Emre BAHÇIVAN*, Assist.Prof. Dr. Özgür Turay KAYMAKÇI**  

*İstanbul Büyükşehir Belediyesi Anadolu Yakası Raylı Sistem Müdürlüğü, Yıldız Teknik Üniversitesi Elektronik- Haberleşme Mühendisliği / Elektronik ABD.

** Yıldız Teknik Üniversitesi Elektrik-Elektronik Fakültesi Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği.

SÜRÜCÜSÜZ METRO, Raylı Sistemde Yeni Dönem

Gelişen teknoloji ile raylı sistemlerdeki otomasyon seviyesinin artması kaçınılmaz bir hale gelmiştir. Yeni yapılan metro hatları güncel mevzuata ve teknolojiye uygun sürücüsüz tasarlanırken eski metro hatları sürücülü olarak işletime devam etmektedir. Bu noktada yeni hatların sürücüsüz olarak tasarlanması ve inşa edilmesinin yanı sıra mevcut eski hatların sürücüsüz işletime dönüşümü de gündeme gelmiştir. İşletme altında bu dönüşümün nasıl yapılması gerektiği, işletmenin kesintiye uğramaması için kritik bir hale bürünmüştür. Bu makalede öncelikle sürücülü/sürücüsüz temeli altında raylı sistemlerde otomasyon seviyeleri tariflenecek olup daha sonra sürücüsüz metroların avantajları açıklanmaya çalışılacaktır.

Raylı sistemlerde otomasyon seviyesi en basit anlamda insan faktörünün tren kontrolündeki etkisiyle ölçülür. Bu bağlamda IEC 62290 standardı raylı sistem otomasyon seviyelerini tanımlamıştır. [1] GoA (Grade of Automation) olarak kısaltılan bu tabir 4 seviyede ölçülmektedir. (tablo-1)

Tablodan anlaşıldığı üzere Goa1, Goa2, Goa3 ve Goa4 işletim seviyeleri insan faktörünün tren kontrolüne etkisini yansıtmaktadır. Goa1 seviyede tren kapılarını açıp kapatma, treni istasyondan kaldırma, limit hız altında treni sürme (hızlanma/yavaşlama) tamamen makinist kontrolü altındadır. Bu seviyeye örnek olarak M1 Yenikapı-Havalimanı/Kirazlı metrosu verilebilir.

Goa2 seviyede insan faktörü azalmıştır. Bu seviyede makinist sadece tren kapılarından ve trenin perondan güvenli bir şekilde ayrılmasından sorumludur. Bunun haricinde trenin sürülmesi ve perona yanaşması otomatik olarak yerine getirilir. Goa2 birçok kaynakta STO (Semi automatic Train Operation) yani yarı otomatik tren işletimi olarak geçmektedir. Bu seviyeye örnek olarak M2 Yenikapı-Hacıosman, M3 Kirazlı-Başakşehir, M4 Kadıköy-Kaynarca ve M6 Levent-Hisarüstü metroları verilebilir.

Goa3 seviyede makinist yer almamaktadır. Bunun yerine tren işletimi ile ilgili tüm sorumluluk sinyal sistemi uhdesinde olup tren kapılarının kapanması ve trenin perondan güvenle ayrılması bir tren personeli tarafından gerçekleştirilmektedir. Goa3 seviye tam otomatik sürücüsüz aşamanın bir öncesidir. M4 Kadıköy-Kaynarca hattı bu seviyede işletim için uygun altyapıya sahiptir.

Goa4 (sürücüsüz) seviye ise tüm tren işletiminin, tren kapılarının kapanmasının ve trenin perondan ayrılmasının otomatik ve sürücüsüz olarak gerçekleştirildiği otomasyon seviyesidir. Birçok kaynakta UTO (Unattendad Train Operation) olarak da geçmektedir. Türkiyenin ilk sürücüsüz metroları olmaya aday M5 Üsküdar-Çekmeköy, M7 Kabataş-Mecidiyeköy-Mahmutbey, M8 Dudullu-Bostancı metro hatlarının ise yapım çalışmaları devam etmektedir. Hatların yeni planlanan uzatmalarının da aynı otomasyon seviyesinde olması öngörülmektedir.

Yeni Trend : Goa4

Sürücüsüz metro için gün geçtikçe talep artmaktadır. 2016 itibariyle dünyada işletme altında 37 şehirde 55 hatta toplam 803 km sürücüsüz metro bulunmaktadır. Bununla beraber hali hazırda en az bir metroya sahip 157 şehirin yaklaşık çeyreği bir sürücüsüz metroya sahiptir. [3]

Şehir bazında dünyada goa4 işletmeye öncülük edenler ;

1-Singapur > 93 km

2-Dubai > 80 km

3-Vancovur > 68 km sürücüsüz metro hattına sahiptir.

Goa4’ ün Geleceği

İlk sürücüsüz metronun devreye alınmasının üzerinden 30 yıl geçmişken sürücüsüz metro ağı günden güne genişlemektedir. Goa4 sürücüsüz işletmeyle ilgili UITP organizasyonunun 2025 yılı öngörüsü tüm dünyada 2300 km’dir. [3]

Neden Sürücüsüz Metro?

İlk bakışta sürücüsüz metroların gelişen teknolojinin doğal bir sonucu olduğu görülse de temel anlamda bazı gereksinimler sonucu ortaya çıktığı söylenebilir. Artan düşük sefer aralığı ihtiyacı, insan hatasının etkisinin azaltılması, inşai kazanımlar, zaman ve enerji tasarrufu vb. diğer hususlar sürücüsüz metroyu bir adım öne çıkarmaktadır. Temel anlamda avantajları sıralayacak olursak ;

• İnsanlara güncel teknolojinin takip edildiği izlenimi verilecektir.
•  
• Daha düşük sefer aralığı ; Hat sonu dönüşlerin otomatik (kabin değişimi olmadan) ve hızlı olması bunun yanı sıra istasyon bekleme sürelerinin kısa olması nedeniyle ile daha düşük bir sefer aralığı ve daha yüksek bir yolcu kapasitesi elde edilir. Tecrübeler ışığında sefer aralığının 75 saniyeye kadar düşürülebildiği görülmüştür. [2]

• Yüksek işletme hızı ; Sürücülü sistemlerde uç istasyonda kabin değişimi işlemi ve sürücüye bağlı diğer işlemler zaman kaybına neden olmaktadır. Ayrıca goa4 işletme sayesinde sefer aralığı düşeceğinden; örneğin 8 vagonlu işletme yerine 4 veya 6 vagonlu işletme yaparak, personel maliyetinde artış olmadan daha düşük sefer aralığı ile aynı taşıma kapasitesinde işletme yapılabilmektedir.
•  
• Personel tasarrufu ; Örnek vermek gerekirse20 tren için 70 makinist gereklidir. (vardiya değişimleri dahil) 
• 70 x 2.000€ x 12 ay x 30 yıl (işletme ömrü) = 50 milyon € tasarruf edilebilir.
• Makinist maliyeti aylık yaklaşık olarak 2.000 € varsayımıyla,
• Esnek İşletme ; Gerek işletme esnasında yapılacak daha hızlı filo azaltımı / artırımı gerekse gece yapılacak depolama ya da bakım faaliyetleri için tren hareketlerinin en kısa sürede, gereken yere sürücüsüz ve kontrol merkezinden verilen komutlarla esnek ve hızlı bir şekilde yapılabilmekte ve istenildiğinde rahatça gece seferleri uzatılabilmektedir.

• İnsan faktörünün devre dışı bırakılması ; Tren sürücülerinden kaynaklanabilecek grev ve lokavt gibi problemler ortadan kalkacaktır.
•  
• Daha az insan hatası (İşletme Güvenliği) ; Sürücüsüz sistemler konvansiyonel sürücülü metrolara göre daha emniyetlidir. Demiryolu kazalarının birçoğu insan hatasından kaynaklanmaktadır. Sürücüsüz metrolarda son 30 yılda sadece 1 kere kaza yaşandığı raporlarda belirtilmiştir. [4]
•  
• Daha az insan hatası (Yolcu Güvenliği) ; PAKS (Platform Ayırıcı Kapı Sistemi) sayesinde ray hattına izinsiz girişler engellenmekte, perona düşen yolcular ve intihar girişimleri önlenebilmektedir.
•  
• Daha Güvenilir; Sürücüsüz sistemde araç üstü sistemler ile hat boyu haberleşme ve sinyalizasyon sistemlerinin yedekliliğinin daha fazla olması sebebiyle servise etki eden arıza olasılığı düşer ve daha yüksek MTBF (Mean Time Between Failure – İki arıza arası ortalama süre) elde edilir.
•  
• Daha çok yolcu kapasitesi; Araçlarda sürücü için kabin bulunmadığından yolcu kapasitesinin daha fazla olması veya kabin için ayrılan kesimin kısaltılarak tren boyunun kısaltılması mümkündür.
•  
• Tek tip personel rejimi; Makinistlerin devreden çıkarılmasıyla tüm araçlardan ve istasyonlardan sorumlu, aynı eğitimi almış tek tip çok fonksiyonlu ve esnek görev tanımlı personeller ortaya çıkacaktır. Yurtdışı örneklerde bu tip çalışanlara MST - Multi-Skill Technicians /Çok Yönlü Eleman adı verildiği görülmüştür. Makinist kabininde yolcudan izole olan makinistler yerine araçta veya istasyonda yolcuyla iç içe olan personeller hem yolcular hem de işletme sürekliliği için daha faydalı olacaktır.
•  
• İnşai kazanımlar; Düşen sefer aralığı sayesinde daha az vagonlu yani daha kısa trenlerle aynı yolcu taşıma kapasitesine ulaşılabilir. Bu sayede platform boyu kısalacaktır. Platform boyunun kısalmasının inşai maliyet anlamda faydasının olmasının yanı sıra işletme kolaylığı, yolcu yönlendirmesi, elektromekanik ekipmanların azalması (aydınlatma ve havalandırma vb.) gibi faydaları da olacaktır.
•  
• Enerji kazanımları; Son günlerde popüler olan rejeneratif enerji kazanımı sayesinde frenleme ile geri kazanılan enerjinin hatta basılarak yakında bulunan tren tarafından alınması sağlanabilir. Goa4 işletmeyle düşen sefer aralığı sayesinde trenler birbirine daha çok yaklaşacaktır. Bu sayede birbirine yakın trenler arasında bir nevi enerji alışverişi gerçekleşmiş olur. Yapılan araştırmalara göre düşük sefer aralığında trenler arası enerji takası verimlidir. [5]

Goa4’e daha yakın bir bakış

IEC 62290 standardında belirtildiği üzere böylesine bir otomatik işletim için ek güvenlik önlemleri alınmalıdır. Öncelikle trenin ve sinyalizasyon sisteminin sürücüsüz işletmeyi desteklemesi gerekmektedir. Buna ilaveten tren üzerinde birtakım tespit sistemleri bulunmalıdır. Temel olarak tren üzerinde ;

1. Ray üzeri engel algılama
2. Raydan çıkma algılama
3. Yangın algılama

gibi sistemlerin tesis edilmesi şarttır.

Tam sürücülü işletmelerde tren içindeki yolcu konfor ve güvenliği makinist uhdesindedir. Sürücüsüz işletmede ise tren içinde herhangi bir personel mevcut olmadığı için tren üzerindeki bilgilerin kontrol merkezine taşınması gerekmektedir. Tren üzerindeki kamera, anons, interkom (bas-konuş), yangın algılama vs. sistemlerine ait verilerin kontrol merkezine taşınması için hem tren üzerinde hem de hat boyunda uygun iletişim sistemi tasarlanmalı ve kontrol merkezinde bu bilgilerin değerlendirilmesi için iş istasyonları kurulmalıdır.

Sürücüsüz sistemlerde işletmenin kesintiye uğramaması esastır. Bu nedenle sürücüsüz sistemlerin emre amadeliğini (availibility) ve güvenilirliğini (reliability) artırmak için araç üzeri yedek sinyal ekipmanı bulunmalı ve hatta izinsiz girişlerin engellenmesi için Platform Ayırıcı Kapı Sistemi (PAKS) tesis edilmelidir.

İşletme konsept olarak sürücüsüz gerçekleştirildiği için parklanma ve yıkama gibi işlevlerin de sürücüsüz uygulanması gerekmektedir. Bu nedenle gerekli altyapı depo ve bakım sahalarında tesis edilmelidir.