Ulaştırma Politikaları, Yüksek Hızlı Demiryolları ve Teknik Gelişimler - 4

Yüksek Hızlı Tren (YHT) konusunda geçtiğimiz hafta, ana teknik temaları işlemiş; prototiplerin testlerini, çekiş testlerini anlatmıştık. Teknik gelişmeleri de ele alarak güvenli sürüş vitesi ile dayanıklılık testinin gerekliliğini ifade etmiştik. Aynı çerçevede diğer belirleyici ögeleri bu hafta ele alacağız.

Güvenlik

400 km/saat’e varan birçok test sürüşü sayesinde, bu hız aralıklarında herhangi bir güvenlik endişesi olmadığı teyit edilmek durumunda kalmıştır. Dingil yükleri, yatay kuvvetler ve derayman etkisinin hepsi belirli bir izin verilebilir ve göz ardı edilebilir aralıkta kalmaktadır. 

Başlangıçta; JR East yapısal bir ihtiyaç olarak depreme meyilli bir bölgedeki güvenlik operasyonlarına ağırlık vermiştir. 2004 yılında Niigata Chuetsu depreminde Joetsu Shinkansen’ in deraymanına karşılık, trenlerin daha hızlı durdurulması, acil fren sisteminin daha hızlı devreye girmesi ve güç çekiminin kesilmesi için geçen zamanın düşürülmesi için adımlar atılmıştır. Aynı zamanda; trenin raydan çıkmasını önlemek için her bir bujiye yerleştirilen bir L profilli kılavuz geliştirilmiştir. Bu özelliklerin hepsi, şimdilerde ticari hizmet veren Shinkansen trenlerine adapte edilmiştir. 

Deprem süresince yüksek hız kaynaklı olarak oluşacak ilave risklerin sınırlandırılması için, Fastech 360 trenleri olabildiğince hızlı doldurulabilmeleri için ayrodinamik 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 bin metre mesafede durması sağlanmaktadır. 340 km/saat hızda aynı durma mesafesi ayrodinamik 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 buji 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 rüzgar 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.

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 güzergahlarda 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. 

Bütün bu ölçümlerin bir sonucu olarak; iki Fastech 360 treninin mevcut hızlardaki çoklu işletimindeki gürültü düzeylerinin, E2 ve E3 serisinin setine sahip bir trenden daha düşük olduğu görülmüştür. Bununla beraber; 360 km/saat hızlarda henüz gürültü istenen düzeye indirilememiştir. Özellikle Fastech 360Z trenlerinin, çiftli test trenlerinde gürültüyü arttırıcı eğilimli daha küçük ölçülerdeki türlerinde gürültü azaltılmasını sağlamak daha zordur. 360 km/saat’te ticari hızı sağlamak için, ilk olarak pantograf gürültüsünün ölçümlerinin ve köprülerde trenlerin ürettiği gürültünün araştırılmasına ihtiyaç duyulmakta, ayrıca düşük frekanslı gürültünün kesilmesi gerekmektedir. 

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 buji 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 kademeyi engellemekte, kurblarda daha yüksek hızlarda işletimi sağlamaktadır. Örneğin tren 4000 m yarıçaplı kurbda 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 ayrodinamik 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. 

Hepinize sağlıklı huzurlu mutlu ve başarılı bir hafta dilerim. ■