Sinyalizasyon

Arabaların kullanılmasından önce, dünyanın ilk trafik ışıkları Fransa’da politikacıları parlamento binalarına güvenli bir şekilde taşımak için kullanıldı. Saat çubuklarıyla kontrol edilen trafik ışıkları kırmızı ve yeşil fenerlerden oluşuyor. 1914 yılında Amerika Birleşik Devletleri’nde elektrikli trafik ışıkları ilk olarak trafik ışıkları ve uyarı seslerinden oluşuyordu. İlk elektrikli trafik ışıklarının ortaya çıkmasından tam 15 yıl sonra, Türkiye’ye gelen trafik ışıklarına uyarı için sarı eklendi.

Yaya ve araç yoğunluğunun yüksek olduğu bölgelerde trafik ışıkları, sinyal adı verilen belirli zaman aralıklarında sistematik olarak çalıştırılır. Günümüzde ileri teknolojiden yararlanan sinyal türleri bulunmaktadır. Kara, deniz, demiryolu ve hava sinyal türleri vardır. Yol sinyalleri, tren kontrolü için demiryollarında kullanılan ışıklardan esinlenmiştir.

Sinyalizasyon (Trafik Yönetim Sistemi), madenler, üretim tesisleri ve depolar gibi endüstriyel ortamlarda motorlu taşıtların neden olduğu trafik yoğunluğundan kaynaklanan verimlilik kayıplarını ve iş güvenliği risklerini önlemek için tasarlanmış ödüllü (2019 RFID Journal) iş güvenliği ve verimlilik sistemidir.

Otoyol sinyalleri de merkezi sistem kontrolü ve ekipman kontrolü olarak ikiye ayrılır. Merkezi sistem tarafından kontrol edilen sinyaller, trafiğin yoğun olduğu büyük şehirlerde yapılır. Merkezi sistem kontrolünün amacı, gereksiz trafik kuyruklarını önlemek için merkezin trafik yoğunluğuna göre kavşak zamanını değiştirmektir. Cihaz kontrolünün sinyalizasyonu küçük şehirlerde kullanılır ve güvenli geçişi sağlamak için düzenli kontrol yeterlidir. Cihaz kontrol sistemleri sabit zamanlı, değişken zamanlı ve dedektör kontrol tiplerinde mevcuttur. Dedektör zemine yerleştirildiği için yoğun trafik yollarında uzun bir yeşil ışık süresini koruyabilir. Sabit zaman kontrolünde cihaz, bağlantı noktasını sabit bir zamanda 24 saat çalıştırır. Değişken zaman kontrolünde belirli yolların seyahat süresi belirli zaman aralıklarında daha uzun tutulur. Ayrıca sinyal tiplerini kullanmayan topluluklar ve küçük kavşaklarda çeşitli uyarı levhaları kurulur. Kontrolsüz trafikte yaya önceliği önemlidir.

Demiryolu, deniz ve hava sinyallerinde, karayolu sinyallerinden farklı olarak ses sinyalleri için kullanılabilir. Özellikle demiryolu sinyalizasyonunda, trenlerin geçişini ve güvenli durmasını sağlamak için gereken ince hesaplara göre ayarlamalar yapılması gerekmektedir.

Sinyalizasyon, kullanılan araç türü ne olursa olsun can güvenliğini sağlamak için kullanılan sistemlerden biridir. Sinyaller sadece trafik için kullanılmaz, aynı zamanda çocukların basit bir sinyal sistemi ile parkurdaki trafik kurallarını öğrenmelerini sağlar. Özellikle günümüzde çocuklarımızı daha bilinçli hale getirmek için okullarda eğitim için yerinde özel öğretmenler ve trafik polisleri ve çocuklara özel yapılmış trafik eğitim parkurları bulunmaktadır.

Açık ocak ve kapalı maden ocaklarında kamyon hatlarının yanı sıra fabrika ve üretim tesislerinde forklift, sağım kamyonu, reach kamyon vb. dağıtım araçlarının simülasyonunu yaparak belirli güzergahlarda gereksiz trafiği engeller ve Alan sinyallerini trafik yoğunluğunu arttırır. UWB (Ultra Geniş Bant) altyapısına sahip kablosuz iletişim ağları, araçların belirli rotalarda trafik oluşturmasını önlemek için hafif yönlerle birlikte çalışarak araçlardaki aktif RFID etiketlerini takip eder.

DEMİR YOLU SIL SİNYALİZASYON SİSTEMİ NEDİR?

Sinyalizasyon sistemleri, ilgili süreçleri en dakik ve güvenilir şekilde gerçekleştirerek “güvenlik” sağlayan sistemler olup, tramvay (SIL2-3), hafif raylı sistem ve metro (SIL4) gibi raylı sistemlerin ayrılmaz bir parçasıdır. Bu sistemler teknoloji, yönetim ve maliyet ve güvenlik açısından büyük avantajlara sahiptir.

RAYLI SİSTEMLER

Ülkemizde 90’lı yıllardan önce raylı sistem kullanımı çok yaygın olmasa da, artan trafik problemlerinin çözümünde raylı sistemin giderek ilk tercih haline geldiğini görüyoruz. Bu yazımıza demiryolu sisteminin temel sinyalizasyon kavramlarını anlatarak devam edelim.

SIL (SAFETY INTEGRİTY LEVEL)

SIL sertifikası sistemin güvenilirliğini gösterir. SIL seviyesi dört temel seviye ile temsil edilir ve SIL seviyesi arttıkça sistemin karmaşıklığı ve güvenlik seviyesi de artar, böylece risk en aza indirilir.

SIF (SAFETY INSTRUMENTED FUNCTİON)

Buradaki temel fonksiyon olan SIF, işlem sırasında oluşabilecek tehlikeli durumların tespiti ve önlenmesini ifade etmektedir. Tüm SIF işlevleri bir SIS (Güvenlik Enstrümanlı Sistem) oluşturur. SIS, tüm sistemi kontrol eden ve sistemi tehlikeli durumlarda güvenli hale getiren kontrol sistemidir.

“İşlevsel güvenlik” terimi, işletim sistemindeki tüm SIF işlevleri aracılığıyla riskin kabul edilebilir bir düzeye indirilmesi anlamına gelir.

OTOMATİK TREN DURDURMA SİSTEMİ (AUTOMATİC TRAIN STOPPİNG – ATS)

Demiryolu işletmeciliğinde trenlerin güvenli ve verimli çalışmasını sağlamak için (ATS) otomatik tren durdurma, (ATP) otomatik tren koruma, (ATC) otomatik tren kontrol sistemleri olmak üzere farklı tren kontrol sistemleri geliştirilmiştir.

ATS sistemi, trafiğin elektrik sinyalleri ile kontrol edildiği, trenin hızını kontrol ederek treni durduran ve gerektiğinde sürücüyü uyaran bir güvenlik sistemidir.

ATS sistemi, yol boyunca yerleştirilmiş mıknatıslar ve yan taraftaki sinyaller aracılığıyla araç üstü ekipmanlardaki bilgilerle trenin hızını kontrol eder.

OTOMATİK TREN KORUMA SİSTEMİ (AUTOMATİC TRAIN PROTECTION – ATP)

ATP sistemi, ATS sisteminden gelen bilgilere göre makinistin istenilen hıza yavaşlamadığı veya treni durdurmadığı noktada müdahale eden bir koruma sistemidir.

OTOMATİK TREN KONTROL SİSTEMİ (AUTOMATİC TRAIN CONTROL – ATC)

Yapısı ATS sistemine benzese de, önündeki ve arkasındaki konumuna göre trenin hızını ayarlar. ATS sisteminden farklı olarak kapı açma/kapama vb. Güvenlik süreçleri de ATC tarafından yönetilmektedir.

SİNYALİZASYON SİSTEMLERİ

Raylı sistemin ilk yıllarında tren hızlarının düşük olması ve trafik yoğunluğunun düşük olması nedeniyle herhangi bir güvenlik önlemine gerek duyulmamıştır. Genel olarak, güvenlik tamirciye emanet edilir. Güvenlik sağlamak için beacon’larla zaman ayrımı kullanılmaya çalışılırken, kazalar meydana geldikçe ve trafik yoğunluğu arttıkça mesafe ayırma ve sinyalizasyon sistemleri takip eden süreçte güvenliği sağlamaya başlar.

Özetle, raylı sistemin ilk yıllarında zaman aralığı yöntemi kullanılırken, daha sonra sinyalizasyon sisteminin sağladığı mesafe aralığı yöntemi kullanılmıştır. Günümüzde sinyalizasyon sistemlerinin kullanılması trenleri sürücüsüz kendi kendine gidebilecek düzeye getirmiştir.

Sinyalizasyon sistemi saha ekipmanları (demiryolu devreleri, otomatik şalterler, sinyal lambaları, tren iletişim ekipmanları), merkezi yazılım ve interlocklar olmak üzere iki kısımda kontrol edilebilir.

RAY DEVRELERİ

Demiryolu hatları (tren algılama); 4 çeşit izole cebirsel kılavuz devresi, kodlu kılavuz devresi, şaft-ray devresi ve hareketli blok kılavuz devresi vardır.

İzolasyon cebirsel hat devresinde izolasyon bölgesine uygulanan gerilimden dönüş gerilimi alınırsa, hat bölgesinde tren yoktur, dönüş gerilimi yoksa tren vardır. Olası bir arıza durumunda gerilim olmayacağını göz önünde bulundurarak trenin geldiğini varsayalım.

Şifreli ray devreleri ses kullanır ve belirli bir sinyaldeki değişiklik, yolda bir tren olduğu anlamına gelir. Sistemin kısa mesafelerde ve kesintisiz lokasyonlarda kullanılması güvenlik ve maliyet açısından oldukça avantajlıdır.

Dingil sayaçlı ray devreleri, raya giren dingillerin sayılması ve trenin konumunun belirlenmesi ile güvenliği sağlayan sistemlerdir. Dünyada kullanımları hızla artmaktadır.

Hareketli blok ray devresi, bölgedeki tren hızına, durma mesafesine, frenleme gücüne, eğri ve eğim parametrelerine göre uzunluğu değişen sanal bloklar kullanır.

SİNYALİZASYON SİSTEMLERİNİN KULLANIMI

Düz sürekli alanda görsel sürüş uygulanırken, makas ve tünel alanında trenin ilgili şaltere girip girmediğine karar vermek için bir kilitleme sistemi kullanılır. Kilitleme sistemi temel olarak, trenin girmek istediği hat üzerinde herhangi bir treni, o ray tespit edildiğinde kilitleyerek trenlerin girmesini engelleyen bir sistemdir.

Tam otomatik sürücüsüz sistemlerin kullanılması ile kazalarda en büyük etken olan insan faktörü minimize edilmiştir. Bu sistemler ile trenleri anında tespit ederek, trenler arası mesafeyi raporlayarak, yolcuların bekleme sürelerini kısaltarak, verimliliği artırarak ve yüksek operasyonel esneklik sağlayarak kazaların önüne geçilebilir. Bu sistemler ayrıca düşük bakım maliyetleri avantajına sahiptir.

Halihazırda sabit blok manuel sürüş, sabit blok otomatik sürüş ve hareketli blok otomatik sürüş sinyal sistemleri ağırlıklı olarak hafif metro ve metrolarda kullanılmaktadır.

SABİT (FIXED) BLOK MANUEL SÜRÜŞ

Genellikle 10 dakika. Bu sistemde yukarı ve aşağı mesafeler için trenin göreli rotası 10 dakikadır. Tamamlandığını varsayın. Bu noktada, bir tamircinin bu mesafeyi bundan daha kısa sürede sürmesi bir kazaya neden olabilir. Bu durumda Mekanik Bilgi Sistemi (DIS) ve Araç Takip Sistemi kullanılmalıdır.

SABİT (FIXED) BLOK OTOMATİK SÜRÜŞ

Sözü edilen manuel tahrikli sistemlere göre ortalama %20 civarında daha pahalıya mal olurken, trenin otonom sürüşü ve enerji maliyetleri hattın daha verimli kullanılmasını sağlıyor. Blok mesafesi tasarım aşamasında belirlendiği için ortalama tren frekansı 2 dakikadır. Bulunduğu bölgede mevcuttur.

Bu sistemde interlock sistemi trenin hızını belirler, trenin konumunu tespit eder ve treni durması gereken noktaya bildirir.

HAREKETLİ (MOVING BLOK) OTOMATİK SÜRÜŞ

Daha önce de belirtildiği gibi trenin hızı, frenleme kuvveti ve yol koşullarına göre her trenin öndeki trene olan yakınlığı gerçek zamanlı olarak hesaplanır ve trene iletilir. Her trenin bulunduğu bölge ayrı ayrı kilitlenir ve her trenin hızı ayrı hesaplanır. Güvenlik seviyesinden dolayı sinyalizasyon, çift kanallı iletişim ile yedekli olarak sağlanmaktadır.

TÜRKİYE VE SİNYALİZASYON

2006 yılında TCDD, TÜBİTAK BİLGEM ve İTÜ’nün 2009 işbirliği ile önerdiği yerel anklaşman konsept projesi, ülkemizde sinyalizasyon alanında yapılan ilk araştırma oldu. Bu alanda çalışmaya başlamanın arkasındaki itici güç, o dönemde demiryolunda başlayan tüm büyük yatırımların dış kaynaklı olmasıydı. Proje ekibinin yarattığı deneyim ve bilgi birikimi başka şirketlere aktarılırken, özel şirketler de alanın potansiyelini değerlendirmek için yurt içi anklaşman projelerine katılmaya başladı. TÜBİTAK, araştırmalarına devam etti ve 2021 yılında yerli anklaşman sisteminin sertifikasyonunu tamamladı.

YERLİ METRO VE ANAHAT SİNYALİZASYON SİSTEMİ

TÜBİTAK tarafından başlatılan yerli anklaşman projeleri TÜBİTAK ve özel şirketler bünyesinde devam ederken, ASELSAN 2015 yılında bir Ar-Ge projesi ile ERTMS Seviye 1/2 gemide tren koruma sistemi geliştirme faaliyetlerine başlamıştır. Dünyanın en gelişmiş ERTMS/ETCS (European Rail Traffic Management/European Train Control System) ana hat ve CBTC (İletişim Tabanlı Tren Kontrolü) metro sinyalizasyon sistemi, genel güvenliği sağlamak için hat uzunlukları ve araç içi sistemlerden oluşmaktadır. Ülkemin hat uzunluk sinyal sistemi kapsamında yerli anklaşman çalışması yapıldığı göz önüne alındığında, araç sinyal sistemi bu alandaki araştırmalara yeni bir boyut kazandıracak önemli bir parçadır.

İstanbul M1 Yenikapı-Otogar-Havalimanı-Kirazlı-Halkalı Metro Projesi kapsamında Ulusal CBTC Metro Sinyalizasyon Sistemi Geliştirme Projesi 2019 yılında başlatılmış ve İstanbul Metrosu ile sözleşme imzalanmıştır. İstanbul Metrosu öncülüğünde ASELSAN ve TÜBİTAK ile kurulan ekip, tüm gemi içi, hat uzunluğu ve merkezi tren kontrol sistemlerinin yerli tasarımı için çalışmalara başladı.

Bu çalışmalar sırasında Ulaştırma Bakanlığı Altyapı Yatırımları Genel Müdürlüğü (AYGM) tarafından hayata geçirilen Gayrettepe-İstanbul Yeni Havalimanı (GYH) metro projesinin metro sinyalizasyon projesinin ana yükleniciliğini ASELSAN üstlendi. GYH proje takvimi, yerli CBTC metro sinyalizasyon sisteminin geliştirilmesini hızlandırdı. Bu aşamada yerli olarak tasarlanan metro sinyalizasyon sistemi test edilerek 2021 yılında devreye alınacak.

Yerel ve ülke çapında geliştirilen GYH Metro Sinyalizasyon Projeleri çığ etkisi yaratırken, ilk projelere başlanmış, Halkalı-İstanbul Yeni Havalimanı (HYH) ve Gebze-Darıca Metro Sinyalizasyon Projeleri de ASELSAN tarafından imzalanmış ve CBTC Metro Sinyalizasyon Sistemi tüm Türkiye’ye yayılmaya başlamıştır.

Metro sinyalizasyon sistemlerinde kazanılan uçtan uca teknik bilgi, ana hat sinyalizasyon sistemlerinde de kullanılmaya uygundur. Bu kapsamda ASELSAN tarafından geliştirilen ERTMS on-board tren koruma sisteminin ticarileştirme faaliyetleri ve ana hat ERTMS hat uzunluğu projesi ile ilgili iş geliştirme faaliyetleri tüm hızıyla devam ediyor.

İLERİ TEKNOLOJİ SİNYALİZASYON SİSTEMİ

Metro sinyal sistemi, büyük kapasiteli yönetimin gereksinimlerini karşılayabilen yüksek teknolojili bir sinyal sistemidir. CBTC metro sinyalizasyon sisteminin ERTMS trunk sinyalizasyon sistemine göre avantajları sıralanırken, çalışma frekansının 30 saniyeye kadar düşürülebilen yüksek taşıma kapasitesi ilk sırada gelmektedir. Yerli olarak geliştirilen metro sinyalizasyon sistemimiz, dünya başkenti İstanbul’un çalışma frekanslarını kolaylıkla karşılayacak şekilde tasarlanmıştır. Bu sayede kentsel yaşamın belirli zamanlardaki yüksek talepleri karşılanmış olacaktır. İşletmelerin insan hatasını önlemesini, zamanında ve enerji verimli operasyonlar gerçekleştirmesini sağlayan otomasyon düzeyi, metro sisteminin avantajları arasında ilk sırada yer almaktadır. ASELSAN tarafından tasarlanan ve geliştirilen milli metro sinyal sistemi, dünyanın en ileri otomasyon seviyesi olan insansız GoA4 (otomasyon seviye 4 gözetimsiz tren işletmeciliği) seviyesine ulaştı.

Metro sinyalizasyon sisteminin bir diğer avantajı da hat boyunca az sayıda ekipman ve tren ile sürekli iletişim kurarak bakım maliyetlerinin düşük olmasıdır. Bu temel faydaların yanı sıra gelişmiş tren kontrol ve yönetim sistemleri, bakım arayüzleri, sanal bağlantı ve hassas tutum gibi ek özellikler ve faydalar sıralanabilir. Yurtiçi metro sistemimiz de tüm bu özellikleri bünyesinde barındırmaktadır.

ERTMS sistemi, dünyanın ana hatları için standart haline geldi. ERTMS sistemlerinin en büyük avantajı birlikte çalışabilirliktir. Bu yeteneğe sahip ERTMS sinyalizasyon sistemleri, şehirler ve ülkeler arasında demiryolu operasyonlarını mümkün kıldığı için ana hatlar için vazgeçilmez sistemler haline gelmiştir. Metro sisteminin ek fonksiyonlarını standart olarak elde etmek ve ana hattın verimliliğini artırmak için birçok alanda uluslararası Ar-Ge çalışmaları devam etmektedir. Yakın gelecekte ERTMS sinyalizasyon sistemlerinin metro sistemlerine benzer avantajlara sahip olacağı açıktır.

YENİ NESİL MİLLİ SİNYALİZASYON SİSTEMİ

Ulusal metro sinyalizasyon sisteminde kullanılan donanım, yazılım ve sistem bileşenlerinin know-how’ı yerel ekosistem ile birlikte elde edilir. Ülkemdeki en büyük güvenlik uzmanı ve geliştirme ekibi kuruldu. Ulusal Sinyalizasyon Sistemi, uluslararası örneklerle kıyaslandığında farklı özelliklere sahip olup, en son teknoloji ile tasarlanmış, diğer tüm sistemlerin en iyi özelliklerine sahip olup, ülkemizin iş ihtiyaçlarını karşılamak üzere tasarlanmıştır. Tasarlanan ATS (Otomatik Tren Denetimi) yazılımı, sistem hata ayıklamasından sonra en sık kullanılan işlevleri içerir. ATS sistemleri işlevselliği, kullanıcı deneyimi ve arayüz tasarımı ile öne çıkıyor. Metro sisteminin diğer bileşenlerini oluşturan birçok alt birim de yerelleştirmeye dahil edilmiştir.

Ulusal metro sinyalizasyon sisteminin tasarımına devam edilirken, sistemin dünyanın en iyisi olmaya devam edebilmesi için ileri düzeyde araştırma ve geliştirme çalışmaları başlatılmıştır. bu şartlar altında;

• Ek hat güvenliği ve önleyici bakım faaliyetleri sağlamak için fiber optik hatlar için akustik sensör teknolojisi MIDAS-R sistemi
• Daha hassas ve uygun maliyetli konumlandırma sağlamak için radar ve atalet ölçüm birimi (IMU) tabanlı sensör teknolojisini kullanın
• Yüksek kapasiteli ve verimli iletişim için 4.5/5G tabanlı kablosuz iletişim
• Enerji verimliliğini ve önleyici bakım faaliyetlerini iyileştirmek için IoT ve bulut tabanlı veri toplama altyapısı
• Verimli ve uyumlu otonom sürüşü sağlamak için AI (Yapay Zeka) tabanlı ATO (Automated Train Operation) araştırması başlatıldı.

Son dönemde projenin desteklenmesi ve devreye alınması sayesinde sinyal teknolojisi alanında yeni nesil sinyal sistemleri geliştirilmiş ve ülkemizde büyük başarı elde edilmiştir. Kısa vadede, ülkemin teknoloji savaşı metro sinyalizasyon sistemini kazanmış gibi görünüyor. Bu başarı devam ettikçe ve ana hat sinyalizasyon sistemlerine yayıldıkça, sinyalizasyon teknolojisindeki bağımsızlığımız pekişecektir. Bu da teknolojiyi kullanmaktan çok üreten gelişmiş ülkelere girmemizi sağlıyor.

KAYNAKÇA

Asya Trafik / Sinyalizasyon Nedir?

https://wipelot.com/sinyalizasyon-sistemi

Ray Haber / Demiryolu Sil Sinyalizasyon Sistemi Nedir?

https://www.railwayturkey.com/yeni-nesil-milli-sinyalizasyon-sistemi/

Instagram Hesabı‘mızı da takip edebilirsiniz!