Marmaray projesi yangın sistemlerinin fonksiyonel emniyet açısından güvenirlik analizi
Marmaray project fire system reliability analysis in terms of functional safety
Yazar: GÖZDE YETKİN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ÖZGÜR TURAY KAYMAKÇI
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Toplu ulaşım sistemleri içerisinde raylı ulaşım sistemlerinin önemi gün geçtikçe artmakta olup raylı ulaşım sistemleri hızlı, güvenli ve çevreci olması nedeniyle tercih edilmektedir. Özellikle insan yoğunluğunun fazla olduğu bölgelerde ulaşım ihtiyacının hızlı, kaliteli ve güvenli olarak karşılanabilmesi amacıyla raylı ulaşım sistemleri projelendirilmektedir.
Teknolojinin gelişmesi ile endüstriyel sistemlerdeki hata ihtimallerinin en aza inmesi beklenmekte ve çalışmalar bu alanda yoğunlaştırılmaktadır. Sistemler arızaya düştükten sonra  yapılacak bir müdahale sistemin kurtarılması için yeterli değildir ve ciddi kayıplara da sebep olabilmektedir. Fonksiyonel emniyet elemanları, sistemin bir bülümü hataya düşse bile sistemin bütününün sorunsuz çalışmasını sağlamak ya da güvenli bir şekilde emniyetli duruma getirmek amacı ile tasarlanan sistemlerdir.
Marmaray projesi hizmete açılır açılmaz toplu ulaşım sistemleri içerisinde ciddi bir pay sahibi olmuştur. İnsan yoğunluğunun yüksek olduğu raylı tünel sistemlerinde yaşanabilecek muhtemel bir yangın durumunda, devreye girecek yangın emniyet sisteminin yüksek emniyet seviyesinde olması gerekmektedir. Yüksek emniyet seviyesi sağlanamadığında can ve mal kayıplarının görüldüğü bir felaket kaçınılmazdır.
Fonksiyonel emniyet alanında bu zamana kadar ciddi çalışmalar yapılsa da yangın emniyet sistemleri ile ilgili standartlar tam anlamıyla ortaya konulamamıştır. Yangın ile ilgili fonksiyonel emniyet sistemlerine ait bir standart olmadığından, yangın emniyet sistemleri üzerine yapılan çalışmalar artı önem taşımaktadır.
Bu çalışmada, Marmaray ulaşım sisteminin Üsküdar istasyonunda, yaşanabilecek bir yangın durumunda sistemin duman tahliyesi ve insanların güvenli şekilde istasyon dışına çıkışını sağlamak amacıyla kurulmuş yangın senaryosuna bağımlı olmak üzere yangın emniyet sistemi incelenmiş ve IEC 61508 standardına göre güvenirlik analizi yapılmıştır.
Çalışmanın birinci bölümünde fonksiyonel emniyet sistemleri ile ilgili literatür araştırmalarına ve Marmaray projesi hakkında genel ve teknik bilgilere yer verilmiştir.
İkinci bölümünde fonksiyonel emniyet genel hatlarıyla incelenmiş, fonksiyonel emniyet sistemlerinin hata ağacı yöntemi ile incelenmesi hakkında bilgi verilmiştir. Hata oranı hesaplamaları için kullanılan bulanık mantık yönteminden ve hata ağacı uygulamalarında ortak çevre etkeninin sistemler üzerindeki etkisinden bahsedilmiştir.
Üçüncü bölümde Marmaray'ın yangın ihbar sistemi, duman kontrol fanları ve yangın senaryosundan bahsedilip, sistemin çalışması incelenmiştir.
Dördüncü bölümünde ise IEC 61508 standardı çerçevesinde Marmaray Üsküdar İstasyonu'nda dört ayrı mekanda yaşanması muhtemel bir yangın için, yangın senaryosuna bağımlı olmak üzere yangın emniyet sisteminin çalışması incelenmiştir. Algılanan bir yangın sinyali sonrası yolcuların istasyonlardan tahliyesini sağlayacak olan acil kaçış merdivenleri insan hayatı için kritik önem taşıyan mahallerden biridir. Marmaray projesinde trenin, enerji sistemlerinin ve kontrol sistemlerinin denetiminin sağlandığı odalar FM 200 gazlı söndürme sistemine sahiptir. Bu odalar sistemin hatasız çalışması için kritik önem taşır. Tünel içerisinde çıkacak bir yangının, yolcu tahliyesinin zorluğu ve dumanın tünel içerisindeki hareketi göz önüne alındığında ciddi bir felaket kaçınılmazdır. İstasyonlardaki yolcu yoğunluğu göz önüne alınarak istasyon yangın hatları emniyet sistemleri için ayrı bir önem taşımaktadır. Bu analizler ışığında yangın emniyet sistemlerinin analizi hata ağacı yöntemi ile incelenmiş, damperlerin kapalılık durumundan kaynaklı hata değerleri de bulanık mantık yardımı ile hesaplanmıştır.
Sonuç bölümünde ise inceleme sonrası Marmaray yangın emniyet sisteminin güvenirlik analiz değerleri standartlar çerçevesinde değerlendirilmiştir.
Bu çalışmada özellikle yangın emniyet sistemleri için fonksiyonel emniyetin önemine dikkat çekilmek istenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Fonksiyonel emniyet, güvenirlik, yangın emniyet sistemi, Marmaray, hata ağacı.

Abstract:
Importance of railway transportation systems are increasing  day by day  in public transport systems  and railway transportation systems are  preferred  because  it is fast, safe and environmental friendly. The railway transportation systems are designed  to adequate faster, comfortable and safe transportation in areas where human density is high.
The possibility of fault in the industrial systems are getting minimizing with the development of technology. When the system gets a fault, getting an action is not enough to save the system and may also lead to serious losses. Functional safety equipments provide the systems works properly even a part of a system gets fault or to be safe situation.
Marmaray project is opened to service in public transport systems has been a significant shareholder. High concentration of people is likely to live in rail tunnel system in the event of a fire, the fire safety systems will be engaged should be a higher security level. Providing a high level of security of life and property losses can not be seen a disaster is inevitable
Lots of functional safety system studies had been done except fire safety system. So that fire safety system studies have a priority.

In this study,  in Uskudar station of Marmaray, that may occur in case of a fire disaster, smoke evacuation systems and people to ensure a safe exit out of the station established fire safety systems including fire scenario dependent examined and reliability analysis was performed according to the IEC 61508 standard.
First part of this study, related researches about functional safety, general and technical information about Marmaray Project is given.
In the second part, functional safety examined in general terms. Functional safety system is studied with fault tree method. For fault rate calculations fuzzy logic calculations method is explained.
In the third part, fire detection system in Marmaray, smoke control extract fans and fire scenario and operation of the system is examined.
In the fourt part, in case of fire in Marmaray Uskudar Station, fire safety system with fire scenario is examined as per IEC61508. Fire escape staircases are the most important areas in case of fire. All electrical rooms and control system areas are protected with FM200 Gaseous Fire Fighting System in Marmaray. This rooms has a priority for the operating system to work without a fault. In case of fire inside tunnel, evacuation of the passengers are too difficult. Also inside the stations high density of passenger evacuation is difficult. Fire safety system is examined with fault tree method and closed position of fire dampers fault values is calculated with fuzzy logic methods.
As a result, Marmaray fire safety system analysis is examined as per standarts.
During this study attention is taken for the importance of fire safety systems with functional safety.

Keywords: Functional safety, reliability, fire safety system, Marmaray, fault tree