Yüksek hızlı tren hatlarında fleş ve nivelman bozulmalarının modellenmesi
Modelling of alignment and longitudinal level deterioration at high speed railway
Yazar: MURAT VERGİ TACİROĞLU
Danışman: PROF. DR. MESUT TIĞDEMİR ; PROF. DR. MUSTAFA KARAŞAHİN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Ulaşım = Transportation ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Demir yolları = Railways ; Fraktal geometri = Fractal geometry

Özet:
Demiryolu hatları, maruz kaldıkları tekrarlı trafik yükleri ve çevresel koşulların etkileri ile zamanla bozulmaya başlar. Bu bozulmalar kendini hat bileşenlerinin yapısal bozulması veya demiryolu hat geometrisinin bozulması olarak göstermektedir. Demiryolu hat geometrisi,  uzayda her rayın pozisyonunu gösteren yatay ve düşey düzlemdeki birden fazla parametreden oluşmaktadır. Hat geometrisinin bozulması ise geometri parametrelerinin tasarım değerlerinde meydana gelen sapmalardır. Geometri parametrelerinde meydana gelen sapmalar hattın düzgün olmayan, dalgalı bir geometrik desene sahip olmasına neden olmaktadır. Bu durum hattın işletme koşullarına etki ederek hatta çalışan trenlerin işletme hızlarının düşmesine ve gereken durumlarda hattın geçici olarak trafiğe kapanmasına neden olmaktadır. Geometri bozulmaları güvenlik sınırlarını aştığı zaman ise hatta ilerleyen trenlerin raydan çıkmasına neden olabilmektedir. Ayrıca geometri bozulmaları nedeni ile sürüş konforu da düşmektedir. Bu sebeplerden dolayı demiryolu hatlarının geometri durumu sürekli olarak izlenir ve bu türden bozulmaları gidermek için çeşitli bakım ve onarım çalışmaları yapılır. Bakım ve onarım çalışmaları da işletmeler açısından büyük maliyetlerin ortaya çıkması anlamına gelmektedir. Ayrılan bütçelerin büyüklüğü bakım ve onarım çalışmalarının belirli bir düzen içerisinde ve gerektiği kadar yapılması zorunluluğunu ortaya çıkarmıştır. Hangi bakım ve onarım çalışmasının ne zaman yapılacağına karar verilmesi için yapılan yol muayeneleri ile hattın içinde bulunduğu işletme koşulu belirlenmeye çalışılır. İşletme koşulunun göstergeleri, geometri parametrelerinin aldığı değerlerin istatistiksel yöntemler kullanılarak yorumlanması ile elde edilen geometrik indeks değerleridir.
Bu tez çalışmasında, Ankara-Eskişehir Yüksek Hızlı Tren hattından elde edilen geometri verileri fraktal analiz yöntemi ile incelenmiş ve hattın işleteme koşullarını gösteren fraktal boyut değerleri hesap edilmiştir. Bunun için ilk olarak dikkate alınan demiryolu hattı tasarım geometrisi göz önüne alınarak inceleme kesimlerine ayrılmıştır. Her bir inceleme kesiminde geometri parametrelerine ait grafiklerin düzgünsüzlük durumunu gösteren fraktal boyutları hesap edilmiştir. Fraktal boyut hesabı için MAT-LAB ortamında bir program yazılmıştır. Geometri parametrelerine ait fraktal boyutların hesaplanması ile farklı hat kesimleri arasında düzgünsüzlük ve buna bağlı olarak işletme koşulları açısından kıyaslama yapmak mümkün olmuştur. Çalışmanın sonunda çoklu regresyon tekniğinden yararlanarak fleş ve nivelman geometri parametrelerine ait fraktal boyut değerlerinin ve hali hazırda kullanılmakta olan geometri indeksinin zamanla hangi değerleri alacağını belirlemek için tahmin modelleri oluşturulmuştur. Bu modeller yardımı ile hat geometrisi bozulmasına etki eden faktörler tespit edilmiştir.

Abstract:
Due to the exposure to repetitive traffic loads and the effects of environmental factors railway tracks start to be degrade. The degradation is seen as a structural degradation of track components or a deterioration of railway track geometry. Railway track geometry is composed of more than one parameter on vertical and horizontal planes which indicate the position of each railway in space. The deterioration of railway track geometry is a deviation in the design values of geometry parameters. The deviations occurring in geometry parameters cause tracks to have a rough and corrugated geometrical design. This situation leads operating speeds of working trains on these tracks to decrease and the tracks to be closed to traffic temporarily where necessary. When deterioration exceeds the safety limits, it might lead running trains on tracks to derail. In addition, driving comfort decreases due to geometrical deviations. Because of these reasons, the geometry conditions of railway tracks are constantly observed and several maintenance and renewal activities are provided to repair such damages. These maintenance and renewal activities mean high costs for companies. The magnitude of budgets necessitates maintenance and renewal activities to be done regularly and commensurately. Operating conditions in which the railway is included are attempted to be determined through rail inspections which are done to identify which maintenance and repair services and when they would be provided. The indicators of operating conditions are the geometrical index values obtained by explaining the values of geometry parameters through statistical methods. 
In this thesis, the geometry data obtained from the Ankara – Eskişehir High Speed Railway were examined by fractal analysis method and the fractal dimension values indicating operating conditions of this route were calculated. First, the concerning railway route was divided into inspection sections by considering its design geometry. At each inspection section, fractal dimensions showing the roughness condition of graphs that belong to geometry parameters were calculated. A program was written to calculate fractal dimension at MAT-LAB environment. It was possible to compare the roughness conditions among different track sections, and correspondingly, operating conditions after calculating fractal dimensions belonging to geometry parameters. As a result of the study, estimation models were created to determine what values would be of the fractal dimension values belonging to geometry parameters alignment and longitudinal level planes and of the existing geometry index in the course of time through multiple regression analysis. The factors leading track geometry to deteriorate were identified by these models.