Åžehiriçi ve Åžehirler Arası Raylı Ulaşım Sistemleri Ä°çin Ray Devreleri Ve Tekerlek Tespit Sistemlerinin KarşılaÅŸtırılması 

Tekerlek tespit ve dingil sayar sistemleri ray meÅŸguliyetinin tespiti için gerekli olan temel bilgiyi saÄŸlamakta ve hemzemin geçitlerin kontrolü, geniÅŸ ölçekli anahtarlama ve tetikleme iÅŸlevlerine ihtiyaç duyulan birçok uygulamada kullanılmaktadırlar. Bu teknoloji dünya standartlarında ray açıklığına uygun ÅŸekilde geliÅŸtirilmiÅŸ ve hızla ray devrelerinin yerini almaktadır. 

Dingil sayıcı sistemlerin sıklıkla kullanıldığı raylı toplu taşıma sistemlerinin gereksinimleri ve koÅŸulları standart ray açıklığına sahip demiryolları ve uzun mesafeli blok ray devrelerinden oluÅŸan sistemlerden ciddi ÅŸekilde farklılık göstermektedir. Buna raÄŸmen, bu alanda da tekerlek tespit sistemleri ve dingil sayarlara açık bir ÅŸekilde yönelim vardır. 

Bu tanıtım yazısı toplu taşımaya özgü niteliklere genel bakışı ve buna baÄŸlı olarak hem ray devreleri hem de tekerlek tespit ve dingil sayıcı sistemlerin gerçekleÅŸtirmesinde karşılaşılabilecek zorlukları ifade etmektedir. Bu iki teknolojinin avantajları ve dezavantajları karşılaÅŸtırmalı olarak sunulmuÅŸtur. 

ÖZET 

Dünya çapında uygulanan toplu taşıma projelerinden elde edilen gerçekçi tecrübeler ile birlikte modern tekerlek algılama ve dingil sayıcı sistemlerinin faydaları bu sektördeki eksikliklerin birçoÄŸunu gidermektedir. Farklı tipte ve yapıda birçok araç olduÄŸundan, bu sistemlerin uygulanacağı projelerde,  projeye özel adaptasyonunun, operatör, sistem entegratörleri ve dingil sayıcı üreticileri ile beraber tartışılarak hazırlanması ve müÅŸteriye ve projeye özel çözümler sunulması gerekmektedir. 

Yeni hatlar ve projeler artarak modern dingil sayar sistemleri ile donatılmaktadır. Bunun nedeni olarak bu sistemlerin fonksiyonel olması ve iÅŸletme maliyetlerinin düÅŸük olmasıdır. Günümüzde raylı toplu ulaşım sistemlerinde bile ray devreli sistemlerden, tekerlek tespit ve dingil sayar teknolojisine doÄŸru belirgin bir yönelim bulunmaktadır. 

1. Raylı toplu ulaşımın özel ÅŸartları 

Toplu taşıma sistemleri içerisinde kullanılan tekerlek tespit ve dingil sayar sistemlerinin gereksinimleri standart demiryollarından bazen ciddi farklılıklar göstermektedir. Devam eden baÅŸlıklarda bu gereksinimlerin çeÅŸitlilikleri ve karmaşıklıkları açıklanacaktır. 

1.1 Taşıtlar, demiryolları araçları 

1.1.1 Tekerlek geometrileri ve flanÅŸları 

Yüksek ve düÅŸük tekerlek flanÅŸları, dar ve geniÅŸ taban alanına sahip tekerlekler ve farklı çaplarda tekerlekler bulunmaktadır. Bu tekerlek geometrileri ve flanÅŸların tekerlek tespiti üzerine doÄŸrudan etkisi bulunmaktadır. 300 mm ye kadar olan küçük çaplı tekerlekler ve 20 mm yüksekliÄŸindeki küçük flanÅŸlar bu alanda kullanımı olan deÄŸerlerdir. Boyut aralıkları çok deÄŸiÅŸken olmakta ve hesaba kesinlikle katılması gerekmektedir. 

1.1.2 Ray geometrisi ve elektromanyetik ray frenleri 

Teker algılama sensörleri etki alanındaki ve hassas bölgelerdeki deÄŸiÅŸimleri saptamaktadır. Bunun bir sonuncu olarak yaklaÅŸan demir kütlenin hassasiyeti deÄŸiÅŸkenlik göstermektedir. Tramvaylar, metrolar, yer altı araçları ve banliyölerde ideal koÅŸullara da yani optimize edilmiÅŸ ray geometrisine sahip hatlarda dahi elektromanyetik fren kullanıldığında, güvenli ve sürekli tekerlek tespitinde problemler doÄŸurmaktadır. Åžekillerde, elektromanyetik frenlerin araç üzerinde muhtemel konumlarına iliÅŸkin figürler verilmiÅŸtir. Tekerlek tespit sensörlerin analog çıkış akımları ayrıca gösterilmiÅŸtir. Farklı elektromanyetik frenlerin etkisi açıkça görülmektedir. Farklı yüksekliklerde ve pozisyonlarda gerçekleÅŸtirilen montaj, güvenilir bir ÅŸekilde dingil ve frenlerin ayrıştırılmasını zorlaÅŸtırmaktadır.- 

1.1.3 Ray geri dönüÅŸ akımları 

Ray geri dönüÅŸ akımları ray üzerinde tekerlek tespit sistemlerinin algılama mesafesinde eÅŸ merkezli manyetik alan oluÅŸturmaktadır. Seyir telinin kısa devre etmesi durumunda ray geri dönüÅŸ akımı 15 kA ya da daha fazla olabilir. 

1.1.4 Manyetik Alan 

IGBT’li dönüÅŸtürücüler ve düÅŸük kayıplı eviriciler   yüksek   anahtarlama frekanslarında çalışmaktadır. Bundan dolayı bozucu manyetik alan etkileri beklenen bir durum olup çok geniÅŸ spekterumda karşımıza çıkmaktadır. 

1.1.5 Bakım araçları 

Normal araçların yanında,  farklı  bakım  araçları  örneÄŸin  malzeme ve  ekipman taşıyan çekiciler veya muayene araçları da genellikle çalışma saatlerinin dışında aynı rayları kullanmaktadır. Bu durumda kendine özgü birçok farklı boji yapısı ve tekerlek geometrisi ortaya çıkmaktadır. 

1.2 Ray yatakları ve çevresi

Toplu taşımadaki ray yatakları ve rayın diÄŸer kısımları birçok farklı yönden standart demiryollarından farklılıklar göstermektedir. 

1.2.2 Ray profilleri 

Tramvayların tekerlek ve flanÅŸları genellikle oluklu ray üzerinde çalışmaktadır. Bu oluklu raylar saÄŸlam  ve yoÄŸun bir malzemeler ile çevrelenerek döÅŸenirler. 

1.2.3 Su baskını ve birikimi 

Oluklu rayların çevresindeki su birikimi ve taÅŸmasına engel olmak için tekerlek tespit sistemlerinin raydaki parçaları, kabloları ve kelepçelerinin korunması için özel tasarım gerekmektedir. 

1.2.4 Demiryolu üzerinden araba ve yaya geçiÅŸi

Raylı toplu  taşıma sistemleri ile  araç  ve  yaya  trafiÄŸi kesiÅŸebilmekte ve bu  bölgelerde tekerlek tespit sistemlerin üzerinden geçilebilmekte ve kirlenebilmektedir. Bu durum aÅŸmak için  teknik, yapısal ve iÅŸlevsel çözümler bulunması gerektirmektedir. 

2. Ray devreleri 

Ray devreleri birbirinden ve topraktan izole edilmiÅŸ raylar ile çalışmaktadır.Ä°zole edilmiÅŸ raya veya raylara 1-3 V arasında gerilim uygulanmaktadır (boÅŸ akım prensibi). EÄŸer elektrik devresi kesik deÄŸilse, sistem ray bölgesini serbest olarak görmektedir. Tren dingili rayları kısa devre ederse veya teknik bir arızadan dolayı bu elektrik devresi kesilirse, sistem meÅŸguliyet durumuna geçmektedir. Ray devrelerinin kullanılması aÅŸağıda sıralanan durumların deÄŸerlendirilmesini ve iÅŸletme, araçlar ve bakım durumlarına buna göre planlanmasını gerektirmektedir: 

Araçtan akan bozucu akımlara karşı hassasiyet, Ray bölgelerinin balast direnci Dingil ÅŸönt devresi,Ä°zolasyon noktaları için bakım gerekliliÄŸi, Gerçek ray meÅŸguliyet bilgisine ek olarak anklaÅŸmandan alınan mantıksal meÅŸguliyet bilgisi de gereklidir. 

Cer geri dönüÅŸ akımlarının sınırlayıcı olması Raya baÄŸlı ekipmanlar izolasyonlu olmalı, Uzun ray bölgelerinin görüntülenmesinin maliyetli olması, Tekerlek ve ray arasındaki yaÄŸ ve kir, kullanımı kısıtlamaktadır. 

Proje yönetim gereksinimlerinin yanı sıra açısından ray devreleri yüksek kurulum ve bakım maliyeti gerektirmektedir. (izolasyon cebri ve bölgeleri, kablolamalara ve ray baÄŸlantıları) 

Ray devreleri seçilirken ray kırığı tespiti konusunda sıkça tartışmalar yapılmaktadır. Bu konu sadece belirli durumlar altında mümkün olabilmektedir. Akım geri dönüÅŸ kablolarının ray üzerinde birleÅŸtirilmesi (köprüleme) durumunda ray kırıkları bu bölgelerde tespit edilememektedir. Ray kırıkları ancak izoleli ray bölgesinde tespit edilebilmektedir. Birçok yapılan araÅŸtırmalar ve çalışmalarda ray devrelerinin ray kırığı tespitinde garanti ve güvenilir sonuç öneremediÄŸi sonucuna varmıştır. 

3. Tekerlek tespiti ve dingil sayıcı sistemleri 

Tekerlek algılayıcıları ray içine monte edilir ve tekerlek flanÅŸlarının etkisini yukarıya doÄŸru bakan bobinlerle tespit eder. ÖrneÄŸin RSR180 deki gibi tekerlek sensörünü çevreleyen kutunun merkezinde bulunan iletim bobinleri arasında birinden diÄŸerine doÄŸru akan bir manyetik alan oluÅŸur. Tekerlek rayın üzerinden geçerken manyetik alanla birlikte endüklenen gerilimde deÄŸiÅŸmektedir. Bu etki tekerlek flanşını yani dingil’i tespit etmekte kullanılır. 

Tekerlek sensörleri ray boyunca sıralanmış ve iki tane alıcı bobinden oluÅŸan iki adet sensör sisteminden oluÅŸmaktadır. Böylelikle hem araç yönü tespiti yapılıp hemde güvenlik seviyesi (CELENEC SIL 4) garanti altına alınmıştır. Tekerlek sensörü üzerinde yükten bağımsız iki sinyal bulunmaktadır. Bu sinyaller farklı algoritmalar kullanan bir bina içi akıllı deÄŸerlendirme kartı ile tüm kablo boyunca deÄŸerlendirilip incelenebilir. 

Dingil sayma sistemleri, aracın ray balast direnci ve dingil ÅŸönt devresi deÄŸerlerinden etkilenmediÄŸi için sistemin avantajları açıkça görülmektedir. Dingil sayar sistemlerinin ray devrelerine göre avantajları arasında daha düÅŸük yatırım gerektirmesi ve tren güvenlik sistemlerinin güncellenmesi veya deÄŸiÅŸtirilmesi gereken durumlarda üst yapıya müdahalede bulunmaksızın aktif olan hatlarda dingil sayar sistemlerinin, ray meÅŸguliyet tespit sistemleri ile birlikte sahaya uygulanabilmesi gösterilebilir. 

Ray devresi teknolojileri toplu taşıma sistemlerinde ÅŸu anda en yaygın olarak kullanılan teknolojidir. Ancak, açıkça görülmektedir ki dingil sayar sistemleri ray devrelerine göre kullanım ömrü maliyeti, güvenlik ve uygunluk açısından daha üstün durumdadır. Ä°zolasyon kaynaklı darbeler, izolasyon problemleri, kirlilik, yapraklar, tuz gibi negatif etkiler dingil sayma teknolojisi için bir problem deÄŸildir.