Kentiçi raylı sistemlerin üstyapısı ve dinamik analizi

Abstract

Son yıllarda büyük gelişim gösteren demiryolları, ulaşım sistemleri içerisinde önemli bir yere sahiptir. Globalleşen dünyada yolcu ve yük taşımacılığına olan ihtiyaç oldukça artmıştır. Kent içi trafik ihtiyacının artmasından ötürü, raylı sistem kapasitelerinin artırılması ihtiyacı hissedilmiştir. Kapasitenin artması, hız ve dingil başına etkiyen yüklerde artışlara neden olarak, raylı sistem üstyapısında dinamik zorlanma, üstyapı elemanlarında yorulma hasarları gibi problemleri beraberinde getirmektedir. Bu problemler sonucunda bakım ve onarım masraflarında ciddi artışlar meydana gelmektedir. Tüm bu olumsuzlukları en aza indirmek için yol tasarımında hem rijit üstyapı seçenekleri hem de balastlı üstyapı seçeneklerinde uygun tasarım ve üstyapı bileşenleri araştırılmaktadır. Demiryolu sistemleri elastik yapılarından ötürü hız ve dingil yüklerindeki artışa bağlı olarak oldukça fazla titreşime ve zorlayıcı kuvvete maruz kalmaktadır. Bu kuvvetler sistemde çökmeler meydana getirmektedir. Yük taşıyan her yapıda beklendiği gibi belirli sınırlar dahilinde demiryolu sistemlerinde de çökmelerin olması sürpriz değildir. Oluşacak bu çökmelerin maksimum değerinin hangi frekansta oluşacağını bilmemiz, rezonans riskini en aza indirmemizde bize yardımcı olacaktır. Zorlayıcı kuvvetlerden bir veya birkaçının frekansı ile sistemin doğal frekansının çakışması durumunda, titreşim genliği açısından tahrip edici özelliğe sahip rezonans titreşimleri meydana gelecektir. Bu tip sorunlarla karşılaşılmaması için, yapacağımız kapsamlı bir dinamik analiz yardımıyla uygun yol tipini, uygun yol bileşenleri ile birlikte seçebiliriz. Bu çalışmada "Kent içi Raylı Sistemlerin Üstyapısı ve Dinamik Analizi" konusu incelenmiştir. İlk bölümde konuya kısaca giriş yapıldıktan sonra, ikinci bölümde öncelikle kent içi demiryolu üstyapı tipleri ile yol yapısına gelen etkiler kısaca ele alınmıştır. Üçüncü bölümde, "Titreşim Analizi" başlığı altında, titreşim kavramı, titreşim çeşitleri ve titreşim sönümleyiciler ele alınmıştır. Dördüncü bölümde ise, yol sisteminin modellenmesi, yol dinamiği için kullanılabilecek çözüm teknikleri incelenmiştir. Seçilen standart yol modeli için frekans tanım alanlı çözüm metodu ile analitik çözümlemeler yapılarak, farklı yol bileşenlerinin kullanılması durumunda elde edilen sonuçlar ve daha önceden benzer konuda yapılmış çalışmada elde edilen sonuç ile yapılan bir karşılaştırma sunulmuştur. Bu çalışmada bir önce yapılan çalışmadan bir adım ileri gidilerek, söz konusu modelin travers altında bulunan tabaka detaylandırılmıştır. Yapılan bu detaylandırma sonucunda tüm rijit üstyapı tipleri için kullanılabilecek bir model sunulmuştur. Sonuçlar bölümünde ise, gelecekte yapılacak çalışmalara ışık tutması açısından genel tavsiyelerde bulunulmuş ve bu çalışmanın sonucunda elde edilen bilgiler ışığında da birtakım önerilere yer verilmiştir.