Sinyalizasyon sistemleri, Tramvay ( SIL2-3), Hafif Metro ve Metro (SIL4) gibi raylı sistemler için vazgeçilmez unsur olan “emniyetin”, ilgili süreçlerin en dakik ve güvenilir biçimde gerçekleştirilmesi suretiyle sağlandığı sistemlerdir. Bu sistemler güvenlik kadar, teknik, yönetimsel ve maliyet açılarından da büyük avantajlar sunmaktadır.
Raylı Sistemler
90’lı yıllara kadar ülkemizde raylı sistemlerin kullanımı çok yaygın olmasa da artan trafik sorununun çözümü için hızla artan biçimde raylı sistemlerin tercih edildiğini görmekteyiz. Raylı sistemler için temel sinyalizasyon kavramlarını açıklayarak yazıya devam edelim.
SIL (Safety Integrity Level)
SIL sertifikası sistemin güvenirliğini ifade eder. SIL seviyesi temel 4 seviye ile ifade edilir ve SIL seviyesi arttıkça sistemin karmaşıklığıyla birlikte güvenlik seviyesi de riskleri minimize etmek için artar.
SIF (Safety Instrumented Function)
Buradaki temel fonksiyon SIF, bir işlem sırasında oluşabilecek tehlikeli durumun belirlenerek bunun önlenmesini ifade eder. SIF fonksiyonlarının tümü SIS (Safety Instrumented System)’ı oluşturur. SIS, sistemin tümünü kontrol eden ve tehlikeli durumlarda sistemi güvenli bir duruma getiren kontrol sistemidir.
“Fonksiyonel Emniyet” terimi ise sistemdeki tüm SIF fonksiyonlarının çalışarak riskin kabul edilebilir düzeye indirilmesini ifade eder.
Otomatik Tren Durdurma Sistemi (Automatic Train Stopping – ATS)
Demiryolu işletmeciliğinde emniyetli ve verimli bir tren trafiğinin sağlanması amacıyla farklı tren kontrol sistemleri geliştirilmiş olup bunlardan bazıları (ATS) otomatik tren durdurma, (ATP) otomatik tren koruma, (ATC) otomatik tren kontrolüdür.
ATS sistemi, trafiğin elektriksel sinyaller aracılığıyla kontrol edildiği yerlerde trenin hızının kontrol edilerek gerekli hallerde makinisti de uyararak trenin durdurulmasını sağlayan güvenlik sistemidir.
ATS sistemi yol boyunca yerleştirilen magnetler ve yanlarındaki sinyaller aracılığıyla trenlerin hızlarını araç üstü donanımlardaki bilgilerle karşılıklı olarak kontrol eder.
Otomatik Tren Koruma Sistemi (Automatic Train Protection – ATP)
ATP sistemi, ATS sisteminden gelen bilgiler doğrultusunda makinistin olması gereken hızlara düşmediği ya da treni durdurmadığı noktada devreye girerek müdahalede bulunan koruma sistemidir.
Otomatik Tren Kontrol Sistemi (Automatic Train Control – ATC)
ATS sistemiyle benzer yapısı olmasına karşın, öndeki ve arkadaki trenlerin konumlarına göre trenin hızını ayarlar. ATS sisteminden farklı olarak kapıların açılması/kapanması vb. güvenlik süreçleri de ATC tarafından yönetilir.
Sinyalizasyon Sistemleri
Raylı sistemlerin ilk yıllarında hem tren hızlarının hem de trafik yoğunluğunun düşük olması nedeniyle herhangi bir güvenlik tedbirine gerek duyulmuyordu. Amiyane tabirle güvenlik makiniste emanetti. Yaşanan kazalarla birlikte önce işaretçi görevlilerle zaman aralık yöntemi kullanılarak güvenlik sağlanmaya çalışılsa da sonraki süreçte artan trafik yoğunluğuyla birlikte güvenlik, mesafe aralık yöntemi ve sinyalizasyon sistemleri ile sağlanmaya başlanmıştır.
Özetle raylı sistemlerin ilk yıllarında zaman aralık yöntemi kullanılıyorken, sonraları mesafe aralık yöntemleri kullanılmıştır ki bu sinyalizasyon sistemleri ile sağlanmaktadır. Günümüzde sinyalizasyon sistemlerinin kullanımı artık trenleri makinist olmadan otomatik olarak sürebilir dereceye getirmiştir.
Sinyalizasyon sistemi Saha Ekipmaları (Ray devreleri, Otomatik Makaslar, Sinyal Lambaları, Tren haberleşme ekipmanları) ile Merkezi yazılım ve interlocking olmak üzere 2 bölümde incelenebilir.
Ray Devreleri
Ray devreleri (Tren algılama); İzole Cebireli Ray Devreleri, Kodlu Ray Devreleri, Aks Sayıcılı Ray Devreler ve Hareketli Blok (Moving Block) Ray Devreleri olmak üzere 4 çeşittir.
Bunlardan İzole Cebireli Ray Devrelerinde izole edilmiş bölgeden uygulanan gerilime göre bir geri dönüş gerilimi alınıyorsa ray bölgesinde tren yok, dönüş gerilimi alınmıyorsa tren var demektir. Olası arıza hallerinde gerilim gelmeyeceği göz önüne alınarak burada trenin olduğu varsayılır.
Kodlu Ray Devreleri ses frekansını kullanır ve verilen sinyalde bir değişiklik olması rayda bir trenin olduğu anlamında gelir. Kısa mesafeli ve kesintisiz yerlerde bu sistemin kullanılması emniyet ve maliyet açısından oldukça yararlıdır.
Aks Sayıcılı Ray Devreleri raya giren çıkan aksları sayarak trenin yerini tespit ederek güvenlik sağlayan sistemlerdir. Dünya’da kullanımları hızla artmaktadır.
Hareketli Blok (Moving Block) Ray Devreleri uzunluğu trenin hızına, durma mesafesine, fren gücüne, bölgenin kurp ve eğim parametrelerine göre değişen sanal bloklar kullanır.
Sinyalizasyon Sistemlerinin kullanımı
Düz ve görüşün sürekli olduğu bölgelerde görerek sürüş uygulanırken, makas ve tünel bölgelerinde bir trenin ilgili makasa giriş çıkışına karar veren interlocking sistemi kullanılır. İnterlocking sistemi en temel olarak trenin girmek istediği rayda herhangi bir tren tespit edilmişse o rayın kilitlenerek trenin buraya girmesini engelleyen sistemdir.
Tam Otomatik Sürücüsüz Sistemlerin kullanılması ile kazaların en büyük faktörü olan insan faktörü minimize edilmiştir. Bu sistemler ile trenlerin anlık tespiti ile kazalar önlenebilirken trenler arası mesafelerin bildirilmesi ile yolcuların bekleme süreleri kısalmakta ve yüksek işletme esnekliğiyle verimlilik artmaktadır. Bu sistemler düşük bakım maliyeti ile de avantajlıdır.
Günümüzde hafif metro ve metrolarda en çok Sabit (Fixed) blok manuel sürüş, Sabit (Fixed) blok otomatik sürüş ve Hareketli (Moving blok) otomatik sürüş sinyalizasyon sistemleri kullanılır.
Sabit (Fixed) blok manuel sürüş
Genel olarak 10 dk. Ve altındaki mesafelerde kullanılan bu sistemde trenin ilgili güzergahı 10 dk. Da tamamlayacağı varsayılır. Bu noktada makinistin bu süreden daha kısa sürede bu mesafeyi katetmesi kazalara neden olabilir. Bu noktada Makinist Bilgilendirme Sistemleri (DIS) ve Araç Takip Sistemleri kullanılması gerekmektedir.
Sabit (Fixed) blok otomatik sürüş
Yukarıda anlatılan manuel sürüş sistemine göre ortalama olarak %20 civarında daha maliyetli olmasına karşın, trenin otomatik sürüşü ve enerji maliyetleri ile hattın daha verimli kullanılması sağlanır. Blok mesafesi dizayn aşamasında belirlendiği için ortalama olarak tren sıklığının 2 dk. Kadar olduğu bölgelerde kullanılması uygundur.
Bu sistemde trenin hangi hızda gideceğine kadar interlocking sistemi karar verir ve trenlerin konumunu algılayarak durması gerektiği noktaya kadar trene bildirir.
Hareketli (Moving blok) otomatik sürüş
Yukarıda da bahsedildiği gibi her trenin öndeki trene ne kadar yaklaşacağı trenin hızı, fren gücü ve yol durumuna göre anlık hesaplanır ve trene iletilir. Her trenin bulunduğu bölge ayrı ayrı kilitlenir ve her trenin hızı ayrı ayrı hesaplanır. Güvenlik seviyesi nedeniyle sinyalizasyon çift kanal haberleşme ile yedekli olarak sağlanır.
