Türk antropometrik değerlerine uygun merkezi olmayan kontrol masalı lokomotife ait ergonomik makinist kabin tasarımı
Ergonomic non-central locomotive cab design for anthropometric characteristics of Turkish driver
Yazar: HİLAL ARIKAN KELASOVALI
Danışman: DOÇ. DR. EMİN SÜNBÜLOĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Raylı Sistemler Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği = Industrial and Industrial Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Makinist = Machinist ; Sürücü kabini = Driver cab ; Türk popülasyonu = Turkish population

Özet:
Bir ürün tasarımına başlarken tasarlanacak ürünün her yönden iyi tanımlanması gerekmektedir. Bunlardan biri de insan ile ne kadar ve nasıl etkileşimde olacağıdır. Bu durum tasarım sürecinde, ergonomik tasarım kriterinin diğer kriterlere göre öncelik sırasını belirler.
Kullanıcı ile birebir etkileşimi olan ürünlerin veya alanların ergonomik olarak tasarlanması, kullanıcı deneyimi, beğenisi hatta sağlığı için büyük önem taşımaktadır. Tasarımda ürünün görselliği ne kadar etkileyici olsa da kullanılmaya başlanan bir üründe kullanıcının rahatlık hissiyatı ürün hakkındaki fikirlerini bir o kadar etkilemektedir. 
Ergonomi insanın fiziksel boyut özelliklerinden, bir işi fiziksel olarak yapabilme kapasitesine kadar her durumu ile ilgilenir. Genetik yapı çeşitliliği ve çevresel faktörlerin etkisi, populasyonlara özgü antropometrik ölçüleri ve sınır değerleri oluşturmaktadır. Bu yüzden tasarımı yapılacak ürünün hangi populasyona ve hangi hedef kitleye yapılacağı iyi tanımlanmalı ve o topluma ait antropometrik değerler iyi bilinmelidir. Bu, tasarlanacak ürün veya alanlar için optimum ölçülerde faydalı bir model ortaya çıkarılmasını sağlayacaktır.
Yeni bir taşıt tasarımı yapılırken ergonomik olarak farklı değerlendirilmesi gereken 4 farklı fonksiyonun göz önünde bulundurulması gerekmektedir.Birincisi tasarlanan aracın montajında çalışan kişilerin ergonomisi, ikincisi araç sürücüsünün ergonomisi, üçüncüsü yolcu ergonomisi, dördüncüsü araç servisinde çalışan kişilerin ergonomisidir. Son kullanıcı olarak görülen sürücü ve yolcu ergonomisi diğerlerine göre daha öncelikli olarak değerlendirilmektedir.
Yolcu ergonomisi; kullanıcının araca binip seyahat konumuna kolaylıkla geçebilmesini, seyahat süresince güvenli ve konforlu seyahat edebilmesini, acil durumlar dahil kolaylıkla aracı terkedebilmesini sağlamaktadır.
Sürücü ergonomisi; yolcu ergonomisinde yapılan değerlendirmelere ek olarak araç kullanımına yönelik zorunlu tutulan ve önerilen ergonomi parametrelerini sağlamaktadır. Sürücü ve sürüş ergonomisi yalnızca sürücünün değil yolcu ve araç dışındaki canlıların da güvenliğini sağlayan kritik bir konudur.
Sürücü ergonomi çalışması temel olarak; sürücü geçişi olan bölgelerde gerekli olan net giriş-çıkış boşluklarının tanımlanmasını, sürücü konumlandırılmasını, koltuk hareketlerinin kontrollerini, sürüş sırasında kullanıcı etrafında olması gereken minimum boşluk hacminin tanımını, kontrollerin ve ünitelerin kullanımı için tanımlanan erişim kürelerinin en uzak ve en yakın mesafelerinin tanımlanmasını, kontrollerin ve ekranların görülebilirliklerinin sağlanmasını, üst ve alt ön görüş sınırlarının belirlenmesini, arka görüş için ayna görülebilirliklerinin sağlanmasını ayrıca sürücü bölgesinde bulunacak sistem ve parçaların konumlandırılmasını içermektedir.
Lokomotif, yalnızca sürücü ve yardımcı sürücü ile etkileşimde olan demiryolu çeken araçlar sınıfına ait bir demiryolu aracıdır. Dolayısıyla bu çalışmada, lokomotif sürüşünden etkilenen sürücü ve yardımcı sürücü ergonomisi incelenmiştir. 
Kontrol masası başında bulunan sürücünün fiziksel ve zihinsel durumunu lokomotif sürücü kabininin nasıl tasarlandığı, sürücünün çalışma ortamının rahatlığı çok büyük oranda etkilemektedir. Demiryolu kazalarının çok büyük kısmının insan hatalarından kaynaklandığını göz önünde bulundurursak sürücü ile etkileşimde olan bu alanın iyileştirilmesi ve bu durumu etkileyen faktörlerin değerlendirilmesi gerekmektedir.
Avrupa'da demiryolu araçları için tanımlanan ergonomik ölçülendirmeler ve sınırlar bulunmaktadır. Türkiye'de demiryolu araçları için Türk antropometrisine göre uyumlaştırılmış standartlar bulunmadığı için Avrupa da kullanılan standartlar uygulanmaktadır. Fakat Türkiye deki populasyona ait antropometrik ölçüler Avrupa daki populasyonlara göre farklılık göstermektedir.
Tasarlanacak lokomotif kabini ölçülerinin kullanacak kişilerin antropometrik ölçülerine uygun olmaması kötü bir tasarıma neden olmakla birlikte, sürücü verimliliğini azaltacak ve sürücü hatalarına neden olacaktır. Bu nedenle sürücülerin fiziksel özellikleri tasarıma yansıtılmalıdır. Tasarlanacak sürücü kabininin popülasyonlara göre kullanımı bu yüzden önemlidir.
Bu çalışmanın asıl amacı ülkemizde yerli olarak tasarlanan demiryolu araçları için Türk antropometrisine uygun olacak ölçülerin belirlenerek daha özel sınırlar tanımlamak ve lokomotif sürücü kabin tasarımları için ergonomi tasarım girdileri oluşturmaktır.
Çalışmada merkezi olmayan kontrol masasına sahip sürücü kabini olan lokomotif ergonomisinin Türk antropometrik ölçülerine uygunluğu değerlendirilmiştir.TSI Loc&Pas, UIC 651 ve UIC 612 standartları kılavuz olarak kullanılmış aynı zamanda karşılaştırmalar yapılmıştır. Değerlendirmeler ve karşılaştırmalar sonucunda UIC 651'de belirtilen antropometrik sınırların dışında kalan ölçülerin olduğu görülmüştür. Sınırların dışında kalan bu ölçülere göre tasarım gereklilikleri güncellenmiştir.
Sonuç olarak sürücü koltuk konumları, olması gereken koltuk hareketleri, kontrol masasının boyutları ve kontrollerin yerleşim sınırları belirlenmiştir. Sürücü konumlarına göre görüş alanları çıkarılarak yeterli ön ve yan cam büyüklükleri, konumları belirlenmiştir.
Belirlenen bu sınırlar aynı zamanda o bölgelerde bulunacak komponentlerin olabilecek maksimum boyutlarının belirlenmesi için de bir veri oluşturmaktadır.

Abstract:
The design process of a product begins with the defining the product well in every aspect. One of them is how much and how the product will interact with user. In design process, this determines the priority of the ergonomic design criteria according to other criterias in the design process.
The ergonomy level of a product can affect the user experience and even can be harmful for the user's health that directly interacts with the product. Not only the high visuality of a product, but also the comfort level of the user while using the product affects the opinion of the user.
Ergonomy deals with every situation such as the specifications of the humany body dimension and the capacity of ability to accomplish a task physically. The structural variety of genetic and the effect of environmental factors present anthropometric dimensions and limitations according to the endemic populations. Therefore, the population and the target market, that the product will be designed for,  must be well defined and anthropometric dimensions of the population as well. This will provide an optimal model for the products or areas to be designed.
While designing a new vehicle, ergonomically, there are four different functions that needs to be taken in consideration which first of all is the person who works in the assembly process of the vehicle, second is the ergonomy of the vehicle driver, the ergonomy of the passenger and the ergonomy of the persons who services the vehicle are the third and the fourth functions respectively. Instead of the others, driver ergonomy and passenger ergonomy as the last user has higher priorty.
Passenger ergonomy must provide following statements which user should egress and ingress to the vehicle without any difficulty, the comfort and the security level of the user during the travel and user should egress from the vehicle with in ease even in emergency.
In addition to the terms in the passenger ergonomy mentioned above, driver ergonomy provides both the mandatory parameters and the recommended parameters. Driver and driving ergonomy is a critical topic that provides not only the driver security but also the security of the passangers in the vehicle.
Basically, study of driver ergonomy includes defining of the egress and ingress dimensions of the spaces that needs to be in the driver movement zone, positioning of the driver, checking the movements of seat, defining the minimum space volume that needs to be around the driver during the drive, defining the minimum and maximum distances of the defined reach zones in order to use controls and insturmentation panel, providing best visibility of the controls and display screens, determination of the upper and lower vision limitations, adjusting the side(exterior) mirrors to ensure the best visibility for the driver, also the poisitoning of the components that is designed to be located in the driver zone.
Locomotive is a railway traction vehicle to the class of railroad vehicle that only iteracts with the driver and the co-driver. Therefore, in this paper, ergonomics of driver and co-driver who are affected by locomotive driving were studied.
Thus, in this paper, examinations of ergonomy factor that affects the ergonomy of the driver and co-driver while using have been made. The physical and mental condition of the driver at the control desk and the design of the locomotive driver cab affect the comfort of the driver's working environment. By taking into consideration, the large part of the factor that causes railway accidents is the human errors, improvement is going to be applied to the zone where the driver-locomotive interaction occurs and the factors that affect this condition needs to be evaluated.
In Europe, there are some definitions for railway vehicles such as ergonomy dimensions and limitations. European standards are generally used in Turkey. Because, there is no such a standard that composed with the Turkish anthropometries for the railway vehicles. But the anthropometric dimensions of Turkey population and the anthropometric dimensions of European population differs from each other.
The cab dimensions of the locomotive that will be designed and the anthropometric dimensions of a person who is going to use the locomotive should be proper. Otherwise, besides leading a bad design, this will reduce the efficiency of the driver and will be caused the driver failure. Therefore, physical specifications of the drivers should be taken into consideration. That is why, which population is going to use the locomotive is important.
Main objectives of this study are to determine ergonomy criteria for the cab driver of the locomotive designs and define more specific limitations for the railway vehicles according to the Turkish anthropometries, which is designed in our country.
In this study, the compatibility of Turkish anthropometer dimensions and locomotive that have driver's cab with a non-central control desk suitability has been evaluated. Comparisons are made according to the TSI Loc & Pas, UIC 651 and UIC 612 standards. Also, these standards have also been used as a guide in this study. As a result of evaluations and comparisons, it has been observed that there are measurements outside the anthropometric limits specified in UIC 651. Design requirements have been updated according to these dimensions.
Finally, locations of the driver seats, seat movements, dimensions of the control desk and limits of the control layout, also sizing and positioning of the front and side windows are determined.
Also, these limits which are determined helps us to define maximum dimensions of the components which is going to be located at that zones.