FBE- İnşaat Mühendisliği Lisansüstü Programı

Bu topluluk için Kalıcı Uri

http://hdl.handle.net/11527/9495

Gözat

Yazar "Akçaer, Muhammet Zikrullah" ile FBE- İnşaat Mühendisliği Lisansüstü Programı'a göz atma
  • Öge
    Demiryolu Ray – Travers Bağlantı Sistemlerinin Ve Uygulanan Testlerin İncelenmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014-07-03) Akçaer, Muhammet Zikrullah ; Öztürk, Zübeyde ; 10042386 ; İnşaat Mühendisliği ; Civil Engineering
    Kentiçi ulaşımı rahatlatmak için kullanılan çözümlerin en önemlilerinden birisi de raylı sistemlerin arttırılmasını ve geliştirilmesini sağlamaktır. Bunun yanında teknolojik gelişmeler sonucunda yüksek hızların uygulanmasıyla şehirlerarası ulaşımda da raylı sistemler önem kazanmıştır. Ülkemizde hem şehirlerarası hem de kentiçi ulaşımda son yıllarda raylı sistemlere önemli ölçüde yatırımlar yapılmaktadır. Demiryolu üstyapısının önemli bileşenlerinden birisi çeken ve çekilen araçlara hareket yüzeyi olarak görev yapan raydır. Raylarların traverslere bağlanmasını sağlarken diğer yandan da etkiyen dikey, yanal ve boyuna kuvvetleri karşılayarak altyapıya iletilmesini sağlayan bağlantı sistemleri de önemlidir. Bağlantı sistemlerinin sahip olduğu özellikler yolcu konforunu, titreşimi ve gürültüyü etkilerken diğer taraftan da sahip olduğu özelliklere göre üstyapıya yapılan koruyucu, düzeltici bakım maliyetlerini etkilemektedir. Önceki dönemlerde rayların çivilerle traverslere tespitlenmesi şeklinde basitçe tarif edebileceğimiz rijit bağlantı sistemleri kullanılırken, günümüzde sektörde yaşanan gelişmelerle ve yüksek hızların uygulanmasıyla rijit bağlantı sistemleri gereksinimleri karşılayamaz duruma gelmiştir. Bu da yeni ihtiyaçları karşılayabilecek yeni sistemler geliştirilmesini beraberinde getirmiş böylece elastik bağlantı sistemleri geliştirilmiştir. Elastik bağlantı sistemleri rijit bağlantı sistemlerinin birçok dezavantajını ortadan kaldırmış, yüksek hızlara çıkılmasının önünü açmış, konforu arttırmış, bakım maliyetlerini de yok denecek kadar aza indirmiştir. Bir bağlantı sisteminin elastik olarak nitelendirilebilmesi için sağlaması gereken bazı özellikler bulunmaktadır. Bu özellikleri sağlayıp sağlamadığını belirleyebilmek için laboratuvar ortamında hat üzerindeki yükleri taklit edebilen özel geliştirilmiş makinelerle testler yapılmakta elde edilen sonuçlar değerlendirilmektedir. Bu sonuçlara göre yeni geliştirilen bir bağlantı sistemi gerek görülürse, deneme hatlarında belirli bir süre işletme altında da test edilmektedir. Demiryolu üstyapısında önemli görevleri olan bağlantı sistemlerinin yeterliliğini araştırmak için yapılan bu testleri ve elde edilen sonuçların değerlendirilmesini inceleme isteği, bu çalışmanın hazırlanmasına sebep olmuştur. Çalışmada öncelikle ray bağlantı sistemleri hakkında bilgi verilmiş, sağlaması gereken özellikler incelenmiş tiplerine göre ana başlıklar altında gruplandırılmışlardır. Bağlantı elemanları şöminman önleyiciler, travers ankrajları ve güvenlik demirleri, pedler ve travers – ray bağlantı sistemleri olarak gruplandırılmış, ardından bağlantı sistemleri rijit ve elastik bağlantı sistemleri olarak ayrılmış, onlar da sahip oldukları alt gruplara göre gruplandırılmışlardır. Çalışmada buraya kadar da bahsettiğimiz üzere ana konumuz travers – ray bağlantı sistemleri olduğundan diğer başlıklara değinilerek geçilmiştir. Yalnız pedler her ne kadar ayrı gruplandırılsa da bağlantı sistemleriyle birlikte değerlendirilmesi gerektiğinden pedlere daha fazla değinilmiştir. Yukarıda bahsettiğimiz ray bağlantı sistemlerine uygulanan testlerin nasıl yapılması gerektiği Avrupa Standardizasyon Komitesi (CEN) tarafından EN 13146 isimli standart serisinde belirlenerek standart haline getirilmiştir. Bu standart en son 2012 yılnda güncellenerek son hali verilmiştir. CEN bağlantı sistemlerine bütün olarak yapılan testlerin yapılışının yanısıra bu testlerden elde edilen sonuçların nasıl değerlendirilmesi gerektiğini, minimum değerlerini ve hangi değerler arasında olması gerekliliğini de belirleyerek standart haline getirmiştir. Bu standart da yine en son 2012 yılında güncellenerek EN 13481 standart serisi olarak kullanıma sunulmuştur. Çalışmanın devamında bu iki test ayrıntılı olarak incelenmiştir. EN 13146 serisinde uygulanan dokuz adet testin nasıl yapıldığı, EN 13481 serisinde ise beş ayrı üstyapı durumunda testlerden alınan sonuçların yorumlanmasından ayrıntılı şekilde bahsedilmiştir. Çalışma Kadıköy-Kartal Metrosu’nda kullanılan ray bağlantı sistemine uygulanan testlerin ve sonuçlarının incelenmesiyle devam etmiştir. İstanbul’un yeni metrolarından olan Kadıköy-Kartal Metro’su 2012 yılında hizmete açılmış olup yaklaşık iki senedir hizmet vermektedir. Hatta Pandrol firmasına ait e-klips elastik bağlantı sistemi kullanılmıştır. Bu ray bağlantı sistemine EN 13146 standardına göre uygulanan deneyler ve deney sonuçlarının EN 13481-6 standardına göre değerlendirilmesine ilişkin rapor incelenmiştir. Her ne kadar bağlantı sistemleri bir bütün olarak çalışsa da sistemi oluşturan bileşenler ve bu bileşenlerin malzemesi, sahip olması gereken özellikler ve mukavemetleri de önem arzetmektedir. Bu nedenle her bağlantı sistemini oluşturan bileşenler ayrı ayrı incelenmeli sahip olması gereken özellikler denetlenmelidir. Bu bileşenlerin denetlenmesi ve test edilmesiyle ilgili sistem testlerinde olduğu gibi tek bir standart bulunmamaktadır. Her ülkenin kendi ulusal standartları vardır ve bu standartlara uyulması beklenmektedir. Bunlardan hangisine uyulacağının belirlenmesi de daha çok üretim yapan firma ile müşterinin anlaşmasına bırakılmıştır. Bunun yanında Uluslararası Demiryolları Birliği (UIC)’nin hemen hemen her sistemde ortak kullanılan bazı bileşenlerle ilgili belirlediği bir standart serisi bulunmaktadır. Bu standart UIC 864 O standardıdır. Bu standartta tirfonlar, civatalar ve somunlar, rondelalar ve seletlerle ilgili üretim koşulları, malzeme koşulları ve fabrika kabul koşulları öne sürülmüştür. Bizim çalışmamızın asıl konusu bağlantı sistemleri için yapılan testler olmasına rağmen UIC 864 O standart serisi de incelenmiştir. Bağlantı sistemlerinin fabrika kabul testlerine örnek teşkil etmesi amacıyla Taksim Metrosu II.aşama inşaatında kullanılan Vossloh sistem 336 tipi elastik ray bağlantı sistemini oluşturan bileşenler için yapılan fabrika kabul testlerinin nasıl yapıldığına dair rapor da çalışmanın devamında incelenmiştir. Bileşenlere yapılan test sonuçlarını gösterir sayısal raporlar da EK kısmında verilmiştir. Bütün bu bahsedilen bölümlerden sonra İstanbul kentiçi raylı sistemlerde kullanılan bağlantı sistemleri tanıtılmıştır. Bu tanıtımda İstanbul’un ilk metrosu olan Taksim Metrosunda kullanılan ray bağlantı sistemlerinin üzerinde ayrıntılı olarak durulmuştur. Taksim Metrosu üç aşamada inşa edilmiştir. Bu aşamalardan sonuncusu Türkiye’nin ilk metro geçiş köprüsü olan Haliç Metro Geçiş Köprüsü’nü de içeren inşaat aşamasıdır. Taksim Metrosu’nda üç farklı elastik ray bağlantı sistemi kullanılmıştır. Bunlardan ikisi Fransız menşeyli olan Nabla ray bağlantı sistemi, Alman menşeyli olan Vossloh sistem 336 tip bağlantı sistemleridir. Üçüncü sistem ise ülkemizde ilk defa kullanılan; yine ülkemizin ilk metro geçiş köprüsü ve yaklaşım viyadüklerinde kullanılan İngiliz menşeyli Pandrol Vanguard ray bağlantı sistemidir. Hatta yaklaşık iki aydır işletmeye açık olan Pandrol ve Vossloh bağlantı sistemlerinin olduğu kısımla ilgili henüz istatistiksel veri elde edilemediğinden inceleme dışı bırakılmıştır. Diğer yandan hatta 15 senedir işletme altında bulunan Nabla sistemi ve 5 senedir işletme altında bulunan Vossloh sistem 336 döşeli kısımlar maliyetleri açısından incelenerek karşılaştırılmışlardır. Bu inceleme için Taksim Metrosu özellikle seçilmiştir, çünkü aynı işletme senaryosunda, aynı işletme yükleri altında farklı sistemler kullanılmıştır. Bu da inceleme için hem kolaylık hem de doğruya en yakın sonuca ulaşma imkanı sağlamıştır. Nabla sistemi Vossloh sistem 336’ya göre daha sade ve daha basit bir yapıya sahiptir. Bunun yanında Vossloh sistem 336 daha karmaşık ancak hatta uygulanması sırasında işçilik kalitesinin daha önemli olduğu bir sistemdir. İncelemede ray bağlantı sistemleri bazında km başına düşen ilk satın alma, ilk yatırım ve yıllık olarak koruyucu – düzeltici bakım masrafları hesaplanarak karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda Nabla sisteminin hem ilk yatırım maliyetinin hem de bakım maliyetlerinin daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Çalışmada; günümüzde raylı sistem beklentilerini elastik ray bağlantı sistemlerinin yerine getirebileceği açıkça görülmüştür. Ayrıca birçok bileşenin biraraya gelmesiyle oluşan ray bağlantı sistemlerinin seçilmeden önce belirlenen standartlar çerçevesinde testlerin yapılarak sistemin uygunluğu konusunda yine standartların çizdiği koşullara göre değerlendirilmesi gerektiği anlaşılmaktadır. Bu testlerin laboratuvarda sadece bu iş için geliştirilmiş makinelerle sistemi çeşitli koşullara tabi tutarak yapıldığı görülmüştür. Ayrıca aynı şartlarda işletme altında olan elastik ray bağlantı sistemlerinden Nabla sistemi ile Vossloh sistem 336 karşılaştırılmış Nabla sisteminin ilk yatırım ve bakım maliyetlerinin açık şekilde daha yüksek olduğu sonucuna varılmıştır.