Dünyada Şehir içi ve Şehirler arası Raylı Sistem Uygulamaları

2050 yılına gelindiğinde şehirlerde yaşayan dünya nüfusunun ikiye katlanarak yaklaşık 6,4 milyara ulaşması bekleniyor. Yani nüfusun yüzde 70’i şehirlerde yaşayacak. Böylesine hızlı bir değişime ayak uydurmak için taşımacılık sistemlerimizin oldukça ekonomik, sefer sıklığı ve hat kapasitesi yüksek, dakik, verimli ve insan hatalarından arındırılmış olması şarttır.

Gelecekte toplu taşıma sistemlerimizin kapasitelerinin artırılması, var olan altyapılarda ise sistemlerin daha verimli bir şekilde kullanılması için hatların modernize edilerek otomatik tren kontrol güvenlik sistemleriyle donatılması gerekiyor.

Son yıllarda sürücüsüz otomobiller üzerine çok fazla çalışma var. Ancak taksi, tır gibi otonom araçlarda trafik koşulları, güvenlik normları, yol koşulları, sürüş sırasında insan psikolojisi gibi sayısız karmaşık algoritmalar ve zorluklar mevcut.

Diğer yandan sürücüsüz tren sistemlerinin, sürücüsüz otomobil yada tırlara göre tasarımı ve uygulanabilirliği daha basit. Gidilebilecek güzergah sadece demiryolu hattıyla sınırlı olduğu ve sadece ileri-geri yönlerde ilerlenebileceği için bir trenin nerede olduğunu anlamak daha kolay. Bu nedenle eğer sitemde büyük bir hata yoksa tren sürücüsünün otomobillerde olduğu gibi yoluna çıkabilecek başka bir araçtan dolayı endişe etmesine gerek kalmıyor.

Tren otomasyon sistemlerini inceleyecek olursak;

Sürücü kontrollü sistem (GoA0): Tren sürücü tarafından hiçbir yardımcı sistem olmadan, yol üzerindeki ışıklı sinyal sistemiyle idare edilir. Bu tren işletmeciliğinde en yaygın olarak kullanılan sistemdir.

Kısmen otomatik sistem (GoA1): Tren sürücüsü sistem üzerinde sürüş ve frenleme kontrolüne sahiptir. Fakat sürücü kontrollü sistemden farklı olarak tren koruma sistemi sürekli olarak hızı izlemekte, ağdaki diğer trenlerin hareketlerine istatistiksel bilgiler yardımcı olması bakımından sürücünün ekranında görüntülemektedir. Bu sistemde tren hızı kontrollüdür ve belirlenen hızın dışına çıkamaz.

Yarı otomatik sistem (GoA2): Tren sürücüsünün tek görevi treni çalıştırıp hareketi sağlamaktır. Daha sonra otomatik sürüş sistemi devreye girer. Sistem, trenin platformlarda durması ve kapıların açılıp kapanması dahil, trenin iki istasyon arasındaki hareketi üzerinde tam kontrole sahiptir. Taksim-Hacıosman Metro hattı 2. derece yarı otomatik sisteme uygun olarak yapılmıştır.

Sürücüsüz sistem (GoA3): Otomatik sürüş sistemi, kalkış, istasyonlar arası hareket, trenin otomatik durdurulması ve kapıların açılıp kapanması üzerinde tam kontrole sahiptir. Sistemin durum analizine göre gerekirse kapılar otomatik olarak tekrar açılabilir. Yolcu yoğunluğunun fazla olması durumunda ek trenler otomatik olarak servise verilebilir. Fakat yine de yolculara destek olmak ve acil durumlar için bir tren görevlisi trende bulunmaktadır. Kadıköy Kartal Metro hattı 3. derecede otomasyona göre yapılmıştır.

Tam otomatik sürücüsüz sistem (GoA4): Otomatik sürüş sistemi, GoA3’den farklı olarak tamamen sürücüsüz bir şekilde kontrol edilir ve izlenir. Trende görevli bulunmaz. Olumsuz durumda işletme ve tren arızalarına müdahale, trafik operatörü tarafından kontrol merkezinden yapılır. Trende müdahale edilemeyen bir arıza olduğunda atölyedeki ekiplerle birlikte kurtarma treni bölgeye sevk edilerek müdahale edilir. Eğer tren arızasına müdahale edilemiyorsa araç atölyeye çekilir. Üsküdar- Ümraniye- Çekmeköy Metro hattı 4. derecede otomasyona göre yapılmıştır. Bu hatta metronun hızlanma, yavaşlama, durma, kapılarını açma/kapama dahil tüm işlemleri bir yazılım aracılığıyla yönetilir.

ERTMS; tren sinyallerini, hızı ve otomatik frenleri yönetirken, ETCS, bilgi toplamak ve araca sürüş talimatları göndererek güvenliği sağlamak amacıyla yola yerleştirilen işaretlerin etkin bir hale getirilmesini, ATO ise trenin sürüş ve fren sistemlerini kontrol etmektedir. ERTMS, Dijital Trenlerin Bel Kemiğidir. Sürücüsüz tren sisteminde uygulanan bu teknolojinin adı Communications-Based Train Control CBTC, yani (İletişim Tabanlı Tren Kontrol Sistemi)’dir. Bu teknoloji trenle hattaki ekipmanlar arasında iletişimi gerçekleştirerek tüm demiryolu hattının yönetimini sağlar. Bu bir arada sunulan çözüm sayesinde trenler optimize bir hızda hareket etmekte, sefer sıklığı ve hat kapasitesi artmaktadır. Ayrıca ATO sayesinde büyük enerji tasarrufu sağlanmakta, dakiklik ve güvenlik artırılmaktadır. Konvansiyonel hatlarda sinyal sistemi ve sürücü gerekirken, CBTC olan hatlarda verilerle işletme sağlanır. Çoğu CBTC’ye sahip hatlarda trenle hat boyundaki ekipmanlar arasındaki iletişim GSM-R ve WLAN gibi kablosuz iletişim ağlarıyla sağlanmaktadır. İsviçre raylı sistem şirketi (SBB), Bern-Olten yüksek hızlı tren hattında otomatik sürücülü sistem geliştirdi. Gereksiz duraklamaları kaldırmak ve enerji tüketimini azaltmak için tasarlanan bu program sayesinde SBB, tren için optimum hızı hesaplayıp makiniste iletiyor.

Sürücüsüz demiryolu sistemleri ivmelenmenin, frenlemenin, çekiş ve güç aktarımının optimizasyonu nedeniyle enerji verimliliğine sahiptir ve oldukça ekonomiktir. Kontrol merkezlerinde üretilen verilerle sistem trenin nerede ne zaman hızlanıp yavaşlayacağını ve duracağını hesaplar.

Ülkemizde Uygulamaları

Ülkemizde de mevcut yüksek hızlı tren hatlarında GSM-R, ERTMS ve ETCS sistemleri faaliyet göstermekte ve trenlerin güvenliğini, hızını, hat kapasitesini ve zaman verimliliğini artırmaktadır.

TCDD Taşımacılık her gün yüksek hızlı trenlerde 23 bin, ana hat ve bölgesel trenlerde 49 bin, Marmaray’da 350 bin, Başkentray’da 39 bin yolcuyu ve 100 bin ton yükün ulaştırılmasında yeni nesil teknolojiler ve özel dijital teknoloji uygulamaları kullanmaktadır. Mevcut yüksek hızlı tren hatlarında Sürücülü GSM-R, ERTMS ve ETCS (GoA0, GoA1ve GoA2) sistemleri faaliyet göstermekte trenlerin güvenliğini, hızını, hat kapasitesini ve zaman verimliliğini artırmaktadır.

Taksim-Hacıosman Metro hattı 2. Derecede (GoA2), Kadıköy Kartal Metro hattı 3. Derecede (GoA3), Üsküdar Ümraniye Metro hattı 4. derecede (GoA4) otomasyon sistemine diğer tüm şehir hatlarımızda da sürücülü ve genellikle iletişim tabanlı tren kontrol ve sinyalizasyon sistemleri (GoA0, GoA1 ve GoA3) kullanılmaktadır.

Dünyada Şehir içi ve Şehirler arası Raylı Sistem Uygulamaları

Dünya genelinde 62 adet sürücüsüz metro hattı bulunuyor. Dünyanın ilk sürücüsüz metrosu Japonya’nın Kobe şehrinde 1981 yılında hizmete açıldı.  Avrupa’nın ilk sürücüsüz metrosu ise iki yıl sonra, 1983’te Lille şehrinde hizmet vermeye başladı. En uzun sürücüsüz metro hattı ağına sahip ülke Fransa. Ardından Kanada, Singapur ve Birleşik Arap Emirlikleri (BAE) geliyor.

2018 yılında sürücüsüz metro ağı 1030 km iken devam eden ve projelendirilen yatırımlarla 2025 yılında sürücüsüz metro hatlarının 2300 km’ye çıkması bekleniyor.

Dünyanın, saatte 350 kilometre hızla gidebilen ilk sürücüsüz treni 2020 yılında Çin’de hizmete başladı. Çin'in Fuxing serisinin yeni bir ürünü olan sürücüsüz tren, dünyanın ilk akıllı hızlı tren demir yolu üzerinde işleyecek. Jing-Zhang adıyla bilinen hızlı tren hattı 10 istasyondan oluşan Pekin, Yanqing ve Zhangjiakou şehirlerini birbirine bağlayacak.

Avrupa’da ise İsviçre raylı sistem şirketi (SBB), Bern-Olten yüksek hızlı tren hattında otomatik sürücülü sistem geliştirdi.

Sürücüsüz hat konusunda çalışmalar yapan Fransa’da ise devlete bağlı SNCF firması, 2023 senesinde sürücüsüz hızlı trenler kullanmayı planlıyor.

Dr. İlhami Pektaş