Yenilikçi Ulaştırma ve Yüksek Hızlı Trenler - 5

Deprem süresince yüksek hız kaynaklı olarak oluşacak ilave risklerin sınırlandırılması için, Fastech 360 trenleri olabildiğince hızlı doldurulabilmeleri için aerodinamik yapının geliştirilmesi ve tutunmanın arttırılması adına ilgili malzemelerle donatılmıştır. Bu konuda oldukça yeni gelişmeler gerçekleştirilmiş olup 360 km/saat’lik hıza sahip bir trenin 4.000 m mesafede durması sağlanmaktadır. 340 km/saat hızda aynı durma mesafesi aerodinamik paneller olmaksızın sağlanabilmektedir.

Kar Koşulları Altında

Kış boyunca; Shinkansen’ in belirli kesitlerinde büyük kar yağışı görülmektedir. Kar araçların üzerinde birikmekte olup buz tabakaları halinde düşerek trenlere ve zemindeki malzemeye zarar vermektedir. Kar birikmesini sınırlandırmak için koruma amaçlı olarak metale yapıştırılan boji yapısı tasarımları test edilmiştir. Diğer teknik ise karı eritmek için sabit malzemedeki ısı enerjisini kullanan ısıtıcıların kullanılmasıdır. Aynı zamanda; taşıtlara kar sıkışmalarını engellemek için şişirilebilir botlar sınanmıştır. Daha etkin çalışan ısıtıcılarla ilgili çalışmalar devam etmekte olup dayanımları test edilmektedir.

Mini-Shinkansen’lerin kesitlerinde trenlerin kardan korunması için zemin suyunu ısıtmak için bir diğer seçenek ise su jetleridir.

Altyapı

Çalışma; raylar, hatlar ve mühendislik yapılarının incelenmesini ve gerektiği takdirde güçlendirilmesi veya modifiye edilmesini kapsamaktadır. Çalışma sonucunda, raylar ve mühendislik yapıları için büyük ölçekli bir yenileme gerekmediği görülmüştür. Bununla beraber çalışma; mevcut yapının standartları sağlaması için, havai bağlantı kablolarının gerilme kuvvetinin arttırılması ve kablo ağırlıklarının düşürülmesi gerekliliğini ortaya koymuştur. Yüksek işletim hızlarıyla ilgili bir diğer konu, trenlerin maruz kaldığı rüzgâr hızı olup bakım ekibini ve platformda bekleyen yolcuları etkilemektedir. Bununla beraber; güncel test sonuçları, mevcut düzeyde bu gibi etkilerin çok çeşitlilik göstermediğini ifade etmektedir. Bu; tren burnu ve pürüzsüz taşıt yapısının başarılı tasarımının bir sonucudur.

Çevre Dostu ve Daha Az Gürültülü Trenler

Gürültü azaltılması, irdelenmesi gereken en önemli konulardan biridir. Bu nedenle; Fastech 360 trenleri yapılmadan önce JR East gürültü azaltılması için gürültü kaynaklarının tanımlanması ve analizini içeren bir çalışma yapmıştır.

Bu çalışmanın sonuçları, iki test trenine uygulanmış olup bu trenler çeşitli gürültü azatlım özelliklerine sahiptir: yeni tip bir pantograf çerçevesi, tek kollu düşük gürültü pantografı, taşıtlar arasında pürüzsüz sabit kaplama, mürettebat giriş kapılarında pürüzsüz kulplar, kar sürüm kaplamaları, hava akımına gömülü yüksek voltajlı kablolar, gövde yüzüne yaslı tıkaç kapıları, taşıt yapısının eteği ve alt kısmı için boji kaplamaları ve gürültü emilim yapısı.

Fastech 360Z’ deki pantograf perdeleri, Mini Shinkansen’ de bırakılan boşluğu ihlal etmekte olup perdeler, rehabilite edilen güzergâhlarda düşük hızlı işletimlerde Mini Shinkansen yapı profiline uyacak şekilde daraltılabilir.

Shinkansen hatlarının uzun kesitleri; işletim gürültüsünün çevreye yayılmasını engellemek için ray tarafında gürültü perdesine sahiptir. Öngörülen yüksek hızlar için; gürültü perdelerinin üst kısımlarına, gürültü miktarını düşürmek için ses geçirmez tasarımlar yapılmıştır.

Mikro Basınç Dalgaları

Tren bir tünele yüksek hızla girdiğinde, tünel seyahatince yüksek gürültüyle basınç dalgaları oluşmaktadır. Dalgalar tünel çıkışında mikro basınç dalgaları olarak ortaya çıkar, tünel gabarisinde bir gürültü patlaması meydana getirir ve bazen yakın binalarda pencerelerin titremesine neden olur. 360 km/saat hızda katener dizileri tasarım kriterleri nedeniyle mevcut düzeylerde mikro basınç dalgalarını düşürmek mümkün görünmemektedir. Bu nedenle; mikro basınç dalgalarının etkilerinin azaltılması için ilave altyapı çalışması yapılmasına karar verilmiştir.

Fastech 360S için; ok hattı (arrow line) ve akıntı hattı (stream line) olarak tanımlanan 16m uzunluğundaki iki burun tipi test edilmiştir. Fastech 360Z için ise; 16 m ve 13 m akıntı hattı burun tipleri karşılaştırılmıştır. Ok hattı burun tipinin daha üstün olduğu ve Fastech 360S 16 m burun tipi ile Fastech 360Z 13 m burun tipinin hemen hemen aynı düzeyde mikro basınç dalgası ürettiği sonucu alınmıştır. Ayrıca; tünel tepe noktaları da 360 km/saat işletim hızına göre hesaplanmış olup tünel tepe noktalarında maliyeti düşürmek için boru ve hafif panellerle ilgili geliştirme çalışmaları yürütülmektedir.

Daha Fazla Konfor

Yüksek hızlarda yatay ve düşey titreşimleri düşürmek için; test programı boyunca birçok elemanın ince ayarı yapılmıştır. Aynı zamanda şartnamenin yerine getirilmesi için boji çizikleri gözden geçirilmiştir. Test süresince; araç gövdesi titreşim ekipmanının pinomatik aktüvatörü, elektromanyetik aygıtla değiştirilmiştir. Bu; çözüm üretme kapasitesini arttırmakta ve yüksek hızlarda yatay titreşimin bastırılması için gerekli kuvvetin daha iyi kontrolünü sağlamaktadır. Bu değişimler sayesinde; 275 km/saat hızlarda Fastech 360S’in sürüş kalitesi E2 serisi tren setlerinin üzerine çıkmıştır. Kurblarda sürüş kalitesinin arttırılması için; hava yastıklarını kullanan basit bir devrilme sistemi geliştirilmiştir. Bu; eşik değerin üzerine çıkabilecek bir sademeyi engellemekte, kurblarda daha yüksek hızlarda işletimi sağlamaktadır. Örneğin tren 4000 m yarıçaplı kurbta 330 km/saat, 6000 m yarıçaplı kurbta ise 360 km/saat hızın üzerine çıkabilmektedir.

Fastech 360Z’de sürüş kalitesi; hava yastıklarıyla devrilme kontrol yönteminin geliştirilmesiyle arttırılmıştır. Ayrıca; Fastech 360S’lerin tünellerde çoklu işletimi sırasında taşıt gövdesini salınım ve titreşimlerden korumak için yeni bir ayarlama yöntemi geliştirilmiştir. Buna; çift işletim sırasında iki farklı gövde profili tarafından üretilen yüksek aerodinamik kuvvetleri nedeniyle ihtiyaç duyulmuştur.

320 km/saat hızlarda; sürüş kalitesinin Shinkansen trenlerinin üzerine çıktığı tespit edilebilmektedir. Bununla beraber; 360 km/saat hızlarda tatmin edici bir sürüş kalitesine ulaşılması gerekmekte olup bu, gelecekte de karşılaşılmaya devam edecek bir zorluktur.

Ses Yalıtımı

Yüksek hızlarda dahi, kullanıcının konforu açısından gürültü düzeyinin yolcu salonlarında düşük tutulması önemlidir. Fastech 360’ da hedeflenen; 360 km/saat’te tren içinde normal iletişime izin veren gürültü düzeyinin sağlanmasıdır. Bu da; pencerelerin, yan panellerin, tavan ve tabanın ses yalıtımının, havalandırma ve taban altı ekipmanının gürültü azatlımı etkisiyle geliştirilmesini gerektirmektedir.

Bu geliştirme paketi; istenen etkiyi oluşturmuş olup 360 km/saat hızda Fastech 360 trenlerinin, tren içi gürültü düzeyi, 275 km/saat hızda E2 serilerinin gürültü düzeyinden daha düşüktür.

Yeni Nesil Tren Setleri

JR East 2007’de; 2010 mali yılından 2013 mali yılına kadar Tohoku Shinkansen’in işletim hızını bütün Hayate ve Komachi servislerinde dereceli olarak arttırarak 320 km/saat’e ulaştırmayı planladığını duyurmuştur. Fastesch 360 trenlerinin test sonuçları, çevresel ve maliyet etkin bakış açısından hareketle; hızı 320 km/saat’te sınırlamanın uygun olacağı düşünülmüştür. Dolayısıyla E5 Serisi olarak belirlenmiş yeni nesil ticari tren setleri, azami 320 km/saat hıza göre belirlenmiş olup bu çerçevede Japonya’daki en hızlı ticari işletimi JR East gerçekleştirmiş olmaktadır. E5 Sersinin ilk üretimleri 17 Haziran’ da Sendai’de işletime başlamıştır. E5 Serisi; Fastech 360 trenleri için geliştirilen bazı özellikleri de kapsamaktadır. Bu özellikler; uzun bir burun şekli, boji kaplamaları, araçlar arası pürüzsüz kaplamalar, düşük gürültü bir pantograf, dayanım gelişimleri, bütün taşıtlarda yatar gövdeli ve tam etkin süspansiyonu içermektedir. 2009 mali yılı boyunca ilk ürün tren setleri için performans ve dayanım testi programları yapılmış olup 2010 mali yılının sonu itibariyle Tohoku Shinkansen’ de ticari hizmetlerin başlaması hedeflenmiştir.

Gelecek Planlamaları

360 km/saat işletim hızı planları geçici olarak ertelendiğinde JR East, Shinkansen trenlerinde hız artırımı için teknolojik geliştirme faaliyetlerine vermeyi taahhüt ettiği desteğin arkasında durmaya devam etmiştir. Hız artırımı konusu ile ilgilenmesine karşın, Fastech 360 trenlerinin bu konudaki zorluklarının öngörülenin üzerinde olduğu görülmüştür. Ve bu zorlukların aşılmasının bir günlük konu olmadığı da anlaşılmıştır.

Hız artırımından önce; JR East kararını daha fazla araştırma ve deneyime temellendirecektir. Daha yüksek işletim hızlarını sınanması olayına devam edilecek olup hedefler yeni bakış açılarıyla yeniden değerlendirilecektir. Ekstra altyapı maliyetlerini ortadan kaldırılması, güzergâh boyu gürültünün azaltılması, tünellerdeki mikro basınç dalga etkilerinin hafifletilmesi ve kurblardaki sürüş kalitesinin arttırılması hedeflenmektedir.

Devam edecek...