu görülmektedir. Ray gövdesinde ısı yayan üst yüzey
ile ısı ileten enine kesit arasındaki oran, ray
geometrisine bağlı olarak oldukça yüksektir. Söz konusu farklar, rayın bu kısmındaki
sıcaklıklar (kaynak merkezinden yaklaşık
110 mm uzaklıkta) halen 400 °C’den düşük
olduğunda ve soğuma sonucunda azalmaya
devam ettiğinde ön ısıtma başladıktan 10
ile 20 dakika sonra gözlemlenmektedir. Yani
bu farklar, rayların veya kaynakların kalitesinde herhangi bir değişikliğe yol açmayan
sıcaklıklarda söz konusudur. Bu incelemenin
sonuçları, sadece dikkate alınan R260 ray kalitesine ilişkindir. Diğer ray kalitelerine ilişkin
incelemeler devam etmektedir.
SONUÇ
Şiddetli rüzgarda ve düşük sıcaklıkta, rayların
üst yüzeye yakın yerlerindeki sıcaklığa ölçülebilir yerel etkiler meydana gelmektedir. Fakat bu tür bir kaynak uygulamasında normal
olmayan sınır durumlar, kaynağın sıcaklık
alanının değişimi konusunda ve dönüştürme
süreçlerinin meydana gelmediği kısımlarda
görülebilir. Genel olarak bakıldığında, rüzgar ve çok düşük sıcaklıklar gibi aşırı çevre
koşullarının kaynak kalitesine etki etmediği
kesindir. Böylece Thermit® kaynağı, belirtilen
koşullarda oldukça dayanıklı olarak kabul
edilebilir. Buna rağmen demiryolları yönetiminin çalışma talimatları ve verileri dikkate
alınmalıdır. www.eurailpress.de/etr
ÖLÇÜM YÖNTEMLERİ
Dinamik tekerlek/ray kuvvetlerinin
belirlenmesi için ölçüm yöntemi
Tren geçişi sırasında dinamik tekerlek/ray kuvvetlerinin ölçülmesi için bir yöntem
geliştirilmiştir.
[1] ve [2]’de ray tespitleme bileşenlerinin
rayın yük dağıtım karakteristiğine etkisine
ilişkin hem deneysel hem de teorik incelemeler uygulanmıştır. Dolaylı bir ölçüm yöntemiyle [3]’te, balastlı rayda yanal yük dağıtımını her yerde eşit ray konumu kalitesi ile
tayin edilmesi başarılmıştır. Bir ray tespitleme
sistemini tasarlamak için beklenen kuvvetleri doğrudan yeterli doğrulukta belirleyebilmek çok önemlidir. Karl-Vossloh-Stiftung
vakfının, DSZ_Deutsches Stiftungszentrum
talebi üzerine Münih Teknik Üniversitesi’nin
Essen’deki Trafik Yolları İnşaası Test Bölümü,
araştırma projesinin son ayağında, özellikle
de dikey kuvvet ve yanal kuvvet olmak üzere
araç yolu tarafındaki dinamik kuvvetleri kapsamlı ölçüm tekniği işlemleri gerektirmeden
yeterli doğrulukta tespit edebilecek bir yöntem geliştirilmiştir.
ÖLÇÜM YÖNTEMİNİN ANA PRENSİBİ
Hooke Kanunu uyarınca çeliğin düşük deformasyonunda doğrusal elastik bir hareket
oluşmaktadır; elastik deformasyon etki eden
yüklenmeye orantılıdır [9]. Bu kanun, bu ölçme yönteminin ana prensibi olarak kabul
edilmektedir.
Rayın dış tarafı
Çekme gerilmesi
Baskı gerilmesi
Dr.Müh. Jia Liu
Ürün Yöneticisi
Ray ve Makas Teknolojisi
Schwihag AG, CH-Tägerwilen
[email protected]
RAY YÜZEYİNDEKİ GERİLME SEYRİ
[4]’te, kapsamlı laboratuvar tekniği işlemleri ile ray profili boyunca gerilme dağılımı
belirlenmiştir. Ray yüzeyinin tüm noktaları
ölçülebilir değildi (örneğin yuvarlatılmış kenarlar). Bundan dolayı ölçülebilir iki nokta
arasındaki gerilme seyri doğrusal değişken
olarak varsayılmıştı. [4]’te açıklanan sonuçlar
esas alınarak, ray profili boyunca gerilmenin
hesaplanması için matematiksel formüller
geliştirilmiş ve [5]’te sistematik olarak gösterilmiştir. Bu arada [4]’te, her bir yük durumunun veya her bir yük kombinasyonunun
laboratuvar tekniği ile simule edilemediği
dikkate alınmalıdır. Ayrıca [5]’te, kolay anlaşılır matematiksel bir gösterim sunabilmek
içi çeşitli varsayımlar yürütülmelidir. Bu varsayımlardan biri, örneğin destek noktalarının
burulmaya dayanıklı olduklarıdır.
Basitleştirilmiş formüllerin aksine, [1]’deki
önceden kalibre edilmiş model, esnekliği ve
gerçeğe yakın simülasyonu nedeniyle, gerilme ray profilinin her bir yerinde her türlü
yüklenmede belirlenebildiğinden dolayı oldukça iyi ve kullanışlı bir araçtır. Örnek olarak e = 10 mm eksantriklikte 120 kN dikey
kuvvet uygulandığı sonlu elemanlar (FE)
hesaplaması yapılmıştır. 60E1 ray profilinin
Dr.Müh. Bernhard Lechner
Akademik Üst Kurul Üyesi
Trafik Yolları İnşaası Test Bölümü
ve Kürsüsü, Münih Teknik Üniversitesi
[email protected]
Uni. Prof. Y.Müh.
Stephan Freudenstein
Ordinaryus ve Test Bölümü Müdürü
Trafik Yolları İnşaası Test Bölümü ve
Kürsüsü, Münih Teknik Üniversitesi
stephan.Freudenstein
@vwb.bv.tum.de
çevresindeki yüzey gerilimleri belirlenmiştir.
Sonuçlar, karakteristik olarak 1 no.lu resimde
gösterilmektedir.
[8]’de belirtildiği gibi, raylara dinamik dikey kuvvetler dışında tahrik ve frenleme
sonucunda boylamasına kuvvetler ve yanal
kuvvetler etki etmektedir. Ray yüzeyindeki »
Rayın dış tarafı
Çekme gerilmesi
Baskı gerilmesi
RESIM 1:
Ray profilinin çevresinde
boylamasına gerilme seyri
(FE hesaplaması, karakteristik gösterim, V = 120 kN,
e = 10 mm) – σT: Burulma
sonucunda ray tabanındaki gerilme;
σv: Dikey kuvvet sonucunda ray tabanındaki gerilme
17
60 E1, V = 120 kN
S54, V = 120 kN
L/V
e
σOrta
σDış kenar
σİç kenar
σDış kenar –
σOrta
σOrta
σDış kenar
σİç kenar
σDış kenar –
σOrta
[-]
mm
N/
mm2
N/mm2
N/
mm2
N/mm2
N/
mm2
N/mm2
N/
mm2
N/mm2
0
10
80
75,3
68
-4,7
87
82,8
73,4
-4,2
0,2
10
80
113,5
28,7
33,5
86,5
124,4
31,8
37,9
0,4
10
79
151,9
-12
72,9
86,3
165,9
-10
79,6
0,5
26
79
177,6
-35
98,6
86
193,1
-37
107,1
0,6
26
78,5
196,3
-55,7
117,8
85,7
213,6
-58,5
127,9
0,65
32
78
205,5
-66,2
127,5
85
223,6
-70
138,6
0,8
32
77
233,2
-96,8
156,2
84
252
-103,1
168
TABLO 1: L/V ve e’ye bağlı olarak ray tabanı gerilmesi (“-”: Baskı gerilmesi; Ön işaretsiz gerilme:
Çekme gerilmesi)
Baskı
Doğrudan yükün
etki ettiği noktanın altında ray
tabanındaki gerilme
görünümü
RESIM 2: Yanal kaydırma
ve burulma ile ray tabanının dış kenarındaki gerilme
– L/V = 0,65,
50 kat yükseltilmiş
Görünüm
Üstten görünüm
Tren
gerilmeler, yukarıda belirtilen kuvvetlerin sonuçlarıdır. Özellikle tren geçişlerindeki dikey
ve yanal kuvvetler olmak üzere ölçüt olarak
kabul edilen kuvvetleri belirleyebilmek ama-
cıyla ray yüzeyinde, boylamasına gerilmesi
(ray yönü boyunca gerilme) sadece tek bir
kuvvetten etkilenen belirli pozisyonlar bulunmalıdır.
RESIM 3:
Yanal kuvvet L
ve eksantriklik e
sonucunda ray
tabanında gerilme
– FE hesaplaması
18
Ray profilinin karmaşık biçimi nedeniyle
gerilmeler, ray gövdesi boyunca ve ray mantarında kuvvet büyüklüğü ve /veya maruz
kalma pozisyonu değiştiğinde yüksek derecede değişmektedir (Resim 1). Ayrıca tekerlek ile ray arasındaki tek noktadan veya iki
noktadan temas sonucunda ray mantarında
oluşan yüksek temas gerilmesi dağıtımı dikkate alınmalıdır; bu husus, basit kuvvet-gerilme oranının bulunmasını zorlaştırmaktadır.
Ray tabanının alt tarafındaki gerilme seyri,
yerel gerilme odaklanmasını ortadan kaldıran doğrusal profil uzantısı ve yükün etki
ettiği noktaya olan uzak mesafe nedeniyle
yapılacak diğer incelemeler için daha uygundur. Bundan dolayı aşağıda belirtilen incelemede ağırlıklı olarak ray tabanındaki gerilme
analizine yoğunlaşılmıştır.
Ray tabanının alt tarafındaki gerilme seyri
belirgindir. Özellikle ray tabanının ortasındaki gerilme, sadece kısıtlı bir şekilde eksantriklik e tarafından etkilenmektedir. Bu durum, burulma momentinin karşılanması için
gerilme boyutunun dönüş noktası mesafesi
ile orantılı olmasından kaynaklanmaktadır
(Resim 1, σT). Bu arada, kuvvet boyutuna ve
bulunduğu pozisyona bağlı olan dönüş noktasının, her zaman ray tabanının ortasında
bulunmadığı dikkate alınmalıdır. Düz bir hat
kılavuzunda veya büyük yarıçaplara sahip
raylarda dönüş noktasının pozisyonu çok
fazla değişmez. Hesaplamalar, sabit dikey
kuvvetin V = 120 kN olduğu varsayılarak yapılmıştır. Yanal kuvvet L ve eksantriklik e, L/V
oranına göre uyarlamıştır.
1 no.lu tabloda, 60 E1 ve S54 ray profilleri
için ray tabanının ortasındaki (σOrta), ray tabanının dış kenarındaki (σDış kenar) ve de ray
tabanının iç kenarındaki (σİç kenar) gerilmeler gösterilmiştir. Ray tabanının ortasındaki
gerilme, çeşitli L/V oranlarına ve dikey kuvvetin eksantrikliklerine rağmen hemen hemen
sabit olarak yakl. 80 N/ mm²’di. Ayrıca azami
bükme çekme gerilmesinin meydana geldiği pozisyonda, artan burulma yüklenmesi ile
ray tabanının ortasından ray tabanının kenarına doğru kaydığı gözlemlenmiştir. 0,65
L/V oranında altında ray tabanının kenarında (205 N/mm²), ray tabanının ortasına göre
yaklaşık 130 N/mm² daha yüksek bir gerilme
tespit edilmiştir. Ray profili 60 E1’den S54’e
değiştiğinde, ray tabanının ortasındaki gerilme yaklaşık 80 N/mm²’den 87 N/mm²’ye
yükseldi; bu gerilme yükselişi, rayın dikey
yöndeki atalet momentinin azalmasından
kaynaklanmaktadır. Çeşitli yük durumlarına rağmen S54 rayının ray tabanının ortasındaki gerilme hemen hemen sabitti. σDış
kenar ile σOrta arasındaki fark (L/V = 0,65)
neredeyse 140 N/mm²’ydi ve böylece bir 60 E1
rayından 10 N/mm²’den daha fazlaydı; bu durum, aynı şekilde yanal yöndeki rayın düşük
atalet momentinden kaynaklanmaktaydı.
bir esneme ölçme şeridi (Resim 4’te DMS 1)
monte edilmelidir.
YANAL KUVVET L’NİN BELİRLENMESİ
RESIM 4: Kuvvet boyutlarını ölçmek için
DMS1 - DMS4 konumları ile tercih edilen dört
değerlendirme pozisyonu –
Ray profili 60 E1
Trafik yükleri sonucunda ray tabanının
kenarında artan gerilme, esas olarak iki deformasyon durumundan kaynaklanmaktadır
(Resim 2):
Eksantrik yükün etki etmesi sonucu burulma (burulma gerilmesi)
Ray tabanının yanal bükülmesi (bükme
çekme gerilmesi)
DİKEY KUVVET V’NİN BELİRLENMESİ
Diğer FE hesaplamaları (Resim 3), ray tabanının ortasındaki gerilmenin, L ve e’den bağımsız olması nedeniyle dikey kuvveti için
ideal bir gösterge olduğunu göstermektedir.
Ray tabanının ortasına boylaması yönünde
Ray tabanındaki diğer noktalar, etki eden
yanal kuvvetler belirlenebilecek şekilde
seçilmelidir. Bugüne kadar yapılan incelemelerde, rayın alt tarafındaki boylamasına
gerilme değişiminin, seçilen pozisyonlar
ile ray ekseni arasındaki uzaklığa orantılı olduğu görülmüştür. En büyük gerilme
farkı, ray tabanının iç kenarı ile ray tabanının dış kenarı arasında söz konusudur. İki
esneme ölçme şeridi (Resim 4’te DMS3 ve
DMS4), ray tabanının kenar kısmına, ray ekseninden en az ± 70 mm’lik uzaklığa monte
edilmiştir. Ray profilinin yuvarlatılmış kenarları DMS’nin monte edilmesi için uygun
olmadığından dolayı ray tabanının kenarına
5 mm’lik bir uzaklık tercih edilmiştir. Böylece bu iki pozisyonda, ray tabanında mümkün maksimum gerilme değişiminin ölçülmesi mümkündür.
Dikey kuvvet V, yanal kuvvet L ve eksantriklik e, birbirinden ayrı olarak ray yüzeyindeki gerilme dağılımını etkileyebilir. Örneğin
yanal kuvvet L yükseldiğinde, DMS3’ün ölçüm değeri de yükselir. Aynı sonuç, eksantriklik e değiştirildiğinde de elde edilebilirdi.
Yanal kuvvet L’yi belirleyebilmek için eksantriklik e’nin etkisi de incelenmelidir. Bu varsayımlar doğrultusunda (e = 0, V = 0), L (e´)
pozisyonunun 0 mm ile 15 mm arası ve yanal kuvvetin 0 ile 40 kN arası değiştiği başka
analizler de yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar,
tercih edilen koşullarda (V = 0, e = 0) DMS3-4
gerilme farkı ile yanal kuvvet L’nin büyüklüğü doğrudan doğrusal bağlantı olduğu gös-
termektedir. Sonuçlar, aynı zamanda e‘ etkisinin (sürüş seviyesine bağlı olarak L’nin yük
pozisyonu) dikkate alınmayacak küçüklükte
olduğunu göstermektedir.
Eksantriklik e’nin etkisini analiz etmek için
yanal kuvvet L = 0 ve dikey kuvvet V = 120 kN
(sabit) varsayımı ile hesaplamalar yapılmıştır.
Eksantriklik e, 0 ile 25mm arasında değişiyordu. Ray tabanının alt tarafı boyunca olan gerilme seyri 5 no.lu resimde gösterilmektedir.
Eksantriklik e’ye ilişkin DMS3-4 gerilme farkı
değerlendirilmiştir. 5 no.lu resim, ayrıca e ile
DMS3-4 arasında neredeyse doğrusal bir ilişki olduğunu göstermektedir.
V VE L’NİN BELİRLENMESİ İÇİN
ÇÖZÜM YAKLAŞIMI
Yukarıdaki analizler doğrultusunda dikey
kuvvet V, dikey ray sertliği bilindiği sürece
(derinlik ölçümü ile belirlenir) ray tabanının
ortasındaki gerilme ölçülerek kolayca belirlenebilir. L ve e, aynı anda DMS3-4 gerilme
farkını etkilerler. Bu nedenle, yanal kuvveti
ayrı bir şekilde belirleyebilmek için başka
bir gösterge gereklidir. [2]’deki kalibrasyon
ölçümü sırasında tespit edildiği gibi ray
mantarındaki gerilmenin büyüklüğü (burada: Resim 4’te DMS2) L, e ve V ile bağlantılıdır. İki bilinmeyen L ve e, DMS2 ve DMS3-4
gerilme farkı ile belirlenebilmektedir. Tercih
edilen dört ölçüm boyutu ve belirlenecek
kuvvetler arasındaki bağlantılar, aşağıda
gösterilen basitleştirilmiş fonksiyonlar ile
tanımlanabilir:
f(DMS1) = A*V
f(DMS2) = B*(V, L, e)
f(DMS3-4) = C*(V, L, e)
»
DÜNYAYI BIRLEŞTIRIYORUZ …
İNOVASYONLA, EN YÜKSEK KALITEYLE
VE ARALIKSIZ RAYLARLA.
» Thermit ® kaynağı – sarf maddeleri, makine ve cihazlar için sistem
tedarikçisi
» Yapı türü MT ve ETW 1 yalıtımlı ray bağlantıları tedarikçisi
» Ray ölçüm teknolojisi ve ölçüm teknolojisi ile ilgili hizmetlerin
sunucusu
» Teknik danışmanlık, Thermit ® kaynakçıların, yalıtımlı ray bağlantı
üretim ve kaynak işleri denetim elemanlarının eğitimi
» Elektro-Thermit - Marmaray BC1 Projesinin Thermit ® kaynağı
sistem tedarikçisi
www.elektro-thermit.de
19
RESIM 5: Eksantriklik e’ye bağlı ray tabanındaki gerilme ve eksantriklik e RESIM 6: Sol: Deney sırasında eksantriklik e değeri ve uygulaması (burada 1. aşama: e= 5 mm); sağ: Ray tabanında DMS uygulaması
ile DMS3-4 gerilme farkı arasındaki ilişki
A, B, C = Üst yapının sistem esnemezlikleri
(deformasyon ölçümleri ile belirlenebilir).
Bu statik deney, çeşitli e değerleri ile
3 aşamada yapılmıştır:
Fonksiyon sayısı bilinmeyenlerin sayısı ile
aynıdır. Matematiksel olarak kuvvetler, sistem esnemezlikleri bilindiği sürece tespit
edilebilir. Daha sonra yapılacak kalibrasyonlar için önce FE hesaplamaları yapılmıştır.
1. aşama: e = 5 mm; 2. aşama: e = 10 mm;
3. aşama: e = 18 mm
TEKNİK DENEYLER UYGULAMALI
KONTROL
Bu yöntemi teknik deneyler uygulayarak
kontrol edebilmek için, Münih Teknik Üniversitesi’nin Trafik Yolları İnşaası Test Bölümü
tarafından statik deneyler tasarlanmış ve uygulanmıştır. Üst yapı, 60 E1 rayından ve W14
ray tespitleme sisteminden (Skl14+ZW700)
ve ayrıca bir alt balast tabakası üzerine yataklanmış balast yatağından oluşmaktadır.
4 no.lu resimde gösterilen şekilde 4 adet
DMS monte edilmiştir (Resim 6).
Deney ve emniyet tekniği nedenlerinden dolayı V maksimum 90 kN ve L
maksimum 40 kN ile sınırlandırılmıştır.
FE hesaplamalarında elde edilen sonuçlar
ve laboratuvar ölçüm değerleri karşılaştırıldıktan sonra, dikey kuvvet V uygunsuzluğunun artan eksantriklik e ile arttığı tespit
edilebildi. Bunun ana sebebi, burulma yüklenmesi altında maksimum gerilmenin kaymasıdır. L’nin uygunsuzluğu, toplam DMS34 gerilme farkı ile karşılaştırıldığında hata
oranı azaldığından dolayı e ve L değerlerinin
artması ile azalmıştır.
Teorik olarak dikey kuvvet V ve yanal kuvvet de rayın enine uzamasına yol açmaktadır.
Buna karşın enine esneme, 150 mm’lik düşük
ray tabanı genişliği nedeniyle uzun ray bölümüne kıyasla düşük olmalıdır. Bir hesaplama
örneği ile L/V = 0,5 değerlerinde enine gerilmenin, ray tabanının ortasındaki boylamasına gerilmenin yaklaşık %2’si kadar olduğu
kanıtlanmıştır. DMS3-4 gerilme farkı gözetildiğinde, bu oran daha da düşüktü. Bundan
RESIM 7: İç ve dış raylardaki dinamik kuvvetlerin tespit edilmesi için eksiksiz konsept (mavi sensörler: DMS; kırmızı sensörler: mutlak ray deformasyonunu tespit etmek için endüktif pozisyon
sensörü)
dolayı diğer gözetimler için σy değerinin dikkate alınmasına gerek yoktu.
Boylamasına kuvvetlerin zemine gömme yapılara olan etkisi, statik deneyler ile
çok zor incelenebilmektedir. [7]’de 300 kN
maksimum ilk hareket çekme kuvveti veya
150 kN maksimum fren kuvvetine sahip bir
demiryolu taşıma aracı (statik aks yükü: yakl.
21,5 ton) temel alınmıştır. Bu şekilde rayın
tabanının ortasında maksimum ± 10 N/mm²
veya ± 5 N/mm² ray boylamasına gerilme
belirlenmiştir. Seyir halindeki bir trenin ölçülmesi sırasında hızlanma ve frenleme (acil
frenleme değil) sonucunda boylamasına
kuvvetlerin oldukça düşük olduğu dikkate
alınmalıdır. Bunun sonucunda oluşan boylamasına gerilmenin ± 5 N/mm²’den daha
küçük olduğu tahmin edilmektedir. Ray tabanının ortasındaki boylamasına kuvvetler
sonucundaki gerilme oranı, böylece 120 kN
dikey kuvvet etkisinde toplam boyla%5’i
kadardır (60 E1’de ray tabanının ortasındaki
boylamasına gerilme: 80 N/mm², orta derecede üst yapı sertliği).
Genel olarak dikey kuvvetler ve yanal kuvvetler, önerilen ve doğrulanmış ölçüm yöntemleri ile yeterli doğrulukta ölçülebilmektedir. Kuvvetli bir hızlanma veya frenleme
sırasında farklılıklar biraz artmaktadır.
EKSİKSİZ KONSEPT
İç ve dış raylara olan farklı etkileri inceleyebilmek için, iç ve dış rayda senkron ölçüm yapılmalıdır. 7 no.lu resimde, her iki rayı içeren
ölçüm enine kesiti için eksiksiz bir konsept
gösterilmiştir. FE modelinin kalibre edilmesi
için rayın mutlak deformasyonunu ölçmek
için ayrıca endüktif pozisyon sensörü kullanılmalıdır. Toplam sekiz adet DMS sensörü ve
altı adet endüktif pozisyon sensörü (G) içeren bir ölçüm paketi oluşmaktadır.
20
Bu çalışmadan sonra bu yöntem bir test
güzergahında test edilmiştir. Sensörler, 7 no.
lu resimde gösterilen şekilde Avusturya’da
Amstetten ile Linz arasındaki yeni ray hattına monte edilmiştir. Balast vagonlu bir test
lokomotifi ek yüklenmeyi sağlamıştır. Sürüş
hızı 5 km/saat’ti. Bu koşullar altında yapılan
değerlendirme, ölçümden önce de bilindiği
gibi statik aks yükü ile oldukça iyi bir uyumluluk olduğu göstermiştir. Bu ray zemin seviyesinden çok az yükseklikte bulunduğundan
ve test treninin sürüş hızı sınırlı olduğundan
dolayı, yanal kuvvet sonuçlarından herhangi
bir değerlendirme yapılamadı. Yüksek hızlarda işletme rayında başka test ölçümleri
yapılmalıdır.
SONUÇ
Araştırma projesinin [3] son ayağında, tren
geçişi sırasında sürüş yolu tarafında dinamik
tekerlek/ray kuvvetlerini belirlemek için bir
yöntem geliştirilmiştir. Bir FE modeli aracılığıyla raylara etki eden dikey ve yanal kuvvetleri belirleyebilmek için ray enine kesitinin
önemli yerlerine sadece kısıtlı sayıda esneme
ölçme şeridi ve endüktif pozisyon sensörleri
monte edilmelidir. Bu yöntemin uygunluğu,
yapılan laboratuvar testleri ve statik yüklerde
yapılan birinci ray ölçümü ile onaylanmıştır.
Örneğin frenleme ve ilk hareketten kaynaklanan diğer etkiler dikkate alındığında,
bu yöntemde en fazla %5 ile %10 arası bir
sapma meydana gelmektedir. Söz konusu
yöntemi daha fazla optimize etmek amacıyla, daha yüksek dinamik yükler uygulanarak
işletme rayında başka deneyler yapılacaktır. KAYNAKÇA
[1] Liu, J.; Lechner, B.; Freudenstein ,S.: Theoretische Untersuchung an d as Verformungsverhalten der Schiene,
EI 11/2013
[2] Liu, J.; Lechner, B.; Freudenstein, S.: Experimentelle Untersuchung an das Verformungsverhalten der Schiene,
EI 09/2013
[3] Liu, J.: Einfluss Schienenbefestigungskomponenten auf
das Verformungs- und Lastverteilungsverhalten der
Schiene. Mitteilungen des Prüfamts für Bau von Landverkehrswegen der TU München, Heft 87, München
2013
[4] Eisenmann, J.: Stress distribution in the permanent way
due to heavy axle loads and high speeds, Published by
AREA Committee 4 – Rail, 1969
[5] Lehrstuhl und Prüfamt für Bau von Verkehrswegen
der TU München Skript: Eisenbahnoberbau Teil 4 –
Beanspruchung der Schiene, München 1986 (yayınlanmadı)
[6] Eisenmann, J.: Die Schiene als Träger und Fahrbahn
– theoretische Grundlagen und praktische Bespiele,
in „Die Eisenbahnschiene“, herausgegeben von Fastenrath, Ernst und Sohn, 1977
[7] Albert, J.: Ein Beitrag zur Bewertung der Bruchsicherheit
von Eisenbahnschienen, Dissertation, Technische Universität Graz, Österreich, Ocak 2010
[8] Frederich, F.: Unbekannte und ungenutzte Möglichkeiten des „Rad-Schiene“-Führungssystems, Schienen
der Welt 17 (1985), Heft 11
[9] Gross, D.; Hauger, W.; Schröder, J.; Wall, W. A.: Technische
Mechanik, Band 2, Elastostatik. 8. Baskı Berlin 2005
'HPLU\ROXQGD<HWHUOLOLN+DNNÕ
TÜV NORD Türkiye
GHPLU\ROXWHNQRORMLVLQGHJHQLúELUKL]PHW
\HOSD]HVLVXQPDNWDGÕU
Test ve Belgelendirme
76,(&8\JXQOXN'H÷HUOHQGLUPHVL
(NoBo, DeBo, AssBo)
Frenler için Test Platformu
<DQJÕQ7HVW/DERUDWXYDUÕ
5ROOLQJ6WRFN¶XQND\QDNOÕLPDODWÕ
'H÷HUOHQGLUPH
%D÷ÕPVÕ]*YHQOLN'H÷HUOHQGLUPHVL,6$
7DUDI*|]HWLP73,
5$06*YHQLOLUOLN.XOODQÕODELOLUOLN6UGUOHELOLUOLN
*YHQOLN*YHQOLNYH*YHQLOLUOLN'H÷HUOHQGLUPHVL
)RQNVL\RQHO*YHQOLN)0(&$
.RQWURO.XPDQGDYH6LQ\DO(7&6
<D]ÕOÕP$QDOL]L
.DEXOYH2QD\'HVWH÷L
Homologasyon, Demiryolu Uygulama Testleri
+L]PHWH6XQPD
*YHQOL5HKEHU6L5)
$YDQWDMODUÕQÕ]
6L]H\DNÕQQLWHOLNOLYHUHVPLRQD\OÕX]PDQODU
2QD\ODQPÕúNXUXOXú71/8;
%D÷ÕPVÕ]OÕNYHWDUDIVÕ]OÕN
øOHWLúLP
[email protected]
www.tuv-turkey.com
21
HAFİF YAPI
Raylı araçların vagon kasaları için
yeni tarzda hafif yapı konseptleri ve
yapı şekilleri
Raylı araçlarda ağırlık tasarrufu ile elde edilebilen pozitif etkiler ise çok geniş kapsamlıdır. Bu pozitif
etkilerden faydalanabilmek için kesinlikle hafif bir yapı gereklidir. Bu nedenle Alman Havacılık ve Uzay
Merkezi, Bombardier Transportation ile işbirliği yürüterek geniş kapsamlı hafif yapı sisteminin uygulandığı yöntemsel bir çalışma şekli geliştirilmiştir.
1. GİRİŞ
2. RAYLI ARAÇLARDA HAFİF YAPI İÇİN
MOTİVASYON
Alman Havacılık ve Uzay Merkezi’ndeki farklı
enstitüler ve bölümler tarafından raylı araç- Raylı araçlarda hafif yapı giderek daha fazla
lar alanında araştırma konuları üzerinde anlam kazanmaktadır. Bu anlam artışı, özelçalışmalar yürütülmektedir. Her bir enstitü- likle işletmecinin, üreticinin ve yolcuların ginün araştırma çalışmaları, DLR Projesi “Next derek daha fazla odak noktası haline gelen
Generation Train” (NGT) (Yeni Nesil Tren) adlı ekolojik ve ekonomik unsurlardan kaynakAlman Havacılık ve Uzay Merkezi projesi kap- lanmaktadır. Ağırlık tasarrufunun azaltılması
samında bir araya getirilmektedir. Bu kap- ile sağlanabilen sürüş direncinin azalmasına
samda zemin temaslı tüm araçlar (karayolları önem verilmiştir. Bu sayede enerji verimliliğinin artması sağve ray) ve de havalanır ve bu durum
cılık ve uzay araçları Maliyetler bakımından verimli bir
enerji masraflarıile ilgili alanlardan hafif yapı oluşturabilmek için bünın azalmasına yol
ekspertiz raporları
tünsel bir yaklaşım tarzı ve tüm hafif açmaktadır. %10
ve bilgiler akmakoranında ağırlığın
tadır [1]. Alman Ha- yapı stratejilerinin kararlı bir şekilde
düşürüldüğü ve
vacılık ve Uzay Mer- kullanımı ve uygulanması gereklidir.
30 yıllık bir çalışkezi
dahilindeki
NGT projesi ile birlikte, demiryolları alanında ma ömrü varsayıldığında, araç ağırlığında
tamamlayıcı konulara ilişkin çeşitli endüstri- kilogram başına 10 ile 60 Euro arası bir enerji
lerin, işletmelerin, kurumların ve birliklerin tasarrufu sağlamak mümkündür. Belirtilen
aralık, temel olarak aracın türüne, aracın
çalışmaları da değerlendirilmektedir.
Raylı araçlarla ilgili bir bütün olarak değer- tahrik sistemine ve önemli ölçüde planlanan
lendirilebilecek ve maliyetler bakımından kullanım profiline göre belirlenmektedir [2].
Raylı araçlarda hafif yapı kullanımının başverimli hafif yapıyla ilgili müşterek düşünceler esas alınarak, 2008 yılında Bombardier ka bir nedeni ise, önceden belirlenmiş olan
Transportation firması ile işbirliği içerisin- maksimum tekerlek takımı yüküdür. Sınırde Stuttgart araç konseptleri enstitüsünde ları aşan Avrupa dahilindeki kullanım için
başlatılan çalışmalar, raylı araçlarda vagon karşılıklı işletilebilirliğe (TSI) ilişkin teknik
kasası özel olarak dikkate alınarak yeni tür- spesifikasyon uyarınca 250 km/saat çalışma
de yöntemsel bir çalışma şekli geliştirildi. Bu hızında müsaade edilen maksimum tekerlek
çalışma şekli ile tüm hafif yapı stratejilerinin takımı yükü en fazla 17 ton’dur. [3]
Örnek olarak sunulan bu nedenlerin yanı
kararlı bir şekilde kullanımı ve uygulanması
ile vagon kasasında önemli ölçüde ağırlıktan sıra, raylı araçlarda hafif yapı ile başka öncelikli
tasarruf sağlamak hedeflenmişti. Bu şekilde, ve ikincil etkilere de ulaşılabilir (krşl. örn. [4]).
dolaylı olarak raylı araçların enerji tüketiminde ve çalışma ömrü boyunca oluşan düzenli
giderlerin toplamında ve ikincil etkilerde be- 3. HAFİF YAPI STRATEJİLERİ
lirgin iyileştirmeler elde edildi.
Ağırlık azaltma ile oluşan pozitif etkilere ve
bağlantılara rağmen yapılan anketlerden
edilen sonuçlarda, geliştirme ve daha son-
22
Y.Müh. Jens König
Hafif Yapı Konseptleri ve Raylı
Araçlar Yöntemleri Grup Yöneticisi, Araç Konseptleri Enstitüsü,
Deutsches Zentrum für Luft- und
Raumfahrt e. V.
[email protected]
Prof. Dr.Müh. Horst E. Friedrich
Enstitü Müdürü
Araç Konseptleri Enstitüsü,
Raumfahrt e. V.
[email protected]
Dr.Müh. Joachim Winter
Next Generation Train Proje
Yöneticisi, Uzman Bilimadamı,
Araç Konseptleri Enstitüsü,
Raumfahrt e. V.
[email protected]
Dr.Müh. Martin Schön
Head of Research & Technology
Management and Intellectual
Property Rights,
Bombardier Transportation GmbH
martin.schoen
@de.transport.bombardier.com
raki üretim aşamasında tasarruf edilmiş araç
ağırlığında kilogram başına genel olarak 10
ile 15 Euro arasında ilave masraf oluştuğu
görülmektedir. Maliyetleri verimli hale getirilmiş hafif yapıyı gerçekleştirebilmek için
bu durumda bütünsel yaklaşım tarzı, kararlı
kullanım ve tüm hafif yapı stratejilerinin uygulanması gerekli olacaktır (örn. [5]). Tüm bu
unsurlar, hafif yapı gerekliliklerini, hafif yapı
konseptini, hafif yapı malzemelerini, hafif
yapı biçimini ve tasarımını ve de fonksiyon
entegrasyonu ile hafif yapıyı kapsamaktadır
(Resim 1). Hafif yapı gereksinimi, örneğin araç
için yasalar, standartlar ve yönetmelikler doğrultusunda çerçeve koşullarını ve de sistem
HAFİF YAPI
gereksinimlerini ve diğer hafif yapı prensiplerini oluşturmaktadır. Burada hedef, söz konusu gereksinimleri mutlak gerekli olanlarla
sınırlamaktır. Hafif yapı konsepti, aynı zamanda hem tüm konsepti, hem de yapı grupları
konseptini kapsar. Bu kapsama, örneğin tren
konsepti, bogi konsepti ve vagon kasasının
yapı tarzı konsepti dahildir ve bundan dolayı
bu konseptlerin belirleyici bir rolü vardır. Hafif
yapı konsepti ile diğer hafif yapı stratejileri için
de elverişli bir temel oluşturulabilmektedir.
Hafif yapı malzemeleri kapsamında, prensip
olarak ilgili noktalarda en uygun özelliklere
sahip ve en hafif malzemeler kullanılmaktadır.
Hafif yapı tasarımı ve biçiminde, örneğin taşıyıcı yapı tasarım ve biçim olarak kuvvet akışına mümkün olduğunca – yerel ve genel olarak – elverişli bir duruma getirilmektedir. Hafif
yapıdaki fonksiyon jenerasyonu kapsamında,
örneğin parça veya fonksiyon entegrasyonu
gibi entegrasyon stratejileri konsept şeklinde
optimize edilmektedir [5].
4. YÖNTEMSEL ÇALIŞMA ŞEKLİ YAKLAŞIMI
Vagon kasasının özelliklerinin örneğin tren
konseptine ve bogilere etkileri ve de vagon
tipi (tek katlı, kısmen çift katlı, komple çift
katlı) ve vagon kasasının hizmet ağırlığındaki oranı (%15 ile %45 arası) arasındaki
bağlantı nedeniyle bu yaklaşım merkezi bir
anlam kazanmaktadır. En modern teknoloji
araştırmalarda görüldüğü gibi, vagon kasalarının yapısal modelleri çoğu zaman özel
çerçeve koşullarına uygun hale getirilirken,
bu kapsamda hafif yapı çoğu zaman ilk önceliğe sahip olmamaktadır. Bunun dışında
yapılan analizlerde ve ardından mevcut araç
verileriyle karşılaştırmalar, vagon kasalarındaki hafif yapı potansiyelinin tren konsepti
ile bağlantısı konusunda net eğilimleri ortaya koymamaktadır. Bu durumda, kayda değer bir ağırlık tasarrufu için ayrıntılı ve geniş
kapsamlı hafif yapı yaklaşımı gerekmektedir
ve bu yaklaşıma tren konsepti de dahil edilmelidir. Bu nedenle vagon kasalarının, tren
konseptlerinin ve vagon tiplerinin yapıdan
bağımsız ağırlık tahmini için yöntemsel bir
çalışma şekli geliştirilmiştir. Bu çalışma şekli,
hafif yapı potansiyelinin henüz temel konsept aşamasında belirlenmesini sağlamakta
ve talep edilen gerekliliklere uygun hafif yapıya uygun tren konseptinin ve uygun vagon
tipinin tanımlanmasını mümkün kılar.
Gereklilik –
Hafif yapı
Konsept –
Hafif yapı
Malzeme –
Hafif yapı
Tasarım ve kalıp –
Hafif yapı
Fonksiyon
entegrasyonu ile
hafif yapı
RESIM 1: Hafif yapı stratejileri
adım olarak farklı tren konseptleri ve vagon
tiplerinin hafif yapı potansiyeli incelenmektedir (Resim 2 üst, krşl. [6,7]). Bu kapsamda
vagon kasasının basitleştirilmiş dış gövdesine uygun ve gövdede giriş kapıları, pencereler ve kapaklar için boşluk kesimleri mevcut
olmayan modele özgü vagon kasası geometrileri oluşturulur. Modele özgü vagon kasası
geometrileri tekli vagonlar ve köprü araçlar
(Jakob tipi ortak bogili trenler) için oluşturulmaktadır. Bu tren konseptleri için vagon
kasası geometrileri tek katlı, kısmi çift katlı
(geleneksel çift katlı vagonlar) ve komple çift
katlı vagon tipleri için (her iki kat tam vagon
kasası uzunluğunda kullanılabilir) oluşturulmuştur. Buna dayanarak vagon kasası geometri türevleri oluşturulmuştur, bu türevler
ya tekli bogilere (bogi başına tekerlek takımı
veya tekerlek çifti) veya ikili bogilere (iki tekerlek takımlı veya tekerlek çiftli döner şasiler) uygun hale getirilmiştir. Ayrıca her bir
»
vagon kasasının uzunluğu ayarlanır.
RESIM 2: Hafif yapı optimize edilmiş tren konseptleri ve vagon kasalarının oluşturulması için
yöntemsel çalışma şekli [6]
Vagon kasası
geometrileri
FE model oluşturma/topoloji optimizasyonu
En büyük hafif yapı potansiyeli
barındıran vagon kasalarının
topoloji optimizasyonu
Yapı özelliklerine ilişkin
optimizasyon
Ağırlığı optimize edilmiş
taşıyıcı yapılar
Sanal tren konseptlerinin hafif
yapı potansiyeli
Konsept
konstrüksiyonu
Taşıyıcı yapı ağırlıkları
Ağırlığın ölçeklendirilmesi ve
sanal uygulama
 uygulanabilir vagon kasaları
Yapı uygulaması
Et kalınlığı optimizasyonu/
Boyutlandırma
5. YAPIDAN BAĞIMSIZ AĞIRLIK TAHMİNİ İÇİN YÖNTEMSEL
ÇALIŞMA ŞEKLİ
Geliştirilen yöntemsel çalışma şeklinde, ilk
Doğrulama
Ayrıntı optimizasyonu
23
HAFİF YAPI
RESIM 3: Çift katlı tekli araçların topoloji optimizasyonundan taşıyıcıyı yapılar için örnek
gösterim [9]
5.1. YAPIDAN BAĞIMSIZ AĞIRLIK TAHMİNİ
İÇİN TOPOLOJİ OPTİMİZASYONU
Kullanılabilir her bir metre uzunluk başına
vagon kasası ağırlığı (kg/m)
Modele özgü vagon kasası geometrilerinin
kullanımı ile sonlu elemanlardan (FE) uygun
hesaplama modelleri oluşturulur. Bunlar ise
bir topoloji optimizasyonuna tabi tutulur.
Bu kapsamda FE modellerine, DIN EN 12663
Kategori P-I statik yükleri uygulanır. Sayısal
hesaplama yöntemleri kullanılarak, topoloji
optimizasyonunda elastikiyet modülü (krşl. DIN EN 12663 uyarınca statik kuvvetlerden
[8]) ve böylece tercih edilen çerçeve koşulla- daha düşük olacak şekilde tasarlanmıştır.
rı dikkate alınarak her bir elemanın sertliği, Bundan dolayı bu bölüm için topoloji optiyerel olarak meydana gelen yüklere en iyi mizasyonu uygulanabilir.
şekilde uygun hale getirilebilir. Bu sayede
Oluşturulan tüm tren konseptleri ve vatopoloji optimizasyonu ile yüklere hemen gon tipleri bu varsayımlara dayanılarak topohemen kusursuz bir şekilde uygun hale geti- loji optimizasyonuna tabi tutulur, bu şekilde
rilmiş taşıyıcı yapı oluşmaktadır. Bu nedenle, taşıyıcı yapılar oluşur ve bu yapıların ağırlıktaşıyıcı yapı, kuvvet akışı bakımından opti- ları belirlenerek karşılaştırılabilir (Resim 3 ve
mum vagon kasası karkas yapısı olarak kabul Resim 4).
edilir. Buradan yola çıkılarak, DIN EN 12663
uyarınca statik yükler için yeterli olacak taşı- 5.2. SANAL TREN KONSEPTLERİNİN
yıcı yapının asgari toplam ağırlığı belirlenir. OLUŞTURULMASI
Minimum toplam ağırlık, mevcut çerçeve
koşulları dikkate alınarak tam doğru olarak Sonlu elemanların ve taşıyıcı yapıların yükkabul edilir.
lenmelere ve gerekliliklere neredeyse en
Burada uygun topoloji optimizasyonu uygun hale getirilmesi ile bunların ağırlığı,
için sadece statik veya yarı statik ilave yükler oluşturulabilen vagon kasalarının ağırlığın(dinamik çarpma
dan belirgin bir şeyükleri hariç) kul- Kayda değer bir ağırlık tasarrufu için
kilde daha düşük
lanılabileceği için, bu durumda ayrıntılı ve kapsamlı
olur. Bu nedenle
vagon kasasının
ilgili taşıyıcı yapı
hafif yapı uygulaması gerekmektedir. ağırlığı bir faktörfarklı alanlara ayrılması gereklidir. Bu bölümlerden biri, plastik le ölçeklendirilir, bu ölçeklendirme ile her
şekil bozulmasına uğramadan DIN EN 12663 bir topolojisi optimize edilmiş taşıyıcı yapı
uyarınca statik yüklere dayanıklı olan bölüm- için uygulanabilir bir vagon kasasını ağırlığı
dür. Diğer bölümler ise, DIN EN 15227 uya- belirlenebilir. Hesaplanmış bu vagon kasası
rınca çarpışma senaryolarında enerjiyi plas- ağırlığına ve vagon kasası ölçülerine bağlı
tik şekil bozulmalarına dönüştüren vagon olarak, çalışmaya hazır yüksek derecede hakasasının arka kısımlarıdır. Enerji tüketen bö- fif yapı optimizasyonlu bir vagon kasasının
lümler, statik yüklere maruz kalacak vagon ağırlığının belirlenebileceği özel tasarlanmış
kasası bölümü boyutlandırmasına uygun sanal donanım uygulanır. Bunun için hesapolarak, DIN EN 15227 uyarınca bir çarpışma lanan vagon kasası ağırlığına gerekli donadurumunda statik yüklere maruz kalacak nım elemanlarının ağırlığı eklenir. Bunun için
vagon kasası bölümüne etki eden kuvvetler, günümüzde mevcut donanım elemanlarına
Çift katlı körüklü araç (EL)
Tek katlı körüklü araç (DL)
Kısmen çift katlı körüklü araç (EL)
Kısmen çift katlı körüklü araç (DL)
Tek katlı körüklü araç (DL)
Tek katlı körüklü araç (EL)
24
Çift katlı tekli araç (EL)
Çift katlı tekli araç (DL)
Kısmen çift katlı tekli araç (EL)
Kısmen çift katlı tekli araç (DL)
Tek katlı tekli araç (EL)
Tek katlı tekli araç (DL)
Vagon kasası
uzunluğu (m)
RESIM 4:
İncelenen vagon
kasası geometrilerinde ağırlık eğrileri
(kullanılabilir uzunluğa göre standartlaştırılmıştır) (DL: İkili
bogiler için vagon
kasası dış kısmı, EL:
Tekli bogiler için
vagon kasası dış
kısmı) [9]
Her bir metre kat uzunluğu için vagon boş ağırlığı (kg/m)
HAFİF YAPI
26 m tek katlı tekli araç
20 m kısmen çift katlı
körüklü araç
20 m çift katlı tekli araç
Körüklü araçlarda çift katlı vagonlar
Körüklü taşıtlarda kısmi çift katlı vagonlar
Körüklü araçlarda tek katlı vagonlar
Vagon kasası uzunluğu (m)
Tekli araçlarda çift katlı vagonlar
Tekli araçlarda kısmi çift katlı vagonlar
Tekli araçlarda tek katlı vagonlar
RESIM 5: İncelenmiş hafif yapı optimizasyonlu tren konseptlerinin ağırlıklarının karşılaştırılması ve derlenmesi
dikkate alınarak, genel olarak hafif yapı op- biden çok fazla artmasına yol açar (örneğin
timizasyonlu aracın oluşturulabilmesi için 5 no.lu resimde köprü araçların tekli katlı vamümkün olan en düşük ağırlık varsayılmak- gonlarında 14 m ile 17 m arası).
tadır. Konsepti izin verilen tekerlek takımı
yüküne göre oluşturulmuş boginin ağırlığı- 6. KUVVET AKIŞI OPTİMİZE
nın yanı sıra, örneğin iç kaplama elemanları, EDİLMİŞ VAGON KASALARINDA YÖNkoltuklar, tuvaletler ve ek yüklerin ağırlığı da TEMSEL ÇALIŞMA ŞEKLİ
yüke eklenir. Her bir taşıyıcı yapı için çalışmaEn büyük hafif yapı potansiyeli barındıran
ya hazır sanal vagonun ağırlığı oluşur.
tren konsepti ve
Eşit çerçeve koşulları nedeniyle Tüm hafif yapı stratejileri kullanılarak, vagon tipi temel
alınarak,
diğer
farklı tren kon- vagon kasası ağırlığı yaklaşık %30 ile
işlem adımında
septleri ve vagon
20 m uzunluğuntiplerinin vagon %40 arasında azaltılabilir.
ağırlıkları, hafif yapı potansiyelleri bakımın- daki bir çift katlı vagon kasasının geometrisi
dan karşılaştırılabilir. Bunun için ağırlıklar, yeniden topoloji optimizasyonuna tabi tuilgili uzunluğa veya mevcut oturma yeri sayı- tulur ve sonuç yapısal verilere dönüştürülür
sına uygun standartlaştırılır. Standartlaştırıl- (Resim 2 alt).
mış ağırlıkların karşılaştırılması esas alınarak,
vagon tipi ve vagon kasası uzunluğu ile en
fazla hafif yapı potansiyeli barındıran tren
konsepti belirlenebilir (Resim 5).
Bu incelemedeki varsayımlar doğrultusunda, en fazla hafif yapı potansiyeline
20 m uzunluğunda ve tekli tekerlek-tekli bogi donanımına sahip komple çift
katlı tekli vagon sahiptir. Bu durum,
vagon kasası ağırlığının yanı sıra, öncelikle bu uzunluğa kadar mümkün
olan tekli tekerlek-tekli bogi donanımına
bağlanabilir [7]. Bu uzunluğun aşılması halinde, donanım elemanlarının ilave ağırlığı
nedeniyle tekli tekerlek-tekli bogiler için
talep edilen tekerlek takımı yüklerine artık
uygulanamaz; bundan dolayı, daha ağır ve
daha yüksek tekerlek takımı sayısına sahip
uygun bogiler kullanılmalıdır. Bu durum,
genel olarak ilgili tren konseptinde ağırlığın
6.1. KUVVET AKIŞI OPTİMİZE EDİLMİŞ
VAGON KASASI YAPISI İÇİN TOPOLOJİ
OPTİMİZASYONU
Kuvvet akışı optimize edilmiş vagon kasası yapısının oluşturulmasına ilişkin topoloji
optimizasyonunda, görsel yapı özelliklerine
odaklanılmaktadır (Resim 6). Öncelikle pozisyonları önceden belirlenmiş vagon kasası
dış kısmında gerekli boşluklar açılır. Kuvvet
akışı hattına mümkün olduğunca büyük serbestlik sağlayabilmek ve engelleyici gereklilikleri önleyebilmek için bu durumda sadece
kapı boşlukların oluşturulması öngörülmüştür. Topoloji optimizasyonundan elde edilen
yapı özelliği esas alınarak, pencere ve kapakların konumları ve biçimi daha sonra yapısal
»
uygulamada oluşturulmaktadır.
RESIM 6: 20 m uzunlukta çift
katlı vagon kasasının topoloji
optimizasyonundan elde edilen
yapı özelliği [9]
25
HAFİF YAPI
RESIM 7: Kuvvet akılı ve ağırlık optimizasyonlu vagon kasası bölümünün konstrüksiyonu
[9]
6.2. AĞIRLIĞI OPTİMİZE EDİLMİŞ VAGON
KASASI YAPI ŞEKLİNİN YAPISI VE TASARIMI
Topoloji optimizasyonundan elde edilen
ayrıntılı bir şekilde oluşturulmuş ve biyonik
etkili karkas yapısı, kuvvet akışı optimize
edilmiş özellikleri nedeniyle doğrudan yapısal olarak uygulanamamaktadır. Bu karkas
yapı, daha çok bir konsept konstrüksiyon için
temel alınmaktadır. Bu bağlamda, örneğin
üretilebilirlik ve ekonomik üretim gibi hususlar dikkate alınır.
Bu konsept konstrüksiyon esas
alınarak, komple vagon kasasının veya kısmi bir bölümünün
yapısal modellemesi yapılır. Bu
çok yönlü ve karmaşık gereklilikler nedeniyle, burada örnek
olarak vagon kasası bölümü
bogiler üzerinde yapısal olarak
uygulanmaktadır. Bogiye sınır
noktalarda meydana gelen
kuvvetlerin yanı sıra, bu vagon
bölümünde, DIN EN 12663
uyarınca boylamasına kuvvetler doğrudan dağıtılır.
Kuvvet akışına uygun hale
getirilmiş vagon kasası yapısı,
burada modern alüminyum
kaynak konstrüksiyonu olarak
yapılmıştır ve sac plakalardan,
profillerden ve döküm veya
dövme düğümlerden oluşmaktadır (Resim 7). Bunlar birlikte
üç boyutlu petek şeklinde bir
karkas yapı oluşturmakta ve
vagon kasası borularını göstermektedir. Taban kısmında yüksek derecede
yüklenmeye maruz kalan yerlerde, kuvvet
akışını elverişli bir şekilde dağıtan ve kuvveti
tabandaki taşıyıcılara ve yan panellere aktaran düğüm elemanları kullanılmıştır. Kuvvet,
bu şekilde bogi bölümünün etrafından iletilir
ve boyuna baskı kuvvetleri alt tabana ve yan
panellere dağıtılır. Ayrıca taşıyıcılar, kuvvetler
mümkün olduğunca atlama yapmadan yapıdan geçirilmesi sağlanacak şekilde biçim-
RESIM 8: Vagon kasası bölümünün karkas yapısının doğrulanması için test standı yapısı [9]
lendirilmektedir. Topoloji optimizasyonunun
sonuçlarına dayanarak taşıyıcılar birbirini desteklemekte, bu sayede karkas yapıda oluşan
bükülme momentleri azaltılmakta ve gerekli
malzeme çokluğu en aza indirgenmektedir.
Karkas yapı alüminyum örtücü katmanlardan
ve köpük iç parçadan oluşan çok katmanlı elemanlar ile kaplanır. Çok katmanlı elemanlar,
örneğin ısı ve ses yalıtımı ve yüksek derecede
bükülme mukavemeti gibi uygun özelliklere
sahip olmaları nedeniyle kullanılmaktadır.
Kaplama elemanları, kenar kısımlarda entegre
(montaj) profillere sahiptir. Bu sayede karkas
yapı ile kaplama elemanları arasında kaynak
bağlantısı oluşturulabilmektedir. Kaynak bağlantısı, bağlantı noktalarında yüksek derecede
sertliğe sahip olmalarından dolayı yapıştırma
bağlantılarına göre daha avantajlıdır. Bundan
dolayı kaplamanın yüksek derecede taşınabilirliği sağlanır.
Vagon kasası bölümünün oluşturulması
için uygulanan yükler, DIN EN 12663 standardında öngörülen yük seviyelerine ve
malzeme yorgunluğu yüklerine uygundur.
Kaynak dikişleri DVS1608 dikkate alınarak
oluşturulur.
Komple vagon kasası bölümü ve kaplama, son olarak et kalınlığı optimizasyonuna
tabi tutulur. Her bir yapı elemanı, sayısal et
kalınlığı optimizasyonu ve konstrüksiyonda
dahili uygun hale getirme prosesi ile yerel
olarak oluşan yüklenmelere uygun olarak boyutlandırılır. Bu sayede vagon kasası
bölümünün ağırlığı en aza indirgenebilir.
Vagon kasası bölümünün boyutlandırılması
sırasında, DIN EN 12663 standardı tarafından
öngörülen statik yük seviyeleri ve malzeme
yorgunluğu yüklerinin yanı sıra, bu standartta öngörülen boylamasına yönlendirilmiş
statik yükler de (yani paralel) de uygulanmaktadır. Bunun nedeni ise, tanımlanan
çarpışma konseptinde yatmaktadır. Vagon
kasası bölümünün ağırlığı, bu durumda her
bir metrede 300 kg’dır. Bu değer, karşılaştırılabilir hafif yapı optimizasyonlu kısmen çift
katlı alüminyum entegral yapı tarzındaki vagon kasasına göre yaklaşık %30 oranında tasarruf sağlar. İkinci durumda, DIN EN 12663
standardında öngörülen Kategori P-II yükleri
uygulanır. Boylamasına yönlendirilmiş statik
yükler sırayla (yani ardışık) uygulanır. Ağırlık
devam eden her metrede yaklaşık 260 kg
olup, referans vagon kasasına göre %39 bir
tasarruf anlamına gelmektedir.
7. SONUÇLARIN BİR DEMONSTRATÖR
İLE DOĞRULANMASI
Sonuçların doğrulanması için vagon kasası
bölümünün bir kısmı demonstratör olarak
yapılmıştır (Resim 8). Simülasyonlarda, test
standı yapısı oluşturulmuş ve deformasyon-
26
lar ve gerilmeler incelenmiştir. Burada elde
edilen sonuçlar, gerçek deneylerde aynı yerlerde elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılmıştır ve prensip olarak oldukça iyi bir örtüşme
görülmüştür.
8. SONUÇ
Tüm hafif yapı stratejilerinin kullanımı ile
vagon kasasının ağırlığı, geliştirilen standart
vagon kasalarına göre yaklaşık %30 ile %40
arası azaltılabilmiştir. Bunun için henüz tren
konsepti seçiminde uygulanan ve tasarım
ve de vagon kasaları yapılandırılmasında
kararlı bir şekilde uygulanan bütünsel yöntemsel bir yaklaşım esas alınmaktadır. Burada yapılan yapı şekli, kullanılan malzeme ve
birleştirme teknolojisi seçimi, uygulama için
oldukça yüksek hafif yapı optimizasyonlu bir
seçenek ortaya koyar, ancak önemli bir ağırlık tasarrufu için gösterilen biçimde zorunlu
değildir. Aynı şekilde modern teknolojinin ve
onay belgesindeki gerekliliklere uyabilir ve
ayrıca üreticilerin ve müşterinin tercihleri de
dikkate alınabilir. GHH-BONATRANS Grubu
İKI PAZAR LIDERININ BIRLIKTELIĞINDEN GÜÇ DOĞUYOR
Hedeflerimiz çok iddialı! Grubumuz, 2020 yılına kadar Avrupa‘da pazar
payının %60‘ına sahip olmayı hedeflemektedir. Uluslararası alanda faaliyet
gösteren şirketimiz, Avrupa dışında da iki kat büyümeyi amaçlamaktadır.
Bu hedeflere sadece birlikte ulaşabiliriz ve bundan dolayı 2014 yılında
GHH-BONATRANS Grubu kurulmuştur. Merkezi Çek Cumhuriyeti‘nin
Bohumin şehrinde bulunan ve döküm tekerlek, mil ve tekerlek takımları
tedariki alanında lider konumunda olan grubumuz, merkezi Almanya‘nın
Oberhausen şehrinde bulunan tramvay tekerlekleri, tekerlek takımları ve
boji konularında pazar lideri olan şirketi devralmıştır.
Böylece, raylı araçlar uygulamaları konusunda küresel çapta faaliyet
gösteren bir birliktelik oluşmuştur.
KAYNAKÇA
[1] RTR Special – NGT: NGT – Next GenerationTrain,
Rail Technology Review Special, 2011, Özel baskı.
[2] Dittus, H; Pagenkopf, J.; Friedrich, H. E.: (2013) Energiebedarfs- und Kostenreduktion durch Leichtbau bei
Schienenfahrzeugen, ZEVrail 137, Baskı 11-12 (2013)
S. 450 – 453.
[3] 2008/232/AT Yönetmeliği: Trans-Avrupa Yüksek Hızlı
Demiryolu Sisteminin “Demiryolu Araçları” Alt Sistemi İle
İlgili Karşılıklı İşletilebilirlik İçin Teknik Şartnamesi, Avrupa
Birliği’nin resmi yayını; 21 Şubat 2008.
[4] Rochard, B.; Schmid, F.: Benefits of lower-mass trains for
high speed rail operations, Yayın: TRI Transport Issue 157
(2004), S. 51 – 64.
[5] Schindler, C.: Leichtbau – ein altes Thema neu belebt,
Yayın: Hochbruck, H. (Hrsg.): 20 Jahre Hochgeschwindigkeitsverkehr – nationale und internationale Perspektiven,
Jahrbuch des Bahnwesens Nah- und Fernverkehr, Ed.
2011/12, Hamburg, DVV Media Verlag, 2011, S. 84 – 88.
[6] König, J.; Friedrich, H. E.; Winter, J.; Schön, M.: Neuartige Leichtbau-Konzepte und Bauweisen für Wagenkästen, Yayın: Tagungsband 13. Internationale
Schienenfahrzeugtagung, Dresden, DVV Media Group
GmbH Eurailpress, 2014, S. 121-123.
[7] König, J; Zimmermann, M; Konzelmann, M.; Friedrich, H. E.:
Methodische Vorgehensweise zur Erstellung leichtbauoptimierter Zugkonzepte, Yayın: ZEVrail 137, Heft 6-7
(2013). S. 212 – 216.
[8] Harzheim, L.: Strukturoptimierung – Grundlagen und
Anwendungen. 1. Baskı 2008 S. 199.
[9] König, J.: Neuartige Leichtbau-Konzepte und Bauweisen für Schienenfahrzeuge im Hochgeschwindigkeitsverkehr unter besonderer Berücksichtigung des
Wagenkastenleichtbaus, Abschlussbericht, Institut für
Fahrzeugkonzepte, DLR, Stuttgart, 2013.
GHH Radsatz, alçak tabanlı araçlar teknolojisi çözümleri alanında dünya
lideridir. BONATRANS Grubu, yıllardan beri raylı araçlardaki tekerlek
takımları ve bileşenleri konusunda önemli deneyimlere sahiptir.
Her iki uzmanın teknik bilgi birikimi eşsiz bir güç oluşturmuştur. Bu güçten,
beş kıtada 80‘den fazla ülkedeki müşterimiz faydalanmaktadır.
t edin
15‘ de ziyare
Bizi Eurasiarail 20
C2-11C4
salon 11 / stand 11
www.ghh-bonatrans.com
27
HİBRİT LOKOMOTİF PROJELERİ
Hibrit lokomotif projeleri –
Küresel genel bakış
Bugüne kadar hibrit lokomotif yapımında hangi yaklaşımlar pratikte uygulanmıştır ve bu yenilikçi
araçlardan hangi tasarruflar beklenebilir?
GİRİŞ
Dizel çeken araçlar, günümüzde demiryolu
trafiğinde ulaştırma ihtiyaçlarını karşılamak
için önemli bir katkı sağlamaya devam etmektedir. Zira elektrifikasyon derecesi yüksek olan ülkelerde de dizel lokomotifleri tali
hat yolcu taşımacılığında, manevra, fabrika
ve dağıtım hatlarında veya ülkeler arası trafikte kullanılmaktadır. Buna karşılık Amerika
kıtasında veya Avustralya’da dizel lokomotifler ağır yük trafiğinin omurgasını oluşturmakta ve manevra işleri alanında da vazgeçilmezlerdir. Ancak, küresel anlamda yakıt
maliyetlerinin ve de gürültü ve egzoz emisyonunun azaltılması giderek daha önemli
bir rol oynamaktadır. Bundan dolayı, elektriklendirilmemiş hatlarda kullanılmak üzere
çeken araçlar için alternatif tahrik sistemleri
arayışları artarak devam etmektedir. Bir geçiş
teknolojisi olarak kabul edilen hibrit güç aktarma organları, klasik dizel tahrik teknolojisinden geleceğin tahrik sistemlerine geçişte
çok önemli bir rol oynamaktadır.
Bu nedenle, bu yazının devamında çeşitli
hibrit lokomotif projelerine küresel perspektiften bir genel bakış ve mevcut temel konseptlerin bir özeti sunulmaktadır.
GENEL DEĞERLENDİRMELER
Bir hibrit güç aktarma organı, aracın üzerinde
bulunan birbirinden bağımsız iki enerji deposu aracılığıyla itici gücün üretilmesine olanak sağlamaktadır. Birinci depo geleneksel
bir yakıt tankıdır, ikinci depolama teknolojisi
ise çok yönlü çevre koşullar (performans, güvenlik, çalışma ömrü maliyetleri, vb.) dikkate alınarak seçilmektedir. Böylece hibrit güç
aktarma organlarının taslağı, her zaman her
zaman araç üstü ek enerji deposunun ve gerektiğinde bu ek enerji deposunun denetimi,
kumanda edilmesi, sabitlenmesi, kapsüllenmesi ve soğutulması için gerekli çevrebirim
ünitelerin entegre edilmesini kapsamaktadır.
Ek enerji deposu entegrasyonu, başka yöntemler ile gerekli yerleştirme alanı oluş-
RESIM 1: Yük taşımacılığında dizel lokomotifleri için EPA yük profili [8]
EPA – Yük taşıma trenleri işletmesinde ölçülmüş yük profilleri
(Esas alınan referans: 2.475 çalışma saati)
Maksimum
Ortalama değer
Zaman oranı / %
Minimum
% 100,0
% 87,5
% 75,0
% 62,5
% 50,0
% 37,5
Dizel motor yüklenmesi
28
Dr.Müh. Martin Kache
Raylı Sistem Araçları Teknolojisi
Kürsü Başkanlığı’nda Araştırmacı,
TU Dresden
[email protected]
% 25,0
% 12,5
Rölanti
Elektrik
frenleme
turulamadığından veya izin verilen araç
ağırlığının üzerine çıkılacağından dolayı,
genellikle dizel motor performansının azaltılması (Downsizing) ile sağlanır.
Bu nedenle hibritleme tasarımının uygulanabilirliği, dizel motor gücünün azaltılması,
ancak maksimum güç ara sıra veya sadece
kısa süreliğine talep edildiği durumlarda
araçların çalışma şeklini önemli derecede etkilemeyeceğinden dolayı, ilgili araçların yük
profili ile doğrudan bağlantılıdır.
Bu nedenle çeşitli araştırmacılar, son yıllarda çeşitli trafik şekilleri için yük profilleri
üzerinde kapsamlı deneylere dayalı incelemeler yapmıştır. ABD Çevre Koruma Ajansı
EPA (U.S. Environmental Protection Agency)
tarafından yayımlanan sonuçlar [8], 1-3 no.
lu resimlerde gösterilmiştir. Bu resimlerde,
çeşitli motor yüklerinin belirlenmiş ortalama
zaman oranları (Resimler 1-3: Yeşil noktalar)
ve de ölçülen minimum ve maksimum değerler (Resimler 1-3: Mavi ve turuncu çubuklar) gösterilmektedir. İlk bakışta, talep edilen
dizel motor performansı dağılımının tüm
kullanım uygulamalarında çok yüksek olduğu ve bu yüzden de, yukarıdaki belirtilen kategoriler (manevra, yük ve yolcu trenleri) dahilindeki mümkün tüm kullanım profillerine
uygun bir hibrit çözümün olamayacağı görülmektedir. Öte yandan, bilhassa manevra
lokomotifleri sınıfına (Resim 2) bakıldığında,
bunların, özellikle güç aktarma organının hibridizasyonuna uygun olduğu görülmektedir.
Böylece, klasik manevra çalışmasında maksimum dizel motor performansı gerçekten
sadece çok kısa periyotlar (toplam çalışma
süresinin %5’inden kısa) için kullanılır ve bunun dışında da motorların rölantide çalıştığı
çok uzun süreler bulunmaktadır. Buna ek
olarak, çalışma koşulları ülkeye özgü faktörwww.eurailpress.de/etr
EPA – Manevra işlerinde ölçülmüş yük profilleri
Esas alınan referans: 333 çalışma saati)
Minimum
Maksimum
Ortalama değer
Zaman oranı / %
lerden dolayı (örneğin düzenli tren yoğunluğu, güzergah topografyası, güzergah hız
limitleri ve durak mesafeleri, vs.) yolcu ve
yük taşımacılığına oranla daha az etkilendiğinden, manevra esnasındaki koşulların tüm
dünyada benzer olduğu düşünülmektedir.
Böylece 2 no.lu resimde gösterilen referans
değerler, daha büyük bir ihtimalle Avrupa
koşullarına da aktarılabilir. Fransızların BB
63000 tipi dizel lokomotifinin manevra ve
kaydırma işleminde çalışma davranışını gösteren [1]’de yayınlanan analizleri, örneğin
yaklaşık %65 oranında rölanti ve %15 tam
ve yüksek kısmi yük oranı ile benzer bir yük
spektrumu göstermektedir.
Aşağıda gösterildiği gibi, daha önce belirtilen nedenlerden dolayı bugüne kadar
geliştirilen hibrit lokomotifleri genel olarak
manevra ve hafif kaydırma işlemleri için kullanılan araçlardır.
% 100,0
% 87,5
% 75,0
% 62,5
% 50,0
% 37,5
% 25,0
% 12,5
Rölanti
RESIM 2: Manevra çalışmasında dizel lokomotifleri için EPA yük profili [8]
RAİLPOWER GG20B (GREENGOAT)
EPA – Yolcu trenleri işletmesinde ölçülmüş yük profilleri
(Esas alınan referans: 57.500 çalışma saati)
Minimum
Maksimum
Ortalama değer
Zaman oranı / %
Bu yüzyılın ilk on yılının başında Amerikan-Kanada
Railpower
Technologies
Corporation firması, valf kontrollü kurşun-asit bataryalar [3] esaslı hibrit manevra
lokomotifleri geliştirdi. Bu araçlar, aslında
elektrikli güç aktarımlı 670 - 2600 kW arası nominal güçlü dizel motorlara sahip eski
yapı dizel lokomotiflerden elde edildi. Bunlar, enerji bakımından elverişli çalışma noktasında işletilen ve sadece bataryaları şarj eden
224 kW gücünde daha küçük bir dizel jeneratör ünitesi (GenSet) ile değiştirilmişti [7].
Tasarım, bataryaların kısa süreli 1500 kW’lık
bir çekiş gücünü üretebilmesi şeklinde oluşturulmuştu. Frenleme enerjisinin geri kazanımı, manevra esnasındaki kısa fren süreleri
ve kurşun-asit bataryalarının kötü şarj edilebilirliği nedeniyle öngörülmemişti.
Özellikle motorun rölantide çalıştığı esnada zaman dilimlerinin ciddi bir şekilde düşürülmesine bağlı olarak, gerçek çalışma sırasında yakıt tasarrufu etkilerinin %40 ve %60
arasında olduğu tespit edilmiştir [1, 7]. İlk satış başarılarının ardından güvenilirlik sorunları ortaya çıkmıştı ve bazı yangın hasarları
meydana gelmişti. Bu iki durum, üreticinin
teslim edilen araçları geri çağırma eylemi
çerçevesinde araçları tekrar incelemesine ve
revize etmesine sebep olmuştu [13]. Teknik
sadeliğe ve düşük maliyete yönelik geliştirilen hibrit manevra lokomotiflerin ticareti
bundan sonra beklentilerin altında gelişmişti. Bu nedenle Railpower Technologies şirketi
R. J. Corman Railroad Şirketler Grubu’na katıldı.
Üreticisinin fren enerjisinin geri kazanımı
sayesinde %10 yakıt tasarrufu sağlandığını
vaat ettiği bir diğer hibrit lokomotif ise, General Electrics tarafından Amerikan pazarı
% 100,0
% 87,5
% 75,0
% 62,5
% 50,0
% 37,5
% 25,0
% 12,5
Rölanti
Elektrik
frenleme
RESIM 3: Yolcu taşımacılığı trafiğinde dizel lokomotifleri için EPA yük profili [8]
için geliştirilen GE Evolution Hybrid lokomotifidir [14]. Ancak yazar, önem arz eden
yayınlar konusunda herhangi bir bilgi elde
edememiştir.
PLATHÉE PROJESİ (FRANSA)
“Plathée” projesi1) kapsamında Fransa’da
geliştirilen BB 36000 SNCF serisinin esas
alındığı hibrit lokomotif SNCF, daha önce
tanıtılan Kanada-Amerika ortak yapımı lokomotif ile benzer konsepte sahiptir. Burada
da bir enerji deposu, güç zirvelerini tam1) “PLATHEE” kısaltması “Hibrit, Enerji Tasarrufu Sağlayan ve
Çevre Dostu Trenler” anlamına gelmektedir.
ponlama görevini üstlenmekte ve ihtiyaç
duyulduğunda GenSet (235 kW) ile yeniden
şarj edilebilmektedir [16]. Ancak Railpower
GG20B’deki enerji deposuna kıyasla bu enerji
deposu, çift katmanlı kapasitörlerden (enerji
kapasitesi: 12 kWh) ve nikel-kadmiyum bazlı
elektrokimyasal depolama hücreleri (enerji
kapasitesi: 50 kWh) oluşan kombinasyon deposu olarak oluşturulduğundan dolayı daha
karmaşıktır. İlki öncelikle kısa güç zirvelerin
karşılanması için kullanılır, diğeri ise çekişe
yönelik temel gücü ve yardımcı ekipmanların gerilim ile beslenmesini sağlar.
Bu şekilde konfigüre edilmiş lokomotif ile
uzun mesafeli sürüşleri ve manevra işlemlerini de kapsayan geniş kapsamlı bir test
programı uygulanmıştır. Deneyler, referans »
29
RESIM 4: Alstom'a ait
BR203H (Resim: Yazar)
güç fazlalığı ortalaması yeniden şarj için yeterli olmadığından dolayı sürüş sonrasında
enerji deposunu tamamen şarj edilememiştir [16]. Beklenildiği gibi, en yüksek tasarruflar manevra işleminde (klasik bir araca kıyasla -40%) ve aracın durması esnasında (-%86)
sağlandığı gözlemlendi [6, 16].
ALSTOM HYBRİD
değerler elde edebilmek için aynı zamanda
konvansiyonel dizel-elektrikli aktarma organlarına sahip kardeş lokomotifle de yapıl-
dı. Deneyde, hibrit lokomotifin uzun mesafeli işletmesinde yaklaşık %20 daha az yakıt
tükettiği anlaşılmıştır [6]. Ancak, GenSet’in
Tahrik tekerleklerindeki cer gücü: 500 kW
m_W = 200 t
Boylamasına eğim / Promil
m_W = 200 t (düzelt.)
m_W = 400 t
m_W = 800 t
m_W = 1200 t
Hız / km/saat
RESIM 5: 500 kW tahrik tekerleği gücünde tam yüklü yük trenlerinin tırmanma yeteneği tahmini
RESIM 6: 200 kW tahrik tekerleği gücünde tam yüklü yük trenlerinin tırmanma yeteneği tahmini
Tahrik tekerleklerindeki cer gücü: 200 kW
m_W = 200 t
Boylamasına eğim / Promil
m_W = 400 t
m_W = 800 t
m_W = 1200 t
Hız / km/saat
30
Almanya’da bulunan ALSTOM şirketi hibrit manevra lokomotiflerin geliştirilmesini
sürdürdü. Bunun için artık gerekli olmayan
Alman Reichsbahn’a ait V100 serisinin dizel-hidrolik lokomotifleri geniş kapsamlı revizyona alınmıştı (Resim 4) [12]. Ortaya çıkan
hibrit lokomotif ilk olarak INNOTRANS 2006
fuarında kamuoyuna sunulmuştu. Orijinal
dizel motor ve akım şanzımanı yerine bir
dizel jeneratör ünitesi (güç: 238 kW) kullanılmıştı. Bu ünite, hem iki trifaze asenkron
cer motorunun (bogi başına 1 motor), hem
de ilave ve yardımcı ekipmanların gerilim ile
beslendiği bir ara devreye enerji aktarmaktadır. Ayrıca, dizel jeneratör ünitesinin yanı
sıra frenleme esnasında rejeneratif etki gösteren çekme araçlarının yüklemesine olanak
sağlayan bir nikel-kadmiyum (NiCd) batarya
(nominal gerilim: 600 V, enerji kapasitesi:
102 kWh) ara devreye bağlanmaktadır [12].
Çekme işleminde batarya bir yandan destekleyici etkiye sahip olabilir ve bununla birlikte
çekme gücünü en üst düzeye çıkartır veya
diğer yandan tek bir enerji kaynağı olarak
görev yapar ve böylece emisyonsuz yerel çalışmayı mümkün kılar.
Demonstrasyon aracı, çeşitli demiryolu
şirketleri tarafından gerçek kullanım koşullarında test edildi. Modern dizel-elektrikli manevra lokomotiflerine göre %30 yakıt tasarrufu elde edilebildi [4]. Elde edilen bu olumlu
sonuçlar, Mitteldeutsche Eisenbahngesellschaft (MEG) (Orta Almanya Demir Yolu Şirketi)
tarafından kiralanan dört adet benzer yapılı
hibrit lokomotifin yapımına yol açtı [2].
Alstom, BR 203H ile elde edilen deneyimleri ayrıca geliştirilecek yeni nesil
lokomotiflerin geliştirilmesinde kullandı.
Böylece yeni geliştirilen 3 akslı manevra lokomotifi, hibrit varyasyonu olarak piyasaya
sunulmaktadır [9].
TOSHİBA HD300 (JAPONYA)
2010 yılı Mart ayında, Japonya demiryollarının yük taşımacılığı bölümü
(Japan Freight Railway Company) Tokyo
yük istasyonunda kullanılmak üzere
bir hibrit manevra lokomotifi üretti [5].
Bu araç, 242 kW gücünde bir dizel motora ve 67,4 kWh nominal enerji kapasiteli bir lityum-iyon bataryasına sahiptir.
Bu lokomotif, enerji verimliliği bakımından
The largest study of its kind
World Rail Market Study
A study commissioned by UNIFE – The European Rail Industry
Conducted by Roland Berger Strategy Consultants
Commissioned by
THE EUROPEAN RAIL INDUSTRY
Conducted by
WORLD
RAILMARKET
forecast
Worldwide Rail Market Study –
studystatus quo and outlook 2016
2014 to 2019
A study commissioned by UNIFE,
the Association of the European Rail Industry
and conducted by Roland Berger Strategy Consultants
WORLD
MARKET STUDY
forecast 2012 to 2017
Commissioned by UNIFE – The European Rail Industry
Conducted by Roland Berger Strategy Consultants
DVV Media Group
DVV Media Group GmbH
Based on a survey conducted in the 55 largest rail markets worldwide, the UNIFE
World Rail Market Study provides market volumes and growth predictions from
2014 to 2019. Based on the testimony of UNIFE members and rail experts from
all around the globe, the WRMS gives an account of short-term and long-term
growth for all rail product segments and regions.
Publishing year: 2014 • Features: 164 pages, Brochure
Format: DIN A4 • ISBN: 978-3-7771-0468-8 • Price: EUR 2,600
Order now: www.eurailpress.de/rms
Contact: DVV Media Group GmbH • Eurailpress
Email: [email protected] • Phone +49 40 237 14-440 • Fax +49 40 237 14-450
www.eurailpress.de • www.railwaygazette.com
DVV Media Group
THE EUROPEAN RAIL INDUSTRY
DVV Media Group GmbH
te
Special ra
ans
for InnoTr
!
exhibitors
Railpower GG20B
Plathée
BR 203H
Toshiba HD300
Durum
Seri
Deneme
Seri
Seri
Dizel motor nominal gücü
224 kW
220 kW
238 kW
242 kW
Maks. cer gücü
1500 kW
400 kW
Yaklaşık 420 kW
500 kW
Enerji depolama şekli
Kurşun asit
DSK + NiCd
NiCd
Lityum iyon
Enerji deposu kapasitesi (nominal)
840 kWh
12 kWh + 50 kWh
102 kWh
67 kWh
Azami hız
96 km/saat
80 km/saat
60 km/saat
55 km/saat
Ağırlık
130 ton
68 ton
68 ton
60 ton
Tekerlek düzeni
B’B‘
B’B‘
B’B‘
Bo’Bo‘
TABLO 1: Yazıda tanıtılan hibrit lokomotiflere ilişkin özel karakteristik veriler [1, 2, 4, 5, 6, 7, 12, 15, 16]
trifaze asenkron makinelerinden daha üstün
sabit mıknatıslı senkron makineler tarafından tahrik edilir [15]. Böylece HD300, burada
sunulan genel bakış çerçevesinde en gelişmiş lokomotiftir.
Cer bataryası yüksek şarj kapasitesi ile
kullanılmakta ve düşük çevre sıcaklıklarında
dahi güvenilir çalışacak şekilde tasarlanmıştır. İşletme stratejisi, bataryanın şarj seviyesi
yüksek olduğu sürece yalnızca elektrikle çalışmayı öngörmektedir. Sınır şarj seviyesinin
altına düşüldüğünde, dizel jeneratör ünitesi
tekrar çalıştırılır ve cer bataryasını şarj etmek
için sabit bir güçle optimum verimlilikte işletilir [15].
Tokyo yük istasyonunda yapılan deneylerde ortalama 700 ton ağırlığındaki konteyner
trenlerin manevrası esnasında %36 yakıt tasarrufu ve ayrıca, geleneksel dizel-elektrikli
manevra lokomotiflerine göre %61 oranında
azot-oksit emisyonlarında bir azalma görülmekteydi [15].
DİĞER PROJELER
2011 yılında, Rus Sinara ve Polyet üretici
firmanın her biri yeni geliştirdiği hibrit manevra lokomotifini tanıttı [10]. Sinara adlı
üretici TEM9H diye adlandırılan, orta derecede güce (630 kW) sahip, dizel motorun yanı
sıra lityum-iyon bataryalarından oluşan bir
enerji deposuna ve çift katman kapasitörlere
sahip bir lokomotif geliştirdi. Lokomotif tipi
tüm Avrupa bölgelerinde kullanılmak üzere
tasarlanmıştır ve 2013 yılından itibaren seri
üretimine geçilecektir. Üretici geleneksel
manevra lokomotifler ile karşılaştırıldığında
%40’a varan yakıt tasarrufu vaat etmektedir
[10].
Polyet üretici firmaya ait ikinci ürün, Rusya’daki fabrika ve bağlantı trenlerinin manevra işlemlerinde kullanılmak üzere nispeten düşük verimli araç olarak geliştirilmiştir.
Bu araç sadece 60 kW gücünde dizel motora
sahiptir ve geleneksel bir kurşun-asit batarya
ile çalıştırılmaktadır [10].
Çin otomotiv endüstrisi de hibrit lokomotif projelerinde yer almaktadır. 6 akslı bir ağır
manevra lokomotifi üretildi ve iki yıllık bir
32
test programına tabi tutuldu. Bu testte %45
oranında bir yakıt tasarrufu sağlandığı iddia
edildi [11].
SONUÇ
Yukarıda tanıtılan dört lokomotifin en önemli karakteristik verileri 1 no.lu tabloda tekrar
özel şeklinde sunulmaktadır. Çeşitli firmalar
tarafından elektrik depolama teknolojilerinin kullanımı ile ilgili çok farklı stratejiler
izlendiği açıktır. Amerikan geliştirmesinde
(GG20B) maliyetlere ve sadeliğe öncelik
verilmekteydi. Buna karşın lityum iyon bataryalı ve kesintisiz tahrikli trifaze senkron
motorlu Japon konseptli lokomotif, tanıtılan
diğer tüm lokomotiflerden çok daha hırslı ve
ilericidir.
Bu makalenin kapsamında değerlendirilen araçların ortak noktası, bunların benzer
geleneksel lokomotiflere göre bataryalarının sınırlı verimliliğinden dolayı belirgin bir
şekilde daha düşük cer verimliliğine sahip
olmalarıdır. Manevra ve kaydırma işlemi için
karakteristik olan kısa süreli güç zirveleri
oluşturulabilir olmasına rağmen, sürekli güç
spektrumu, özellikle bataryalar boşaldığı
zaman, nispeten düşük seviyede seyretmektedir. Bununla birlikte, bu tür araçların kullanımına yönelik serbestlik ancak sınırlı olabilmektedir. 5 ve 6 no.lu resimlerde, çekilecek
vagon ağırlığına bağlı olarak 200 ve 500 kW
tahrik tekerleği güçleri için lokomotifli yük
trenlerinin tahmini tırmanma yeteneği gösterilmektedir. Özellikle, lokomotiflerin hem
manevra, hem de transfer sürüşleri, örneğin
tekli vagon veya dağıtım sürüşü gibi istisnai durumlarda sunulan konseptlerin kendi
sınırlarına ulaştığı öngörülmektedir. Bu husus, özellikle 200 ton ve üzeri ağırlığındaki
trenlerin tren seferlerinin yoğunluğu nedeniyle demiryolu hattında daha yüksek hızlar
(>60 km/saat) hedeflendiğinde geçerlidir
(Resim 5 ve 6).
Enerji depolama teknolojisi daha fazla
geliştirilmesi ile birlikte bu dezavantaj azaltılabilir veya ortadan kaldırılabilir olması
muhtemeldir. Sadece manevra ve fabrikalar
arası trafikte kullanılması ile sınırlı olan cer
güçleri için tanıtılan araç konseptleri, günümüzde de çok uygundur ve yakıt tüketimini
ve emisyonları azaltmaya yönelik önemli bir
katkı sağlayabilirler. KAYNAKÇA
[1] Akli, Cossi R.: Conception systémique d’une locomotive
hybride, Université de Toulouse, Institut National Polytechnique Toulouse, Dissertation, Haziran 2008
[2] Ciry, Bernard: Les locomotives hybrides d’Alstom. Yayın: Revue générale des chemins de fer (2011), Ocak,
S. 56 – 57
[3] Cousineau, R.: Development of a hybrid switcher locomotive the Railpower Green Goat. Yayın: Instrumentation Measurement Magazine, IEEE 9 (2006), Şubat, No. 1,
S. 25 – 29. http://dx.doi.org/10.1109/MIM.2006.1634954.
– DOI 10.1109/MIM.2006.1634954. – ISSN 1094–6969
[4] Girard, Hervé: Hybrid Shunter Locomotive. Yayın:
Proceeedings of the 8th World Congress on Railway
Research. Soul, Korea : International Railway Research
Board, Mayıs 2008
[5] Japan Overseas Rolling Stock Association: Japanese Railway Information No. 119. Baskı: Mart 2012. http://jorsa.
or.jp/en/jri/, Görüntüleme: 21.11.2012.
[6] Jeunesse, Alain: Plathée: la locomotive hybride de la
SNCF. Yayın: Revue générale des chemins de fer (2012),
Avril (Nisan), No. 4, S. 6 – 45
[7] Locomotive Technology Taskforce: Locomotive Vehicle/
Technology Overview / AASHTO – American Association of State Highway and Transport Officials. 2011. – Report. – url: http://www.highspeed-rail.org/Documents/
technology-vehicle_report-final-2011aug11.pdf – Görüntüleme zamanı: 21.11.2012
[8] N.N.: Locomotive Emission Standards / United States
Environmental Protection Agency. Baskı: 1998.
http://www.epa.gov/otaq/documents/420r98101.pdf.
1998 (EPA-420-R-98-101). – Regulatory Support Document
[9] N.N.: Alstom entwickelt neue Plattform für Rangierlokomotiven. Yayın: ZEVrail 135 (2012), Kasım-Aralık, No. 1112, S. 478
[10] N.N.: Hybrid-Rangierloks aus Russland. Yayın: EI –
Der Eisenbahningenieur 43 (2012), Şubat, No. 2, S. 59
[11] N.N.: Hybrid shunting locomotive offers 45% fuel
saving. Railway Gazette International’ın Online yayını.
h t t p : / / w w w . r a i l w a y g a z e t te.com/news/single-view/view/
hybrid-shunting-locomotive-offers-45-fuel-saving.html.
Baskı: Kasım 2012. – Görüntüleme zamanı: 23.11.2012
[12] Oostra, J. ; Dunger, W.: Hybrid-Rangierlokomotive: Technik und Anwendungen. Yayın: ZEVrail 133 (2009), Eylül,
No. 9, S. 365 – 369
[13] railwaygazette.com: Green Goats penned.
http://www.railwaygazette.com/news/single-view/
view/green-goats-penned.html. Baskı: Temmuz 2007. –
Görüntüleme: 18.07.2014
[14] railwaygazette.com:
GE
unveils
hybrid
locomotive.
http://www.railwaygazette.com/
news/single-view/view/ge-unveils-hybrid-locomotive.html
Baskı: Temmuz
2007.
– Görüntüleme: 18.07.2014
[15] Soeda, Tadashi: Type HD300 Hybrid Shunting Locomotive. Yayın: Japanese Railway Engineering 52 (2012),
Temmuz, No. 176, S. 1– 4
[16] Thiounn-Guermeur, Marina: Evaluation of the hybrid
locomotive PLATHEE – A Platform for Energy Efficiency
and Environmentally Friendly Hybrid Trains, 9th World
Congress on Railway Research, Lille, 2011
PANTOGRAF
Variopanto® – Esneklik ile sınır
tanımayan pantograf
Dört ray açıklığı, beş gerilim sistemi, on pantograf arşesi profili, yirmiden fazla sinyal sistemi – 21. yüzyılda sınır tanımayan seyahat edilebilirlik olağan doğal bir durum olarak kabul edilmesine rağmen, demiryolları trafiği, “Avrupa Dahilinde Karşılıklı İşletilebilirlik” düzeyine henüz tam ulaşamamıştır. Bombardier
Transportation ve Stemmann-Technik firmalarının işbirliğinde geliştirilmiş
Variopanto pantograf, genişliği ayarlanabilir arşesi sayesinde çeşitli arşe profiline uyum sağlamaktadır.
MEVCUT DURUM
Pantograflar, elektrikli cer sistemlerinin ana
bileşenlerinden biridir ve 100 yılı aşkın bir süredir sürekli olarak geliştirilmektedir. Ülke içi
ve ülkeler arası demiryolları trafiğinde, günümüzde izolatör ve devre kesici donanımlı çok
sayıda komple pantograflar kullanılmaktadır.
Bu kullanım çeşitliliği, ilave ağırlıklara ve de
ciddi yer gereksinimine yol açmaktadır. Örneğin kullanılabilirlik sebeplerinden dolayı
akım yedeklenerek toplandığında, geleneksel konseptler sınırlarına ulaşmaktadır. Böylece lokomotifler üzerindeki pantograf sayısı
dört ile sınırlandırılmakta ve bu durum da
Avrupa genelindeki demiryolu ulaşım kori-
dorları için yetersiz kalmaktadır. İki katlı tren
dizisi konseptlerinde mevcut çevresel boşluk
profilleri o kadar verimli kullanılmaktadır ki,
ilave pantograf kullanımında üst katın efektif
uzunluğunun kısaltılması ve böylece ayaklı
yolcu ve koltuk sayısının azaltılması gerekmektedir. Jakobs tipi bogiler üzerindeki tren
dizilerinde aks yüklerinin tamamına yakını
kullanılmaktadır ve bu durum, karşılıklı işletilebilir araç modelleri için ilave ağırlıkların
kullanılabilmesini mümkün kılmamaktadır.
Bazı yerlerdeki mevcut durumlar oldukça
elverişlidir: Almanya, Avusturya ve İsviçre
(D/A/CH) arası sınırları aşan demiryolları
trafiğinde, aynı UIC profili ve de aynı katener hattı gerilimi ve böylece pantogra-
RESIM 1: Arşesi içeri çekilmiş Variopanto
(Resimler: Stemmann-Technik)
Avrupa'daki demiryolu trafiği altyapısı
> 4 ray açıklığı:
DC 750 V, 1,5 kV, 3 kV; AC 15 kV, 25 kV
> Pantografta 10 pantograf arşesi profili
> 6 arşe malzemesi
> En çok kullanılan 4 pantograf başlığı genişliği: 1450 mm, 1600 mm, 1800 mm, 1950 mm
Dr.Müh. (Elektroteknik)
Jörg Maass
Senior expert
High Voltage & Pantographs
Bombardier Transportation
joerg-torsten.maass
Elektroteknik Y.Müh.
Wolfram Tessmer
Expert
High Voltage & Pantographs
Bombardier Transportation
wolfram.tessmer
fın arşesinde aynı arşe kömürü malzemesi
öngörülmektedir. TSI uyumlu 1950 mm
arşe genişliğindeki Almanya ve Avusturya
demiryolu ağlarından farklı olarak, İsviçre
demiryolu ağından geçmek için 1450 mm
arşe genişliğinde pantografların kullanılması gerekmektedir. Bombardier Transportation ve Stemmann-Technik firmaları, işbirliği yürüterek Variopanto pantografı ile
İsviçre
Devlet
Demiyolları’nın
(SBB)
BOMBARDIER® TWINDEXX® Swiss Express
iki katlı treninde, çalışma sırasında
talep edilen arşe genişlikleri arasında geçiş
yapılabilen bir pantograf geliştirdiler.
1000 mm, 1435 mm, 1520 mm, 1668 mm
> 20'den fazla sinyal sistemi
> 5 gerilim sistemi:
Makine Y.Müh. (FH)
Guido Sievers
Tavan Tipi Pantograf
Alanı Tasarım Mühendisi,
Stemmann-Technik GmbH
[email protected]
VARİOPANTO PANTOGRAFININ
GELİŞİMİ
Variopanto, arşesi geniş katener profilleri için dışarı sürülebilen ve dar profiller için
tekrar içeri çekilebilen bir pantograftır. İş- »
33
PANTOGRAF
tasarım hızı ile yapılan FEM hesaplaması aracılığıyla sürekli dayanıklı bir boyutlandırma
belirlenmiştir.
Variopanto pantografının prototipi, bileşen düzleminde uygulanan tüm testlerde
başarılı sonuçlar elde etmiştir. Ayarlama ünitesinin sıcaklık ve buzlanma davranışları test
edilmiştir. Titreşim ve darbe testleri ve de
ayarlama ünitesinin kesintisiz çalışma testleri
de başarılı bir şekilde yapılmıştır. Günümüzde prototipin çalışma ömrü testleri uygulanmaktadır. 2015 yılının başlangıcında ayrıntılı
araç testlerinin yapılması planlanmıştır.
ARAÇ ÜRETİCİLERİ VE İŞLETMECİLER
İÇİN SAĞLANAN AVANTAJLAR
RESIM 2: Arşesi dışarı sürülmüş Variopanto
birliği ile yürütülen projeye SBB de dahil
edilerek, eksiksiz bir karşılıklı işletilebilirlik için yenilikçi bir çözümün geliştirilmesi
amaçlanmıştır. Hareketli arşe konumlandırma mekanizması, arşenin A7 (1950 mm)
ve B1 (1450 mm) resimlerinde gösterilen
EN 50367:2012 sayılı standartta öngörülen
genişliklere adapte edilmesini sağlamaktadır. Talep edilen arşe kömürü genişliği
adaptasyonu ile birlikte, ilgili hareketli boynuzların bulunduğu arşe kömürü alanının
pnömatik ADD (Automatic Droping Device)
denetimi gerçekleşmektedir.
2009 yılından itibaren Bombardier
Transportation ve Stemmann-Technik firmaları arasında, değişken pantograf arşesi
genişliğinde coğrafi bütünlük içinde kullanılabilecek bir pantograf geliştirme konusunda işbirliği yürütülmektedir. Stemmann-Technik firması uygulanabilirlik araştırmasını
yürütmekten, işlevsel bir demonstratör yapımından ve de çok sayıda prototipin geliştirilmesinden ve imal edilmesinden ve
bu prototipleri tip testlerinden sorumludur.
Bombardier firması, yapılan geliştirme sözleşmesi uyarınca ürün spesifikasyonları dahil tüm projenin yönetimini üstlenmektedir.
Bombardier firması, ayrıca ürünün geliştirilmesi çalışmalarını yürütmekte ve araçlardaki
tüm testlerden ve ürünün resmi kurumlar
tarafından test edip onaylanmasından sorumludur.
Arşe geometrisi, bu uygulama durumunda
1450 mm ve 1950 mm katener hattı sistemi
için tasarlanmıştır. Pantograf arşesi konumlandırması, pantografın arşesinde basınçlı
hava olmadan da kullanılabilen pnömatik
ayarlama ünitesi ile yapılmaktadır. Ayarlama
ünitesi ile kontrol sistemi arasındaki sinyal
bağlantısı, makinistin, Variopanto pantografını indirdikten sonra operatör panelindeki
34
bir düğmeye basarak pantograf arşesinin
genişliğini ayarlanmasını sağlamaktadır. Birkaç saniye sonra arşe konumlandırma mekanizması tarafından geri bildirim yapılmakta
ve Variopanto pantografı yeni ayarlanmış
genişliği ile seyir teline doğru kaldırılabilir.
Çeşitli güvenlik uygulamaları dikkate alınmış
ve pantograf arşesinde ve de valf plakasında
uygulanmıştır. Bu güvenlik uygulamalarından bazıları, çalışma sırasında pantograf inik
ve kalkık olduğunda pantograf arşesi genişliğinin sabitlenmesi ve de seçili pantograf arşesi genişliğini sorgulama mekanizmalarıdır.
Pantografın kaldırılması ile pnömatik arşe
kömürü denetimi (ADD) etkinleşir. 1950 mm
genişliğinde pantograf arşesi kullanıldığında, söz konusu ADD denetimi ana arşe kömürü ile birlikte hareketli boynuzlardaki arşe
kömürleri için de etkinleşir. Hatalı çalışma
şeklinde veya uyumlu olarak pantograf arşesi geri bildiriminde, pantografın yukarı kaldırılması önlenir. İlgili ülke için öngörülen arşe
genişliği ayarlaması, pantograf inik durumdayken pnömatik olarak uygulanmaktadır.
İsviçre Devlet Demiyolları’nın (SBB) kış koşullarına karşı dayanıklılık, profil akışlarının
kontur tasarımı ve katener hattı ile karşılıklı
etkileşim konularına ilişkin değerli deneyimleri ve bilgileri geliştirmeye dahil edilmiştir.
Sadece önemli konulara odaklanılmış ve
kirlenme ve buzlanma dayanımı esas alınmış
tasarım stratejisi kararlı bir şekilde uygulanmıştır. Pantograf arşesini kaydırma mekanizmasının hareketleri parçaları için hidrofoblar
ve buzlanmayı önleyici malzemeler kullanılmaktadır.
Pantograf ile katener hattı sistemi arasındaki karşılıklı etkileşim için simülasyon hesaplamaları yapılmış ve pantograf arşesinin
tasarımının ve ağırlık dağılımının optimizasyonu için kullanılmıştır. Ayrıca 275 km/saat
Bir Variopanto pantografı, geleneksel iki
pantografın yerine geçmektedir ve çoğu zaman gerekli devre kesicilerinin ve de başka
bağlantı ve birleştirme elemanlarının kullanılması gerekliliğini ortadan kaldırmaktadır. Böylece tam olarak %50’i aşan ağırlık ve
montaj alanı tasarrufunun elde edilmesini
sağlamaktadır. Ayrıca yapısal olarak en iyi
duruma getirilmiş tasarım, daha düşük gürültü emisyonlarına yol açmaktadır. Bunun
dışında bakım faaliyetlerini önemli ölçüde
azaltmakta ve buna bağlı çalışma ömrü giderlerini düşürmektedir.
İşletmeciler için mevcut yolcu koltuğu
kapasiteleri çok önemlidir. TWINDEXX Swiss
Express gibi araç konseptlerinde, Variopanto
pantografı kullanılarak her bir vagonda en
fazla sekiz koltuk veya vagonlu tren dizisinde onaltı koltuk kazanılmaktadır. Ayrıca tren
filosunun tamamı, mevcut ulusal ve uluslararası demiryolu trafiğinde taşıma kapasitesinin önemli ölçüde artmasına yol açan aynı
tasarımda olur.
Variopanto, Stemmann-Technik firmasının Panto300® pantograf ürün grubuna ait
çok sayıda standart bileşene sahiptir ve bu
durum, daha düşük maliyetli imalata ve oldukça kolay yedek parça stoklamasına yol
açmaktadır. Araç tabanı ile oluşturulan mekanik ve elektrik arabirimi, TS EN 50206-3
standardı uyarınca Panto300 pantografı ile
aynıdır. Böylece mevcut araçlar, uluslararası
demiryolu trafiği için Variopanto pantografı
ile sonradan oldukça kolay bir şekilde donatılabilmektedir.
GÖRÜNÜM
Variopanto pantografını geliştirme sürecinde yepyeni kapsamlı teknik alanlar ile karşılaşılmıştır. Bombardier Transportation firmasının geliştirme ekibi, “Open Collaboration”
kategorisinde “Innovation Award” ödülünü
kazandı. Elde edilmiş ve geliştirilmiş bilgiwww.eurailpress.de/etr
PANTOGRAF
ler koruma yasaları ile korunmaktadır. Çok
sayıda ortak patent için gerekli başvurular
yapılmış veya onay alınmıştır. Variopanto,
tescillenmiş bir marka adıdır.
Variopanto, en fazla 200 km/saat hızında
coğrafi bütünlük içinde yürütülen şehirler
arası ve şehir içi demiryolları trafiği için tasarlanmıştır. Pantograf arşesinin TSI uyumlu
her iki 1600 mm ve 1950 mm arşe genişliklerine adaptasyonu çok kolay bir şekilde gerçekleşebilmektedir. Variopanto pantografı,
ikiden fazla konumlandırma pozisyonuna
getirilebilir bir çalışma şeklinde kullanılabilir. Böylece demiryolu ulaşım koridorlarında
tüm kısıtlamalar ortadan kaldırılmaktadır.
Variopanto pantografı ile birlikte mümkün
kullanım hızları konusunda da yüksek hızlı
demiryolu trafiğine kadar geliştirme olanakları mevcuttur; pantografın gerçek çalışma
koşullarında elde edilecek ilk deneyimler,
daha ne kadar geliştirme potansiyeli mevcut
olduğunu açıklığa kavuşturacaktır.
Variopanto, Stemmann-Technik firması
tarafında Innotrans 2014 Fuarı’nda 9 no.lu
salonda 203 no.lu fuar standında sergilenecektir. Uygulamalar hakkında Bombardier
Transportation firması 2.2 no.lu salonda 101
no.lu fuar standardında bilgi verecektir. RESIM 3: Variopanto pantografında titreşim testi diyagramı
Besuchen Sie uns
auf der InnoTrans 2012
Halle 9, Stand 354
Zertifiziert nach
9001 ve
undIRIS
IRIS
Sertifikalı
DINDIN
ISOISO9001
Dünya çapında hassasiyet: Adım Adım
Titreşim ve gürültü azaltma için kauçuk-metal elemanlar
Havalı yay sistemleri · Sabit kuvvetli yaylar · Burçlar · Rotlar · Aks yatağı
Liechtersmatten 5 · D-77815 Bühl · Tel. +49 72 23 804-0 · www.gmt-gmbh.de
Çin · İngiltere · Fransa · Hindistan · Irlanda · Malezya · Avusturya · İsviçre · Amerika Birleşik Devletleri
35
MARMARAY PROJESİ
İstanbul’da güvenli karma trafik
işletmesi için modern teknik
Marmaray projesi, banliyö trenlerinin ve şehirlerarası trenlerin kentleşmenin yoğun olduğu bölgede
ortaklaşa işletilmesi ve kontrolü için yenilikçi bir konsepti kapsamaktadır.
Marmaray projesi, Türkiye’deki demiryolu
trafiği için tutkulu yatırım projesinin göz bebeğidir. Bu proje, İstanbul’un Avrupa ve Asya
yakasındaki şehirleşmiş bölgesinde 63 km
uzunluğunda banliyö treni sistemi ve de Boğaz’ın altında 14 km uzunluğunda bir demiryolu tünelinin inşasını kapsamaktadır.
Bu kıtalararası altyapı projesi sayesinde yüksek kapasiteli banliyö tren sistemi
ve de şehiriçi ulaştırma ve mal taşımacılığı
trafiği ağı oluşmaktadır. Bunun haricinde
Gebze - Halkalı arasındaki yol Ankara İstanbul ulaşım koridorunun bir parçasıdır
ve böylece Türkiye’nin tamamı için anlamlı
bir demiryolu trafiği projesidir.
> Communication Based Train Control
(CBTC) System (İletişim Bazlı Tren Kumanda Sistemi)
> Yeni bir sinyalizasyon sistemi dahili elektronik bağlantı kilitleme kontrolü sistemi
> LED yol kenarı işaretleri
> Eksiz hat devreleri ve aks sayıcılar içeren
tren tespit sistemleri
> Merkezi Trafik Kontrolü (Centralized Traffic Control – CTC),
> Telekomünikasyon sistemleri
> Verilerin ve değerlerin kontrolü, denetimi, arşivlenmesi ve değerlendirilmesi
için sistemler (SCADA – Supervisory,
Control and Data Acquisition).
AMAÇ
Tüpler yerleştirildikten ve raylar döşendikten
sonra kontrol ve güvenlik teknolojisinin kurulması işlemine başlanabilmişti. Bu alanda ilk
defa toplu ulaşım (şehiriçi ulaşım) ve ana hat
(şehirlerarası ulaşım) güvenlik sistemleri aynı
anda kullanılmıştır. Bu güvenlik sistemi uygulaması ile sık kalkış zamanlı banliyö trafiğinin
ve şehirlerarası ulaşımı (insan ve yük taşımacılığı) aynı ray üzerinden uygulanması amaçlanmıştır. Böylece karma trafik işletmesi elde edilmiştir. Dünya çapında bu tür bir proje, böylece
rayların CBTC ve ETCS güvenlik sistemleri ile
kullanılmasını mümkün kılmaktadır.
TC Ulaştırma, Denizcilik ve Haberleşme
Bakanlığı Demiryolları, Limanlar ve Hava
Meydanları İnşaatı Genel Müdürlüğü (DHL),
“Marmaray Projesi” olarak bilinen Gebze-Halkalı arası demiryolu sinyalizasyon ve kontrol
teknolojileri tedarik işinin ihalesini, 2011
yılında İspanyol Invensys Rail Dimetronic
(şimdi Siemens Rail Automation) ve başka
bir İspanyol inşaat şirketi olan OHL ortak girişimine vermişti. Bu ortak girişim, aşağıda
belirtilen sistemlerin ve tertibatların projelendirilmesi, teslim edilmesi, monte edilmesi, hizmete alınması ve bakımı faaliyetlerini
yerine getirecektir:
> European Train Control System (ETCS)
Seviye 1
İŞLETME ÖZELLİKLERİ
İstanbul’un her iki yakasında iki raylı hatlar
mevcuttu ve bunlar üçüncü bir ray ile Avrupa’daki ve de Asya’daki demiryolu ağına
RESIM 1:
İlk defa Marmaray
projesinde uygulanan
her bir hatta CBTC ve
ETCS sistemlerinin
karşılıklı işletilebilirliği,
modern kentsel trafik
planlamasının önemli
bir kilometre taşını
oluşturmaktadır
36
Javier Castro Canal
Marmaray CR3 Signaling &
Communications Project Manager
Siemens Rail Automation S.A.U.,
Madrid, İspanya
[email protected]
Javier Raposo Ocaña
Engineering Project Manager
Siemens Rail Automation S.A.U.,
Madrid, İspanya
[email protected]
bağlanacaktır. Bu bağlantıların 2015 yılından
tamamlanması beklenmektedir. Yeni döşenen ray, şehirlerarası trafik için kullanılacaktır
ve sadece ETCS Level 1 ile donatılmıştır. Projenin tüp bölümünde sadece iki ray kullanılabilmiştir. Kesintisiz iki raylı hat kısmı, hem
banliyö trenleri hem de şehirlerarası trenler
tarafından kullanılmaktadır. Banliyö trenleri
ağı CBTC sistemi ile donatılmıştır. Şehirlerarası trenler her üç rayı da kullanabileceğinden dolayı, CBTC hattı ayrıca bir ETCS sistemi
ile donatılmıştır. Şehirlerarası demiryolları
ile şehiriçi demiryolları kontrol sistemlerinin
aynı anda kullanılması, kentleşmenin yoğun
olduğu bölgelerdeki yeni gereklilikleri yerine
getiren bir çözümdür.
Marmaray projesinin birinci etabı, Türkiye Cumhuriyeti’nin 90. yıldönümü olan
29 Ekim 2013 tarihinde hizmete açıldı. 14 km
uzunluğundaki hat, İstanbul Boğazı altından
geçen bir demiryolu tüp geçidinden ve Asya
yakasında Ayrılıkçeşme ve Üsküdar ve de Avrupa yakasında Sirkeci, Yenikapı ve Kazlıçeşme istasyonları olmak üzere beş istasyondan
oluşmaktadır. Türkiye Cumhuriyeti Devlet
Demiryolları (TCDD) tarafından işletilen banliyö tren hatlarını İstanbul’un kentleşmenin
yoğun olduğu bölgelerine ulaştırma hedefinin ilk adımıdır.
Günümüzde tam performans ile çalışma
sistemde, her iki yönde saatte 75.000 kişi
taşınmaktadır ve trenler, iki dakikalık zaman
aralığı ile su altındaki tüp geçitten geçmektedir. Trenler arasındaki bu kısa zaman aralıkları, makinist, kontrol istasyonu ve trenler
MARMARAY PROJESİ
olmak üzere tüm katılımcıların aynı bilgilere
sahip olmasını ve trenler CBTC sistemi yardımıyla yarı otomatik çalışma modunda çalışmasını sağlayan çok sayıda sistemin kombinasyonu ile elde edilmektedir. Bu sistem,
anlık olarak her bir trenin ne kadar hızda
ilerlediğini, ne zaman durduğunu, ne zaman
kalktığını ve de trenler arasındaki mesafeleri
tespit eder. Veriler, araç hızına ve fren mesafelerine bağlı olarak tüm trenler için yeniden hesaplanır. Bu çalışma modu makinistin
müdahale etmesini gerektirmemektedir;
makinist, temel olarak istasyonlarda trenlere
yolcuların binmesinden ve trenlerden yolcuların inmesinden sorumludur.
TEKNİK ÖZELLİKLER
Kullanıma hazır çözümler test edilip onaylanmıştır ve Türkiye’de Ankara - Konya hızlı
tren hattında işletime alınmış European Rail
Traffic Management System (ERTMS) ve örneğin Madrid’deki metro ve Singapur’daki
Downtown Line’da kullanılan ve günümüzde
São Paulo’daki banliyö tren ağının üç hattına
kurulan CBTC sisteminin (Trainguard Sirius
CBTC) özelliklerini taşımaktadır. Gerekliliklerin ERTMS/ETCS sisteminde yerine getirilmesi için Siemens firmasına ait entegre Avrupa
Demiryolu Trafik Yönetim Sistemi Trainguard
Futur 1300 kullanılmıştır.
Trainguard Sirius CBTC sistemi, hem geleneksel hem de makinistsiz çalışma şeklinde,
her türlü şehiriçi ve bölgesel demiryolları için
demiryolu yönetimi için genel bir çözümdür.
Bu iletişim bazlı tren kumanda sistemi, en
ileri kablosuz dijital aktarma teknolojilerini
kullanmakta ve özellikle tren seferlerinin çok
yoğun olduğu hatlar için tasarlanmıştır. CBTC
sistemi, araç ve altyapı sistemine kurulmuştur ve gezgin hareketli bloklarda (moving
block) ilerleyen ve balisler ve odometrik sensörler üzerinde konumlanan münferit araçların pozisyonlarını kaydeder. Aracın pozisyonu, kablosuz olarak sürekli tüp bölümündeki
ilgili bilgisayara gönderilir ve bu bilgisayarlar
aldıkları bu bilgileri elektronik bağlantı kilitleme kontrolü sistemine gönderirler.
Eşzamanlı olarak her bir trenin pozisyonu, CTC Merkezi Trafik Kumanda Sistemi’ne
(Controlguide Rail 9000 ile oluşturulmuş)
iletilir ve bu bilgiler Maltepe ve Halkalı’daki
Operasyon Kontrol Merkezlerinde kullanılır.
Operasyon Kontrol Merkezlerinde trafik denetlenir ve yönetilir ve tren kumanda edilir.
Bir deprem veya tüp geçidine su sızıntısı
durumunda sensörler bir alarm verecektir.
Böyle bir alarm verildiğinde, trenler otoma-
tik olarak durdurulacak ve tüp geçidine girmeleri engellenecektir. Tüp geçidin her iki
ucundaki kapılar, tüp geçitteki tüm trenler
çıktıktan sonra kapatılacaktır.
Tüm sistemlerin birbiriyle uyumlu bir şekilde çalışması, harici sistemler (SCADA) ile
bilgi alışverişine yönelik özel, açık protokollü
güvenli bir arabirim ile sağlanmaktadır.
GÖRÜNÜM
İlk defa bu projede uygulanan her bir hatta
CBTC ve ETCS Seviye 1 sistemlerinin karşılıklı
işletilebilirliği, modern kentsel trafik planlamasının önemli bir kilometre taşını oluşturmaktadır. Siemens firması, günümüzde devam eden Londra’daki Crossrail projesinde,
tren seferlerinin yoğun olduğu şehirlerarası
trenlerin şehiriçi bölgelerden geçmesini sağlayacak başka bir çözümü hayata geçirmek
için çalışmaktadır. Bunun için hattın merkezi
bölgesinde bir CBTC kesimi ve ETCS Seviye 2
için arabirimler ve de ulusal Tren Koruma ve
Uyarı Sistemi TPWS kullanılmaktadır. KAYNAKÇA
[1] http://www.marmaray.com/, 08/07/2012, saat 16:00
[2] http://www.mobility.siemens.com/mobility/global/en/
rail-solutions/rail-automation/pages/rail-automation.
aspx, 04.07.2012, saat 14:30
Connecting Forces – Driving Innovation.
Dünya çapında birçok yük ve yolcu treni ürünlerimiz, parçalarımız ve sistemlerimizle donatılmıştır.
Tahrik teknolojisi alanında bir uzman olarak ihtiyaçlarınıza göre en uygun biçimde uyarlanmış
çözümler sunuyoruz. Sistemlerimizin yeterliği ve tek noktadan sağlanan hizmetimizle raylı araçlarınızın
günlük çalışmalarında güvenilirliği, emniyeti ve verimliliği arttırın.
www.voith.com
Bizi ziyaret edin: Eurasia Rail İstanbul
Salon 10, Stant 10 D 21
OTOMATİK BİLGİ AKTARIMI
Sınır ötesi demiryolu trafiğinde tren
hareketleri bilgilerinin otomatik
olarak aktarımı
Bir yönetim teknolojisi bileşeni olan sistem birleştirici, DB Netz ile Avrupa’daki komşu ülkeler arasında
ulusal tren numarası bildirim sistemleri aracılığıyla otomatik tren hareketleri bilgilerinin alışverişini
sağlar. Sistem birleştirici, 62 / 2006 ve 454 / 2011 sayılı Avrupa Birliği düzenlemelerine ve de TAF ve TAP
TSI kurallarına uygun standart Common Interface iletişim arabirimini kullanmaktadır. Sistem birleştirici,
bir pilot proje kapsamında ilk olarak Aachen ile Verviers arasında sınır ötesi demiryolu trafiğinde
kullanılacak.
ALMANYA İLE AVRUPA’DAKİ KOMŞU
ÜLKELERİ ARASINDA TREN HAREKETLERİ BİLGİLERİNİN KARŞILIKLI AKTARIMINDA BAŞLANGIÇ DURUMU
DB Netz AG’nin tren numarası bildirim sistemi, kontrol sistemi ve güvenlik ile oluşturulmuş işletme noktaları arasındaki tren
trafiğine ilişkin iletişimi ve de planlama sistemlerinin ve harici kullanıcıların tren hareket bilgileri ile beslenmesini sağlamaktadır.
Almanya ile Avrupa’daki komşu ülkeler
arasındaki sınır ötesi trafik, mevcut projeler
nedeniyle ulusal tren numaraları bildirim sistemleri arasında da sınır ötesi veri alışverişi
DB AG'nin
VPN'si
uygulamaları geliştirilmesini gerekli kılmıştır.
Sistem birleştiricinin, standart hale getirilmiş
arabirimler aracılığıyla tren hareket bilgilerinin Almanya ile ilgili komşu ülke arasında
otomatik olarak karşılıklı aktarımını mümkün
kılması amaçlanmaktadır.
Geçmişte Almanya ile yeni komşu ülkeler
arası sınır geçişlerinde, DB Netz AG’nin tren
numarası bildirim sistemi ile komşu ülkelerdeki tren takip sistemleri arasında bağlantı
kurmak için özel çözümler uygulanmıştı. Bu
özel çözümler, sadece bağlanmış ilgili tren numarası sisteminin ara birimini kullanıma açan
ve özel olarak yapılandırılması ve bakımının
yapılması gereken özel geliştirmelerdir.
ZLV-Bus modemi
Harici sistem ile iletişim
için uygulamalar
ZLV-Bus
arayüzü
Telegram dönüştürücü
SİSTEM BİRLEŞTİRİCİNİN GÖREVLERİ
VE ÖZELLİKLERİ
Bakım arayüzü
Sistem birleştirici
Servis kontrol
çevrebirimi
38
Ina Bleicher
İşletme ve Yönetim Teknolojisi
Sistemleri Müdürü, Kullanım ve
kontrol (I.NVT 35), DB Netz AG
[email protected]
Ayrıca bazı projelerde, DB Netz AG’nin
tren numarası bildirimi sisteminin komşu
ülkelerin tren numarası giriş sistemlerinin
kullanımı ile komşu ülkelerdeki tren hareket
bilgileriyle beslenmesi mümkün kılınmıştır.
Komşu ülkede kurulmuş olan tren numarası
giriş sistemlerinin yardımıyla uzaktan tren
bildirim yöntemi Alman Fdl ile uygulanabilmesine rağmen, tren numaraları başlayan
tren seferleri olarak ilgili tren numarası bildirim sistemlerine manuel olarak girilmek
zorundadır.
Burada standartlaştırılmış bir sistem birleştiricinin kullanımı ile sorunlar çözülebilir.
ZLV-Bus
Firewall/Router
Axel Belitz
Yönetim Teknolojisi (I.NVT 351)
DB Netz AG
[email protected]
RESIM 1: Sistem birleştiricinin fonksiyonları
DB Netz AG’nin tren numarası bildirim sistemi ile Avrupa’daki komşu ülkelerin tren
numarası bildirim sistemleri ile birbirine
bağlanması, gerçek zamanlı güncel tren konumu ve de işletme bildirimleri ile tren hareket bilgilerinin otomatik alışverişini sağlayan
bir birleştirici sistemin kullanılmasını gerektirmektedir.
Sistem birleştirici, güvenli olmayan aktarım
teknolojisi bileşenidir ve DB Netz AG’nin tren
numarası bildirim sistemine entegre edilir.
Birleştirici, veri alışverişi için öngörülen komşu ülke ile bağlantı kurmak için bir IP bağlantısı kullanmaktadır. Sistem birleştirici, aldığı
tüm telegramları ilgili komşu sistemde kullanımı bakımından değerlendirir ve gerekli
telegramları sınır ötesi trafik için sınır ötesi
trafikte işletme açısından gerekli analog kullanım şekline dönüştürür.
İşletim için gerekli tren numarasını dönüştürme işlemi, tren numaralarının sınırı aşırı
değerlendirilmesine ilişkin Avrupa dahilindeki tespitler çerçevesinde değişmediğinden dolayı sistem birleştiricide yapılmamaktadır.
Otomatik tren hareket bilgileri alışverişinin yanı sıra Fdl, sistem birleştiriciyi kullanarak sahip olduğu tren numarası bildirim
sistemleri aracılığıyla bağlantı kurulacak tren
numarası bildirim sistemleri ile aşağıda belirtilen uygulamaları gerçekleştirebilir:
> Komşu ülkelerdeki tren numarası bildirim sistemlerindeki güncel tren konumlarını ve tren numaralarının manuel
olarak düzenlenmesi (örneğin manuel
devreye alma, tren numarası seçimi, silme ve değiştirme)
> İşletim mesajlarının, teknik olarak desteklenen tren bildirim yöntemleri aracılığıyla komşu ülkelerdeki tren bildirim
noktası ile alışverişi (sunum, kabul, geri
alma, reddetme)
Sistem birleştirici, sadece bakım ve servis
faaliyetleri kapsamında kullanılabilir. Bağla-
nacak tren numarası bildirim sistemleri için
işletimsel giriş arabirimleri yoktur.
SİSTEM BİRLEŞTİRİCİNİN TEKNİK
OLARAK UYGULAMAYA GEÇİRİLMESİ
Sistem birleştiricinin fonksiyonları, komşu
ülkelerdeki tren numarası bildirim sistemine ve DB Netz AG’nin ZLV-Bus’una ilişkin iletişim arabirimleri, bir
telegram dönüştürmesi ve servis personelinin bakım faaliyetleri için bir arabirim
içerir.
Sistem birleştirici, bir ZLV-Bus aracılığıyla
DB Netz AG’nin tren numarası bildirim sistemi yönünde komşu ülkedeki tren numarası bildirim sistemleri ile iletişim kurar. ZLVBus’un kullanılabilirliği, bir ZLV-Bus modem
üzerinden ZLV-Bus arayüzünün oluşturulmasını mümkün kılmaktadır. ZLV-Bus arayüzü,
ZLV-Bus’a kısa ve bilgi telegramları gönderebilir ve ZLV-Bus’dan kısa ve bilgi telegramları
alabilir.
ZLV-Bus kullanım şekli ve veri aktarma
prosedürleri, tren numarası bildirim sistemleri için olan gereklilik kitapçığında ayrıntılı
olarak belirtilmiştir.
Dönüştürme mantığı, sistem birleştiriciye
ilgili tren numarası bildirim sisteminden aktarılan tüm telegramları değerlendirir. Telegram dönüştürücü, hem DB Netz AG’nin tren
numarası bildirim sisteminin bilgi telegramlarını bilgi ile beslenen komşu ülkelerdeki
tren numarası bildirim sisteminin telegram
formatına, hem de komşu ülkelerdeki tren
numarası bildirim sisteminin bilgi telegramlarını DB Netz AG’nin tren numarası bildirim
sistemi yönünde dönüştürür.
Dönüştürülecek telegramlar uygunluk, te-
legram yapısı ve onay kapsamında projeye
uygun olarak kontrol edilir.
İletişim uygulaması, sistem birleştiricideki
telegram dönüştürücüsü için dahili bir arabirime ve özel Common Interface arayüzü, DB
AG’nin VPN’sine ve ulusal tren numarası bildirim sisteminin ağ geçidinde haberleşmeyi
sağlayan iletişim uygulamasına ilişkin açık IP
ağına sahiptir. İletişim halinde olan iki iletişim uygulamasının kontrol ettikleri:
> Gönderim ve alım prosesleri
> Çalışma belirtisi alışverişi
> Bilgilerin bağlanmış tren numarası bildirim sistemine iletilmesi
> Hata mesajlarının aktarımı
İletişim uygulaması, kesintisiz olarak haberleşmeyi sağlayan iletişim uygulaması ile olan
bağlantı durumunu ve telegramların güncelliğini kontrol eder. Bağlantı bozuklukları
meydana geldikten sonra sistem birleştirici,
ilgili hata durumunu teknik protokolde ve
servis uygulamaları için kumanda ekranında
gösterir.
Komşu ülkelerdeki ulusal tren numarası
bildirim sistemlerinden alınan telegramlar,
sistem birleştiricinin iletişim uygulamasındaki bir veri filtresi aracılığıyla müsaade
edilmeyen telegram yapısına ilişkin değerlendirilir ve talep edilen telegram yapısından
farklılıklar içeren telegramlar iptal edilir. İzlenen zaman aralığında veri filtresi tarafından
çok sayıda telegramda öngörülen yapıdan
farklılıklar tespit edildiğinde, IP ağına olan
iletişim kanalı devre dışı bırakılır.
Kullanıcı arabirimi aracılığıyla LST, yönetim, arşivleme ve sistem faaliyetleri uygulayabilir ve de teknik protokoldeki telegram
trafiğini ve sistem mesajlarını gösterebilirler. »
bbr-ra.com
39
ZLV-Bus
DB Netz AG
ulusal tren numarası
bildirim sistemi
ulusal demiryolu
işletmecisi
ZLV-Bus arayüzü
Telegram
dönüştürücü
İletişim uygulamaları
Ağ geçidi
Sistem birleştirici ile gönderim
ve alım proseslerinin kontrolü
Çalışma belirtisi alışverişi
Ulusal tren numarası
bildirim sisteminin ara
biriminin kullanımı
Common
Interface
Firewall
Firewall
Common
Interface
IP ağı
XML şeması
tanımlaması
İletişim uygulaması
Ağ geçidi ile gönderim
ve alım prosesleri
kontrolü
Çalışma belirtisi alışverişi
ZLV-Bus ara
biriminin kullanımı
XML şeması
tanımlaması
RESIM 2: İletişim uygulamaları
“Veri geçmişi” fonksiyonu, teknik protokoldeki kayıtlardan ve online kayıt uygulamalarının kayıtlarından oluşan sistem birleştiricinin önemli dosyalarına erişimi mümkün
kılmaktadır. Erişim kapsamında temel olarak
teknik protokolün aranması ve görüntülenmesi, gösterge filtresi ile online görüntüleme
ve kayıtlı verilerin dışa aktarılması ve yazdırılması faaliyetleri uygulanabilir.
“Telegram arabirimleri” fonksiyonunun
yardımı ile kullanıcı, ZLV-Bus’dan ve de komşu ülkelerdeki tren numarası bildirim sisteminden aldığı telegramları kaydedebilir ve
yapılan seçime bağlı olarak kumanda penceRESIM 3: Sistem birleştirici bakım penceresi
resinde online görüntüleyebilir. Bunun için
online kayıt için “Başlat” ve “Durdur” menü
fonksiyonları kullanılabilir.
“Tren numarası düzenleme aralığı” fonksiyonunun yardımı ile sistem birleştiricide, ilgili tren numarası bildirim sistemine kaç adet
tren numarası kaydının aktarılacağı önceden
belirlenebilir.
Sistem birleştiricinin önemli tüm verileri,
uygulamaların tekrar başlatılması sırasında
kullanılabilmesi için tanımlanmış klasör yapıları şeklinde sistemin yerel sabit diskine
kaydedilir.
Sistem birleştiricide saklanan veriler, aşa-
ğıda belirtilen veri kategorileri şeklinde ayrılmıştır:
> ZLV-Bus arabirimi projelendirme verileri
> Komşu ülkelerdeki tren numarası bildirim sistemine bağlantı için projelendirme verileri
> Telegram dönüştürmesi için projelendirme verileri
> Kullanıcı arayüzündeki eylemler ile bağlantılı veriler
> Günlere bağlı kayıt dosyaları içeren teknik protokoldeki veriler
> Online kayıt işleminde elde edilen protokol verileri
> Günlük kayıt dosyalarındaki (Logfile) veriler
Kullanıcı penceresindeki durum satırında,
renkli bildirim (kırmızı, sarı veya yeşil) aracılığıyla ayrıca aşağıda belirtilen bilgiler gösterilir:
> ZLV-Bus modemin kullanılabilirliğine
ilişkin mesajlar ve de ZLV-Bus’da sistem
birleştiricinin dahil edilmesi ve ayrılması
(SS 1 durumu)
> Bağlanmış ağ bileşenlerinin ağ bağlantısının kesilmesine ve kurulmasına ilişkin
mesajlar ve de komşu ülkelerdeki tren
numarası bildirim sistemlerinin çalışma
belirtisinin alınmamasına veya alınmasına ilişkin mesajlar (SS 2 durumu)
> Sistem birleştiricide bir ntp sunucusu
veya ZLV-Bus aracılığıyla sistem tarihinin
ve sistem saatinin senkronizasyonu sırasında oluşan durum ve hata mesajları
(saat ve tarih arasındaki bildirici)
Ayrıca sistem birleştiricinin durum bilgileri
gösterilir.
40
RESIM 4:
CI referans uygulaması
Tren numaraları
bağdaştırıcısı
TAF VE TAP TSI’DEKİ COMMON INTERFACE ARAYÜZÜNÜN KULLANIMI
62/2006
sayılı Telematics
Application for Freight Services ve 454 / 2011
sayılı Telematics Application for Passenger Services AT düzenlemeleri uyarınca
demiryolları alt yapı işletmeleri, standartlaştırılmış bir veri alışverişi için Common Interface (CI) olarak adlandırılan arayüzünü kullanmakla yükümlüdürler. Sistem birleştirici,
komşu ülkelerdeki tren numarası bildirim sistemi ile iletişim kurmak için TAF TSI Common
Components Group (CCG) CI arabirimi modülünü kullanmaktadır. CCG’nin Cl arabirimi,
Avrupa Demiryolu Ajansı (ERA) tarafından önerilmektedir. IP ağları (örneğin İnternet) üzerinden Cl arasındaki iletişim,
SOAP HTTP’ler aracılığıyla Peer to Peer
şeklinde gerçekleşir. Kullanım verileri,
Cl arasında her zaman XML formatındadır.
Cl arkasındaki ilgili sayfada, ayrıca başka veri
formatları ve protokoller de kullanılabilir.
Bir veri formatından başka bir veri formatına Mapping fonksiyonu, burada belirtilen
durumda kullanılmamaktadır.
DB Netz AG tarafında Frankfurt’ta Merkezi
İşletme Yönetimi’nde kullanılmakta olarak
Cl kullanılmaktadır; bu CI üzerinden komşu
ülkelerdeki demiryolu kurumları ile uluslararası merkezi uygulamalar arasında örneğin
Train Running Information, Train Delay Reason ve Train Running Forecast gibi mesaj
alışverişi gerçekleşmektedir.
Avrupa’daki komşu ülke tarafında, sistem
birleştirici üzerinden ulusal tren numarası
bildirim sistemine bilgiler ileten veya DB
Netz AG’nin tren numarası bildirim sistemi
için bilgiler alan, haberleşmeyi sağlayan bir
Cl kullanılmaktadır.
Bunun için her iki Cl, Point-to-Point bağlantısının kurulması için uygun bir şekilde
yapılandırılmalıdır. Yapılandırma, bir Web
arabirimi (tarayıcı) üzerinden yapılır ve bundan dolayı yöneticinin bilgisayarına özel
programları kurmasını gerektirmemektedir.
Cl, bildirimlerin aktarımı sırasında şifreleme ve kimlik doğrulama, yönlendirme ve
telegram standartlaştırması ve doğrulaması
için fonksiyonlar sunmaktadır. Örneğin doğrulama hatası, kuyruk taşması, Routing hatası
gibi hata durumları SMTP (E-Posta) ve SNMP
üzerinden yayınlanabilir. Cl ile ilgili daha fazla bilgi edinmek için: http://www.uic.org/
spip.php?rubrique2130.
SİSTEM BİRLEŞTİRİCİNİN YAZILIMI VE
DONANIM YAPISI
İşletim sistemi olarak Red Hat Enterprise
Linux kullanılır. Uygulama, büyük ölçüde
Java ile gerçekleştirilir. Kullanılan sisteme
bağlı olarak C, C++, C# programlama dilleri
ve de TCP/IP aracılığıyla veri alışverişi için ağ
bağlantısı ve dosya tabanlı protokoller, http
üzerinden Web hizmetleri/SOAP ve de JMS
kullanılmaktadır.
Sistem birleştirici, az bakım gerektiren bir
sistem olarak tasarlanmıştır ve otomatik,
işletimsel kesintisiz işletim için uygundur.
19” boyutunda kasa içinde endüstriyel bir
bilgisayar olarak tasarlanmış ve raflı bir dolap içine yerleştirilmiştir. Ayrıca bir klavye ve
Touchpad veya Trackball ile kullanım için bir
Rack konsolu ve de çok sayıda sistem birleştirici ünitesi mevcut olduğunda çok sayıda »
RESIM 5:
SOAP CI
(LS=Legacy System)
41
RESIM 6:
Aachen-Verviers projesi iletişim yapısı
Duisburg İşletme
Merkezi / IB III
VPN - DB
Duisburg İşletme
Merkezi'nin planlama
sistemi
Frankfurt İşletme
Merkezi
Firewall /
Router
Belçika EBP sistemi
EBP sistemi
TDS arabirime
adaptasyon
Ağ geçidi
iletişim
uygulaması
CommonInterface
Router /
Firewall /
Proxy
FdI
CommonInterface
Firewall /
Router
Firewall /
Router
ZLV-Bus 86
Aktarım sistemi
ZLV-Bus
modemi
Modem
Router /
Firewall /
Proxy
Modem
ZN
800
VPN - DB
İletişim
uygulaması
ZLV-Bus
arayüzü
Posten 58, Aachen Süd
Us No.: 14
Telegram
dönüştürücü
Açık
IP ağı
ağ bağlantısı için raflı dolapta bir anahtar
öngörülmüştür.
Bir yazıcının bağlanması da mümkündür.
Sistem birleştirici Scheidt & Bachmann
System Technik GmbH firması tarafından
“Tren Numarası Bildirim Sistemleri İçin Sistem Birleştirici” gereklilik kitapçığında öngörülen spesifikasyonlar esas alınarak geliştirilmektedir.
AACHEN – VERVİERS ARASINDA
SINIR ÖTESİ DEMİRYOLU TRAFİĞİ
İÇİN PİLOT PROJE
Aachen - Verviers projesi ile bağlantılı olarak Belçika demiryolu alt yapı işletmecisi
Infrabel ve DB Netz AG, sınır ötesi demiryolu
trafiği için otomatik tren hareket bilgileri alışverişi ve her iki ulusal tren numarası bildirim
sistemi arasında uzaktan sözlü tren bildirimi
yerine bir sistem birleştiricinin kullanılması
istemişlerdir.
DB Netz AG’nin yerel işletmesi ve Infrabel
yetkilileri ile yapılan görüşmelerden sonra,
DB Netz Merkezi’nin Yönetim Teknolojisi
Organizasyon Bölümü’ndeki teknoloji yöntemi ile, “Tren Numarası Bildirim Sistemleri
İçin Sistem Birleştirici” gereklilik kitapçığının
oluşturulması için temel alınabilecek bir konsept geliştirilmiştir.
Proje için Infrabel ile işbirliği içerisinde, yukarıda belirtilen gereklilik kitapçığı için ulusal tren numarası bildirim sistemleri arasında
işletimsel telegram arabirimini özelleştiren
ülkeye özgü bir ek düzenlenmiş ve onaylanmıştır.
Aachen - Verviers projesi için sistem birleştirici Duisburg İşletme Merkezi’ne monte
edilecek ve bir aktarım sistemi aracılığıyla
ZLV-Bus 86 üzerinden ESTW Düren’de bulu-
42
ZLV-Bus
Modem
ESTW-ZN
(KUs)
ESTW Düren
Us No.: 01, Düren
Sistem birleştirici Us No.: 08
Duisburg
İşletme Merkezi
nan bağlantı alt istasyonuna bağlanacaktır.
Sistem birleştirici, Duisburg İşletme Merkezi entegrasyon bölgesi III’te yer almakta ve
Belçika EBP sisteminin ağ tarafı yönünde DB
AG’nin VPN’si üzerinden Frankfurt İşletme
Merkezi’nin Merkezi Sistem İşletme Yönetimi
bölümündeki Common-Interface arayüzüne
bağlanmaktadır.
Bildirimler, buradan DB AG’nin Proxy sunucusu ve açık IP ağı (İnternet) üzerinden
Belçika EBP sistemine yönlendirilmektedir.
Verviers’deki EBP sistemi, Alman tren numarası bildirim sistemi ile ileti alışverişini iletişim uygulamalı ağ geçidi bileşenleri, Common-Interface ve Belçika Proxy sunucusu
üzerinden gerçekleştirebilmektedir.
Belçika ağ geçidinin iletişim uygulaması
ile EBP sistemi arasında, Infrabel’nin siparişi
üzerine Belçika’daki Siemens firmasının üsteleneceği arabirim adaptasyonu gereklidir.
Bu proje, DB Netz Merkezi’nin Yönetim
Teknolojisi Organizasyon Bölümü Teknoloji
Yönetimi tarafından sürekli olarak izlenmekte ve desteklenmektedir. Bu izleme ve destek işlemi, üreticide sistem ve entegrasyon
testleri, hedef sistemdeki testler, kullanım
yeterliliğinin oluşturulması ve pilotlar için
projeye bağlı prototip onayı faaliyetlerini
içermektedir.
Pilot projenin 2015 yılının Mayıs ayında
devreye girmesi hedeflenmektedir.
GELECEKTE KULLANIM OLANAKLARI
VE DE ANLAMI VE FAYDALARI
Bir sistem birleştiricinin kullanımı, günümüzde Hollanda ve Polonya ulusal tren numarası
bildirim sistemleri ile bağlantılar kurmak için
de öngörülmüştür.
Hollanda demiryolları işletmesi ProRail ve
DB Netz AG arasında, sistem birleştiricinin
Emmerich – Zevenaar projesi kapsamında
kullanımı ile ilgili görüşmeler yapılmıştır. Bunun için gelecekte “Tren Numarası Bildirim
Sistemleri İçin Sistem Birleştirici” gereklilik
kitapçığı için yeni bir ülkelere özgü ek hazırlanacaktır.
2015 yılından itibaren bir sistem birleştiricinin Knappenrode - Horka - Almanya Sınırı/Polonya projesine entegre edilmesi için
gerekli hazırlıklara başlanacaktır. Bunun için
E/C-E 30/Subgroup LST-ZN teknik çalışma
grubu dahilindeki PKP ile görüşmeler yapılmıştır.
Sistem birleştiricinin anlamı ve faydaları
açık olarak ortadadır. Sınır bölgelerde manuel tren numarası girişleri için tren numarası giriş sistemlerinin kullanılmasına gerek
yoktur. İlgili tren numarası bildirim sistemine
tren numaralarının manuel olarak girilmesi
işlemine gerek kalmaması Fdl’nin iş yükü de
azalacaktır. Diğer avantaj: Tren hareket bilgileri gerçek zamanda aktarılacaktır, gerçekleşecek tren seferlerine ilişkin otomatik ön bilgiler Fdl tarafından zamanında sunulacaktır.
Bir sistem birleştiricinin kullanılması durumunda, sınır ötesi trafikte uzaktan sözlü
tren bildirim işlemi gerek kalmayacaktır. Bu
durum da Fdl’nin iş yükünün daha fazla azalmasına yol açacaktır.
Raylı yük taşımacılığında taşıma hacmi,
gelecek 20-30 yıl içerisinde tüm koridorlarda
büyük ölçüde artacaktır. Bundan dolayı sınır
ötesi trafik için Almanya’da ve Avrupa’daki
komşu ülkelerde mevcut yönetim teknolojisi
sistemlerinin, Avrupa’da artan demiryolu trafiğini karşılayabilecek şekilde birbirine bağlanması ve donatılması gereklidir. Bunun için
sistem birleştiricinin katkı sağlaması bekleniyor. www.eurailpress.de/etr
Railway Timetabling & Operations
Analysis, Modelling, Optimisation, Simulation, Performance Evaluation
Order
now!
New:
Railway Timetabling
& Operations
The performance of many railway networks
and the quality of service offered is becoming
more and more critical.
The main issues to be addressed are the increasing
traffic volumes and making the best use of the
available capacity, at the same time resolving train
scheduling and management problems.
This is an updated, revised and extended edition of
‘Railway Timetable & Traffic’, published in 2008. It
describes the state-of-the-art methods of railway
timetabling and optimisation, capacity estimation,
train operations analysis and modelling, simulation, rescheduling and performance assessment.
The intention is to stimulate their broader application in practice and to highlight current and future
research areas.
Editors: Ingo Arne Hansen, Jörn Pachl • Edition: 2nd edition 2014 •
Specification: 332 pages, hardback • Format: 165 x 240 mm • ISBN:
978-3-7771-0462-1 • Price: € 69 (incl. VAT, excl. postage)
Find out more and order your copy on:
www.eurailpress.de/rto
Contact
DVV Media Group GmbH | Eurailpress
Email: [email protected] • Phone: +49 40 237 14 -440 • Fax: +49 40 237 14 -450
HOCHLEISTUNG I PRÄZISION I ZUVERLÄSSIGKEIT
YÜKSEK PERFORMANS I MÜKEMMELLİK I GÜVENİLİRLİK
Çeşitli durumlara uygun
makas döşeme ünitesi
Hat ve makas bileşenlerinin yeni döşenmesinde teknolojik açıdan uygun
yöntemi kullanmak, bu hat ve makas bölümlerinin uzun ömürlü kaliteleri
üzerinde büyük etkinliğe sahiptir. Yapı boşluğuna taşıma yöntemi ve kaldırma
kuvvetlerinin dengeli dağılımı da bu bağlamda önemlidir. Paletli portal
birimimizin kullanılması daha en baştan, kabul edilemez şekil bozukluklarının
ve burulmaların oluşmasına engel olur. Böylece yeni döşenen makasın
sağlam bir başlangıç kalitesinde olması önünde hiçbir engel kalmaz.
www.plassertheurer.com
„PLASSER & THEURER“, „PLASSER“ ve „P&T“ ULUSLARARASI TESCİLLİ MARKALARDIR

Demiryolu Altyapısı ve Malzemeleri İçin En Yeni

Transkript

Benzer belgeler

EMO_K2M78 cumhuriyet treninden tanzimat trenine_A

UNIMOG

Taşıma koşulları TR

EuroRail 2012 Fuarı Hızlı Tren Projeleri Konulu Konuşma

26-31 ZAFER TOPRAK.indd

3 mart / march 2016