Demiryolu Travers Çeşitleri

 

Travers; demiryolu yapılarında yol eksenine dik yönde ve rayların altına mesnet olarak belirli aralıklarla yerleştirilmiş olan, ahşap, çelik yada betonarme malzemeden yapılmış üstyapı elemanlarıdır. [1] Demiryolunda hat boyunca belirli aralıklarla döşenirler.

Şekil 1: Traversin üst ve yan görünüşü [2]

 

1.                  TRAVERSİN GENEL ÖZELLİKLERİ

Demiryollarında kullanılan traverslerde şu özellikler aranmaktadır; aşınmaya, kırılmaya, ezilmeye ve dış etkilere karşı mukavemet, elastikiyet, rayların tespitine karşı elverişli ve üst yapının stabilitesi bakımından çok hafif olması, iki işçinin taşıyamayacak kadar da ağır olmaması, maliyetinin uygun olması gibi özellikler aranmaktadır.[3]

Traversin görevleri;

-        Ekartman temini ve devamlılığının sağlanması

-        kuvvetlerin dağıtılması ve balast yatağına yatılması, ki bu kuvvetler:

-        Dikey dingil yükleri,

-        yatay merkezkaç kuvvetleri ve

-        raylardaki boyuna kuvvetlerdir.

-        rayların sabit tutulması:

-        Yükseklik olarak (yükselmeler ve çökmelerde),

-        yanal olarak merkezkaç ve çapraz kuvvetlere karşı (H-Kuvvetleri),

-        boyuna yönde, ray yürümesine, fren, ivme ve ısı değişikleri ile oluşan kuvvetlere karşı.

-        seyir yolunun emniyete alınması:

-        İnşa halindeyken,

-        ray kırılma olaylarında ve

-        raydan çıkmalardan sonra; yani demiryolu idaresinin bu durumda yapması öngörülen işlerin yapılması sırasında (geçici ray bağlantısı) ile

-        raylardaki titreşimlerin yumuşatılması ve

-        oluşan ses dalgaları ile gövde ses dalgalarının çevreye verdikleri etkilerin azaltılması.[4]

2.                  TREVERS ÇEŞİTLERİ

Traversler üretildikleri malzeme açısından ahşap, çelik, beton ve kompozit olmak üzere 4 sınıfa ayrılırlar. Ayrıca demiryollarının ilk ortaya çıktığı zamanlarda taşlarda travers olarak kullanılmıştır.[5]

 

1.                  Ahşap traversler: İşletme rayları, kontrol rayları ve uygun olduğu yerlerde iletken rayları kendi eksenine göre dik açılarda destekleyen ahşap kiriş. Genellikle kiriş, bir yol oluşturmak için iki işletme rayını destekler.[6] Ahşap travers yapımında çeşitli ağaçlar kullanılır. Bunlar:

-        Meşe,

-        kayın,

-        çam

-        deniz çamı, Korsika çamı ve kara çam,

-        douglas köknarı,

-        katran çamı, azobé, ekki, bongossi,

-        bangkirai, selangan batu, balua kumus

-        basralokus,

-        jarrah  ve

-        kari

Ham ahşap traversler açık havada kurutulur ve arkasından basınç altında sıcak zift yağı ile (kreozot) su geçirmezlik özelliği verilir (emrenye edilir). Bu yapılırken emprenye edici malzeme traverse sadece lif yönünde (travers boyunca) nüfuz eder. [3]

Ülkemizde kullanılan ahşap travers ölçüleri;[7]

	Üst genişlik (cm)	Alt genişlik (cm)	Yükseklik (cm)	Boy (cm)
Normal travers	18-20	23–26	13–16	260–270
Makas traversi	20-22	26–30	15–16	270–510
Köprü traversi	22-26	22–26	22–27	260–270

 

 

Ahşap traverslerin olumlu yönleri;

-        Ahşabın doğal yapısındaki esneklik nedeniyle, raydan gelen kuvvetleri esneyerek karşıladığından darbe etkisini önler. Sürtünme de az olduğundan balasta zarar vermez.

-        Bakım masrafı azdır.

-        Esnektir.

-        Yol stabilizesini bozmayacak kadar ağır, taşınabilecek kadar hafiftir.

-        Gürültüsüz bir yolculuk sağlar.

-        Yalıtkandır.

Olumsuz yönleri ise;

 

-        Rutubetten çok etkilenir.

-        Yanma ihtimali yüksektir.

-        Dresaja dayanıksızdır, yol genellikle kurplarda dışa kayar.

-        Ekartmanın korunması zordur.

-        Şöminmana dayanıksızdır.

-         Ömürleri kısadır.

Ahşap traverslerin ağırlığı 85-110 kg, ömürleri 15-30 yıl arasında değişmektedir.

1.                  Demir traversler: Bunlar ahşap traverslere göre daha kolay ve çabuk bir şekilde üretilir. Enkesiti U şeklindedir. Haddeden çekilir, kesilir ve balastı iyice kavrayıp uçlardan dışarı çıkmasını engellemek için uç kısımları eğilir.

Şekil 2: 49,050 kg/m tipi demirli travers ve ölçüleri

 

Demir traverslerde rayla travers arasındaki bağlantı iyi sağlanmazsa düşey ve yatay etkiler altında ray tabanının oturduğu yerde aşınmalar olur. Aşınma sonucu, travers kesitindeki küçülme nedeniyle bu noktadaki dayanım azalır ve çatlama, kırılma olur. Demir traverslerin zamanından önce yıpranarak devre dışı kalması, genellikle bu noktalardan oluşur. Bu bakımdan bağlantı kusursuz olmalıdır.

Yumuşak çelikten yapılan bu traversler sinyalli bölgelerde iletkenlikleri nedeniyle kullanımı mümkün değildir. Maliyet yüksekliği de göz önüne alınarak imalatı durdurulmuş ve kullanımı azalmıştır.

 

Demir travers ölçüleri;[7]

	Üst Genişlik (cm)	Alt Genişlik (cm)	Yükseklik (cm)	Uzunluk (cm)	Et Kalınlığı (cm)	Ağırlık (kg)
Tekli Demir Trv.	6,25-13,5	20,2-26	7,5-10	232-260	0,9-1,1	50-85
Çiftli Demir Trv.	60	50	10	270	0,9-1,1	130

 

 

 

Demir traversin olumlu yönleri;

-        Ömürleri uzundur. (45-50 yıl)

-        Hafif olmaları nedeniyle nakliyeleri ve istifleri kolaydır.

-        Uçları tırnaklı olduğu için dresaja dayanıklıdır.

-        Şöminmana dayanıklıdır.

-        Ekartmanı iyi korur.

Olumsuz yönleri;

 

-        İletken olduğundan sinyalli bölgelerde kullanılamaz.

-        Bakımı zor ve masraflıdır.

-        Gürültülü yolculuk verir.

-        Rutubetten etkilenir.

-        Yeterince esnek değildir.

-        Hafif olduğu için yüksek hız ve ağır yük taşımasına uygun değildir.

-        Balasta zarar verir.

 

1.                  Beton traversler: Traverslik ağaç bulmaktaki güçlükler ve ahşap traverslerin sakıncalı tarafları, demir traverslerin ise memnuniyet vermemesi sonucu, başka bir travers malzemesi aranmış ve beton traversler ele alınmıştır. Betonarme traversler için pek çok tip önerilmiş ve denenmiştir. Ancak Birinci Dünya Savaşı’ndan önceki dönemlerde pek başarılı olunamamıştır. Titreşimler ve contalardaki şoklar bunların bir müddet sonra parçalanarak dağılmalarına neden olmuştur. İkinci Dünya Savaşı’ndan sonra bir taraftan elde edilen deneyimler, diğer taraftan da “ön gerilmeli beton” ve özellikle elastik bağlantılardan yararlanılması ile beton traverslerin kullanımı yaygınlaşmıştır. Şekil 3’te Ankara-Eskişehir hızlı tren hattında kullanılan B70 tipi traversin ölçüleri verilmiştir.

 

Şekil 3: B70 Beton travers ölçüleri

Olumlu yönleri;

 

-        Ekartmanı iyi korur.

-        Nemden etkilenmez.

-        Elektrik akımını çok az geçirir.

-        Dış etkilere ve ateşe dayanıklıdır.

-        Ateşe dayanıklıdır.

Olumsuz yönleri;

-        Bakımı zordur. Daha dikkatli ve makineli çalışmayı gerektirir. 

-        Deraylardan sonra çatlama ve kırılmalar olur. Bu sebeple de hemen değiştirilmeleri gerekir. 

-        Kurplarda kurp merkezi yönünde dresaj olur.

-         Değişik şekil ve uzunluklarda yapılması zordur.

-        Balasta fazla zarar verir.

-        Esneklik yoktur.

-        Çürük platformlarda kullanılması tercih edilmez.

-        Dray sonuncunda çok hasar görür.

1.                  KOMPOZİT TRAVERSLER

Kompozitler, en az iki farklı maddenin bir araya getirilmesiyle meydana gelen malzeme grubudur. Üç boyutlu nitelikteki bu bir araya getirmede amaç,  bileşenlerde bulunana istenilen özeliklerin bir araya getirilerek bileşenlerin hiç birinde tek başına mevcut olmayan özeliklerin elde edilmesidir. [8]

 

Kompozitler genel olarak matris olarak kabul edilen sürekli bir faz ile onun içinde dağılı değişik özeliklere sahip donatı fazından meydana gelmektedir. [8]

 

Kompozitlerin travers üretiminde son yirmi yıldır kullanılmasına rağmen demiryolundaki yeri çok sınırlı olmuştur. Kauçuk, FRP, geri dönüştürülmüş plastikler, sandviç kompozitler gibi malzemelerden üretilen bu traverslerin kullanımı son yıllarda artmıştır. [9]

Çeşitli ülkelerden bazı kompozit traversler şunlardır.

FFU Synthetic Sleeper: FFU olarak adlandırılan yöntem (Fiber-reinforced Foamed

Urethane) Isıyla plastikleştirilmiş üretan içine uzun cam elyafı liflerinin serilmesi ile elde edilmektedir. Ahşap traverse benzer özelikler ve hatta görünüş sergilerken ashaptan daha uzun servis ömrüne sahiptir. Servis ömrü 50 yıl kadardır. Japonya’da Hızlı tren hatlarında kullanılıyor. 240- 285

(320) km/h Şimdiye dek 2.1 milyon adet üretilip 1300 Km döşenmiş. Halen yıllık üretimi 90.000

adettir. Japonya bu traversi hatlarında 1985 yılından beri yıllanıyor. Nemden ve sıcaklık değişiminden etkilenmemesi sebebiyle 2004 yılında Viyana’da köprülerde kullanılmaya başlandı. Bunun yanı sıra

Çin ve Almanya’ya da ihracı ediliyor.[10]

Tietek: Tietek firması yüksek yoğunluklu polietilende ürettiği bu traversin %80 ila 85’i plastik sise, hurda araba lastikleri gibi atık malzemelerden oluşmaktadır. Geri kalanını ise lifler meydana getirir. Düşük titreşim ve ses, uzun kullanım ömrü vardır (40 yıl ve üzeri). [9]

Ecotrax: Amerikan şirketi olan Axion Ecotrax adıyla %100 geri dönüştürülen malzemelerden ürettiği traversler bulunmakta. Makaslar, köprüler, yolcu ve yük taşımacılığı gibi farklı amaçlarla kullanılan yollara döşenebilmektedir. [11]

Integrico: Geri dönüştürülmüş plastiklerin düşük ısıda işlem görerek şekillendirilmesi ile imal edilen bu travers AREMA (American RailwayEngineers Maintenance-of-way Association) standartlarına uygun şekilde üretilmektedir. [12]

I-Plas: I-plas kompozit travers ise İngiltere’de kullanılmaktadır. Bu da diğer örnekler gibi geri

dönüştürülmüş malzemelerden imal ediliyor. Burulma, bozunma ve yangına karsı dayanımı sebebiyle tercih ediliyor. 30 yıldan fazla servis ömrü var.[13]

FRP: Reçine içine katılan lifler sayesinde yüksek dayanımlı ve dizaynı sayesinde oldukça hafif ve uzun ömürlü bir traverstir. Ağırlığı 50 kg servis ömrü ise 40 yıldan fazladır. 1998 den beri Hindistan’ın çeşitli yerlerinde kullanılıyor ve performansı gözleniyor.[9]

Glue Laminated Sandwich Sleeper: Laminant sandviç traversler ise 2012 yılında Avustralyalı iki araştırmacı Manalo ve Aravinthan tarafından makaslar için önerilmiş. Bu şekilde normal traversten daha uzun olan makas traverslerinin eğilme dayanımları diğer traverslere göre daha yüksek olmaktadır. Oldukça iyi mekanik özellikler sergilemektedir.[14,15]

Tufflex: Güney Afrika’da 2014 yılından itibaren kullanılan Tufflex traverslerin tercih sebebi ise

madenlerdeki olumsuz şartlar. Beton traversler suyun ve nemin içinde yüksek ph ve kimyasallara maruz kaldığından bunun yerine kompozit traversler tercih edilmiş.[16]

NRC: Natural rubber composite Sleeper kauçuktan imal edilen bu travers Tayland’da 2005’de üretildi. Özellikle köprülerdeki titreşim sorunu çözmek için geliştirildi.[9]

Tvema: Bu tür kompozit traverslerin önemi Rusya’da kullanılıyor olması. Rusya şartlarında denenmiş ve halen kullanılan bir kompozit travers. Sıcaklık farklarının (+50 ila -70 derece) bu tip traverslerin mekanik özelliklerine etkisi açısından iyi bir örnek oluşturmaktadır. Tamamen geri dönüştürülen plastiklerden yapılmıştır. [17]

MPW: Mixed Plastic Waste (MPW) Sleeper ise 2008 yılında çöp plastik, cam elyafı ve her türlü termoplastik kullanılarak Almanya’da geliştirildi. Tercih sebebi ise Beton traverslere göre sesi ve titreşimi azaltmasıdır. Ağırlığı çok düşüktür. [18] İçinde bir çok büyük boşluk bulunduğundan dayanımı çok yüksek olamamaktadır. Bu durum makaslarda kullanımına bir engeldir.

Hybrid Concrete Sleeper: 2002 yılında Avustralya’da 2012’de ise Japonya’da kullanıldı. Beton traversin etrafı polimerle kaplanarak elde edildi. Eski beton traverslerin değerlendirilmesi amacı içinde kullanılmaktadır. [19]

Wood Core Sleeper: 2011 yılında ABD’de geliştirildi. Ahşap traverslerde kreozot kullanılmasına gerek kalmamadan servis ömürlerini uzatan bu yöntem kreozotun zararlı etkilerinin anlaşılmasından sonra geliştirilmiştir.[20]

KLP Sleeper: Kunststof Lankhorst Product firması tarafından hattı cari, makas ve köprüler için farklı tipte kompozit travers üretilebiliyor. Optimize edilmiş dizaynından dolayı diğer kompozit traverslere göre %35 daha az malzemeden imal ediliyor. İki adet çelik çubuk ile güçlendirilmiştir. Kullanım ömrü 50 yıldır. Almanya ve Hollanda’da 20’den fazla makasta kullanıldı. Fransa’da hattı caride 1 km kısma deneme için döşendi.[21][22]

 

KAYNAKLAR

1.      Bayraktar Z., 1987, Demiryolu Bilgisi I, Matbaa Teknisyenleri Basımevi, İstanbul

2.      TS EN 13230-1 (Demiryolu uygulamaları - Demiryolu - Beton traversler ve mesnetler - bölüm 1: Genel kurallar)

3.      Sözel S. S., 1984, Demiryolu İnşaatı ve Bakımı Ders Notları, Eskişehir

4.      Lichtberger B., 2011, Demiryolu Cep Kitabı, Hamburg

5.      https://en.wikipedia.org/wiki/Railroad_tie

6.      TS 700 EN 13145 + A1(Demir Yolu Uygulamalari - Demir Yolu – Ahşap Traversler Ve Destekler)

7.      Balast ve Travers, Raylı Sistemler Teknolojisi, 2013, M.E.B., Ankara

8.      Ersoy Y. E., 2001, Kompozit Malzeme, Literatür Yayınları İstanbul

9.      Ferdous W., Manalo A., Aravinthan T., Erp G.V., Composite Railway Sleepers: New Developments And Opportunities

10.  http://www.sekisui.de/product/ffu/FFU%20Bayer%20E-2.pdf Görünteleme 16.02.2016

11.  http://www.railway-technology.com/contractors/rail/axion/ Erişim Tarihi 16.02.16

12.   http://integrico.com/products/integrities/ Erişim Tarihi 16.02.16

13.  http://www.railwaysleepers.com/blog/railway-sleeper-news/100m-deal-to-supply-plastic-railway-sleepers  Erişim Tarihi 16.02.16

14.  Manalo A., Maranan G., Erp G. V., Glue-Laminated Coposite Sandwich Beam For Structural Enfineering And Construction, Avustralya

15.  Manalo A. C., Aravinthan T., Mechanical Behaviour of a New Type of Fibre Composite Railway Sleeper, Avusturalya, 2012.

16.  http://tufflex.co.za/

17.  http://tvema.com/catalog/support-systems.html

18.  Railway sleepers from mixed plastic waste-railwaste, project status information as of Oct, 2010

19.  Ferdous M.W., Khennane A., Kayali O., Hybrid FRP-Concrete Railway Sleeper, School of Engineering and Information Technology, University of New South Wales-Canberra

20.  http://www.swrvandmarine.com/viewitem.php?id=13&basename=equipment

21.  Belkom A. V., Recycled Plastic Railway Sleepers,Analysis And Comparison Of Sleeper Parameters And The İnfluence On Track Stiffness And Performance, Lankhorst Engineered Products

22.  http://www.lankhorstrail.com/en