Raylı sistemlerde dijital ikiz teknolojisi ile bim, gis ve iot tabanlı gerçek zamanlı izleme altyapısının geliştirilmesi

Abstract

Raylı sistemler; yüksek yolcu kapasitesi, kesintisiz işletme gerekliliği ve güvenlik odaklı yapısı nedeniyle sürekli izleme, bakım ve karar destek süreçlerinin etkin biçimde yönetilmesini gerektiren kritik ulaşım altyapılarıdır. Özellikle metro istasyonları; yürüyen merdivenler, asansörler, havalandırma sistemleri, teknik hacimler ve yolcu alanları gibi çok sayıda fiziksel bileşenin bir arada çalıştığı karmaşık yapılardır. Bu yapılarda çevresel koşulların, ekipman davranışlarının ve mekânsal verilerin bütünleşik biçimde izlenmesi, işletme sürekliliğinin sağlanması, bakım süreçlerinin iyileştirilmesi ve operasyonel görünürlüğün artırılması açısından önemli bir ihtiyaç oluşturmaktadır. Bu tez çalışmasında, raylı sistemlerde dijital ikiz teknolojisi bağlamında BIM, GIS ve IoT tabanlı gerçek zamanlı izleme altyapısının geliştirilmesi amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında Yapı Bilgi Modellemesi, Coğrafi Bilgi Sistemleri ve Nesnelerin İnterneti sensörlerinden elde edilen veriler ortak bir dijital ortamda bütünleştirilmiş; metro istasyonu ölçeğinde gerçek zamanlı izleme, mekânsal yorumlama ve operasyonel görünürlük sağlayan izleme odaklı bir dijital ikiz yaklaşımı ortaya konulmuştur. Bu yaklaşım, farklı veri kaynaklarının tek bir platformda ilişkilendirilmesini ve fiziksel varlıkların dijital ortamda izlenebilir hale getirilmesini hedeflemektedir. Önerilen altyapıda, metro istasyonuna ait BIM modeli üç boyutlu mekânsal temsil için kullanılmış, GIS verileri istasyonun raylı sistem ağı içindeki konumunu ve coğrafi bağlamını sağlamış, IoT sensörleri ise çevresel ve ekipman temelli ölçümlerin sisteme aktarılmasına olanak tanımıştır. Çevresel izleme kapsamında sıcaklık, nem, karbondioksit, partikül madde, uçucu organik bileşenler ve ortam gürültüsü gibi parametreler; ekipman izleme kapsamında ise titreşim, yüzey sıcaklığı, manyetik akı ve akustik ölçüm verileri değerlendirilmiştir. Bu veriler, ilgili fiziksel varlıklar ve sensör konumları ile ilişkilendirilerek web tabanlı üç boyutlu bir izleme arayüzünde görselleştirilmiştir. Çalışma, Metro İstanbul tarafından işletilen M7 hattındaki Çırçır metro istasyonu üzerinde gerçekleştirilmiştir. Uygulama sürecinde sensör verilerinin toplanması, BIM modelinin web ortamına uygun hale getirilmesi, GIS verileri ile mekânsal ilişkinin kurulması ve tüm veri katmanlarının ortak bir dijital ikiz altyapısında birleştirilmesi ele alınmıştır. Böylece farklı kaynaklardan elde edilen verilerin tek bir izleme platformunda nasıl bütünleştirilebileceği ve bu bütünleşik yapının istasyon yönetimi açısından nasıl kullanılabileceği değerlendirilmiştir. Elde edilen bulgular, BIM, GIS ve IoT entegrasyonuna dayalı dijital ikiz altyapısının metro istasyonlarında çevresel koşulların ve ekipman durumlarının daha anlaşılır, izlenebilir ve mekânsal bağlam içinde değerlendirilebilir hale gelmesini sağladığını göstermektedir. Çevresel sensör verileri, istasyon içinde farklı bölgelerde ölçüm değerlerinin değişebildiğini ortaya koymuş; ekipman sensörleri ise yürüyen merdiven ve asansör gibi bileşenlerin çalışma davranışlarının sensör tabanlı ölçümlerle izlenebilir hale getirilebildiğini göstermiştir. Geliştirilen sistem, sensör verilerinin fiziksel konumlarıyla birlikte yorumlanmasına olanak tanıyarak operasyonel görünürlüğü artırmıştır. Sonuç olarak bu tez, raylı sistemlerde dijital ikiz teknolojisinin metro istasyonu ölçeğinde uygulanabilir olduğunu göstermektedir. Geliştirilen yapı, tam otonom veya yapay zekâ destekli bir dijital ikiz sistemi olmamakla birlikte, gerçek saha verilerinin BIM ve GIS tabanlı mekânsal verilerle ilişkilendirilmesine dayalı uygulanabilir bir izleme altyapısı sunmaktadır. Bu altyapı, ilerleyen aşamalarda kestirimci bakım, anomali tespiti, enerji verimliliği, sürdürülebilirlik değerlendirmesi ve karar destek sistemleri için kullanılabilecek temel bir veri entegrasyon zemini oluşturmaktadır.