Raylı Sistemlerde Enerji

Günümüzde ülkemizde raylı sistemlerdeki araçlarımızın hemen hemen hepsi elektrik enerjisi ile çalışır. Bu elektrik enerjisini tramvaylarımıza, metrolarımıza genel ismiyle trenlerimize iki şekilde verebiliriz. Bu yazımızda trenlerimizin enerjisini sağlayan bu iki sistemi inceleyeceğiz.

A- A+

27.07.2013 tarihli yazı 140984 kez okunmuştur.

raylı sistem raylı sistemler raylı sistemlerde enerji elektrik elektrik enerjisi katener katener sistem havai hat konvensiyonel katener sistem rijit katener üçüncü ray third rail 3.ray CER odaları metro tramvay

Ülkemizde özellikle büyükşehirlerde ( yaklaşık 20 milyon nüfusuyla İstanbul gibi) trafik sorununu hafifletmek için gelişmiş ülkeler gibi biz de yer altı ulaşım yollarımızı genişletiyoruz. Şehir içinde raylı sistemler bizi dış dünyanın karmaşıklığından kurtaran şimdilik tek çözüm yoludur.

Demir yolları boyunca uzanmış gerilim hatları iki çeşittir. Bunlardan ilki daha çok şehirlerarası demir yollarında kullanılan ve direkler vasıtasıyla trenin üzerinde seyreden havai hat (katener) tır. Diğeri ise genellikle şehir içi hatlarda kullanılan ve raylardan birinin hemen dış tarafında bulanan üçüncü bir raydan oluşan hattır. Bu iletim hattına üçüncü ray hattı denir.

Bugüne Kadar Uygulanmış Elektrikli Cer Akım Türleri

► 750 V DC Metro hatlarında kullanılan akım türüdür.
► 1500 V DC Çoğu ülkelerde terk edilmiştir.
► 3000 V DC Çoğu ülkelerde terk edilmiştir.
► 15 KV 16 2/3 Hz AC İskandinav ülkelerinde kullanılan akım türüdür.
► 25 KV 50-60 Hz AC Genellikle tercih edilir.
► 25 KV–50 Hz AC Ülkemizde kullanılan akım türüdür.
► 50 KV 50–60 Hz AC Ağır yük nakliyatlarının yapıldığı hatlarda

kullanılır.

1) Katener Sistem

Elektrikli vasıtalara her türlü iklim ve çevre şartlarında, demir yolunun çeşitli geometrik şekillerinde, seçilmiş azami hızda kesintisiz, lokomotiflerin akım alıcı pantografında ve kontak telinde aşınmayı en aza indiren, can ve mal emniyetine zarar vermeden elektrikli vasıtalara elektrik enerjisi sağlayan elektrikli cer hava hatlarıdır.

A) Konvensiyonel Katener Sistem

Fiziki yapısından kısaca bahsedecek olursak; standart bir katener sisteminde iletkenler, direkler, taşıyıcı sistem, izolatörler, besleme sistemi, ray bağlantıları bulunur.

Katener sistemin işleyişi genel olarak şöyledir. Enerji sağlayacak olan besleme merkezinden gelen gerilimimiz CER odalarımızın orta gerilim panolarına gelir.

CER odaları tren güzergâhı doğrultusunca belli aralıklarla kurulmuş olan enerji odalarıdır. CER odalarımızda orta gerilim panolarımız, iç ihtiyaç trafolarımız, doğrultucu ve dağıtıcı panolarımız bulunur. Enerji besleme merkezinden gelen orta gerilim, OG panolarında daha düşük gerilime (rayımızda kullanılacak olan gerilim seviyesi) trafolar yardımıyla çevrilir. Daha sonra doğrultucu panomuza gerilimi transfer ederiz, diyotlar yardımıyla doğrultulan gerilim artık ray sistemine verilmek üzere hazırlanmıştır. Bu DC gerilim katener sistemde genellikle 1500V'tur. Zaten 3.raya göre dezavantajlarında biri gerilimin daha yüksek olmasıdır.

Katener sistemin diğer bir dezavantajı da şudur: Tünelleri açarken kuşkusuz işimize gelen en az alanı yerin altına açmaya çalışmaktır. Ama katener sistem maalesef yapısı gereği tünelin boyunu artırarak hem daha fazla maliyete hem de daha fazla uğraşıya sebep olur.

Katener sistemin avantajlarından biri insan faktörüdür. Sistem yapısı gereği tren üstüne kurulduğu için birazdan bahsedeceğimiz 3.Ray'a göre daha güvenilirdir, elektrik ne kadar korunaklı olarak uzakta olursa, insan canı açısından o kadar iyidir.

Katener sistem iki tiptir;

i. Konvensiyonel Katener Sistemi
ii. Rijit Katener

Klasik Katener Sistem Rijit Katener

Yukarıda bahsetmiş olduğumuz sistem konvensiyonel katener sistemdir. Yani geleneksel katener sistemdir.

► İlginizi Çekebilir : Maglev Trenler

B) Rijit Katener Sistem

Rijit katener, standart katener ve 3. Raya alternatif olarak raylı sistemlerde kullanılan bir havai hat elektrikli besleme sistemidir.
Rijit katener sistemi, 750V DC ve 1500V DC hafif raylı ve metro sistemlerinde kullanıldığı gibi, 3kV DC, 15kV AC ve 25kV AC sistemler içinde kullanılabilmektedir.

Rijit Katener Sisteminin Standart Katenere Göre Avantajları

► Rijit Katener, standart katener gibi bir havai hat sistemi olduğundan, Standart katener sisteminde kullanılan araçlar ve pantografları, rijit katener sisteminde de kullanılabilir.
► Rijit tasarım sağlam ve güvenilirdir. Standart katener sistemlerindeki gibi, kontak telinin kopması gibi bir mevzu yaşanmaz.
► Parça sayısının az olması montaj işleri hızlı, kolay ve güvenli yapılabilmektedir.
Kontak telinin değiştirilmesi ya da yenilenmesi sadece tek bir işlemle yapılır.
► Rijit katener sisteminin akım taşıma kapasitesi ve kısa devre direnci, standart katenere sistemine göre çok daha yüksektir. Ayrıca elektriksel olarak kablo kesitini artırmak (takviye etmek) için ilave hat fiderleri yada kabloya ihtiyaç yoktur.
► Rijit katener sistemi için yükseklik olarak çok az bir mesafe gerektiğinden, tünel inşat maliyetini düşürmede ideal bir sistem olmaktadır.

Üçüncü Raya Göre Avantaj ve Dezavantajları

► Kamu güvenliği açısından daha fazla güvenlik önlemlerine ihtiyaç duyar.
► Fazla ekipmana ihtiyaç duyulduğundan, maliyeti yüksek olur.
► Akım toplayıcının daha büyük sürtünme kuvvetinden dolayı, yoğun bakıma ihtiyaç duyulur ve bu da bakım maliyetini yükseltir.

Aşağıda üçüncü ray sistemi kurulan İstanbul'un en önemli projelerinden olan Haliç Metro Köprüsü Projesinin simülasyonunu izleyebilirsiniz.

2) Üçüncü Ray

Üçüncü ray adından da anlaşılacağı üzere trenin gittiği rayların haricinde hemen yanına ayrı bir enerji hattı çekilerek yapılır. Ve tren enerjisini hemen yanındaki bu 3.rayla bağlantısıyla alır. Bazen nadir de olsa 2 rayın ortasında olabilir.

Elektrik enerjisinin üçüncü raya kadar gelişi katener sistemde anlattığımız enerji besleme merkezi-cer odaları olayının aynısıdır. Ufak tefek farklılıklar yapısı itibariyle olabilir. En önemli fark kuşkusuz 750 V DC gerilim elde etmemizdir.

Üçüncü rayla temas şeklimiz

Üçüncü rayı avantajlı kılan özelliklerinden birisi bu düşün gerilimdir, diğer yapısı itibariyle direk rayların kenarına kurulduğu için tünelin açılma yüksekliğini düşürür. Bu da hem daha kısa iş süresi hem de daha az maliyet demektir.

Cer odalarında diyotlar yardımıyla doğrulttuğumuz ve 750 V DC olarak elde ettiğimiz elektrik üçüncü raydan, araçların yan taraflarında bulanan akım pabuçları aracılığıyla raydan trene aktarılır. Bu pabuçlar aracın her iki tarafında da bulunur. Aracın hareket etmesi için bu akım pabuçlarından en az birinin üçüncü ray ile temas hâlinde olması gerekir. Aksi takdirde araca güç aktarılamayacağından dolayı araç hareket etmeyecektir.

Üçüncü rayın avantajları;

► Üçüncü rayın kurulumu havadan giden iletim hatlarına göre daha ucuzdur. Olumsuz hava şartlarının daha az etkili olduğu tünel köprü gibi alanlar için en uygun çözümdür.
► Üçüncü ray hatları fazla göz önünde olmayan yapılardır. Havai hatlar görüntü kirliliğine yol açmaktadır. Havai hatları oluşturan direk ve kablolar şehrin cadde ve sokaklarında çirkin bir görüntü oluşturmaktadır. Singapur’da açık alanlarda havai hatların kullanımı bu sebepten dolayı yasaklanmıştır.
► Üçüncü ray yönteminde elektrik iletimin sürekliliği havai hatlara göre daha yüksektir.
► Havai hatlara erişim iletken raya nazaran daha zordur. Bu da üçüncü rayın bakım ve onarımının daha kolay olmasını sağlar

Üçüncü rayın dezavantajları;

► Üçüncü ray, tren raylarının yanında olduğu için güvenlik sorunu oluşturur. Herhangi raya inme gibi insani faktörlerde olumsuz sonuçlar doğurabilir.

Kaynak :

►İstanbul Büyükşehir Belediyesi, Raylı Sistemler Müdürlüğü
►Özen Danışmanlık
►E+M
►Megep, Raylı Sistemler Teknolojisi
►Megep, Üçüncü Ray