RAYLI SİSTEMLERDE SİNYALİZASYON: NEDEN? NASIL?

Prof. Dr. M. Turan Söylemez İTÜ Elektrik-Elektronik Fakültesi Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Bölümü

Bilindiği üzere raylı sistemler kendilerine has bir takım özelliklerinden dolayı en önemli toplu ulaşım modları arasında yer almaktadır. Raylı sistemleri alternatiflerinden ayıran önemli özellikler arasında, konforlu bir ulaşım imkânı sunmaları, şehirlerarası yolculukta havayollarının aksine doğrudan şehir merkezleri arasında yolculuk sağlamaları, rakiplerine göre çok daha ekonomik ve enerji etkin olmaları, bununla bağlantılı olarak daha çevresel bir ulaşım yöntemi olmaları, yolculukların planlı ve tam zamanında yapılması ve daha güvenli olmaları sayılabilir.

Neden Sinyalizasyon?

Hiç şüphesiz demiryollarını karayollarından ayıran özelliklerin başında demiryollarında araçların daha önceden döşenmiş olan rayların üzerinde hareket ediyor olmaları gelir. Bunun iki doğal sonucu vardır. Birincisi, raylı sistemlerde araçlar kılavuzlanmış bir şekilde raylar üzerinde hareket ettiklerinden istedikleri şekilde manevra yapamazlar. Bir başka deyişle rayların götürdüğü yere gitmeye mahkûmdurlar. Raylar üzerinde hareket etmenin ikinci doğal sonucu ise araç tekerlekleri ile yol arasında karayollarına göre çok daha düşük (yaklaşık olarak 10 kat daha küçük) bir sürtünme katsayısının söz konusu olmasıdır. Bu hem iyi bir şeydir, hem de kötü. İyi bir şeydir, çünkü düşük sürtünme katsayısı, araç üzerine aracın hızı ile yaklaşık doğrusal olarak etkimekte olan sürtünme kuvvetinin aynı oranda daha düşük olması ve bunun sonucu olarak daha düşük enerji tüketimi anlamına gelir. Bunun bir sonucu olarak (elektrikli raylı sistemlerde frenleme yapan araçların enerjisini o anda hatta bulunan ve enerji talep eden diğer araçlara aktarmasını sağlayan rejeneratif frenleme sisteminin de önemli katkılarıyla) raylı sistemler karayolları ve havayollarına göre çok daha enerji etkin bir çözüm sunarlar. Düşük sürtünme katsayısı aynı zamanda kötü bir şeydir, çünkü, bunun bir sonucu olarak raylı sistem araçlarının sağlayabileceği frenleme ivmeleri (yaklaşık 10 kat kadar) düşer. Bu da karayollarıyla kıyaslandığında 10 kata varan daha uzun fren mesafeleri anlamına gelmektedir. Tam hızla giden bir raylı sistem aracının acil bir durumda durması için gereken mesafe çoğu zaman kilometreler ile ifade edilir. Yüksek hızlı bir tren için hat geometrisine

bağlı olarak bu mesafe 6-7 kilometreyi bulabilmektedir. Tren sürücüsünün birkaç yüz metreden ötesini sağlıklı bir şekilde görmesinin çok zor olduğu düşünülürse, çoğu zaman (görerek sürüş adı verilen ve genelde tren hızlarının 30 km/saatten küçük olduğu sürüş modu dışında) raylı sistem araçlarının sürücülerinin görüş mesafesinin çok daha ötesindeki fren mesafelerine karşı düşen hızlarda hareket etmeleri söz konusudur.

İlk bakışta bir engelle karşılaştığında manevra şansı bulunmayan ve sürücülerinin yolları üzerindeki bir engeli aracın fren mesafesinden önce görme şansı olmayan raylı sistem araçları ile yolculuk etmenin güvensiz olduğu düşünülebilir. Ancak, buna rağmen raylı sistemler, yolcularına son derece güvenli bir ulaşım imkânı sunmakta ve en güvenli (bazı ülkelerde havayolundan sonra ikinci güvenli) ulaşım modu olarak ortaya çıkmaktadırlar. Peki ama nasıl oluyor da raylı sistemler güvenlik açısından diğer ulaşım modlarına göre daha öne çıkmaktadır? Bu soruya yanıt arandığında bunun başlıca nedeninin raylı sistemlerde kullanılan son derece katı işletme prensipleri ve belirli bir trafik yoğunluğundan sonra kullanılması kaçınılmaz olan sinyalizasyon sistemleri olduğu ortaya çıkmaktadır.

Raylı sistemlerde güvenlik konusundaki temel prensip yolcuların en az evlerindeki kadar (bazı durumlarda daha fazla) güvenli bir ortamda seyahat etmelerini sağlamaktır. Gelişmiş ülkeler bu konuda son derece iyi bir konumda bulunmaktadırlar. Örnek olarak İngiltere’de 2007 yılından beri tren çarpışması veya trenin raydan çıkması sonucu ölüm yaşanan bir kaza görülmemiştir [1-2]. Diğer kazalar sonucu raylı sistem yolcularının ölüm sayısı son on sendir ortalama senede 5 kişi, yolcu olmayan diğer insanlar (hemzemin geçit kullanıcısı veya izinsiz şekilde raylı sistem hattına giren kişiler gibi) için bu oran senede 43 kişidir. İngiltere’de raylı sistem ağının son derece yaygın olduğu ve sadece raylı sistemlerde intihar sonucu ölen kişi sayısının son on senelik ortalamasının senede 246 kişi olduğu düşünülürse, verilen rakamların kazalar açısından son derece güvenli bir seyahat modunu gösterdiği görülmektedir [3-4]. Şekil 1’den görüleceği üzere İngiltere’de demiryol-

demiryolu kazalarında ölüm sayıları ve milyar yolcu kilometre başına ölüm bilgisi verilmiştir. Bu tablodan görüleceği üzere son senelerde toplam hat uzunluğunun artmış olmasına rağmen demiryollarında kaza sonucu ölümlerde gözle görülür bir azalma söz konusudur. Bunun en önemli sebebi hiç şüphesiz sinyalizasyon bulunan hatların kayda değer şekilde artmasıdır. Dahası, demiryolu kazalarının ayrıntısı incelendiğinde kazaların çok büyük bir kısmının sinyalizasyonu yapılmamış bölgelerde meydana geldiği görülmektedir.

larında seyahat ederken ölme riski, otobüs ile seyahat etmeye göre 3, araba ile seyahat etmeye göre 21 kat daha düşüktür.

İngiltere'de Farklı Ulaşım Modlarında Ölüm Riski

1600 1400

Türkiye açısından da farklı ulaşım modları arasın1200

daki karşılaştırmalarda risklerin benzer oranlarda

olduğu görülmektedir. Ancak, Türkiye’de karayolu

ve demiryolu ulaşımı gelişmiş ülkelere göre çok

daha risklidir. Şekil 2’de bazı ülkelerde 2008-2017

yılları arasında yaşanan demiryolu kazalarında yolcu kilometre bazında ortalama ölüm sayılarının karşılaştırılması verilmiştir. Bu şekilden de görüleceği üzere Türkiye’de demiryollarındaki ölüm riski Macaristan, Bulgaristan ve Polonya gibi ülkelere yakın,

200 1

0 Demiryolu

3 Otobüs

21 Araba

350 Bisiklet

399 Yaya Motorbisiklet

ancak İngiltere, Fransa, İtalya, İspanya ve AlmanyaŞekil 1 İngilteŞree’dkeifalrk1lı.uİlanşgımilmteordela’rdı içeinföalürmklrıisukil(ayşolıcmu kmmboazdınladarıdeiçmiirnyoöllalrüınma görriesnkoirm(yalolelşctiurilmiştir) [1]

gibi Avrupa’nın gelişmiş ülkelerine göre ise çok daha

km bazında demiryollarına göre normalleştirilmiştir) [1]

(10-20 kat) fazladır. Türkiye’deki durum biraz daha

yakından incelendiğinde sinyalizasyon sistemlerinin önemi daha net bir şekilde ortaya çıkmaktadır. Tablo 1’de Türkiye’de 2008-2017 yılları arasında demiryolu ağının toplam uzunluğu, bu hatlar içinde sinyalizasyon sistemine sahip olan hatların toplam uzunluğu ve bunların oranı, demiryolu kazalarında ölüm sayıları ve milyar yolcu kilometre başına ölüm

Demiryollarında değişik ülkelerdeki ölüm riski karşılaştırması (2008-2017)

33,7

19,0 19,8 21,6 22,2

bilgisi verilmiştir. Bu tablodan görüleceği üzere son senelerde toplam hat uzunluğunun artmış olmasına rağmen demiryollarında kaza sonucu ölümlerde

6,8

5 1,0 1,3 2,1 2,4 2,6

gözle görülür bir azalma söz konusudur. Bunun en

önemli sebebi hiç şüphesiz sinyalizasyon bulunan

hatların kayda değer şekilde artmasıdır. Dahası, de-Şekil 2 BazıŞüelkekleirlde22.00B8-a20z1ı7 üyılllakreı alerarsdındea 2ya0ş0an8a-n2d0em1i7ryoyluılklaazraılaraınrdaasyıonlcudakiloymaeştraenbaaznında ortalama

miryolu

kazalarının

ayrıntısı

incelendiğinde

kazalarınölüm

sayılarının karşılaştırılması (İngiltere verilerine göre normalleştirilmiştir)

demiryolu kazalarında yolcu kilometre

[5] bazında

ortalama

çok büyük bir kısmının sinyalizasyonu yapılmamış

ölüm sayılarının karşılaştırılması (İngiltere verilerine göre

bölgelerde meydana geldiği görülmektedir.

normalleştirilmiştir) [5]

Tablo 1. Türkiye’de toplam ve sinyalli demiryolu uzunlukları ile demiryolu kazalarında ölüm sayılarının 2008-2017 yılları arasında değişimi [5,6].

Sinyalli Kazalarda

Toplam Sinyalli Hat hat oranı Ölüm

Ölüm Sayısı

Tablo 1. Türkiye’de toplam ve sinyalli demiryolu uzunlukları ile demirYyılolu kaHzata[lkamrı]nda ö[lkümm] sayılar[%ın]ın 2008Sa-y2ıs0ı 17 y(ı1l/lMarilıyar Yolcu km)

arasında değişimi [5,6].

28%

21,78

30%

16,56

Yıl

Toplam Hat [km]

Sinyalli Hat [km]

Sinyall2i0h10at ora1n1ı940Kazal3a9r0d8a Ölüm33%

Öl6ü9m Sayısı 12,57

2[0%11]

12000

S3a90y8ısı 33% (1/Mily71ar Yolcu km1)2,07

22081%3

12008 12097

4013151

4521,78

11,96 11,98

32001%5

458789

5016,56

14,80 10,36

11940

32031%7

556349

4012,57

18,73 8,76

2011 2012

12000 12008

3908 4016

*Not: Yazı h3az3ı%rlanırken 2018 yılına ait 7is1tatistikler henüz ilan edilm12e,d0iğ7inden 2017 yılına kadar

olan veriler kullanılmıştır.

11,96

12097

11,98

14,80

10,36

18,73

8,76

*Not: Yazı hazırlanırken 2018 yılına ait istatistikler henüz ilan edilmediğinden 2017 yılına kadar olan veriler kullanılmıştır.

Temel Sinyalizasyon Mantığı

hangi yolları kullanacağına karar vererek makasların

Demiryolu sinyalizasyonu trenlerin çarpışmasını ve

konumlarını değiştirmekten de sorumlu olan tren

devrilmesini engellemek amacıyla demiryolu trafiğini

teşkil memurları ile iletişime geçerek bölgesindeki

güvenli bir şekilde kontrol eden kural ve sistemler

trenler için yolların uygun bir şekilde kurulmasını

bütünü olarak tanımlanabilir. Sinyalizasyon sistemsağlarlar (bkz. Şekil 4). Yapısından da hemen anlerinin ayrıntıları ülkeden ülkeye, bölgeden bölgeye

laşılacağı üzere TMİ yöntemi insan hatasına açık

ve sistemi kuran firmaya bağlı olarak değişiklikler

bir yöntemdir ve dispeçer, hareket memuru ve/veya

gösterebilmektedir. Ancak, temel sinyalizasyon

tren teşkil memurlarının yapacağı hatalar kazalara

prensipleri bütün dünyada hemen hemen aynıdır.

sebep olabilmektedir. İnsan hatalarını telafi etmeye

Bu prensiplerden en önemlisi hiç kuşkusuz blok

yönelik herhangi bir teknik önlem içermediğinden

sinyal prensibidir. Tarihçesi demiryollarının varlı-

TMİ yönteminin kullanıldığı hatlar sinyalsiz olarak

ğıyla eşzamanlı olan sinyalizasyon sistemlerinde 19.

adlandırılmaktadır. Trafik yoğunluğunun az olduyüzyılın sonlarından itibaren kullanılagelmekte olan

ğu gün içinde çok fazla makas konum değişimine

blok sinyal prensibine göre demiryolu bloklara ayrılır

ihtiyaç duyulmayan ve trenlerin nispeten düşük

ve normal işletme koşullarında bir blokta sadece

hızlarda seyrettiği hatlarda TMİ yöntemi hala kullabir trenin bulunmasına izin verilir. Bloklara giriş ve

nılmaya devam etmektedir. Ancak, hatlardaki trafik

Temel SinçyaıklizıaşsyloanrMiasnetığıtrenlere hareket yetkisi veren sinyaller

yoğunluğunun artmasıyla TMİ yöntemindeki olası

Demiryoliulesinydaülizzaseynonluetnreinrle.rinBçuarpşışemkaislındı eve bdeivrrilmtreesinni esngüerlleümceük saümacfıryleandemiryolu insan hatası riski çok hızlı bir şekilde (üstel olarak)

trafiğini mgüveesnlai fbeirsişnekdildeekikoontlraolsıedeenn gkeurlallervei gsiöstrememler ebsüetünbü iloelartaek ktanniımklanabilir. artmaktadır. Onun için belirli bir noktadan sonra

fSirimnyaayliazaobsayloğanlıraoskliastrbeamkolşedreionğilinşdikualiykğrleıunrtılggaöraısrteüarleknebtdilimenaelktüteılkdneiray.ea,Alnbıcnöalgkm,edtıeeşmnbebliörslgibneyylaoeliğzvaaesygosiinsrteipşmreinskiuprlaenri bütün düyneyatdkaisheimveenrheenmenbiarynısdiırn. yBualpiregnsöiprledrdüeknteennönseomnlisri ahiçokubşkluosğuzubnlok sinyal prensibidsiro. Tnaurihnçaeski daedmairryoöllanrınüınnvearblığirıylea neşgzeaml açnılkı omlanaysaincyaaliğzaısnyoınbsiilsetermelekrinde 19. yüzyılın asornalacrıınsdaünreitirba.rPenekkulçlaonıklagseilmsetketme odlaen sbilonkyasilniyzalaspryeonsnibibnelogkölreardıemiryolu

trenlere hareket yetkisinin aktarılması için ikinci temel yöntem olan TSİ (Trafiğin Sinyalizasyon ile İdaresi) yöntemi kaçınılmaz olmaktadır. Bu yöntemde bir sinyalizasyon sistemi yardımıyla hat üzerindeki

bloklara öaynrıclırevdeennorbmealliirşlleetmnemkoişşusllaarbınidtabblirobklolaktra oslaudepcebbuir ttürerninsibsutleunmma-sına izin trenlerin güvenli bir şekilde hareket etmeleri sağlaverilir. Blloekrlarsaagbiriişt vbelçoıkkışlluar sisiestreemnlerleerhaorelkaert ayketkaisdi vlaernendsırinıylamllerakiletadüdzıern.lenir. Bu nır. Bu amaçla kullanılmakta olan değişik tiplerde

şekilde bTir etreknnsoülrüocjüisnüinfregn emleişsamfeseinsdievkieorlaasıyleıngseilsletrei mgörleemredseenbilebetekknliekno-larak boş sinyalizasyon sistemleri mevcut olmakla birlikte bu

olduğu gtairlaentri ianltınaaratlımnmaışsıbnir ıbnloğba igririşsoyentkuisci vuereonlabirr askinyaölingdöredükkitetnrseonnriano bloğun sistemlerin temel yapıları benzerdir.

sonuna kkaodnarumönüunne abvire etnrgeenl içnıkhmaızyavcaeğkınoı nbuilemrekuairlaecıhasütregr.eoPmekeçtorkisisistemde sinyalizasgyiobnibdlokelağrıişöinkcepdeanrabemlirleentmreişlesarbeit bblaokğlalır oolulaprbauktüur zsuistnemlulekr svaebit bloklu sistemlerkoolanraukmadllaanrdıırsılmüarketakdılri. oTelkanroalokjindinegğeilişşmeensi bvelorkayllaı rsdistaenmleordleunşbaenklentilerin artmasının bir sonucu olarak öndeki trenin konumuna ve trenin hız ve konumu ile hat geometrisi gibi değişhikapraerakmeettlreile(rke abyağalıno)larbakloukzulnuluksivne ykaonliuzmalasrıysoünreksliioslatreamk dleeğrişiendbeloklardan oluşan hasröekzetkli (okanyuans)ubldokulursi(nybakliznaszyoŞn esikstielm3le)ri.de söz konusudur (bknz Şekil 3).

Hareket Memuru

Tren Kontrolörü

Sabit Blok

Tren Teşkil Memuru

Hareketli Blok

Şekil 3. Sabit Blok Şveekihl 3aSraebikt Beltolkivebhlaorkeketli blok

Hemzemin

Geçit

Raylı sistemlerde trenlere hareket yetkisinin aktarılması iki temel yöntem ile yapılmaktadır.

Şekil 4 TMİ: Trafiğin Telefonla Merkezden İdaresi

BunlardaRn abiyrilnıcissiisTtraefmiğinleTredlefeontlareMnerlkeerzedehn aİdraereksei tanylaemtıknaisgienleinnTaMkİtyaörnıtel-midir. Bu Şekil 4. TMİ: Trafiğin Telefonla Merkezden İdaresi

yöntemdemmaesrkıeizkdei tbeulmunaenl dyisöpneçteer madıidlea vyearipleınlmtrenakkotnatdroılörr.ü,Btruafniğilnargednaenl anlamda birincisi Trafiğin Telefonla Merkezden İdaresi anla- Standartlar

mına gelen TMİ yöntemidir. Bu yöntemde merkezde RaylSı tsaisntemdlaerretlyaörnelik sinyalizasyon sistemlerinin geliştirilmesi, kurulması ve kullanımı

bulunan dispeçer adı da verilen tren kontrolörü, sırasRınadaylsıtasnidsatretlamr çloekröeneymölni beirliyker stuitnmyaaktlaidzıar.sByuosntansdiasrttlearmarlaesrınindainen önemlileri IEC

trafiğin genel anlamda akışından sorumludur ve 6150g8eşleimştsiiyreilsmtanedsarid,ınka udrayualnmaraaksüırevtielmişkuolallnavneımrayılı ssiısrteamsısnekdtöarünü hedef alan

istasyon bölgelerinde bulunan hareket memurları ile 5012s6t,an50d1a2r8,tla5r01ç2o9 kveön5e0m159li bnoilru yCeErNtEuLtEmC a(kCtoamditıér.EBuruopésetnand-e Normalisation

temasa geçerek trenlerin genel hareketleri hakkında bilgi alışverişinde bulunur. İstasyon bölgesindeki trenlerin sevk ve idaresinden sorumlu olan hareket memurları ise hangi trenin istasyon bölgesinde

Élecdtroatercthlanirquae)rasstaınnddaratlareıdnır. öBunestmandlailrtelarridaInEECN 560112560s8tanşdaermdı bsiiryraeylı sistemin veya bunusntabnirdaaltrdsiısnteamidninaypalannalarmaaksı,ürtaestairlımmı,işgeorçleaknlenvmeesria, ytelıstseisditlmemesi, doğrulanması, bakımseınkıntöyraüpınlmüasıhveedieşif baitltiağni za5m0a1n2o6r,ta5da0n1k2a8ld,ır5ılm0a1s2ın9ı içveere5n0b1ü5tü9n hayat döngüsü boyunncoaluyaCpıElmNasEı gLerEekCen(leCri oamyrınittıélı Ebiur rşeokpildéeentardifeeNdeor. rBmu ablaiğslaamtidoankarşımıza çıkan önemli kavramlardan bir tanesi Güvenilirlik (Reliability), Emre Amadelik (Availability), Bakım

Yapılabilirlik (Maintainability) ve Emniyet (Safety) kavramıdır. Karşı düşen İngilizce kelimelerin

31 baş harfleri kullanılarak kısaca RAMS adı verilen bu kavram yardımıyla bir sistemin emniyeti ve kullanışlılığı hakkında detaylı analizler yapmak mümkündür. Burada emre amadelik bir sistemin

verilen bir zamanda veya zaman diliminde kendisinden beklenen bir fonksiyonu yerine getirme

Électrotechnique) standartlarıdır. Bu standartlardan EN 50126 standardı bir raylı sistemin veya bunun bir alt sisteminin planlaması, tasarımı, gerçeklenmesi, test edilmesi, doğrulanması, bakımının yapılması ve işi bittiği zaman ortadan kaldırılmasını içeren bütün hayat döngüsü boyunca yapılması gerekenleri ayrıntılı bir şekilde tarif eder. Bu bağlamda karşımıza çıkan önemli kavramlardan bir tanesi Güvenilirlik (Reliability), Emre Amadelik (Availability), Bakım Yapılabilirlik (Maintainability) ve Emniyet (Safety) kavramıdır. Karşı düşen İngilizce kelimelerin baş harfleri kullanılarak kısaca RAMS adı verilen bu kavram yardımıyla bir sistemin emniyeti ve kullanışlılığı hakkında detaylı analizler yapmak mümkündür. Burada emre amadelik bir sistemin verilen bir zamanda veya zaman diliminde kendisinden beklenen bir fonksiyonu yerine getirme özelliği olarak tanımlanır ve genelde bir olasılık değeri olarak ifade edilir. Örneğin, emre amadeliği %99,998 olarak verilen bir sistem her 100.000 saatte ortalama 2 saat boyunca kendisinden bekleneni yapamaz bir durumda (kapalı/bozuk) kalır, bunun dışındaki sürelerde fonksiyonlarını eksiksiz bir şekilde yerine getirir. Emre amadelik değerinin belirlenmesinde sistemin güvenilirlik ve bakım yapılabilirlik değerleri kullanılır.

RAMS’ın en önemli parçaları arasında yer alan emniyet, olası teknik arızalara ve istemsiz insan hatalarına karşı fonksiyonel emniyet anlamına gelmektedir. Emniyetin sağlanması amacıyla raylı sistemlerde kullanılan ekipmanların hemen hepsi hatada emniyetli (fail-safe) olacak şekilde tasarlanır. Yani bu ekipmanlar bir özkontrol (diyagnoz) sistemi yardımıyla hata durumuna düştüklerini anlarlar ve kendilerini (giriş ve çıkışlarını) emniyetli duruma geçirirler. Raylı sistemler için emniyetli durum genelde ışıkların kırmızı (dur) bildirimi vermesi, trenlerin durması, hemzemin geçitlerin bariyerlerinin kapanması ve makasların konumlarını korumaları olarak düşünülebilir. Aslında bu durumu teknik olarak sağlamak zor değildir. Ancak, bu durumda sistemin emre amadeliği sıfır olmaktadır. Asıl problem bir yandan fonksiyonel emniyeti sağlarken bir yandan da emre amadeliği çok yüksek oranlarda sağlayabilmektir. Bu amaçla sinyalizasyon sistemlerinde kullanılan alt sistem ve ekipmanların önemli bir kısmı yedeklilik (redundancy) prensibine uygun olarak çalışır. Sistemin bir noktasında arıza meydana gelse bile çoğu zaman arıza tespit edilerek arıza oluşan parça devre dışına alınır, parça değiştirilene kadar, o parçanın çalışmayı anında devralan (sıcak) yedekleri üzerinden sistem kesintisiz ve güvenli olarak çalışmaya devam eder.

Bilindiği üzere mühendislikte sıfır hata diye bir şey yoktur. Haliyle bütün mühendislik sistemleri gibi sinyalizasyon sistemleri de hata yapabilirler. Ancak, sinyalizasyon sistemlerinin tehlikeli bir hataya düşme olasılıkları dikkatli bir şekilde hesaplanmıştır.

Bu amaçla EN 50128 ve EN 50129 standartlarında tanımlanmış olan emniyet bütünlüğü seviyesi (safety integrity level) anlamına gelen SIL seviyeleri kullanılmaktadır. Raylı sistemler için SIL 1 ile SIL 4 arasında 4 adet emniyet bütünlüğü seviyesi tanımlanmıştır. Standartlarda bu seviyeler bir saatte sistemin tehlikeli bir hataya düşme olasılığı olarak verilmiştir. Ancak, akılda kalma kolaylığı açısından yaklaşık olarak SIL 1 sistemin her 10 senede ortalama 1 kez tehlikeli hataya düşeceği, SIL 2 sistem için bu durumun her 100 senede ortalama 1 kez olacağı, SIL 3 sistem için 1000 yıl, SIL 4 sistem için ise 10000 yıldan daha uzun sürelerde bir defa tehlikeli hata oluşma olasılığı olduğu söylenebilir. Raylı sistemlerde kullanılan sinyalizasyon sistemleri genelde SIL 3 ve çoğu zaman SIL 4 emniyet bütünlüğü seviyesine sahiptirler. Yani bu sistemlerin kendilerinden kaynaklanan bir nedenle insan hayatını tehlikeye sokacak bir durum oluşturma ihtimalleri genelde 10000 yılda bir civarındadır.

Raylı sistemlerde kullanılacak elektrik, elektronik, programlanabilir ve lojik donanımların tasarımlarının nasıl yapılacağına ilişkin yönlendirmeler EN 50129 standardında mevcuttur. Bu tür donanımlara ilişkin SIL seviyeleri hesaplanırken sistemi oluşturan tüm alt sistem ve parçalar ve bunların birbiriyle ilgisi incelenerek olasılık analizleri (örneğin Markov analizi) kullanılarak sistemin hataya düşme olasılığı hesaplanır. Ancak, bu donanımlar üzerinde koşan yazılımlara ilişkin SIL seviyesini olasılık analizleri ile hesaplamak mümkün değildir. Bunun yerine bu tür yazılımların geliştirilme süreçlerinin nasıl olması gerektiği EN 50128 standardında ayrıntılı bir şekilde açıklanmıştır. Mümkün olduğunca hatasız bir yazılım oluşturulması, oluşan hataların etkin bir şekilde tespit edilmesi ve tespit edilemeyen hataların çeşitli teknikler kullanılarak çalışma sırasında giderilmesi amacıyla standart pek çok teknik önermektedir. Çok fazla miktarda dokümantasyon ve ayrıntılı bir çalışma gerektiren bu çalışma son derece meşakkatlidir.

Sinyalizasyon Sistemleri

Sinyalizasyon sistemleri uygulamaya bağlı olarak değişiklik gösterse de temel yapı Şekil 5’te gösterildiği gibi olup hemen hemen tüm uygulamalarda benzerdir. TMİ’ye benzer şekilde TSİ’de de hattaki bütün trenlerin hareketinden trafik kumanda merkezinde bulunan dispeçer sorumludur. Ancak, burada dispeçer, trenlerin hareketine ilişkin komutları hareket memurlarına iletmez. Bunun yerine merkezi trafik kontrol (centralized traffic control-CTC) adı verilen bir sistem üzerinden komutlarını sinyalizasyon sistemine iletir ve yine aynı sistem üzerinden hat üzerindeki bütün araçların hareketlerini takip edebilir. Dispeçer tarafından

verilen komutlar CTC tarafından anklaşman (inalt sistemler SIL 3 ve çoğu zaman SIL 4 emniyet

terlocking) adı verilen ve sinyalizasyon sisteminde

bütünlüğü seviyesindedirler.

emniyetin en önemli parçası olarak sayılan sisteme

iletilir. Anklaşman CTC üzerinden kendisine ileti-

Güzergâh Prensibi

len komutları değerlendirerek sahanın durumuna bağlı olarak sadece güvenli bulduğu komutları kabul ederek sahaya uygular. Yapısı gereği anklaşman karşılıklı kilitlemeler oluşturarak belirli durumlarda belirli işlevlerin çalışmasına engel olur. Her bir

Açık hat olarak adlandırılan ve herhangi bir makas yapısı içermeyen istasyonlar arası bölgelerde trenlerin emniyeti için genelde blok sinyal prensibinin kullanılması yeterli olur. Ancak, istasyon bölgelerinde

istasyon bölgesinde bir veya daha fazla anklaşman kullanılabileceği gibi birden fazla istasyon bölgesini

trenlerin geçecekleri yollar güzergâh adı verilen parçalara bölünür. Rota (route) adı da verilen gütek bir anklaşmanla kontrol etmek de mümkündür.

zergâhlar genelde bloğun başındaki bir sinyalden

TMİ sistemi ile bir benzetme yapmak gerekirse

bir sonraki bloğun başındaki sinyale kadar olan ve

burada hareket memurunun yerini anklaşman

varsa içerdikleri makasların üzerinden tren geçmealmıştır diye düşünülebilir. Anklaşman sisteminin

sine uygun konumlarını da ifade eden teknik olarak

saha elemanları ile arasındaki bağlantı bakır kablokoruma altına alınmış hat kesimlerini ifade ederler.

larla sağlanabileceği gibi uzak giriş/çıkış birimleri

Dispeçer tren hareketlerini kontrol ederken hangi

(RIO) ile de sağlanabilmektedir. Raylı sistemlerde

trenin hangi güzergâhı kullanacağını belirleyerek

en çok kullanılan saha elemanları arasında belirli

sinyalizasyon sistemine taleplerini iletir. Dispeçer’in

bir bölgede araç olup olmadığının anlaşılmasına

bu taleplerinin CTC tarafından anklaşman sistemine

yardım eden ray devreleri veya aks sayıcıları, trenlere

iletilmesinin ardından anklaşman sistemi talebin

hareket yetkisi veren yol boyu sinyalleri, karayolu ile

uygunluğunu değerlendirmeye alır. Eğer, tehlike

kesişimde trafiği düzenleyen hemzemin geçitleri ve

oluşturacak bir durum söz konusu değilse güzertrenlerin yol değiştirmesini sağlayan makasları saygâh üzerinde bulunan makaslar olmaları gereken

mak mümkündür. Çoğu zaman bu tür sistemlerde

konumlara alınarak ilgili tüm elemanlar ile birlikte

kullanılan makaslar bir makas motoru üzerinden

elektronik olarak kilitlenir. Bu duruma güzergâhın

uzaktan kumanda edilebilir ve izlenebilir. Yine

kurulması adı verilir. Kurulu bir güzergâh ilgili böl-

TMİ ile birtrbenentezşektiilmmeyampumruankungeyreerikniirmseaksainsymaloiztoarsu-nun aldığgıedyeüş(üönnüdleebnil,ir.arGkeandealndeveaynaklyaaşnmdaannd)âbhiirl başka trenin

yonlu sisteamnkllearşdmeantrielensatehşakailramsınedmakuirtuümnuanlt yseisrteinmiler SIL 3givreerçeokğtureznamlearinnSçIaLrp4ıeşmmnaisyıentabvüetüyanlmüğaükasların hatalı

makas motsoervuiynesuinndeadldirıleğrı. düşünülebilir. Genelde anklaşman dâhil anklaşman ile saha arasındaki tüm

konumlara geçerek trenin raydan çıkmasına engel olunacak bir biçimde teknik olarak koruma altına

CTC

Anklaşman

Sinyal

Ray Devresi

Hemzemin Geçit

Şekil 5 Raylı Sistem Sinyalizasyon Sistemlerinin Temel Yapısı

Şekil 5. Raylı Sistem Sinyalizasyon Sistemlerinin Temel Yapısı

Nisan-Mayıs G20ü1z9e•rgSâahyıP-4re65nsibi

Açık hat olarak adlandırılan ve herhangi bir makas yapısı içermeyen istasyonlar arası bölgelerde trenlerin emniyeti için genelde blok sinyal prensibinin kullanılması yeterli olur. Ancak, istasyon bölgelerinde trenlerin geçecekleri yollar güzergâh adı verilen parçalara bölünür. Rota (route) adı

alınmıştır. Bir hat kesiminde hangi güzergâhların olduğu ve bu güzergâhlara ilişkin hangi kilitlemelerin yapılacağı henüz hat tasarım aşamasındayken çok ayrıntılı mühendislik çalışmaları sonucunda belirlenir. Belirlenen bütün kilitleme kuralları anklaşman tablosu adı verilen bir tabloda özetlenir ve anklaşman sistemine tanıtılır. Çoğu zaman aylar süren detaylı yazılım ve donanım testleri sonrasında sistem devreye alınır.

Tren Koruma Sistemleri

Sadece blok sinyal veya güzergâh sistemi ile korunmuş bir hat kesimi her ne kadar emniyetli olsa da hala tren sürücüsünden kaynaklı hatalara açıktır. Bir sürücünün isteyerek veya istemeyerek sinyal sistemi tarafından kendisine iletilmiş olan hız sınırlamasını veya dur bildirimini ihlal etmesi halinde kaza olma olasılığı hâlâ mevcuttur. Raylı sistemlerde insan hatalarından kaynaklı kaza riskini en aza indirmek temel prensip olduğundan pek çok sistemde temel sinyalizasyon sistemini destekleyen ve bu sistem ile bütünleşik olarak çalışan tren koruma sistemleri mevcuttur. Bu tür sistemler içinde en temel koruma işlevini sağlayan ATS adı verilen otomatik tren durdurma (automatic train stop) sistemidir. Bu sistemde trenin önünde bulunan ışığın bilgisi belirli noktalarda trene balis adı da verilen yol boyu bobinleri tarafından iletilir. Bu bilgi tren üzerinde bulunan hatada emniyetli bilgisayar tarafından işlenir ve trenin bir dur bildirimini (kırmızı ışığı) geçme riskinin tespit edilmesi halinde acil fren uygulaması yaparak trenin durdurulması sağlanır. Her ne kadar ATS sistemi emniyetini önemli ölçüde artırsa da trenin önündeki ışıkla ilgili bilgi sadece belirli noktalarda (bazı durumlarda sadece ilgili yol boyu sinyalinin hemen yakınında tek bir noktada) bildirilmesinin bir sonucu olarak acil fren uygulamasına rağmen trenlerin kırmızı ışığı geçerek yetkileri olmayan bölgelere girmeleri mümkündür. Ayrıca, kırmızı ışığa yaklaşmakta olan bir tren uyarı balisini geçtikten sonra ışık geç bildirimi verse bile tren bilgisayarı öndeki ışığın kırmızı olduğunu varsaydığından trenin istenilen şekilde hızlanması mümkün olmamakta, bu da performans kayıplarına sebep olmaktadır. ATP sisteminin bu dezavantajlarını gidermek üzere sinyal bilgisinin belirli noktalarda değil (değişik teknolojiler yardımıyla) sürekli olarak trene aktarıldığı ATP adı verilen otomatik tren koruma sistemleri (automatic train protection) mevcuttur. Bu tür sistemlerde trenin hız eğrisi sürekli olarak tren bilgisayarı tarafından kontrol edilmekte tehlikeli bir durum olma riski algılandığında öncelikle sürücü uyarılmakta eğer sürücü tanımlı bir zaman içinde gerekli müdahaleyi yapmaz ise acil fren sistemi yardımıyla trenin hareket yetkisi sınırlarını aşmadan durdurulması sağlanmaktadır. Gün geçtikçe raylı sistemler üze-

rinde hareket eden araçların kontrolünün insanlar yerine daha çok bilgisayarlar yardımıyla yapılması söz konusudur. Bu işi yapmaya yardımcı olan sistemlere otomatik tren kontrol sistemi manasında ATC (automatic train control) sistemi adı verilmektedir. Çeşitli seviyeler halinde düşünülebilecek otomatik tren kontrol sistemlerinde en düşük düzeyde ATP sistemleri kullanılır. İlerleyen düzeylerle birlikte tren sürücüsünün görevleri azaltılarak sürüşün tamamıyla bilgisayarlar tarafından gerçekleştirilmesi söz konusudur. ATC’nin en üst seviyesi olan ve UTO adı verilen refakatsız tren işletiminde (unattanded train operation) ise trenin işlemesi ile ilgili bütün işlemler bilgisayarlar tarafından yürütülür. Üsküdar-Ümraniye metro hattı bu tür çalışmaya bir örnek olarak verilebilir.

Sonuç

Raylı sistemlerde sinyalizasyon sistemlerinin gerekliliği ve öneminin anlatıldığı bu yazıda sinyalizasyon sistemlerinin temel özellikleri ve çalışma prensipleri hakkında kısa bilgiler aktarılmıştır. Sonuç olarak raylı sistemlerin yapıları gereği özellikle belirli bir trafik yoğunluğunun üzerindeki hat kesimlerinde sinyalizasyon sistemleri raylı sistemlerin vazgeçilmez bir parçasını oluştururlar. İlgili standartlar sayesinde bu tür sistemler hem yüksek emniyete sahip hem de yüksek emre amadeliğe sahiptirler. Çoğu zaman sinyalizasyon sistemlerinin tehlikeli bir hata yapma olasılığı 10000 yılda bir mertebesindedir. Bunun bir sonucu olarak raylı sistem taşımacılığı hava yolu taşımacılığı ile birlikte en emniyetli taşımacılık modu olarak karşımıza çıkar.

Kaynaklar

[1] Key Charts from the Annual Safety Performance Report 2017/18, Rail Safety and Standards Board (RSSB), İngiltere, 2018

[2] Annual Safety Performance Report A reference guide to safety trends on GB railways 2017/2018, Rail Safety and Standards Board (RSSB), İngiltere, 2018

[3] Rail Safety Statistics 2017-18 Annual Statistical Release, Office of Rail and Road, İngiltere, 2018(9)

[4] RAI0501 Rail accidents: casualties by type of accident, Statistical Data Set, GOV.UK, (2018), https:// www.gov.uk/government/statistical-data-sets/rai05-railaccidents-and-safety

[5] Eurostat: Statistics Explained, Railway safety statistics, https://ec.europa.eu/eurostat/statisticsexplained/index.php?title=Archive:Railway_safety_ statistics

[6] İstatistiklerle Ulaştırma, Denizcilik ve Haberleşme 2003-2017, Demiryolu, T.C. Ulaştırma ve Altyapı Bakanlığı, http://www.uab.gov.tr/images/ istatistik/2003-2017.pdf

SİNYALLİ HAT UZUNLUKLARI (2017)-Length of Signalled Lines

Kodu Code

Bölge Region

KONVANSİYONEL HAT KESİMLERİ

Conventional Line Sections

1 Sirkeci-Demirköprü

1 Pehlivanköy-Kapıkule

1 Mandıra-Kırklareli

1 Haydarpaşa-Ankara

1 Arifiye-Adapazarı

1 Tekirdağ-Muratlı

1 Marmaray

1 Gebze-Köseköy

1. Bölge Toplamı-1st Region Total

2 Ankara-Sincan

2 Hasanbey-Ankara

2 Ankara-Boğazköprü

2 Irmak-Zonguldak

2 Boğazköprü-Ulukışla

2 Boğazköprü-Gömeç

2. Bölge Toplamı-2 nd Region Total

3 Hilal-Bandırma

3 Menemen-Aliağa

3 Basmane-Alsancak

3 Basmane-Denizli

3 Torbalı-Ödemiş

3. Bölge Toplamı-3 rd Region Total

4 Boğazköprü-Sivas

4 Samsun-Kalın

4 Hanlı-Bostankaya

4 Sivas-Çetinkaya

4 Tecer-Kangal

4 Çetinkaya-Doğukapı

4. Bölge Toplamı-4 th Region Total

5 Çetinkaya-Malatya

5 Malatya-Diyarbakır

5 Malatya-Fevzipaşa

5. Bölge Toplamı-5 th Region Total

6 Malatya-Fevzipaşa

6 Narlı-Karkamış

6 Köprüağzı-Kahramanmaraş

6 Yenice-Tahtaköprü

6 Toprakkale-İskenderun

6 Konya-Yenice

6. Bölge Toplamı-6 th Region Total

7 Enveriye-Konya

7. Bölge Toplamı-7 th Region Total

KONVANSİYONEL HAT TOPLAMI Conventional Line Total

ANAHAT-Mainlines

TEK HAT 2. 3. ve 4. HATLAR Single Line 2nd, 3rd, 4th Mainlines

3.392

TOPLAM Total

295 68 1 330 8 62 49 114 927 31 231 421 416 171 44 1314 69 52 3 109 2 235 222 2 46 111 48 67 496 142 5 182 329 69 2 2 142 60 100 375 94 94

3.770

35 14 31 3 12 5 2 102 1 70 47 65 25 2 210 18 8 2 29 0 57 34 3 29 2 15 83 13 16 29 11 25 6 13 55 15 15

Bölge YÜKSEK HIZLI HAT KESİMLERİ Region High Speed Line Sections

Ankara-Polatlı (makas)

YHTHST

Polatlı (makas)-Konya Polatlı-Konya müselles Polatlı (makas)-Eskişehir

Eskişehir-Pendik

YÜKSEK HIZLI HAT TOPLAMI High Speed Line Total

TEK HAT Single Line

73 213

5 148 155

ANAHAT-Mainlines 2. 3. ve 4. HATLAR 2nd, 3rd, 4th Mainlines

73 212

6 148 151

TOPLAM Total 146 425 11 296 306

1.184

3 13 13

GENEL TOPLAM-Grand Total

3.986

4.954

(Km)

330 82 1 361 11 74 54 116 1029 32 301 468 481 196 46 1524 87 60 5 138 2 292 256 2 49 140 50 82 579 155 5 198 358 80 2 2 167 66 113 430 109 109

4.321

149 438 11 296 319

1.213

5.534

CUMHURİYET DÖNEMİNDEKİ TREN KAZALARI

Cumhuriyet dönemindeki tren kazaları bilgileri de kazaların daha çok hangi nedenlerden kaynaklandığı konusunda bize bilgi vermektedir (TCDD’nin tren kazalarına ilişkin kayıtları 1942 yılından başlamaktadır).

TCDD’nin istatistiklerine göre, demiryollarında ölümle sonuçlanan kazaların tarihleri, yerleri ve nedenleri şöyledir:

1942 1945 1948 1948 1948 1948 1949 1952 1952 1953 1956 1957 1958 1961 1965 1965 1968 1972 1972 1972 1974 1974 1974 1975 1975 1975 1977 1977 1977 1978 1978 1978 1979 1979 1979 1980

Bor

Bağıştaş

Doğanşehir Yolcu treni raydan çıktı

Samsun

Irmak

Trenin dingili kırıldı

Kayaş

Osmaniye İki tren çarpıştı

Karaisalı

Yolcu treni raydan çıktı

Torbalı

Bekirhüseyin Tren raydan çıktı

Yarımburgaz İki yolcu treni çarpıştı

Çobanlar İki tren çarpıştı

Kartal

Kadılı

Toprakkale Yolcu treni raydan çıktı

Demirçevre Tren kaçması

Akkgedik İki tren çarpıştı

Pehlivanköy İki tren çarpıştı

Gökçekısık İki tren çarpıştı

Zeytinli

Palu

Tren heyelana çarptı

Kalın

Fırat

Sarıkent

Biçer

Bilecik

Ulugüney İki tren çarpıştı

Ankara

Polatlı

Lalabel

Alsancak

Tren otobüse çarptı

Behiçbey İki tren çarpıştı

Horozluhan Tren TIR’a çarptı

Afyon

Ölü ve yaralı sayısı 16 ölü 21 yaralı 40 ölü 40 yaralı 8 ölü 4 yaralı 12 ölü 8 yaralı 38 ölü 103 yaralı 1 ölü 11 yaralı 1 ölü 3 yaralı 31 ölü 15 yaralı 7 ölü 10 yaralı 2 ölü 2 yaralı 1 ölü 1 yaralı 95 ölü 150 yaralı 11 ölü 4 yaralı 15 ölü 70 yaralı 8 ölü 4 yaralı 3 ölü 30 yaralı 1 ölü 2 yaralı 1 ölü 4 ölü 13 yaralı 34 ölü 40 yaralı 16 ölü 35 yaralı 15 ölü 8 yaralı 6 ölü 8 yaralı 5 ölü 1 yaralı 7 ölü 32 yaralı 2 ölü 8 yaralı 5 ölü 7 yaralı 2 ölü 2 yaralı 2 ölü 10 yaralı 1 ölü 12 yaralı 1 ölü 6 yaralı 13 ölü 19 yaralı 16 ölü 119 yaralı 33 ölü 81 yaralı 3 ölü 7 yaralı 12 ölü 24 yaralı

1980 Diyarbakır

1980 1981 1981 1982 1982 1982 1983

İzmit Karakuyu Eskişehir Taşlıdere Demiriz Uluova Bilecik

1986 Porsuk

1986 Hereke

1987 Akhisar

1989 Pozantı 1990 Polatlı

1992 Muş

1995 Ulukışla

1998 Eskişehir

2002 Temelli 2002 Bilecik

2004 Pamukova

2004 2004 2008 2015

Tavşancıl Kocaeli Kütahya Sivas

2017 Kırıkkale

2017 Elazığ 2018 Ankara

Ölü ve yaralı sayısı

Kaçan vagonlar trene çarptı

4 ölü

17 ölü 25 yaralı

5 ölü 15 yaralı

1 ölü 1 yaralı

3 ölü 1 yaralı

1 ölü 2 yaralı

1 ölü 5 yaralı

1 ölü 11 yaralı

2 ölü 1 yaralı

2 ölü 23 yaralı

Yük treni kamyonete çarptı

10 ölü 4 yaralı

4 ölü 5 yaralı

İki yolcu treni çarpıştı 2 ölü 49 yaralı

Rayların sökülmesi nedeniyle tren nehre uçtu

5 ölü 41 yaralı

Ray otobüsü yük vagonlarına çarptı

3 ölü 30 yaralı

Başkent ekspresi raydan çıktı

2 ölü 18 yaralı

Yolcu treni raydan çıktı 1 ölü 8 yaralı

Yük treni raydan çıktı 1 ölü

Hızlandırılmış tren raydan çıktı

38 ölü 95 yaralı

İki yolcu treni çarpıştı 8 ölü 88 yaralı

8 ölü

Yolcu treni raydan çıktı 9 ölü

İki yük treni çarpıştı

Makas değiştirdikten sonra trenin vagonu devrildi

2 ölü

Yüksek hızlı tren kılavuz trene çarptı

9 ölü 86 yaralı.

Tablodan görüldüğü gibi, demiryollarımızda 77 yılda 62 ölümlü kaza meydana gelmiştir. Bu kazalarda 607 yurttaşımız ölmüş, 2119 yurttaşımız yaralanmıştır. Bunlar çok yüksek kayıp oranlarıdır. Ayrıca ölü sayısı, kaza anında ölenlerin sayısıdır. Yaralandıktan bir süre sonra ölenlerin sayısı bilinmemektedir. Ayrıca yaralananlardan kaçının hayatının geri kalan kısmını ağır sakatlık koşullarında veya bazı uzuvlarını kaybetmiş olarak yaşadığı da bilinmemektedir.

Kazaların 15’i trenin raydan çıkmasıyla olmuştur. 44 kaza ise çarpışma nedeniyle yaşanmıştır. Trenlerin çarpışma nedeniyle kazaya uğramasının, raydan çıkma olaylarının yaklaşık üç katı olduğu görülmektedir.