Amaç ve kapsam

Bu çalışmanın amacı, Aksaray-Havalimanı arasında çalışmakta olan metro raylı toplu taşıma sisteminde ray-taşıt kaynaklı oluşan titreşimlerin ölçülmesi ve değerlendirilmesidir.

Bu çalışmada tornalama kilometre değerlerine göre üç farklı taşıt dizisi oluşturulmuştur. Her bir taşıt dizisi, periyodik bakım zamanları birbirine çok yakın dört taşıttan oluşacak şekilde oluşturulmuş ve ölçüm noktalarından farklı hızlarda geçmeleri sağlanmıştır. Ölçümlerin sağlıklı ve güvenli olarak yapılabilmesi için ölçümler taşıt seferlerinin sona erdiği saat 00:40’dan sonra yapılmıştır. Bu sayede taşıt dizilerinin istenilen hızlarda geçmeleri ve ayrıca taşıtlar yolcusuz olduğu için tüm aks yüklerinin sabit olması sağlanmıştır.

Taşıtların bakım periyodu 100.000 km’dir. Bakımda taşıtların tekerlekleri tornalanarak yüzey profilleri düzeltilmektedir. Tekerleğin kat ettiği mesafe arttıkça, tekerlek profili zamanla bozulmaktadır. İvmelenme, frenleme, patinaj gibi hareketler tekerlek bandajında aplati denilen düzleşmelere neden olmaktadır, ayrıca ray yuvarlanma yüzeyindeki süreksizlikler (cebireli ray contaları, ray kırıkları, makas göbek geçişleri) ve bozukluklar tekerlek yuvarlanma yüzeyi profilinin bozulmasına neden olur. Bu nedenle tekerlek profillerinin orijinal profili periyodik tornalama ile yeniden sağlanır.

Ölçümler için kullanılan 3 farklı taşıt dizisinin özellikleri Çizelge 5.1’de özetlenmiştir. Bir metro dizisi dört taşıttan ve her bir taşıt ise üç bojiden oluşmaktadır. Metro dizileri oluşturulurken tekerleklerin bakıma kalan kilometrelerinin yakın olanları seçilerek, uygun diziler oluşturulmaya çalışılmıştır. Çizelge 5.1’den görüleceği gibi; 1. Metro dizisi, bakımdan yeni çıkmış taşıtlardan oluşmaktadır. Bu bakımdan, tekerlek yüzeyi üzerinde oluşan form bozukluklarının en az olduğu veya hiç bulunmadığı kabul edilebilir. 2. Metro dizisi, bakım periyodunun ortalarında bulunan taşıtlardan oluşmaktadır. Bu dizide bulunan taşıtlarda tekerlek yüzeyleri üzerinde oluşan form bozukluklarının başladığı ve ilerlediği kabul edilmektedir. Şüphesiz, tekerlek yüzeylerinde oluşan geometrik bozuklukların artışı kat edilen kilometre ile artmaktadır, ancak bunların kat edilen kilometre ile doğru orantılı olarak arttıklarına dair bir veri yoktur. 3. Metro dizisi, tekerlek yüzeylerinde oluşan geometrik bozukluklar bakımında ölçüm trenleri içerisinde en kötü durumda olanıdır. Bu dizide bulunan taşıtlardan tamamı bakım periyodunu tamamlamış veya tamamlamak üzere olanlardan seçilmiştir. Bu dizide bulunan taşıtlarda tekerlek yüzeyleri üzerinde oluşan form bozukluklarının en ileri düzeyde olduğu kabul edilmektedir.

2. ölçümler için seçilen 1. metro dizisindeki tekerlek çapları 650-671 mm arasındadır. Tekerlek çapları 600 mm’ye düştüğü zaman değiştirilmektedir. Bu açıdan, 1.metro dizisindeki tekerlekler yarı ömre yaklaşmıştır. Tornalama kilometreleri bakımından uygun bir dizi olarak görülse de, tekerlek çaplarının düşük olması ölçüm sonuçlarını çok değiştirdiği için değerlendirmeye alınmamıştır. Tekerlek çap durumu, tornalama kilometresine göre titreşimleri daha fazla etkilediği anlaşılmıştır.

Ölçümler, Aksaray-Havalimanı yönünde gidiş için kullanılan ve İstanbul Ulaşım A.Ş. tarafından 2 nolu yol olarak isimlendirilen yol üzerinde ve iç rayda yapılmıştır. Titreşim ölçümleri iki farklı zamanda yapılmıştır. 14 Ağustos 2005 Perşembe günü 01:00-05:00 saatleri arasında yapılan birinci ölçümlerde, üstyapı tipinin (balastlı ve balastsız yol kısımlarında), tekerleğin kat ettiği kilometreye bağlı olarak tekerlek profil bozukluğunun, altyapı durumunun (tabii zemin veya beton zemin) ve taşıt hızının titreşimlere etkileri araştırılmıştır. Daha sonra, bakım çalışmalarının ve iyileştirme çalışmalarının titreşimleri ne kadar azalttığı incelenmiştir. Bakım çalışması olarak ray taşlama çalışması öncesinde ve sonrasında ray titreşimleri

ölçülmüş ve karşılaştırılmıştır. Taşlama sonrası ölçümler 30 Kasım 2005 Cuma günü 23:00-24:00 saatleri arasında yapılmıştır. İyileştirme çalışması olarak kullanılan daha elastik ray bağlantı sistemlerinin titreşimlere etkileri incelenmiştir.

Çizelge 5.1 : Metro dizilerinin tekerlek çap ve torna kilometre değerleri. 1.Ölçümler

1.Metro dizisi 2.Metro dizisi 3.Metro dizisi

Taşıt No _{567 104 522 539 541 125 132 569 561 107 131 555} Bakıma kalan mesafe (km) 94.519 94.588 84.203 87.869 67.984 53.768 46.202 42.907 9.790 18.977 4.435 1.280 Tekerlek çapı (mm) 672 680 680 673 680 680 680 680 680 680 680 680 2.Ölçümler

1.Metro dizisi 2.Metro dizisi 3.Metro dizisi

Taşıt No 559 126 124 569 516 116 104 544 543 132 528 570 Bakıma kalan mesafe (km) 93.669 95.934 99.998 95.344 51.741 53.313 53.647 46.858 5.477 10.288 7.104 207 Tekerlek çapı (mm) 650 671 665 671 680 680 680 680 670 680 675 677

Çizelge 5.2 : Titreşim ölçüm noktaları.

Bölge Taşıt hızı

(km/sa) Zemin durumu Emniyet-Ulubatlı istasyonları

arasında, 2.yol, Km 1+445 30 Beton üstünde balastlı yol Ulubatlı-Bayrampaşa istasyonları

arasında, 2.yol, Km 2+510 30 ve 60

Tabii zemin üstünde balastlı yol

Bayrampaşa-Sağmalcılar istasyonları

arasında, 2.yol, Km 4+033 30 ve 60

Tabii zemin üstünde balastlı yol

Sağmalcılar-Kartaltepe istasyonları

arasında, 2.yol, Km 5+555 60

Tabii zemin üstünde balastlı yol

Yenibosna-DTM istasyonları

arasında, 2.yol, Km 9+875 30 ve 60 Balastsız yol

Bu ölçüm noktalarından sadece Sağmalcılar-Kartaltepe istasyonları arasında kısa dalga boylu ondülasyonlar bulunmaktadır. Bu bölgede yarıçapı 275 m. olan kurbun iç rayında 0.57 mm derinlikte ve 6 cm dalga boyunda ondülasyon vardır. Genelde bir çok metro hattında olduğu gibi, İstanbul metro hattında da ondülasyon çok ciddi bir sorundur. Özellikle dar kurpların iç rayında oluşan ondülasyon hem gürültüyü hem de dinamik yükleri çok artırmaktadır. 17 Ekim 2005 tarihinde, İstanbul metro hattı yakınında ray taşlama öncesi ölçülen ondülasyon kaynaklı eşdeğer gürültü düzeyine 60 dBA iken, taşlama sonrasında bu değer 44 dBA’ya düşmüştür. Ondülasyon derinliği arttıkça, travers altında gizli boşluklar artmakta ve artan gizli boşluklar da yeniden ondülasyon oluşumunu hızlandırmaktadır.

Daha elastik ray bağlantı sistemleri ile iyileştirme çalışması Otogar-Esenler arasında 225 m yarıçaplı kurbun bir kısmında denenmiştir. Bu kısımda, ray altına elastik tabaka ilave edilmiştir. Yapılan bu iyileştirmelerin titreşime etkisini incelemek için aynı noktalarda ölçümler tekrarlanmıştır.

Balastlı metro hattında ray ile monoblok beton travers arasında rijitlik katsayısı 500x106 N/m olan EVA ray altı elastik tabaka bulunmaktadır. Yeni E14 elastik sistemde ray ile beton travers arasında rijitlik katsayısı 15x106 N/m olan elastik bir tabaka ve çelik selet ilave edilmektedir. Çift kütle (ray ve çelik selet)-çift yay sistemi titreşimleri önemli oranda azalttığı kabul edilmektedir. 25.02.2006 tarihinde Otogar- Esenler arasında işletme sırasında yolculu taşıtlar geçerken rayın düşey titreşimleri

ölçülmüştür. Yeni elastik ray bağlantılı kısımda bir nokta ve eski ray bağlantılı kısımda bir nokta olmak üzere iki ayrı ölçüm noktası belirlenmiştir. Belli bir taşıt dizisi 40 km/saat sabit hızla geçerken ölçümler tekrarlanmıştır.