Elementet bazë të sistemit të sinjalizimit

3.1. Ray devreleri (Tren algılama):
Tren yerlerinin belirlenmesinde kullanılan
ekipmanlar değişik tiplerde olabilmektedir.
İzole Cebireli Ray Devreleri:
İzole cebireler ile birbirinden elektriki olarak ayrılmış
ray bölgelerine uygulanan gerilimin kontrol edilmesi
ile trenin varlığı anlaşılır. Ray hattı izole cebire ile
belli bölgelere ayrıldıktan sonra bu bölgelerin
herhangi bir tarafından bir besleme gerilimi verilir ve
ray bölgesinin diğer tarafından da gerilim kontrol
edilir. Eğer izole edilmiş bölgeden uygulanan gerilime
göre bir geri dönüş gerilimi alınıyorsa ray bölgesinde
tren yoktur. Tren bir ray bölgesinde girince iki ray
arasını kısa devre eder. Bu durumda raya uygulanan
gerilimden geriye dönüş olmayacağı bölgede trenin
varlığı anlaşılır. Burada tren algılama sistemi ters
mantıkla çalışır. Yani gerilim varsa tren yok, gerilim
yoksa tren var addedilir. Bunun sebebi ise hata
emniyetli şekilde çalışma mecburiyetidir. Herhangi
bir sebebten (kablo kopması, kısa devre, ekipman
arızası vs) dolayı uygulanan gerilim geri alınamazsa o
bölgede trenin olduğu addedilir ve sistemde arıza olsa
dahi en emniyetli duruma geçeceği için kazalar
önlenir. Özellikle eski sistemlerin tamamı Ray
Devrelidir. Istanbul LRT hattı, İzmir Metrosu ve
TCDD banliyö ve şehirlerası hatlarında izole cebireli
ray devreleri kullanılmaktadır.
Kodlu Ray Devreleri:
Kodlu ray bölgelerinde rayları izole cebire ile
ayırmaya gerek yoktur. Onun yerine ray bölgeleri
arasında kapasitif ayırıcılar kullanılır. Ray bölgesinin
bir ucundan verici vasıtası ile raya verilen ses frekansı
ray bölgesinin diğer ucundan bir alıcı vasıtası ile alınır
ve ölçülür (Şekil-1). Eğer frekansta bir sapma varsa
fail-safe mantığa göre tren varmış gibi düşünülür ve
bölge kiltlenir. Son yıllarda inşa edilen olan sabit
bloklu sistemlerde, ses frekanslı ray devreleri
kullanılmaktadır. Özellikle kısa mesafeler de aracın
algılanmasını gerektiren düşük zaman aralıklı tren
işletmesi yapılan sistemlerde kullanılması avantajlıdır.
Ayrıca ray kesintisiz olduğu içinde yolculuk konforu
artar ve bakım maliyeti düşer. Son zamanlarda
işletmeye açılan Ankaray raylı sistemler ve Taksim –
4 Levent Istanbul Metrosu kodlu ray devresi
përdor.

Şekil-1: Basit bir ses frekanslı ray devresi örneği
Aks Sayıcılı Ray Devreleri:
Ray bölgesine giren çıkan aksları sayarak trenin
bölgede olup olmadığını anlayan ray devresidir. Eğer
bölgeye giren aks sayısı bölgeden çıkana eşit değilse
fail-safe mantıkla bölgede tren var kabul edilir.
Özellikle şehirlerarası raylı sistemlerde Ray Devresi
yerine yeni sistemlerde Aks Sayıcı (Şekil-2) tercih
edilmektedir. Aks sayıcı sistemde izole cebire
kullanmadığından bakımı kolaydır ve ray kesintisiz
olduğu için yolculuk daha konforludur. Ülkemizde
ise Aks sayıcılı ray devresi Bursaray hattında
kullanılmıştır. Dünya da ise özellikle şehirlerarası
hatlarda hızla yaygınlaşmaktadır.

Şekil-2: Aks sayıcı örnekleri [11]
Hareketli Blok (Moving Block) Ray Devreleri:
Hareketli blok sinyal sisteminde ray devreleri sanaldır
ve uzunluğu trenin hızına, durma mesafesine, fren
gücüne, bölgenin kurp ve eğim parametrelerine göre
değişir. Kumanda merkezindeki program her trenin
önündeki mesafeyi otomatik olarak ayarlar ve trenin
hızını düşürür veya yükseltir. Bu şekilde ray devresi
olarak kullanılan mesafe kısa olacağı veya gereksiz
yere uzun tutulmayacağı için hattın kapasiteside artar.
Genellikle 90 sn ve altındaki hat kapasitelerinde
kullanılması daha ekonomiktir. Ülkemizde Ankara
metrosunda hareketli blok sinyalizasyon sistemi
të përdorura.

Şekil-3:Moving block sinyal şeması
3.2. Sinyaller:
Her ray bölgesinin veya yol girişlerinin başlangıcında
trenlerin ilerlemesini veya durmasını kumanda eden
trafik ışıkları bulunur. Kırmızı dur, yeşil geç
manasındadır. Genelde tren eğer kırmızı ışığı geçerse
otomatik olarak durdurulur. Sinyal sistemlerinin
teknolojisine göre (bikın, endüktif loop, farklı rekli
lambalar, GSM-R vs) her sinyal bölgesinin
başlangıcında o ray devresi bölümünde hız sınırları
bilgisi trene verilir ve güvenli seyir sağlanır. Moving
block sinyalizasyon sisteminde bloklar değişebileceği
için hat boyunca sinyaller yoktur sadece istasyon veya
makaslarda ihtiyaca göre konulabilir.
3.3. Makaslar:
Trenlerin yön değişimleri makaslar yardımı ile olur.
Makaslar da sinyalizasyon sisteminde yine fail-safe
mantığına göre bölgede araç olduğu veya geçtiği
durumda komut almaz ve makasların konumu ile ilgili
bir şüpheli durum olduğunda da yine makasın
kumandasına izin verilmez.

Şekil-4:Basit Makas sinyalizasyonu uygulaması
3.4. Trenüstü (On-board) ekipmanları:
Trenlerin üzerinde sinyalizasyon sisteminden gelen
bilgileri alan ve ona göre treni hareket ettiren veya
hareketini yönlendiren elektronik ünitedir. Trenin
sinyale göre hareket etmesinde sistemin en önemli
bileşenidir. On-board ekipmanları makinistin treni
sürdüğü sistemlerde hız sınırına veya diğer emniyet
kurallarına uyulmadığı zaman önce makinisti uyarırlar
ve tren üzerinde emniyetle ilgili bir eksiklik (kuplaj
kopması, kapıların açılması, fren sisteminde bir arıza
vs) veya sinyal sistemine göre bir hata (hat üzerinde
bir engel algılanması, tanımlanmış maksimum hızı
aşma vs) gördükleri an treni durdururlar. Otomatik
sistemlerde ise makinisti uyarma olmayacağı için
güvenlik ölçme metodları biraz daha geliştirilmiş ve
acil durum olduğunda yine güvenlik amaçlı tren
durdurma yapılmaktadır. Sinyalizasyon
sistemlerindeki kazaların bir çoğu on-board
ekipmanları kapatarak yapılan manuel sürüşlerde
Kjo ndodh në.
3.5. Merkezi anklaşman (Interlocking):
Kumanda merkezinde tüm hat boyu ekipmanlarının
bilgileri toplanır ve bu bilgilere göre bir trenin bir ray
bölgesine girmesine izin verilip verilmeyeceğine karar
verilir. Bir makas veya ray bölgesine herhangi bir tren
girdiğinde o tren bu ray bölgesini terk edene kadar
bölge kilitlenir ve bölgede herhangi bir işlem
yapılmasına izin verilmez. Bu şekilde trenler izin
verilen bloktan diğer bloğa giremeyeceği (girmek
istese bile ATC (Automatic Train Control)/ATP
(Automatic Train Protection) tarafından
durdurulacağı) için trenlerin karşılaşması/çarpışması
engellenir.
Merkezi kilitleme sistemi ilk önceleri röleler vasıtası
ile yapılmakta idi. Yani meşgul olan bölgenin rölesi
çeker ve diğer komutlar uygunamazdı. Yeni
sistemlerde ise artık fail-safe (Safety Integrity Level
3-4)yazılımsal anklaşman sistemleri
kullanılmaktadır. Merkezi kilitleme sistemleri en az 2
adet endüstriyel bilgisayardan oluşur ve yapılan
işlemler her iki bilgisayarda ayrı ayrı yapılır ve
sonuçlar karşılaştırılır. Eğer sonuçlarda farklılık varsa
komut uygulanmaz. Kilitlemenin fonksiyonları:
1. Trenin gideceği güzergah dışındaki bütün
yollar Merkezi interlocking-anklaşman
tarafından kilitlenir.
2. Trenin yön değiştireceği her noktada rota
kilitleme ile yol tanzimi yapılır.Bütün elektrik
motorlu makaslar doğru posizyona alınır ve
mekanik olarak kilitlenir.
3. Sinyal tanzimi yapılan yani trenin seyredeceği
bölgede trenin varlığının takibi yapılır.
4. Kilitlenen bölgeden trenin geçişi ile beraber
diğer trenlerin geçişine müsaade edilebilmesi
için otomatik serbest bırakılır.
Trenin hareket edeceği güzergahtaki sinyallerin
ve makasların tanziminden sonra tren geçene
kadar durumu muhafaza eder.

Şekil-5:Kumanda Merkezi
4. SİNYALİZASYON SİSTEMLERİ
Günümüzde kapasiteyi arttırmak ve emniyetli sürüş
yapmak için tramway sistemlerinde de kendine özgü
bölgesel sinyalizasyon sistemleri kullanılmaktadır.
Tramway sistemlerinde düz yolda karma trafiğin
uygulandığı bölgelerde görerek sürüş, makas ve tünel
bölgelerinde ise interlocking ile emniyet sağlanır.
Tünel bölgesinde sinyal konmasının mantığı; tünelin
girişinde aydınlıktan karanlığa geçildiğinden önde
durmuş olabilecek trenin veya kurplarda duran
trenlerin farkedilemeyeceği için 15 km’nin üstünde
hız yapılacak tünel alanlarında sinyalizasyon sistemi
kurulmasıdır.
Günümüzde birçok sistemden bahsedilirken temelde
hafif metro ve metrolarda üç tür sinyalizasyon
sistemleri kurulmaktadır.
1-Sabit (Fixed) blok manuel sürüş
2-Sabit (Fixed) blok otomatik sürüş
3-Hareketli (Moving blok) otomatik sürüş
4.1. Sabit blok manuel sürüş sinyalizasyon sistemi:
Bu sinyalizasyon sisteminde sinyal sistemi sinyal
lambaları vasıtası ile makinisti yönlendirir.
Günümüzde genelde 10 dakikanın altında sefer aralığı
olan sistemlerde zaman çizelgesi uygulama
mecburiyeti doğmuştur. Bir sistemde 10 dakikanın
altında bir sefer aralığı (Headway Time – HT) varsa
trenat
në mes
mesafenin
mbrojtje
është e nevojshme.
fiks
bloklu
manuel
makinë
sistemlerinde trenler arasını tam olarak ayarlamak
mümkün olmadığından sefer aralıklarını tutturmak
pek mümkün olmamaktadır. Bu tür sistemlerde
genelde sefer aralıklarını maksimum oranda tutturmak
için makinistlerin deneyimlerine güvenilmektedir. (ör.
İstanbul ve İzmir Hafif Metro hatları) Fakat makinist
tecrübelerine göre bir sürüş eğer hattın kapasitesi 10
dakikalık headwayden düşükse tren aralıkları
tututurulamamakta ve Makinist Bilgilendirme
Sistemleri (DIS) ve Araç Takip Sistemleri
kullanılması gerekmektedir (ör. Ankara ve Bursa
Hafif Metro hatları).
4.2. Sabit blok otomatik sürüş sinyalizasyon
sistemi:
Otomatik tren işletme sistemine sahip bu sistemlerde
trenler kumanda merkezi tarafından bilgisayar
vasıtasıyla otomatik olarak sürülmektedir. Zaman
çizelgesine göre tren hareket saatleri işletme
programına kaydedilir. Trenin hangi hızda nasıl
gideceği bazen blokların başında veya devamlı trenle
haberleşme yoluyla alınmaktadır. Merkezi
interlocking trenlerin konumunu algılar ve durması
gerektiği noktayı ve nasıl güvenli olarak duracağını
trene bildirir. Trende aldığı bilgiye göre duracağı
yeri, uygulaması gereken fren gücünü hesaplar ve ona
göre bir fren gücü uygular.
Eğer tren çalıştırma sıklığı düşük tutulmak isteniyorsa
sinyalizasyon sisteminin ilk dizaynı sırasında (ör. HT
= 90 sn. veya 120 sn.) ray devrelerinin uzunluğu kısa
tutulmalıdır. Düşük tren aralıklarında uygulanması zor
olmakla beraber 2 dk civarındaki tren aralıklarına
kadar uygun bir çözümdür. Manuel sürüş
sinyalizasyon sistemine göre %10-15 daha fazla
maliyetli olmakla beraber, sürüş senkronizasyonu,
enerji ve personel tasarrufu düşünüldüğünde uygun
bir çözümdür. Taksim – 4 Levent arasındaki İstanbul
metrosu bu sistemi kullanmaktadır.
4.3. Hareketli (Moving) blok otomatik sürüş
Sinyalizasyon sistemlerindeki gelişimin ulaştığı son
noktadır. 1960’ larda başlayan ilk araştırmalar ve
denemelerden sonra ilk Tam Otomatik – Sürücüsüz
Raylı Sistem 1983 yılında Lille, Fransa’ da Siemens
tarafından inşaa edilerek hizmete açılmıştır.
Günümüze kadar bütün büyük raylı sistem üreticileri
bu sistemler üzerinde çalışarak geliştirmeye devam
etmişlerdir. Günümüzde ise haberleşme sistemini
CBTC ile yaparak gelişmesine devam etmektedir.
Kumanda merkezi her trenle hat boyunca döşenmiş
sızıntılı kablo veya kablosuz ağ yoluyla haberleşir.
Kablosuz ağ yoluyla trenle haberleşilen sistemlerde
Sinyalizasyonun güvenlik seyiyesinin yüksek olması
gerektiğinden haberleşme sistemi yedeklidir yani çift
kanal haberleşme kullanılır ve sahadan gelen bilgiler
tren üzerinde karşılaştırılır. Trenlerin hangi hattın
hangi noktasında olduğu (dopler radar, GPS, aracın
km sayacı vs yardımı ile bu konum belirlenir) tren
tarafından kumanda merkezine gönderilir. Her trenin,
önündeki trene ne kadar yaklaşacağı trenin hızına,
fren gücüne ve yol durumuna göre her zaman yeniden
hesaplanır ve trene gönderilir ve buna göre trenin hızı
yeniden ayarlanır. Her trenin bulunduğu bölge ayrı
ayrı kilitlenir ve her trenin hızı ayrı ayrı hesaplanır.
Genelde 90 sn. ve daha az sefer aralıkları için cazip
bir sinyal sistemidir. 90 saniyenin üstündeki sefer
aralıklarında bir sinyal sistemi için bazen pahalı
kalmakla beraber genelde yolcu yoğunluğu olan
hatlarda uygundur. Özellikle son yıllarda IEEE
tarafından açık kod olarak standarta giden Haberleşme
Tabanlı Tren Kontrolü (Communication Based Train
Control-CBTC) sistemleri tek firmaya bağlı kalmama
yönünden de avantajlıdır. Yani bir firmanın yapmış
olduğu sinyal sistemini diğer sinyal firması da
uzatabilir ve böylece özellikle uzatma projelerinde
rekabet ve fiyat avantajı oluşur.