Download - RAYLI SİSTEMLER

Transcript
Page 1: RAYLI SİSTEMLER

1

RAYLI SİSTEMLERİN TEMELLERİ (C.F. Bonnett, Practical Railway Engineering, 2nd Ed., London: Imperial College Press, 2005 adlı kitaptan çevrilmiştir—H. H. ERKAYA)

3. Çeken ve Çekilen Araçlar

3.1 Çeşitli Tanımlar Bir konuyu detaylı incelemeye başlamadan önce tanımları, çeşitli özellikleri ve konunun hangi derinlikte ele alınacağını bir gözden geçirmede fayda vardır.

Raylı sistemlerde çeken ve çekilen araçlar (rolling stock) ilk zamanlarda uzun mesafelerde yolcu ve yük taşımada kullanılan atlı arabalardan esinlenerek tasarlandı.

Onaltıncı Yüzyılda maden ve taş ocaklarında, uzunlamasına yere konulmuş ahşap raylar üzerinde giden ahşap tekerlekli arabalar kullanıldı. Tekerlek ustaları, metal ustaları ve demircilerin uzunca bir zamana yayılan çalışmaları sonunda, tekerlekler çeşitli aşamalar geçirip, düz kaba kağnı arabası tekerinden, göbeğe çubuklarla bağlanmış bir halka şekline, sonra da dökümle metal tekerlekler haline getirilmişlerdir.

Benzer şekilde, özellikle yolcu taşıyan araçlar için gövde ve yay yapımı da Onyedinci ve Onsekizinci Yüzyıllardaki yolcu taşıyan at arabalarının yapımındaki deneyime dayanıyordu. Onsekizinci Yüzyılın sonunda, bazı Avrupa şehirlerinde metal raylar üzerinde atlarla çekilen tramvaylar görülmeye başlandı. Atla çekilen bu tramvaylar 1800’lerin başlarında buhar makinesinin geliştirilmesi sırasında raylı sistemlerin öncüleri olmuştur. İlk raylı yolcu taşıma araçlarını gösteren resimlere baktığımızda, bunların bir önceki yüzyılın yolda çekilen yolcu taşıma araçlarında ne kadar çok benzediğini görebiliriz.

Raylı sistemlerde deneyim kazanıldıkça, çekilen araçların tasarımı da değişime uğradı. Yay sistemleri, gövde yapısı, teker ve dingiller değişen yükleme ve gerilmelerle karşı karşıyadırlar. Bozuk yollarda düşük hızlarla yolculuk etme yerine raylar üzerinde daha hızlı ve daha sarsıntısız bir yolculuk mümkün olmuştur.

Raylı sistem araçları genelde sert raylar üzerinde sert tekerleklerle hareket ederler. Raylar hem tekerleklerin taşıdığı yükü uygun şekilde yere aktarırlar hem de tekerlekleri yönlendirirler. Bunun bazı istisnaları vardır. Az sayıda metroda lastik tekerlekler kullanılmaktadır. Böyle bir sistemde rayların yönlendirme işlevi yük aktarma işlevinden farklı olur.

Her türlü raylı sistemde, ray üstünde giden bir araç ray ve destek yapısına, düşey, yatay ve uzunlamasına kuvvetler aktarır. Raylı sistemlerin çoğunda çift ray ve kenar çıkıntılı tekerlekler kullanılır. Kuvvetler rayların üzerine ya doğrudan teker temas yüzeyiyle, ya teker çıkıntısının (flange) yatay baskısıyla, ya da uzunlamasına sürtünme ile aktarılır. Dönüşlerde ortaya çıkacak merkezkaç kuvvetin veya kuvvetli rüzgarın aracı devirebilecek etkisi, büyük miktardaki düşey ağırlık ve dönüşlerde dıştaki rayın hafifçe yükseltilmesiyle (cant) karşılanır.

3.2 Çeken ve Çekilen Araç Çeşitleri Günümüzde dünyanın çeşitli yerlerindeki raylı sistemlerde çok çeşitli araçlar kullanılmaktadır. Bu araçları aşağıdaki gibi ana gruplara ayırabiliriz:

• Lokomotifler • Yük vagonları • Yolcu vagonları

Page 2: RAYLI SİSTEMLER

2

• Çoklu birimler (her birinin hareket yeteneği kendinde) • Metro araçları (genellikle çoklu birimler) • Hafif raylı/tramvaylar (genellikle birbirine eklenen birimler) • Ray üzerine kurulmuş makineler (vinçler, demiryolu iş makineleri) • Denetim ve bakım araçları

Resim 3.1 Demir raylar üzerinde kenar çıkıntılı tekerleklerin öncülerinden bir örnek

3.3 Buharlı Çekiş Gücünün Gelişimi

Daha önce de belirtildiği gibi, On-sekizinci Yüzyılın sonlarında ve On-dokuzuncu Yüzyılın başlarında buhar gücünün kontrol altına alınıp kullanılması, tüm dünyada raylı sistemlerin geliştirilmesine çok büyük bir etki yapmıştır. Çıkıntılı kenarlı sert tekerleklerin ince raylar üzerinde yürütülmesi kavramı maden ve taş ocaklarında denenmiş ve uygulanabilir ve avantajlı bulunmuştu.

Düz levhalar veya raylar üzerinde çalıştırılan bu sistemin etkinliğini kısıtlayan en büyük etken çekme gücü veya hareket gücüydü.

Yürür gibi bir hızla işletilen sistemlerde hareket gücü arabaları itekleyen insanlar veya çeken atlarla sağlanıyordu. Daha sonraları sabit vinçlerle halatlı araçlar çekildi. Tekerlek, dingil ve rulman sistemlerinin sürekli olarak iyileştirilmesiyle, daha ağır yükler taşınabilir hale geldi ve raylarda hareket edebilen buharlı lokomotif (çekici) kullanılmaya başlandı.

Buhar gücüyle çekilen ilk tren Richard Trevithick’in buharlı lokomotifiyle 1804’te South Wales’te çalıştırılmıştı. Bu lokomotif bir maden ocağındaki raylı yolda iyi iş görmüştü, ama dökme demirden yapılan yol ağır yükler ve ani yüklemeler için yetersizdi.

Page 3: RAYLI SİSTEMLER

3

Bu lokomotiften sonra 1813’te William Hedley tarafından tasarlanan ve “Puffing Billy” adı verilen buharlı lokomotif yapıldı. Bu çekici de 40 yılı aşkın bir süre Newcastle-on-Tyne tramvayında kullanıldı.

Resim 3.2 Buhar çağı (fotoğraf: Paul Walker)

Bir yolcu treninde buharlı lokomotifin ilk kullanımı 1825’te Stockton ve Darlington yolunda George Stephenson’un “Locomotion” adını verdiği çekici ile gerçekleşti.

Stockton’daki ilk tren istasyonunda bulunan bir levhada şu ifadeler bulunmaktadır:

“Burada 1825’te Stockton ve Darlington Demiryolu Şirketi ilk yolcusunu alarak insanlık tarihinde bir çağı başlatmıştır.”

Buhar gücü ile çalıştıran ve halka açık ilk raylı sistem Liverpool ve Manchester arasında kurulan ve 1829’da düzenli olarak yolcu taşıyan sistemdi. Bu sistem modern bir raylı taşıma sisteminde olması gereken önemli işlevlere sahipti. Tüm trenler lokomotifle çekiliyor, tren tarifelerine uyuluyor, şirket çalışanlarınca işletiliyor ve şirket çalışanlarının bulunduğu yerlerde duruyordu. Bu demiryolu iki şehir arasında ve 38 mil (yaklaşık 60 km) uzunluğundaydı.Yolculuk iki saat 6 dakika sürüyordu. Ortalama 18 mph (yaklaşık 28 km/h) olan hız bugünkü hızlara göre çok yavaş olsa da, yürüme, koşma, veya dar-kayık veya at arabası ile gitmeye göre oldukça yüksekti.

İlginç olan bir şey, 14 yıl gibi kısa bir süre sonra, Great Western Railway firmasında çalışan Daniel Gooch adlı makinist Prens Albert’i Bristol’dan Londra’ya 118 millik yolu aynı sürede getirmişti! O yolculukta şehirden şehre ortalama hız 57 mph olarak gerçekleşmişti. Bugün bile, en iyi otomobillerle, bu iki şehir arasını hız sınırını aşmadan iki saatte gitmek mümkün değildir.

Page 4: RAYLI SİSTEMLER

4

Ondokuzuncu yüzyılın geri kalanında raylı sistemler gelişmeye ve medenî dünyanın her tarafına yayılmaya devam etti. Bu gelişmelerle birlikte buhar lokomotifleri ve çekilen araçlar hem boyut hem de karmaşıklık açısından büyümeye devam etti.

İlk yüz yıl kadar buhar gücü demiryollarında baskın çekme gücü olarak kaldı. Gerçekte 1880’e kadar demiryollarında buhar gücü tek başarılı çekme gücü olarak değerlendirildi. “Atmosferik” olarak adlandırılan raylı sistemlerde bile sabit buharlı çekme gücü kullanıldı. (Bu sistemde raylar boyunca yerleştirilmiş olan bir vakum sistemiyle bir piston çekiliyor ve tren hareket ettiriliyordu. Lokomotif yoktu.)

İlk zamanlarda George Stephenson’un “Roket” adını verdiği lokomotif zamanında bile, etrafında su olan bir yanma kutusu ve içinde çoklu borular olan buhar kazanları kullanılırdı. Kullanılmış buhar bacadan üflenirdi. Pek çok lokomotifte iki silindir bulunurdu. Bu silindirlerdeki pistonlar harici kollarla tekerlere bağlanırlardı.

Silindirler normal olarak yatayla bir açı yaparlardı ve sadece bir çift tekerleği çevirirlerdi. Sonraları silindirler önde bir yerde yatay olarak konumlandırıldı ve sürüş gücü çeşitli harici bağlantı elemanlarıyla tüm sürüş tekerleklerine iletildi.

Buharlı lokomotiflerin çalışma prensipleri konusunda ciddi çalışmalar yapıldı. Supap mekanizmaları, sürgüler, pompalar ve pistonlar iyileştirilerek lokomotiflerin verimleri arttırıldı. Buharlı çekiş gücü esas itibarıyla basit bir yönteme dayanıyordu ama makinalar karmaşıklaştıkça daha çok sorun ortaya çıktı.

“Kuru” buharın “aşırı ısıtılması” kavramının bulunmasından sonra, Ondokuzuncu Yüzyılın sonlarına doğru, bu etki buharlı lokomotiflerde kullanılmaya başlandı. Bu etkiyle verimde bir miktar artış oldu ama buhar kazanlarında ve borularda bakım gereksinimi çok arttı.

İlk yeraltı raylı sistemlerinde de buharlı lokomotifler kullanıldı çünkü o zamanlar başka pratik bir alternatif yoktu.

İlk yeraltı raylı sistemi 1863 yılında Paddington ve Farringdon, Londra, arasında Metropolitan Railway Company tarafından başlatıldı. O zamana kadar yüzlerce mil uzunluğunda yüzey demiryolu inşa edilmiş ve buharlı lokomotiflerin tasarımı, üretimi ve işletilmesi konusunda otuz yıllık bir deneyimle bilgi birikimi oluşmuştu.

Yeraltına yapılan bu yeni hat ve daha sonraki uzantılarıyla (günümüzde Circle Line olarak bilinir) “kes ve kapat” yöntemiyle yapılmıştı. Kazı çok derin olmadığı için, mümkün olan yerlerde açıklıklar bırakılarak buhar, duman ve başka gazların çıkmasına izin verilirdi.

Başlangıçta amaç yeraltı kısmında geleneksel lokomotifleri kullanmak ama yakıt kullanmamak ve daha önce depolanan buharı devreye sokmaktı. Kısa yeraltı hattı geçildikten sonra açığa çıkınca yakıta devam edilecekti.

Yeraltı hattı kullanıma açılınca, geleneksel lokomotifler karbondioksit saçmaya devam ettiklerinden dolayı yolcular ve tren ekibinde rahatsızlığa neden oldu. Bu soruna yoğunlaştırıcılı lokomotiflerde bir ölçüde çözüm bulundu, fakat yeraltı için başka bir çekiş gücü aranmaya başladı. Londra yolcusunun bir alternatif bulununcaya kadar 30 yıllık bir süre daha kapalı mekanlarda buharlı lokomotife tahammül etti.

3.4 Elektrikli Çekiş Sisteminin Ortaya Çıkışı Elektrikli lokomotifler veya elektrikli çekiş sistemlerinin olabilirliği ilk defa 1834 yılında Davidson adlı bir İskoç tarafından gösterildi. Ama bu fikrin buharlı lokomotiflere bir alternatif olarak geliştirilmesi 1879’daki Berlin Fuarına kadar gerçekleşmedi.

Page 5: RAYLI SİSTEMLER

5

Elektrikli çekiş gücünün yeraltı treninde buharlı lokomotiften daha avantajlı olacağını gören pek ok mühendis, Ondokuzuncu yüzyılın son on yılında elektrikli treni geliştirmek için çalışmalar yaptılar.

1890 yılında Londra’da City & South London Demiryolu şirketi King William Caddesi ile Stockwell arasında bir “tüp” yolda elektrikli çekiş sistemi kullanıldı. Bunu izleyen on yıl içinde Shepherds Bush ile Bank arasında Central London Raylı sistemi kuruldu. Bu sistemde de elektrikli çekiş kullanıldı. Bunu diğer hatlar hızlı bir şekilde izledi. Bugün Londra metrosu olarak bilen hatları oluşturan bu hatlar elektrikle işletildi.

Resim 3.3 Euston Meydanı İstasyonunda havalandırma aralıkları.

İlk yeraltı tüp hatlarında kullanılan trenlerde bir adet elektrikli lokomotif, yolcu vagonlarını çekiyordu. The City & South London lokomotifleri küçük dört tekerlekli araçlardı; Central London lokomotifleri ise çok daha büyük ve deve sırtı tasarımıyla aracın uçlarındaki iki boci üzerinde dört akisle hareket sağlıyordu.

Yirminci Yüzyılın ilk on yılında, Londra’daki tüp hatlarında tek lokomotifle çekiş sistemi terk edilerek tren boyunca çekici motoru olan araçların kullanılması sistemine geçildi. Bu sistemin en büyük avantajı çekiş ve frenleme gücünün tüm tren boyunca yayılması ve trenin çabuk kalkıp durabilmesiydi. Çok duraklı hatlarda bu özellik çok önemliydi.

Aynı nedenlerle pek çok ana hat raylı yolda banliyö trenlerinde ve sık duraklı trenlerde üzerinde motoru olan araçların kullanıldığı çoklu diziler tercih edilmektedir.

Page 6: RAYLI SİSTEMLER

6

Resim 3.4 Yeraltında kullanılan ilk DC elektrikli lokomotiflerden biri.

Resim 3.5 Elektrikli çoklu birim yeraltı treni

Page 7: RAYLI SİSTEMLER

7

3.5 Elektrikli Çekiş Sisteminin Geliştirilmesi Yirminci yüzyılın başlarında kurulan veya elektrikli hale getirilen banliyö ve yeraltı hatlarında orta gerilim DC kullanılıyordu. Bu sistem oldukça pahalı sabit ekipman gerektiriyordu. Buna karşılık lokomotifler basit ve ucuzdu. Çok sayıda indirici trafo istasyonu gerekiyordu. Yol hizasında elektrik bağlantısı için üçüncü bir ray kullanılıyordu. Teknoloji yine DC kullanan ilk tramvaylarınkine benziyordu.

Birleşik Krallık’ta Londra Metrosu ve British Railways’in Güney Bölgesinin büyük kısmı, British Railways buharlı lokomotiften dizel güce geçmeden ve ülke çapında ciddi bir elektriklendirme çalışmasına girmeden uzun yıllar önce DC elektrikli çekiş kullanıyordu.

Birinci Dünya Savaşı’ndan sonra trenlerde havai hat ile (kataner) AC yüksek gerilim kullanma konusunda İsviçre öncülük etti ve 1930’lara kadar tüm kıta Avrupa’sında bu yöntem normal elektriklendirme sistemi haline geldi.

Yüksek gerilim AC elektriklendirme ancak İkinci Dünya Savaşı’ndan sonra İngiltere’de kullanılmaya başlandı. O zamandan beri yüzey hatlarında bu sistem tercih edilir oldu. Yüksek hızlı AC lokomotifler yakıt taşımadıkları için yüksek güç/ağırlık oranına sahiptirler.

3.6 Dizel Çekiş Dizel motor 1893 yılında Berlin’de Doktor Diesel tarafından bulundu. Dizel motoru raylı sistemlere uyarlamada bazı teknik sorunlar vardır. Bu sorunlar temelde, tren dururken bile dizel motorun çalışması gerektiğinden kaynaklanır. Buhar lokomotifinde kazanda depolanan buharın basıncı hazırda bekleyen bir güç oluşturmaktaydı. Dizel motorda durum farklıdır. Yolda kullanılan otomobillerde vites kutusu ve debriyaj sistemi çalışmakta olan motor ile durmakta olan yürüme aksamını uygun bir biçimde birleştirir, ancak bu sistem küçük güçlerde iyi iş görürken yüksek güçlerde uygulanabilir olmaktan çıkar.

Bu olumsuzluk nedeniyle dizel motorun raylı sistemlerde kullanımı gecikmiştir. 1930lar ve sonrasında dizel çekiş raylı sistemlerde kullanılmaya başlandı. 1950’lerde de dizel ve elektrikli çekiş sistemleri buharlı lokomotifleri gelişmiş dünyanın çok büyük bir kısmında devre dışı bıraktı.

Dizel motorların gücünü sürücü tekerleklere aktarmanın iki yöntemi geliştirilmiştir. Bunlardan biri hidrolik sistemidir. Bu sürüş sistemi orta derecede başarılıdır. Hidrolik sistemli lokomotiflerin çoğu Almanya’da geliştirilmiştir ve bugün bile kullanımdadırlar.

Günümüzde dünyada standart dizel lokomotifte dizel-elektrik sistemi kullanılır. Bunu en basit şekliyle “kendi dizel-üreteçli elektrik santralı olan bir elektrikli lokomotif” şeklinde tanımlayabiliriz.

Dizel lokomotiflerde sürüş sistemi karmaşık ve pahalıdır. Dizel bir lokomotifin ilk maliyeti buharlı bir lokomotifin ilk maliyetinin en az üç katıdır. Ama lokomotifin tüm kullanım ömrü düşünüldüğünde işletme ve bakım masrafları buharlı lokomotif yanında çok düşük kalır.

Buharlı sistem her gün lokomotifin işe başlamasından önce hazırlık gerektirir: ateşin canlandırılması, küllerin ayıklanması, buhar basıncının oluşması ve diğer işler. Dizel lokomotifte düğmeye bastığınızda motor çalışır ve kullanıma hazır hale gelir. Düzenli bakım için gereken süre de buharlı makineden çok daha kısadır.

Page 8: RAYLI SİSTEMLER

8

Resim 3.6 Eski bir “çarpma” kapılı DC elektrikli çoklu birim treni (Fotoğraf: Paul Walker).

Resim 3.7 Kanal Tüneli’nde hem AC hem de DC ile çalışabilen Eurostar trenleri.

Page 9: RAYLI SİSTEMLER

9

3.7 Dingil ve Tekerlek Yerleştirilmesi İlk buhar lokomotiflerinde iki veya üç dingil vardı. Bunların biri veya daha fazlası sürüş tekerleklerini taşıyordu. Richard Trevithick’in lokomotifinde iki sürüş dingilini sürüş pistonlarına bağlayan bir dizi büyük dişli vardı.

Pek çok durumda, eğik konumlu silindirler bir çift büyükçe sürüş tekerleğini doğrudan çeviriyordu. Bazen de bu tekerlekler başka tekerleklere çubuklarla bağlanıyordu. Lokomotiflerin boyutları, ağırlıkları ve güçleri büyüdükçe, kömür ve su depoları için ilave dingil/tekerler kullanıldı. Yolculuk mesafesi arttıkça kömür ve su ihtiyacı da artıyordu. Buharlı lokomotifin sürüş tekerlerinin kaymasını veya patinaj yapmasını önlemek için bu tekerleklere olabildiğince fazla ağırlık bindirmek gerekiyordu. Altyapı köprüleri ve diğer destek yapıları için ise ağır dingil yükleri hiç istenmeyen bir şeydi. Her mühendislik tasarımında olduğu gibi burada da işletim için arzu edilen özelliklerle altyapının kaldırabileceği özellikler arasında bir uzlaşma gerekliydi.

Elektrikli ve dizel çoklu birim trenlerinin kullanılmasıyla, pek çok sürüş tekeri tüm tren boyunca yer aldı. Böylece tutunma, hızlanma ve frenleme sorunları azaltılmış oldu.

3.8 Lokomotif Bakım Uygulamalarındaki Değişim Lokomotiflerin çok miktarda temizleme, yağlama, kazıma ve hafif tamir işlemi gerektirmesinden dolayı, buharlı çekiş sistemiyle raylı sistemin düzenli olarak işletilmesi, pek çok yedek lokomotifin sağlanmasını gerektiriyordu.

Resim 3.8 Dizel-elektrikli bir lokomotif (fotoğraf: Paul Walker)

Lokomotiflerin ömürlerinin büyük bir kısmı, raylar üzerinde vagon çekme yerine düzenli bakım için bakım ve tamir atölyelerinde geçiyordu. Ayrıca günlük çalışma için de ateş yakmak kül ayıklamak gibi uzun süreli hazırlık gerekiyordu.

Page 10: RAYLI SİSTEMLER

10

Bu ve başka sorunlardan dolayı, İkinci Dünya Savaşı’ndan sonra Birleşik Krallık ve diğer ülkeler buhar gücünü terk ederek yavaş yavaş dizel ve elektrik gücüne yöneldiler. Dizel ve elektrik gücü sayesinde tasarımcılar büyük tekerlekleri bırakıp üzerinde sürücü tekerlekler olan boci kullanmaya başladılar.

Son yıllarda hem lokomotifler hem de çoklu birimler modüler yapıya sahip sürücü elemanları kullanmaya başladılar. Modüler yapıdaki bu elemanlar bakım için kolayca sökülebiliyorlar veya değiştirilebiliyorlar. Bu yaklaşım da lokomotiflerin hizmet dışı olma sürelerini azaltmıştır.

Resim 3.9 Dizel çekişli bir çoklu birim (fotoğraf Paul Walker).

3.9 Yolcu Arabalarından Modern Araç Gövdelerine Raylı sistemlerin ilk yıllarına ait çizgi resimlerde Liverpool ve Manchester Demiryolu 1829’da atla çekilen yolcu kabinlerinin dört tekerlekli araçlara bindirilmesiyle başladığı görülür. Üçüncü sınıf yolcular da “sığır vagonu” yapısından pek farkı olmayan basit yapılı vagonlarda taşınırdı. Bazen bir vagona üç veya dört at arabası kabini yerleştirilirdi. Koltuklar lokomotife ve arkaya doğru bakacak şekilde karşılıklı yerleştirilirdi. Bu kabinlerin iki tarafa birer kapısı vardı ve trenin yanına doğru açılırdı. Kabinden kabine yürüyerek geçme bağlantısı yoktu.

British Demiryollarında banliyö treni vagonlarında çarpma kapılı ara-geçişsiz kabin kullanılması yüz yılı aşkın bir süre devam etti. Raylı sistemlerle yolculuk mesafesi ve süresi uzadıkça, ekspres trenler ortaya çıktı. Bu tenlerdeki yolcu vagonlarında kabin kapılarının açıldığı bir yan koridor oluşturuldu. Bu tasarım 1960’lara kadar Birleşik Krallıkta anahat tren vagonları için kullanıldı.

Amerikan demiryollarındaki ilk yolcu vagonlarında açık kabin, ortada açık koridor ve koridorun iki yanında koltuklar bulunurdu. Biniş ve inişler vagonun uçlarındaki kapılardan

Page 11: RAYLI SİSTEMLER

11

yapılırdı. Bu yaklaşım dünya üzerindeki pek çok raylı sistemde kabul görmüştür; hem anahat trenlerinde hem de banliyö trenlerinde kullanılmaktadır. Trenin bir ucundan diğerine yürüyerek kesintisiz geçiş mümkündür.

Pek çok metro ve hafif raylı sistemde de açık oturma biçimi kullanılır. Bu araçlarda iniş ve binişlerin çabuk olması için, kapılar sadece vagonun uçlarına değil orta kısımlarına da yerleştirilmişlerdir. Bu durumda, kapı önlerinde koltuk olamayacağı için oturma yerlerinde bir azalma söz konusu olacaktır.

Peronların seviyeleri ve eğrilik yarıçapları da vagon tasarımında önemli etkenlerdir. Bu değerler dünyanın çeşitli yerlerinde farklılıklar gösterir. Özellikle tekerlekli sandalye kullanan engelli yolcuların ihtiyaçlarına yönelik tasarım değişiklikleri modern yolcu taşıma araçlarında söz konusudur.

Resim 3.10 Açık koridor tipli bir yolcu vagonunun iç kısmı (fotoğraf: Paul Walker)

3.10 Yolcu Vagonu Gövde Yapıları Raylı sistemlerin ilk günlerinden beri vagon gövde yapıları önemli değişiklikler geçirmiş ve daha sağlam, daha hafif ve daha ekonomik duruma gelmiştir. İlk yolcu vagonları esasta ahşap kabinlerden oluşmaktaydı. Bu araçlar çarpışmaya karşı dayanıklı değildi ve çarpışma sonucu büyük oranda yaralanma veya can kaybı yaşanıyordu.

1840 gibi erken bir tarihte Birleşik Krallık’ta Demiryolu Müfettişliği kurumu oluşturuldu. Bu kurum yeni oluşturulan raylı sistemlerin halkın seyahatine uygun olup olmadığı hakkında sertifika veriyordu. Bu Müfettişlik tarafında yapılan kaza incelemeleri sonucu, raylı sistemlerdeki araç standartları zaman içinde yükseltildi.

Page 12: RAYLI SİSTEMLER

12

İlk aşamada, vagon taşıyıcı sistemi bir dövme demir çerçeve ile oluşturuldu. Sonraları çelik çerçeveye geçildi. Yukarıdaki ahşap yapı bu çerçeve ile desteklendi. Bu sistem 1950’lere kadar yeni araç tasarımında kullanıldı. Bu tür tasarımda alttaki çerçeve şasi çarpışmalara dayanıyordu ama üstteki kabinler çatlıyor, yarılıyor ve yolcuların yaralanmasına veya hayatlarını kaybetmesine neden oluyordu.

Bir sonraki aşamada, alttaki çelik çerçeveye ilave olarak kabin kısmı için çelik veya alüminyum çerçeve kullanılmaya başlandı. Bu yapı çarpışmalarda daha dayanıklıydı ama toplam ağırlık ve maliyet artmıştı.

Modern vagon tasarımında “tek-kabuk” tasarımı kullanılmaktadır. Bu tasarımda gövdenin tamamı, iki boci arasına uzanan tekparça olarak düşünülür. Gövdenin tamamı çekme, kesme, eğme ve burulma gerilmelerini karşılamak durumundadır.

Üretilmiş aracın son biçimi genellikle çekme alüminyum profiller ve çerçeve üzerine gerilmiş kaynaklı paslanmaz çelik saçlardan oluşan bir yapıdır. Bu şekilde üretilen bir araç önceki tasarımlarla üretilen araçlara göre daha hafiftir ve uçak gövde yapısına çok benzer. Daha hafif bir tasarım, daha yüksek gerilmeler ve tekrarlı yüklemeler metal yorulması sorununu önemli bir boyuta getirir.

Özetlemek gerekirse, iki yüz yıla yakın bir süreç geçiren yolcu vagonu tasarımıyla bugün erişilen konum şöyledir:

• Daha küçük kütle • Daha dayanıklı bir biçim • Daha sağlam bir yapı.

Araçların bu özellikleri sayesinde, şunlar kazanılmıştır:

• Daha az enerji harcama • Darbelerde/çarpışmalarda daha az hasar • Daha yüksek yolcu konforu • Daha yüksek yolcu/araç kütleler oranı.

3.11 Ana Hat Tren İşletmede Bazı Hususlar Bir raylı sistemi kurup işletirken çeken ve çekilen araçlar açısından bazı hususların ayrıntılı bir biçimde ele alınması gerekir. Bu hususlar sistemin bir uzun mesafe ana hat, metro veya hafif raylı tramvay sistemi olup olmamasına göre değişir.

Ana hat raylı sistemlerinde şu hususlar performans konusu olarak dikkate alınmalıdır:

• Hattaki trafik tek tip mi (örneğin sadece yüksek hızlı ekspres yolcu treni) yoksa karışık hız ve tipte mi?

• Yavaş ve çok duraklı yük ve yolcu trenlerinin raylı sistemin uzun mesafe yolcu taşıma kapasitesine etkisi ne olacak?

• Sinyalizasyon sistemi nasıl bir kapasiteye izin verecek? (Bu husus büyük ölçüde sinyalizasyon kesimlerinin uzunluklarına ve sinyalleşmenin tek veya iki yönlü olmasına bağlıdır.)

• Küçük istasyon veya duraklarda ekspres trenlerin geçebileceği çok sayıda geçiş çevrimi veya “yavaş hat” peronu var mı?

• Trenlerin planlanan kalkış/varış saatlerine uyabilmeleri için ne tür hızlanma, frenleme veya çekiş özelliklerine sahip olmaları gerekiyor?

Page 13: RAYLI SİSTEMLER

13

• Hat üzerindeki en yüksek eğim ne kadardır? (Bu özellik bir önceki hususu büyük ölçüde etkiler.)

• Kaç tane hız kısıtlayıcı etken olasıdır? Kayıp zamanı telafi için ne yapılacak?

3.12 Metro ve Hafif Raylı Sistem İşletmede Bazı Hususlar Metro ve hafif raylı sistemlerde genelde yolcu taşındığı için karma trafik gibi bir karmaşık husus söz konusu değildir. Yine benzer şekilde, pek çok durumda, ekspres veya çok duraklı tren ayrımı yapılmaz. İşletmenin temel endişesi, günün değişik saatlerinde ortaya çıkacak talebi en ekonomik olarak karşılayacak şekilde tren sağlamaktır.

Resim 3.11 Docklands hafif raylı sistem araçlarından biri.

Metro ve hafif raylı sistemlerde temel hususlar şu şekilde listelenebilirler:

• Günün hangi saatlerinde hangi taşıma kapasitesi gereklidir?

• Ulaşılabilen hızlanma ve yavaşlama oranları nelerdir?

• Her bir istasyonda ne kadar bir süre durmak gerekir?

• Erişilmesi gereken en yüksek hızlar ne olacak?

• Normal işletme şartlarında enerji tasarrufu nasıl sağlanacak (örneğin uygun yerde treni boşa almak)?

• Yoğun saatteki gecikmeleri telafi için neler yapılabilecek?

• Hafif raylı sistemler için, yolun otomobillerle ortak kullanılan kısımları için ne gibi ek etkenler dikkate alınacak?

Page 14: RAYLI SİSTEMLER

14

Bu hususların detaylı bir biçimde ele alınmasından sonra ne tür ve kaç tane aracın çalıştırılacağı kararlaştırılır. Planlı ve plansız bakım ve tamir için bazı araçlar servis dışı olacağından hizmetin aksamaması için belirli sayıda yedek araç bulundurulmalıdır. Modern araç kullanımı ve özenli bakım işlemleriyle, gerekli yedek araç sayısını filonun dörtte birinden daha az sayıda tutmak mümkündür.

Hem çekişte hem de frenlemede, az miktarda bir fazla kapasite çoğunlukla uzun dönemde bir karlılık ve enerji tasarrufu sağlar.

Duraklar arasının kısa olduğu yerlerde, tren zaman tarifesi, trenlerin maksimum hıza eriştikten sonra boşa alınmasına ve durma için fren yapılmadan bir süre boşta kendi momentumuyla hareket etmesine izin verecek bir şekilde yapılmalıdır. Böyle bir işletme şekli, sabit hız ve yüksek frenleme durumuna göre daha az enerji gerektirecektir. Gecikmeler olması durumunda tabii ki boşa alma yerine sabit hızla gitme seçeneği hep mevcut olacaktır.

Resim 3.12 Docklands hafif raylı aracının içi.

3.13 Yük Taşıma Araçları

İlk raylı sistemlerde çok çeşitli yükler taşınırdı. Buharlı lokomotif zamanında hem büyük hem de küçük şehirlerde ihtiyaç duyulan kömür, taş, tomruk, levha taş, ve başka malzemeler taşıyan karışık vagonlu uzun katarlar görmek mümkündü. Bu tür trenlerin işletilmesi hem yavaş hem de çok fazla insan gücü gerektiriyordu. Vagonların bekletildiği hatlar, hatlar üzerinde makaslar, manevralar, yükleme ve boşaltma işlemleri gerekliydi.

Bazı ekonomik nedenlerle bu tür işlemlerin bir kısmı geçmişte kaldı. Ama yine de özellikle büyük ülkelerde uzun mesafelerde demiryoluyla yük taşımacılığı mükemmel bir yöntem olarak devam etmektedir. Birleşik Krallıkta yılda 200 milyon tonluk yük demiryolu üzerinden taşınmaktadır.

Page 15: RAYLI SİSTEMLER

15

Yük taşıma vagonları günümüzde taşıdıkları yüke göre özel olarak tasarlanmaktadır. Özellikle dökme çimento, seramik toprağı, kırılmış taş, mıcır, kömür, yağ, petrol, çelik, kül ve otomobil gibi yüklerin taşımasında yüke özel vagonlar kullanılır.

Son yıllarda çeşitli fabrikalara veya limanlara tek tip yük taşıyan trenler de oluşturulmuştur. [Bu tür trenler daha verimli çalıştırılabilmektedir.]

Birleşik Krallık’ta tek tip yük taşıyan vagonların toplam ağırlıkları 100 tona erişebilmektedir. İki boci üzerinde taşınan vagonun dingil ağırlığı 25 ton olabilmektedir. Trenin bu vagonlardan oluşması durumunda, raylar üzerinde tren boyunca bu şekilde çok ciddi bir yükleme olur. Altyapının bu şekilde bir yüklemeyi kaldıracak sağlamlıkta olması gerekir. Bu husus hem araç tasarımında hem de köprü tasarımında dikkate alınmalıdır.

3.14 Özel Amaçlı Raylı Mühendislik Araçları Başlangıçta demiryollarının yapımı, işletilmesi ve bakımı çok yoğun bir insan gücü gerektiriyordu. Yol altyapısının oluşturulması ve rayların döşenmesi önemli ölçüde inşaat mühendisliği faaliyeti demekti.

İlk demiryolları yapımını gösteren resimler, sadece el araçları, el arabaları ve atlarla desteklenen insan gücünün son derece yoğun olduğuna işaret etmektedir. Yükleniciler sıklıkla geçici yollar döşeyip üzerinde buharlı küçük manevra lokomotifleriyle ve basit yük vagonları çektiler. Bu yollarda buharlı vinçlerin kullanıldığı da oldu. Zamanın mekanik araç imkanları kısıtlıydı.

Günümüzdeki demiryollarında mühendisler insan gücü kullanımını azaltacak pek çok sabit veya hareketli araç üretmişlerdir. Bu araçlar sayesinde demiryolunun düzenli bakımı yapılmakta ve yüksek kalitede tutulmaktadır.

Demiryoluna çıkan bu tür özel araçlar da normal tren veya lokomotifler gibi, raylı sistemin gerektirdiği güvenlik, sinyalizasyon, ve diğer işletim zorunluluklarına uymak durumundadırlar. Bu araçların bir kısmı kendinden tahrik sistemine sahiptir ve normal bir tren gibi işlem görür. Bir kısım araç gereç tren üstünde taşınır ve yolun trafiğe kapatılmasıyla kendi gücüyle iş görür.

Demir yolarındaki özel amaçlı araçların bir kısmı şunlardır:

• Balast sıkıştırma makineleri • Balast temizleyiciler • Balast dökme/serme vagonları • Taş üfleyiciler • Hareketli raylı vinçler • Ray kaynak araçları • Temizleme trenleri • Denetleme araçları/troleyler • Kar ve yaprak temizleme araçları • Beton trenleri • Su gideri ve ark temizleyicileri • Akülü araçlar/Balast lokomotifleri • Tünel temizleyicileri • Ray döşeme araçları • Personel taşıyıcılar • Yol kayıt araçları

Page 16: RAYLI SİSTEMLER

16

• Ray taşlayıcılar • Özel düz vagonlar/ray taşıma vagonları.

Resim 3.13 Balast sıkıştırma makinesi

3.15 Üretim Yöntemleri Başlangıçta raylı sistem araçları basit mühendislik becerileriyle, özel sipariş parçalarla üretilirdi. Üretim insan gücü ağırlıklıydı ve insan gücü nispeten ucuzdu. Sonraki yıllarda çoklu mühendislik becerileri ve uzmanlıklar kullanılır oldu. Tasarım karmaşıklaştı ve parçalar standartlaştı. Eğitilmiş iş gücü ücretleri arttı. Üretim teknolojilerinde de önemli gelişmeler yaşandı.

Raylı sistem araçlarının üretilmesindeki gelişmeler arasında aşağıdakiler de vardır:

Perçinleme yerine kaynak kullanılmaya başlandı.

Alüminyum ve paslanmaz çelik kullanımı arttı.

Plastikler kullanılmaya başlandı.

İmalatta yer tutucu ve sıkıştırıcıların kullanımı arttı (jigs and fixtures)

Bilgisayarlı üretim ve kontrol sistemleri kullanılmakta

Kalite güvencesi kavramı getirildi.


Top Related