Yüksek hızlı hizmet içi trenlerde sürekli altyapı izleme (CIM)

Vaka Çalışması @DB Systemtechnik

Yüksek hızlı hizmet içi trenlerde sürekli altyapı izleme (CIM)

Demiryolu altyapısı izlemek kullanışsız, karmaşık ve pahalıdır. Yoksa öyle değil mi? Siemens Mobility Türkiye ve DB Systemtechnik GmbH ortaklığıyla, TCDD yenilikçi bir yaklaşım benimseme kararı aldı: Sürekli Altyapı İzleme (CIM). ASC sensör teknolojisi ile hareket eden kurumlar, “öngörmek ve önlemek” için sorunları düzelten bir “bul ve düzelt” yaklaşımından yola çıkıyorlar: yüksek hızlı yolcu trenlerine yerleştirilmiş atalet sensörleri aracılığıyla toplanan gerçek zamanlı verilerle tarihi entegre ederek gelecekteki risklerin proaktif olarak tanımlanması yaklaşımı.

Demiryolu altyapı izlemesi, tipik olarak düzenli tren hizmetlerini kesintiye uğratan özel makineler kullanılarak düzenli olarak yapılmalıdır. Amaç, kritik altyapı bakımının zamanında yapılabilmesi ve maliyetli arızaların ve hizmet kesintilerinin önlenebilmesi için herhangi bir yorgunluk belirtisinin veya standartlara uymayan parametrelerin erken tespit edilmesini sağlamaktır.

Artan kapasite ve sürüş konforu

TCDD, hizmet kesintilerini en aza indirirken hem demiryolu ağının kapasitesini hem de yolcu konforunu en üst düzeye çıkarmayı hedefledi. Bu amaçla, Türkiye'nin ulusal operatörü, gerekli tüm ölçüm faaliyetlerini sürekli ve gerçek zamanlı olarak yürütmek için yüksek hızlı bir Siemens Velaro trenini en son yenilikçi teknolojilerle donatmak amacıyla Siemens Mobility Türkiye ve Alman demiryolu altyapısı uzmanı DB Systemtechnik ile iş birliği yaptı.

DB Systemtechnik Test Hizmetleri Başkanı Dr. Lars Müller, “Sürekli Altyapı İzleme sistemini Alman demiryolu ağında kapsamlı bir şekilde deneyimliyoruz” dedi. “CIM'in geçerli sonuçlar vermesi için kritik başarı faktörlerinden biri, en sağlam ve dayanıklı sensör ekipmanının kullanılmasıdır.”

“İşte bu nedenle, ASC Sensörlerine güveniyoruz. Bizi hiçbir zaman hayal kırıklığına uğratmadılar.” dedi DB Systemtechnik Kıdemli Mühendisi Dr. Klaus Ulrich Wolter. “Deutsche Bahn'da, 2013'ten beri yüksek hızlı hizmet içi trenlerden sürekli izleme yapıyoruz.” Kullanılan ICE trenleri genel olarak günlük ortalama 1.500 km mesafe kat eder; IC2 çift katlı trenler ise günlük 1.200 km mesafe kat eder. ASC sensörleri 2018'den beri kullanılmaktadır. “CIM trenlerimizden bazılarının yaklaşık üç milyon kilometrelik mesafe kat ettiği beş yıldır, ASC'nin sensörleri halen sorunsuz çalışmaktadır. Tüm dünyada olduğu gibi Türkiye'de de müşterilerimize bu güvenilirliğin yanı sıra iş ortaklarımızın üstün uzmanlığını sunmaktayız.”

‘Tekerleğin rayla buluştuğu yerde’ izleme

Deutsche Bahn için üretilen ICE 3M/F yüksek hızlı trene kurulu CIM donanımlı Velaro, saatte 300 kilometre ve üstü hızlarda kapsamlı izleme yapabilecektir. Kullanılan sensörler yük trenlerinde, uzun mesafeli yolcu taşımacılığında ve şehir içi raylı sistemlerde eşit derecede uygundur.

Bu nedenle, önemli olan, kullanılan tüm sensörlerin uzun vadeli sağlamlığı ve dayanıklılığıdır. Wolter, “Son derece hassas olan bu ekipmanı, tekerlek-ray etkileşiminin gerçekleştiği yere mümkün olduğunca yakın konumlandırmamız gerekiyor” dedi. “Bunu yapabilmek ve sensörleri her gün değiştirmek zorunda kalmamak için, yalnızca uzun vadede dayanıklı olmaya devam eden ve önemli mekanik kuvvetlere, şoklara, gürültüye, sıcaklıklara, neme ve daha fazlasına direnç gösteren en sağlam bileşenlerle çalışabiliriz.”

Bu amaçla, çeşitli ASC ivmeölçerler ve jiroskoplar özel ölçüm sistemlerine entegre edilmiştir. ASC Genel Müdürü Renate Bay, “Düzenli tren davranışlarından, titreşimlerden, gürültü seviyelerinden, santrifüjden, temastan ve diğer kuvvetlerden en ince sapmaları yakalamak için, bu yüksek hızlı ortamda tüm atalet sensörlerimiz doğrudan aks kutusuna yerleştirilmiştir,” açıklamasında bulundu.

Geleceği tahmin etmek

Boyuna yükseklik en kritik hat geometrisi parametresidir. Wolter, “İç hat geometrisinin diğer değişkenlerinden daha hızlı değişmektedir ve işletimsel kalite üzerinde büyük etkisi bulunmaktadır,” dedi. ASC OS serisinin kapasitif ivmeölçerleri ile ölçülen değerlerden, tren hızından bağımsız olarak 2 santimetre aralıklarla boyuna yükseklikler belirlenir. Sensörler, amplifikatörler, algoritmalar ve diğer faktörler arasında biriken maksimum kabul edilebilir ölçüm belirsizliği EN13848-2'ye göre 0,5 milimetredir.

Wolter, “CIM sistemimizin izlediği diğer önemli parametreler arasında jiroskop sinyallerinden hesaplanan iz bükümü ve yanal ivmelerden kaynaklanan dinamik hizalama yer alıyor,” dedi. İkincisi, demiryolu anahtarlarını ve yalıtımlı derzleri değerlendirmek için de kullanılırken, bu ivme kuvvetlerinden elde edilen başka bir önemli parametre ise sürüş konforudur.

Tüm bunlarda DB Systemtechnik ekibinin son derece doğru sonuçlara ihtiyacı vardır. Wolter, “Gelecekteki bakım ihtiyaçlarını belirlemeye başladığınızda, her küçük yanlışlık belirsizlik penceresini genişletir,” dedi. DB Systemtechnik'in ASC ile ortak olmasının bir başka nedeni de budur, çünkü en küçük yanlışlıklar bile büyük belirsizlikleri, dolayısıyla müşterinin maliyetlerini tetikleyebilir.

Demiryolu Ağlarının Yenilenmesi

Sürüş konforu, yolcu vagonlarında ölçülen ivmelerden elde edilen bir diğer kritik parametredir. TCDD gibi demiryolu operatörlerinin CIM'i uygulamasının önemli bir nedeni de budur, çünkü yolcu seyahat deneyimini bilinçli bir şekilde iyileştirmek için tutarlı veriler sağlayacaktır.

Birkaç yüksek hızlı tren hattının tamamlanıp kısa süre içinde faaliyete geçecek olması nedeniyle Türkiye'de yolcu konforu özellikle önem arz etmektedir. Bu hatlar arasında başkent Ankara'yı Konya ve Eskişehir'e bağlayan 1.213 kilometrelik bir hat ve 533 kilometrelik bir İstanbul hattı bulunmaktadır.

Tüm yeni trenlerde olduğu gibi, yeni inşa edilen tüm demiryolu altyapısı da kamu hizmeti belgesi almak için çok çeşitli sıkı testlerden geçmek zorundadır. DB Systemtechnik Araç Üzeri Altyapı İzleme Başkanı Dr. Jörg Heland, “En gelişmiş sensör teknolojisine sahip ve özel olarak yapılandırılmış Velaro, bu yeni yüksek hızlı demiryolu hatlarının belgelendirme testlerinde kullanılacak” dedi.

Yerel standartlara ek olarak, Avrupa Birliği üyeleri, AÇA ve ilgili ülkeler arasında uyumlu bir demiryolu taşımacılığı sağlamak için kabul edilen bir dizi standart ve gereklilik içeren Avrupa'nın Birlikte Çalışabilirlik Teknik Beyannamesi şartlarını karşılayacaklardır.

CIM, maliyetleri düşürür

DB Systemtechnik İş Geliştirme ve Satış Kıdemli Müdürü Yük. Müh. Yılmaz Tosun, “Sürekli Altyapı İzleme'nin güzel yanı, artık diğer trafiği geciktirmek veya durdurmak zorunda kalmadan, hat boyunca tüm bileşenleri otomatik olarak izleyebilmemiz ve proaktif olarak değerlendirebilmemizdir,” dedi.

Düzeltici uygulamadan veri odaklı “öngörme ve önleme” bakımına geçmenin etkili avantajları bulunmaktadır. Lars Müller, “Bugüne kadar, özel bağımsız ölçüm trenlerinin kullanımına kıyasla yüzde 30 'a varan maliyet tasarrufunun yanı sıra gelişmiş işletimsel kalite ve önemli ölçüde daha düşük onarım ve bakım maliyeti gözlemledik.”

Bu yaklaşımın amaçlanan etkiyi ortaya çıkarması için, DB Systemtechnik gereken tüm ölçüm ekipmanlarını tüm trenlere yerleştirebilir. ASC'nin atalet sensörlerine ek olarak, hat yatağı yoğunluğunun, havai hat durumunun, genel tren işletiminin ve çeşitli algılama sistemlerinin izlenmesi için teknolojiler de içerir. “Bugün, Velaro sadece en hızlı değil, aynı zamanda etkin hizmet için en kapsamlı ölçüm trenidir,” dedi.

Uygulamalar neredeyse sınırsız. Jörg Heland, “Esnek ve güvenilir ortaklarımızla bir araya gelen en gelişmiş teknolojilere ve deneyime dayanarak, neredeyse her hizmet içi treni tam donanımlı, otomatik bir CIM trenine dönüştürebiliriz,” dedi. Güvenli, sürdürülebilir ve verimli demiryolu hareketliliğini sağlamak için, tüm altyapının gelecekte bu şekilde izleneceğine inanıyoruz.”

İletişim

ASC GmbH

Renate Bay

Genel Müdür

R.Bay@asc-sensors.de

DB Systemtechnik GmbH 

Yılmaz Tosun

Kıdemli İş Geliştirme ve Satış Müdürü

Yilmaz.Tosun@deutschebahn.com