Demiryolu / Prof. Dr. Güngör Evren - Yrd. Doç. Dr. Selim Dündar

ÖNSÖZ

Bu kitapla ilgili yaklaşımım, öncelikle, çok disiplinli bir alan olan demiryolunun iç yapısını, bileşenlerini ve bu bileşenler arasındaki ilişki ve etkileşimlerini ortaya koyma amacına yöneliktir. Çünkü sistemi iyi anlamadan onu doğru olarak tasarımlamak uygulamak olanaksızdır.

Bu anlayışla, genel bir çerçeve çizildikten ve sistemin işleyişinin esasları açıklanarak konuya girilmiştir. Etüt ve tasarım konusu belirtilen altlık üzerine oturtulmuştur. Üstyapı konusu olabildiğince ayrıntılı olarak açıklanmıştır.

Kitapta bilimsel ve teknolojik temel bilgilerin verilmesinden sonra, son dönemin yüksek hızlı trenler başta olmak üzere gelişmelerine ilişkin değerlendirmeler yapılmıştır.

Bu kitap önce İTÜ ve sonra Birsen Yayınevi tarafından basılmıştır. Bu aşamada Yrd.Doç.Dr. Selim Dündar ile kitabı baskıya hazırladık ve gelecek baskıları da birlikte geliştirerek hazırlama kararını verdik.

Bu kitabın ilk yazım aşamasında özverili çalışmaları ile büyük payı olan ve genç yaşta aramızdan ayrılan Enise Akça’ya şükranlarımı sunuyor, anısı önünde saygı ile eğiliyorum. Değerli Meslektaşım Dr. Banu Çalışkan’a ve bu baskıdaki emekleri için öğrencimiz Egecan Emre Hüner’e de katkıları için teşekkür ediyorum.

Bu kitaptaki birikimlere en büyük katkılar, hiç kuşkusuz, anıları önünde saygı ile eğildiğim Değerli Hocalarım Prof. Enver Berkmen ile Prof. Mehmet Bozkurt’undur. Kendilerine şükranlarımı sunmayı yerine getirilmesi zorunlu bir görev sayıyorum.

Kitabın öğrenci arkadaşlarıma ve uygulamacılara yararlı olmasını diliyor, yapılacak öneri ve eleştiriler için şimdiden teşekkürlerimi sunuyorum.

Feneryolu, Ekim 2016 Prof. Dr. Güngör Evren

İÇİNDEKİLER

BÖLÜM I. ULAŞTIRMANIN TANIMI, AMACI VE KAPSAMI 1

1. 1. ULAŞTIRMA NEDİR? 1

   2. ULAŞTIRMANIN EKONOMİDEKİ YERİ 2

   3. ULAŞTIRMANIN TOPLUMSAL YAŞAMDAKİ YERİ 3

   4. ULAŞTIRMA – ARAZİ KULLANIMI İLİŞKİSİ 3

   5. ULAŞTIRMA VE LOJİSTİK 4

   6. ULAŞTIRMADAN BEKLENEN NİTELİKLER 4

   7. SİSTEM OLARAK ULAŞTIRMA 5

   8. ULAŞTIRMA TÜRLERİ 5

   9. ULAŞTIRMA TÜRLERİNİN HIZ YETENEKLERİ VE ETKİN OLDUKLARI MESAFELER 11

   10. ULAŞTIRMANIN İLKELERİ 13

   11. ULAŞTIRMANIN DÜNYADA VE AB’DEKİ GELİŞİMİ 14

   12. ULAŞTIRMANIN TÜRKİYE’DEKİ GELİŞİMİ 17

BÖLÜM II. DEMİRYOLU VE TEMEL ÖZELLİKLERİ 19

1. 1. DEMİRYOLUNUN TANIMI 19

   2. YOL – TAŞIT İLİŞKİSİNİN ÖNEMİ VE ETKİLEŞİMİ 19

      1. Seyir Güvenliği ve Otomasyon Olanağı 20

      2. Enerji Verimliliği 21

      3. Kapasite ve Kitle Taşımacılığı 21

      4. İşletme ve Yatırım Maliyeti 21

   3. DEMİYOLLARINDA HIZ OLANAKLARI VE GELİŞİMİ 22

      1. Demiryollarında Hız Kavramları 22

         1. Hat Sınır Hızı 23

         2. Taşıt En Büyük Hızı 23

         3. Uygulanabilir En Büyük Hız 24

   4. DEMİYOLLARINDA HIZI SINIRLAYAN ETMENLER 24

      1. Çekim Gücü Olanakları 24

      2. Ray ile İlgili Engeller 24

         1. Ray- Tekerlek Etkileşimi 25

   5. DEMİYOLUNDA ÇEŞİTLİ UYGULAMALAR 26

      1. Hat Genişliği 26

      2. Eğim Büyüklüğüne Göre Demiryolları 28

      3. Taşıma Uzaklığına Göre Demiryolları 28

   6. DEMİYOLLARININ ÜSTÜN VE ZAYIF YANLARI 28

   7. DEMİRYOLUNUN DOĞUŞU VE GELİŞİMİ 30

   8. TÜRKİYE DEMİRYOLLARININ TARİHÇESİ 32

BÖLÜM III. DEMİRYOLU TAŞITLARI 37

1. 1. GİRİŞ 37

   2. DEMİRYOLU TAŞITLARININ TÜRLERİ 37

   3. DEMİRYOLU TAŞITLARININ ANA ELEMANLARI 38

   4. DİNGİL TAKIMI 40

      1. Dingil Takımının Bileşenleri 42

         1. Tekerlekler 42

            Bandaj Profili 44

         2. Dingiller 46

         3. Bojiller 46

            Bağımsız Yönelimli Boji 48

      2. Dingil Takımının Özellikleri 48

      3. Tekerleğin Raydan Çıkma Olasılığının İrdelenmesi 51

         1. Nadal Kuramı 51

         2. Tekerleğin Raydan Çıkması ile İlgili Deneyler 53

         3. Ruli Hareketinin Etkisi 54

         4. Süspansiyon Sistemi 56

         5. Demiryolu Taşıtlarının Dönemeçteki Hareketi 57

   5. LOKOMOTİFİN DİNAMİĞİ – ZARARLI HAREKETLER 58

      1. Ruli Hareketi 60

      2. Galop Hareketi 60

      3. Rökül Hareketi 60

      4. Lase Hareketi 61

   6. DEMİRYOLU TAŞILARININ SEYİR KALİTESİ BAKIMINDAN DEĞERLENDİRİLMESİ 61

      1. Demiryolu Taşıtlarının Düşey Salınım Hareketi 61

      2. Demiryolu Taşıtlarının Yanal Salınım Hareketleri 63

      3. Bir Demiryolu Arabasının En Büyük Seyir Hızının Belirlenmesi 64

   7. ÖZEL AMAÇLI RAYLI SİSTEM TAŞITLARI 64

      1. Yatar Gövdeli (Tilting Body) Hız Taşıtları 65

      2. RO-LA Taşıtları 66

      3. Kentsel Raylı Sistem Taşıtları 69

         1. Tramvay畬污慲洠愶‹䐼支癰放爍椊 ⠉倉爉愉琉椉欼 䑬敩瘾攍爊⤉ ㄉ㌉㜉㰉⼉

         2. Hafif Raylı Sistemler 71

         3. Banliyö Trenleri 73

         4. Metro 75

BÖLÜM IV. TREN HAREKETİ, İLGİLİ KUVVETLER VE GENEL HAREKET DENKLEMİ İLE UYGULAMALARI 77

1. 1. GİRİŞ 77

   2. TAŞIT HAREKETİ 77

   3. ÇEKİM KUVVETİ, ÇEKİM GÜCÜ VE HIZ ARASINDAKİ İLİŞKİ 80

   4. HAREKETE KARŞI KOYAN DİRENİM KUVVETLERİ 80

      1. Doğru ve Düzlükteki Direnim 82

         1. Dingil Başlarındaki Sürtünmeden Doğan Direnimler 82

         2. Yuvarlanma Direnimleri 82

         3. Taşıtların Koşum ve Askı Takımlarında Oluşan Direnimler 83

         4. Hava Direnimi 83

            4.4.1.4. Doğru ve Düzlükteki Toplam Direnim 83

      2. Hat Direnimleri 84

         1. Dönemeç Direnimi 84

         2. Eğim Direnimi 85

         3. Tünel Direnimi 86

      3. Toplam Direnim 87

   5. FRENLEME KUVVETİ 88

      1. Frenleme Düzeni 90

      2. Fren Kuvveti 91

      3. Fren Yükü ve Fren Katsayısı 94

   6. GENEL HAREKET DENKLEMİ 95

   7. TREN HAREKET EVRELERİ 98

      1. Hızlanma Evresi 99

      2. Sabit Hız (Rejim) Evresi 100

      3. Frenlemeye Hazırlık Evresi 100

      4. Frenleme Evresi 101

   8. SABİT DİRENİMLİ HAT İLKESİ 102

   9. TREN GENEL HAREKET DENKLEMİNİN SON ŞEKLİ 103

   10. TREN GENEL HAREKET DENKLEMİNİN UYGULAMALARI 104

       1. Hızlanma Evresine İlişkin Uygulama 104

          1. Seyir Süresi 104

          2. Kat Edilen Uzaklık 104

          3. Yapılan İş 105

             Katar Genel Hareket Denkleminin Analitik Yöntemle Çözümü. 105

       2. Sabit Hızlı Hareket Evresine İlişkin Uygulama 106

          1. Belirli Yol ve Çekim Karakteristiklerinde Belirli Bir Hızdaki Tren Ağırlığının Saptanması 107

          2. Lokomotif Seçimi 107

          3. En Büyük Eğim 108

       3. Frenleme Evresine İlişkin Uygulama 109

          1. Frenleme Evresinin Tümü İçin Ortalama Değerler Saptayarak Gerçekleştirilen Çözüm 109

          2. Zamanı ve Hızı Küçük Kesimlere Bölerek Gerçekleştirilen Çözüm 110

          3. Fren Uzaklığı 112

BÖLÜM V. DEMİRYOLUNDA ÇEKİM TÜRLERİ 113

1. 1. GİRİŞ 113

   2. BUHARLI ÇEKİM 113

      1. Kazandaki Çekim Gücü ve Çekim Kuvveti 115

      2. Buhar Makinasındaki Çekim Gücü ve Çekim Kuvveti 115

      3. Bandajdaki Çekim Gücü ve Çekim Kuvveti 115

      4. Kancadaki Çekim Gücü ve Çekim Kuvveti 116

      5. Buharlı Çekimde Erişilebilecek En Yüksek Hız 116

      6. Buharlı Çekimde Yakıt Tüketimi ve Verim 117

   3. DİZELLİ ÇEKİM 118

      1. Dizel Lokomotiflerin Transmisyon Düzenleri 118

      2. Dizel Lokomotiflerde Güç ve Çekim Kuvveti 119

   4. ELEKTRİKLİ ÇEKİM 119

      1. Doğru Akımlı Çekim 121

      2. Üç Fazlı Akımlı Çekim 122

      3. Tek Fazlı Akımlı Çekim 123

      4. Karışık Çekim Sistemleri 123

      5. Elektrikli Çekimde Güç ve Çekim Kuvveti Hesabı 124

      6. Elektrikli Çekimde Verim 127

   5. ÇEKİM TÜRLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI 127

BÖLÜM VI. DEMİRYOLU HATLARININ GEOMETRİK ÖZELLİKLERİ

............................................................................................................................... 129

1. 1. GİRİŞ 129

   2. PLANA İLİŞKİN GEOMETRİK ÖZELLİKLER 130

      1. Yatay Dönemeçler 130

         1. En Küçük Yatay Dönemeç Yarıçapı 131

            Devrilme Olasılığı 132

            Konfor Gerekliliği 134

            Ray Aşınması 135

         2. Dever 136

            Uyg