Monoray ulaşım sisteminin özellikleri ve diğer kentiçi ulaşım araçları ile karşılaştırılması
System properties of monorail and its comparison with common transportation systems
Yazar: ENFAL ANIL ÇALIŞ
Danışman: PROF. DR. ZÜBEYDE ÖZTÜRK
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Ulaştırma Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Ulaşım = Transportation ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Elektrikli ulaşım sistemleri = Electric transport systems ; Sürdürülebilir ulaşım = Sustainable transport ; Şehiriçi ulaşım = Urban transport

Özet:
Gelişmekte olan ülkeler kategorisinde yer alan Türkiye'de yüksek bir nüfus artış ve kentleşme hızı vardır. Özellikle son 20 yılda Türkiye'deki kent nüfus sayısının neredeyse iki katına çıkmış olması yoğun yerleşim bölgeleri oluşmasını sağlamıştır. Şehirler kuzey-güney, doğu-batı doğrultuda genişleyerek yerleşim geniş alanlara yayılmıştır. Geçen bu süreçte yaşam standardındaki artışla birlikte sanayi bölgelerinin genişlemesi, insanların eğitime, kültürel-sanatsal faaliyetlere verdikleri önemin artması ulaşım ihtiyaçlarındaki artışı doğurmuştur. Ulaşım talebi belediyeler tarafından toplu taşıma araçlarının hizmete sokulmasıyla, özel taşımacılık hizmetlerinin devreye alınmasıyla veya bireylerin özel araçlarıyla karşılanmaya çalışılmıştır. Artan eğitim ve refah seviyesi ile birlikte bireyler konforun yüksek olduğu özel araçlara yönelmiştir. Ulaşım talebindeki artış bireylerin özel otomobile talebini gözle görülür oranda arttırmıştır. Öyle ki nüfus artış oranından çok daha yüksek bir oranda trafikteki araç sayısı artmıştır. Şehirlerdeki hızlı büyüme ve nüfus artışından çok daha hızlı meydana gelen araç sayısındaki artış özellikle büyük şehirlerde trafik sıkışıklığı, gürültü kirliliği, hava kirliliği gibi sorunların artmasına neden olmuştur. Fosil yakıtlarla işletilen kara yolu toplu taşıma araçlarının gerek çevre kirliliğini arttırdığı gerek yeterli güvenilirlik, konfor, hız sağlayamadığı için efektif çözüm olmadığı görülmüştür. 
Toplu taşıma araçları planlaması yapılırken çevresel, ekonomik ve teknolojik olmak üzere birtakım kriterler göz önünde bulundurulur. Ekonomik açıdan incelemede ulaşım sisteminin imalat aşamasında ilk yatırım maliyetinin yanı sıra işletme sırasında ortaya çıkan işletme ve bakım maliyetleri de göz önünde bulundurulmuştur. Toplu taşıma araçları planlanmasında ekonomik kriterler göz önüne alınırken sadece sistem imalat maliyeti değil, sistem hayata geçtiğinde diğer ulaşım araçlarının çevreye ve insanlara verdiği zararda meydana gelecek azalmalar da ele alınmıştır. Tez kapsamında özellikle ele alınan monoray ulaşım sistemleri yapıldığında, mevcut güzergâhlarda işleyen dolmuş, otobüs ve özel araç sayısında azalma beklenmektedir. Bu araçların ulaşımda yoğun olarak kullanılması veya kullanılmaması durumunda ekonomiye etkileri konusunda çok yönlü bir inceleme yapılmalıdır. Bu incelemeye araç yıpranma payı, yakıt, yağ, lastik, genel bakım giderleri, istatistiklere bağlı karayolu kazalarında meydana gelen maddi, yaralanmalı hatta ölümlü kazaların neden olduğu masraflar ve işgücünde yaşanan kayıplar dahil edilmiştir. Trafik sıkışıklığı neticesinde çokça zaman kaybı yaşayan insanlara İstanbul'un çeşitli bölgelerinde anket yapılmış ve toplu taşıma araçlarını tercih edenlerin oranı belirlenmiş, toplu taşıma araçlarının hangi özelliklerinin tercih edilebilirliği arttıracağı saptanmaya çalışılmıştır. Monoray hatları olması durumunda toplumun hızlı, güvenilir, konforlu yolculuk için ödemeye razı olabilecekleri bedellerin standart ulaşım ücretlerinin ne kadar üstünde olabileceği verisi elde edilmiştir. Toplu taşıma araçları planlamasındaki çevresel kriterler göz önüne alındığında ise fosil yakıtlarla çalışan karayolu taşıtlarının yolcu-km başına oldukça yüksek emisyon değerlerine sahip olduğu görülür. Özellikle bakımları zamanında ve özenli yapılmayan özel şahıslar tarafından işletilen araçların emisyon salınımları daha da fazla olmaktadır. Bunların yanı sıra karayolu araçları başta ücret toplama yöntemiyle çalışan dolmuşlar olmak üzere çok fazla gürültü kirliliğine neden olmaktadır. Gürültü kirliliği metropollerin başlıca sorunlarından biri haline gelmiş olup insan sağlığına zihinsel ve bedensel pek çok olumsuz etkisi vardır. Özel araçlara nazaran daha çevre dostu çözümler sunduğu düşünülen karayolu toplu taşıma araçlarının beklenenden çok daha fazla oranda gürültü kirliliğine sebep olduğu görülmüştür. Ulaşım araçları planlamasında çağın gerekleri göz önünde bulundurulup teknolojik gelişmeler takip edilerek gelişmiş, ihtiyaçlara cevap verebilecek konforu, düzeni, güvenilirliği yüksek seviyede olan sistemler seçilmesine özen gösterilmelidir. Bu kriterler kapsamında toplu taşıma araçları seçilirken özellikle yaygın olarak kullanılan otobüs, dolmuş, metro gibi ulaşım araçlarıyla bu tez kapsamında incelenen monoray mukayese edilmiştir. Nüfus yoğunluğu fazla olan megapollerde ayrıcalıklı yola sahip olmayan karayolu taşıtlarından konfor, güvenilirlik, düzen beklemek maalesef pek mümkün olmamaktadır. Karayolu toplu taşıma araçları trafikte son derece güç yol alabilmekte hatta yolcu indirme bindirme sürelerinin değişkenliğinden ötürü zaman çizelgesine çok riayet edememektedirler. Yolun durumuna göre de yolculuk konforu son derece düşük olabilmektedir. Refah düzeyi artan toplum, toplu taşıma araçlarıyla konforsuz seyahat etmek yerine özel otomobilleri tercih etmekte bu da trafik sıkışıklığının daha da artmasına neden olmaktadır. İnsanlara konforlu, güvenilir, hızlı ulaşım imkânı sağlanabilmesi için monoray ulaşım çözümü farklı açılardan incelenmiştir. Monoray sistemlerinde bir ulaşım aracından beklenebilecek konfor, güvenlik, düzenlilik gibi pek çok özellik mevcuttur. Ayrıca yapılan anketlerde insanların toplu taşıma aracı tercihlerini seyahat ettikleri süre boyunca iletişim kurabilecekleri araçlardan yana kullanmak istedikleri yönünde olmuştur. Başta gün içerisinde hareket halinde çalışan personeller olmak üzere öğrenciler ve diğer çalışanlar, toplumun pek çok kesiminden insan ulaşım sırasında iletişimlerinin kesilmemesinin kendileri için önemli bir husus olduğunu belirtmiştir. Bu da yer üstünden giden konforlu, hızlı, güvenilir bir toplu ulaşım aracı olan monorayı daha da cazip hale getirmiştir.
Tez kapsamında monoray sisteminin bileşenlerinden detaylı olarak bahsedilmiştir. Monoray yapı ve tesislerinin planlanması başlığı altında hatyolu, kirişler, viyadükler, istasyonlar ve sinyalizasyon sistemleri detaylı olarak anlatılmıştır. Dünya genelinde bir asırdan fazla zamandır mevcut monoray hatları olmasına karşın ülkemizde henüz örneğinin bulunmaması monoray hatlarının ne şekilde inşa edildiğine dair bilginin eksikliği, kıyaslama açısından boşluk oluşturmaktadır. Bu çalışmada monoray hat inşasından bahsedilerek yerleşimin yoğunlaştığı bölgelerde bile monoray taşıtlarının üstün özelliklerinden dolayı monoray hat yollarının rahatlıkla inşa edilebilirliği açıklanmıştır. Monoray hat yolu imalatları yer üstünde olmasına karşın kirişlerin hazır dökme beton şeklinde imal edilip sahada monte edilebilmesi sebebiyle şantiye alanının daha dar tutularak imalat sırasında alan tasarrufu sağlanmakta bu da monoray hat inşasını cazip hale getiren unsurlardan biri olmaktadır. Ayrıca yüksek eğimlere tırmanabilme, dar kurbları dönebilme özellikleri açısından monoray araçları kıyaslanarak, hattın gereklerine göre farklı firmaların ürettiği farklı özelliklerdeki monoray araçları ile ihtiyaçların karşılanabileceği belirtilmiştir. Türkiye'de yapılmış olan metrobüs ve metro hatlarının yapım maliyetleri ile dünyada yapılmış ve yapılması planlanmış monoray hatlarının kilometre maliyetleri kıyaslanmıştır. Bu kıyaslarda doğru planlama yapılırsa monoray hatlarının yapım ve işletme maliyetlerinin benzer kapasiteye sahip diğer toplu taşıma sistemlerinden %30-40 gibi oranlarda az olduğu görülmüştür. Monoray hatlarının diğer toplu taşıma araçlarına göre üstünlükleri sıralanmış ve bu üstünlüklerin ekonomiye, bireylere ve çevreye faydalarından bahsedilmiştir. Monoray hatları işletilmesinde yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı ile işletme maliyetlerinin çok daha ekonomik hale getirilebilir olduğu görülmüştür. Petrol kaynaklı yakıtların ulaşım araçlarında çok yüksek bir paya sahip olması, Türkiye gibi petrolü ithal eden ülkelerin ekonomilerine büyük bir yük getirmektedir. Özellikle toplu taşıma araçlarında petrole olan bağımlılık giderilerek hem ülke ekonomisine katkı sağlanabilir hem de emisyon salınımı ve diğer çevresel kriterler açısından önemli bir adım atılmış olur. Gerek çevre dostu olarak işletilebilirliği gerek insanların beklentilerini ve taleplerini karşılayabilecek niteliğe sahip olmasından kaynaklı monoray araçları başta İstanbul olmak üzere pek çok büyük şehirde akılcı çözüm olabilir niteliktedir. Türkiye gibi güneşlenme süresi yüksek ve güneş enerji potansiyeli fazla olan ülkeler için yükseltilmiş yollardan işletilen monoraylar daha da avantajlı olabilir. Monoray hatları metrolar gibi yer altından gitmedikleri için ve istasyonları da yer üstünde olduğundan gerek istasyonlar gerek monoray araçları direk güneş ışığı alabilmektedir. Güneş enerjisini istasyonlarda ve monoray araçlarında etkin bir biçimde kullanarak ciddi yararlar sağlamak mümkündür. Monoray araçlarına güneş enerji panelleri yerleştirilerek monoray işletme enerjisinin dışa bağımlılığını azaltarak işletme maliyetlerinin azaltılabileceği öngörülmüştür.

Abstract:
Turkey is one of the developing countries in the world. Turkey has a rapid population increase and urbanization. Especially for the last 20 years, with the population doubling around two fold, there have been extensive residential area development. Cities have been growing north to south and east to west directions. During this progression, elevated living standards, development of industrial areas, and with the attachment to education and cultural activities, the need for transportation has been increased. This need has been tried to be met by mass transportation systems provided by municipal authorities, private transportation or individual vehicles. Individuals began to prefer private cars of their own as education level and life standards developed. Since more transportation alternatives demanded, the number of private cars increased noticeably. So much so that, the incidence of number of cars on traffic is much higher than the incidence of population increment. Especially in bigger cities with increase in the number of cars on traffic, which happens much faster than the urbanization and population increment, there happens to be problems such as traffic jam, noise pollution and air pollution. Mass transportation with fossil fuel operated vehicles were designed as a solution for these problems. However, these vehicles not only causes environmental pollution they also do not ensure reliability, comfort and speed. Hence, mass transportation is not an effective way to deal with the transportation need and problems of an urban city. While planning mass transportation of a city, some criteria such as environmental, economic and technological aspects are considered. From economical aspect, investment cost of transportation system during manufacturing is considered. Moreover, cost of operation and maintaining margin during operation is important to take in consideration. Other than cost-effective issues of a transportation system, it is important to pay regard to some criteria for minimizing the undesirable effects of the transport system on environment and individuals. Monorail transportation system, discussed in this thesis, is thought to affect city traffic by reducing the number of individual cars, buses and minibuses which are operating on existing routes. Considering the economical profit of these operating vehicles, there has to be a careful and versatile investigation. In this thesis, vehicle depreciation, fuel, oil, tire, general maintaining costs, statistical data's of accidents resulted in physical damage, injury, and death and the expense they caused and loss of labor are included. In this study, economical loss that is caused by wasted time due to traffic is calculated. A survey is conducted with people who lose their time because of traffic jam in different parts of Istanbul. With this survey it is aimed to determine the transportation system citizens prefer and which properties cause them to prefer aforesaid mass transportation. In case of a monorail line operating, it is determined that passengers agree to pay to make a fast, safe and comfortable travel, even if they have to pay more than standard transportation fees existed. When environmental criteria are considered for the planning of mass transport systems, fossil fuel consuming vehicles have a considerably high emission passenger per km. Especially, private vehicles that are used by individuals and lack of efficient maintenance, have higher emission rates. Moreover, road vehicles, in particular fee collecting minibuses, cause an awful lot of noise pollution. Noise pollution has become one of the major problems of crowded cities, which affects mental and physical health of individuals. Although mass transport road vehicles are thought to be more effective on the environmental front than private cars, they are in fact cause noise pollution more than expected. While choosing transportation system, it is utmost important to take in hand the requirements of the era. To meet the needs of an era of our own, systems that are technologically updated, comfortable, easy to organize and high security should be considered. In the light of these criteria, in this thesis monorail system is compared with buses, minibuses, metro and such that are used commonly. Especially in crowded cities, it is not realistic to expect comfort, safety and order from road vehicles. Mass transportation systems that are operating on road, also have a difficulty to travel. Moreover, they cannot comply with their schedules due to drop-off and pick-up of passengers. According to the condition of the road travelling can be uncomfortable. With the increasing living standards, individuals prefer private cars rather than mass transportation for comfort purposes. This causes even more traffic jam. Monorail system is discussed from different aspects to provide comfortable, safe and rapid transportation for citizens. Monorail systems have the ability to provide comfort, safety, order and many more specialty that can be expected from a transport system. Furthermore, according to the survey which is conducted with citizens, passengers prefer to be able to communicate while they are travelling. Foremost the employee on the move, students and other employees, different majorities of the society prefer to maintain communication while using transportation. Therefore, monorail system which travels above ground that is comfortable, rapid and safe becomes even more alluring. Within the scope of this thesis, monorail system elements are mentioned thoroughly. Under the title named monorail construction and planning of its facilities, guideway, beams, viaducts, stations and signaling systems are discussed in depth. Even though the monorail system has a history of more than a century, since there is no example of a monorail in Turkey makes it difficult to understand how the monorail guideway is constructed. This lack of information causes a difficulty to make a comparison. An issue discussed in this study that, due to its superior specifications, it is possible to construct monorail guideways even in highly populated areas. Monorail guideway construction is made above the ground, beams are pre-fabricated and assembled on the construction site. Therefore, monorail construction needs minimal worksite which makes monorail more advantageous. Moreover, while comparing monorail rolling stocks for their ability to climb high slopes and turn narrow curves, the need for transportation can be met by different monorail rolling stock with different properties that are manufactured by different companies. 
Construction costs of bus rapid transit (metrobus) and metro lines in Turkey and monorail lines that are constructed or planned around the world are compared on kilometer basis. Based on these comparisons, if a careful planning is conducted, monorail rolling stocks have a 30-40% lower operation and construction costs when they are compared with transportation systems that have similar passenger capacity. Superiorities of monorail lines over other mass transportation systems are listed and, how these superior properties gain favor for economy, individuals and environment are mentioned. 
Using renewable energy sources for operating monorail lines to lower the operating costs is possible. Since Turkey imports petrol and vast majority of the vehicles on traffic use petroleum, this has a huge impact on country's economy. Especially by lowering the usage of petrol on mass transportation systems can have a positive impact on country's economy. Decreased usage of petrol also lowers the emission and this would be an important step to solve environmental issues. As it is environmental friendly and has a capacity to meet individual's expectations and demands, monorail could be a rational solution for highly populated cities in Turkey, in particular Istanbul. Furthermore, since Turkey's hours of sunshine is long and solar energy potential is high, monorails operate on elevated guideways can have an advantage. Since monorail lines are not underground like metro lines, both monorails and monorail stations gets direct sunlight. By using the sunlight, it is possible to use this solar energy on monorail rolling stocks and stations. It is foreseen that by placing solar panels on monorails, monorail operating energy could be self-produced and this can lower the operation costs.