Sinyalizasyon Sistemleri

Dünyada raylı ulaşım sistemlerinin güvenli ve verimli bir ÅŸekilde iÅŸletilmesi, yüksek seviye emniyet standartlarına göre geliÅŸtirilmiÅŸ Sinyalizasyon Sistemleri sayesinde mümkün olmaktadır. Sinyalizasyon sistemleri, ana hat ve metro sinyalizasyon sistemleri olmak üzere iki farklı çözüm olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çözümler; ÅŸehir içi metro araçları için kullanılan iletiÅŸim tabanlı tren kontrol sistemi olan CBTC (Communication Based Train Control) ve ÅŸehirler ya da ülkeler arası ulaşımda kullanılan ERTMS/ETCS (European Railway Traffic Management System/ European Train Control System) ana hat sinyalizasyon sistemidir.

CBTC Tabanlı Metro Sinyalizasyon Sistemleri

CBTC tabanlı sinyalizasyon sistemleri, maksimum 120 km/saat hızında iÅŸletilen özellikle metro hatlarında, yüksek kapasitede taşıma saÄŸlayabilmek amacıyla tasarlanan sistemlerdir. Bu sistemlerin kapalı hatlarda kullanımlarından dolayı uluslararası bir standart oluÅŸturulamamış, bunun sonucunda da firmalar kendi sistem çözümlerini farklı ÅŸekillerde geliÅŸtirmiÅŸlerdir.

ERTMS Ana Hat Sinyalizasyon Sistemleri

ERTMS/ETCS, ana hat raylı sistem iÅŸletmeciliÄŸinde, yüksek hızlarda, konfor ve güvenli ulaşım hizmetini sunmak için tasarlanmış sinyalizasyon sistemleridir. Bu sistemler ülkeler arası ulaşım ihtiyacını karşılayabilmek için uluslararası kuruluÅŸlar tarafından ortak bir standarda dönüÅŸtürülmüÅŸtür. Böylelikle farklı ülkelerde iÅŸletilen araçlar ERTMS/ETCS sinyalizasyon sistemi olan diÄŸer hatlarda da kesintisiz, hızlı, güvenli bir ÅŸekilde iÅŸletilebilmektedir.

ERTMS/ETCS standardı Avrupa’da yaygın olarak kullanılmaya baÅŸlanan bir standart haline gelmiÅŸtir. Bu standardın Avrupa’da yayılmasıyla ilgili olarak Avrupa Komisyonu tarafından planlamalar yapılmıştır. Bu standart Avrupa kökenli olsa da ülkemiz, Çin, Tayvan, Güney Kore, Hindistan, Cezayir, Libya, Sudi Arabistan, Meksika, Yeni Zelanda ve Avustralya gibi birçok ülkede de kullanılan bir standart haline gelmiÅŸtir. Standardın hızlı yayılmasına; hazırlanmasında birçok lider firmanın katkı saÄŸlaması, bu firmaların dünyadaki pazar payının yüksek olması, standardın olgunluk seviyesinin yüksek olması ve standardı Avrupa BirliÄŸi’nin desteklemesi gibi etmenler zemin hazırlamıştır. Bu standartların Avrupa BirliÄŸi tarafından desteklenen Ar-Ge (AraÅŸtırma-GeliÅŸtirme) fonlarıyla geliÅŸtirilmesine devam edilmektedir. Avrupa BirliÄŸi tarafından açılan Shift2Rail programıyla, ÅŸu ana kadar CBTC sistemlerinde ihtiyaç duyulan ve her firmanın özgün olarak tasarladığı geliÅŸmiÅŸ fonksiyonların standarda eklenmesiyle ilgili çalışmalar yürütülmektedir. Bu fonksiyonlar;

• Yüksek kapasite yaratabilmek için hareketli blok (Moving Block),
• Yüksek bant geniÅŸliÄŸinde iletiÅŸim ve yeni haberleÅŸme servisleri için LTE tabanlı iletiÅŸim,
• DüÅŸük maliyetli ve yüksek hassasiyetli konum hesabı için uydu tabanlı konumlama,
• Verimli iÅŸletmecilik için otomatik tren operasyonu (Automatic Train Operation-ATO)

olarak dikkat çekmektedir. ERTMS/ETCS standardının, yakın gelecekte, yalnızca ana hat sistemlerinde kullanılmayacağı, CBTC tabanlı metro sinyalizasyon sistemlerini de kapsayarak sinyalizasyon alanında dünya standardı olacağı öngörülmektedir.

ASELSAN Sinyalizasyon Sistemleri

Savunma sanayinde dünyadaki en ileri teknolojiyi üretebilen, kurulduÄŸu 1975 yılından bu yana, yurtiçi ve yurtdışında büyük baÅŸarılara imza atan ASELSAN, 2014 yılında kurulan UlaÅŸtırma, Güvenlik, Enerji ve Otomasyon Sistemleri (UGES) Sektör BaÅŸkanlığı’yla sivil alandaki çalışmalarını baÅŸlatmıştır. UGES Sektör BaÅŸkanlığının baÅŸlangıçta 150 kiÅŸilik çekirdek bir ekiple baÅŸlattığı çalışmalar, mevcut durumda 700 kiÅŸilik yetkin bir kadro ile büyütülerek yürütülmektedir. UGES bünyesinde raylı ve elektrikli araç çekiÅŸ ve kontrol teknolojileri, güvenlik sistemleri, algılayıcı sistemleri (sensors systems), enerji, saÄŸlık ve otomasyon sistemleri ile ilgili birçok Ar-Ge projesi baÅŸlatılmıştır.

Åžekil-2 ASELSAN UlaÅŸtırma Güvenlik, Enerji ve Otomasyon Sistemleri (UGES) Sektör BaÅŸkanlığı

ASELSAN ERTMS/ETCS Araç Üstü Tren Koruma Sistemi Projesi

ERTMS/ETCS Araç Üstü Tren Koruma Sistemi (ATP-Automatic Train Protection) GeliÅŸtirme Projesi, sinyalizasyon alanında yürütülen Ar-Ge çalışmalarından biridir. Tasarlanan araç üstü sistem, ERTMS/ETCS standardına uygun olarak, yüksek hızlı tren, lokomotif ve bölgesel trenlerin tümünde kullanılabilecektir. Araç üstü sistem aÅŸağıdaki fonksiyonlara sahip olacaktır:

• EUROBALIZ ve GSM-R üzerinden hareket yetkileri ve sinyal verilerinin alınması
• Tanımlı hızların sürücü arayüzünde (Driver Machine Interface-DMI) gösterimi ve sürüÅŸe ait bilgilerin giriÅŸi
• Sürücünün hız limitleri dışına çıkması durumunda, görsel ve sesli uyarılar verilmesi
• Hız limitlerinin aşılması durumunda, tren arayüzünden (Train Interface Unit-TIU) sırasıyla; çekiÅŸin kesilmesi, servis freni yapılması ve acil fren yapılması
• Sisteme ait tüm verilerin kazalara karşı korumalı kayıt birimine (Protected Juridical Recorder Unit-JRU) kaydedilmesi
• Hızlı onarım imkânı ve düÅŸük bakım ihtiyacı

Åžekil-3 ERTMS/ETCS Araç Üstü Tren Koruma Sistemi (ATP)

Sistemde meydana gelebilecek hatalar, ciddi kazalara sebep olabileceÄŸi için sistem fonksiyonlarının geliÅŸtirilmesi aÅŸamasında aÅŸağıdaki standartlar ve özel tasarım teknikleri kullanılmaktadır:

• ERTMS/ETCS Seviye 1 ve 2 (Baseline 3) uyumluluk
• EN50129 standardına dayanan, düÅŸük arızaya sebep olan, yedekli (Redundant) ve güvenli donanım mimarisi
• EN50128 standardına dayanan modüler, esnek ve güvenli yazılım mimarisi
• EN50126 standardına dayanan yüksek güvenirlik seviyesi, SIL-4 (Safety Integrity Level 4) ve hata güvenli (Fail Safe) tasarım
• Yedekli sistem mimarisi (Redundancy) sayesinde sürekli operasyon (High Availability),
• Özel algoritma ve sensörlerle saÄŸlanan yüksek hassasiyetli konum bilgisi
• Uluslararası bağımsız kuruluÅŸlardan (Independent Safety Assessor) alınan sertifikasyon

ERTMS/ETCS Araç Üstü Tren Koruma Sistemi (ATP-Automatic Train Protection) GeliÅŸtirme Projesinin ilk aÅŸaması tamamlanarak prototip bir sistem ortaya çıkarılmıştır. Projenin tamamlanan aÅŸamasında, sistem çözümü laboratuvar ortamında test edilerek doÄŸrulanmıştır. Projenin ikinci safhası için çalışmalar baÅŸlatılmıştır. Ä°kinci dönemde, TCDD Taşımacılık A.Åž.’nin desteÄŸiyle temin edilecek bir lokomotif üzerine, tasarlanan sistem entegre edilerek saha testlerine baÅŸlanması hedeflenmektedir.

Åžekil-4 ERTMS/ETCS Araç üstü Sistem Mimarisi

Åžekil-5 ASELSAN ERTMS/ETCS Araç Üstü Tren Koruma Sistemi (ATP)

Proje, ülkemizdeki ERTMS/ETCS alanında gerçekleÅŸtirilen ilk çalışma olması sebebiyle, ülkemizdeki bilgi birikiminin oluÅŸması adına özel bir statüye sahiptir. TÜBÄ°TAK-TEYDEB tarafından desteklenen proje,  ülkemizdeki milli imkânlarla geliÅŸtirilen ilk SIL-4 (Safety Integrity Level) sistem, yazılım ve donanım çalışmalarını kapsamaktadır. Bu nedenle, ASELSAN öz kaynakları ile güvenli sistem, yazılım ve donanım geliÅŸtirme, test ve analiz alanlarında, dünyada sayılı firmada bulunan, altyapı yatırımları tamamlanmıştır. Ayrıca Ar-Ge çalışmaları sayesinde, üniversitelerimiz, ülkemizdeki paydaÅŸlarımız, yurtiçi ve yurtdışı üreticiler ve bu alanda faaliyet gösteren küresel firmalarla iÅŸbirliÄŸi olanakları saÄŸlanmıştır.

Proje kapsamında üretilen prototip sistem TCDD ve TCDD Taşımacılık A.Åž. yönetimi tarafından yakından takip edilmektedir. Sistemin demiryollarında kullanıma alınmadan önce detaylı testlerin tamamlanması, bağımsız akredite kuruluÅŸlardan (ISA) sertifikasyonun alınması ve sinyal sistemlerinin standartlara uygun olarak doÄŸrulanması esastır.

ASELSAN Metro Araç Üstü Milli Sinyalizasyon Sistemi Projesi

ERTMS/ETCS geliÅŸtirme projesiyle kazanılan tecrübeler, metro hatlarında sözleÅŸmeli bir projenin alınmasında zemin hazırlamıştır. Ä°stanbul M1 hattının uzatılması ve modernizasyonu kapsamında Metro Ä°stanbul Sanayi ve Ticaret A.Åž., TÜBÄ°TAK ve ASELSAN iÅŸbirliÄŸi ile milli bir metro sinyalizasyon sistemi (CBTC) geliÅŸtirilmesi amacıyla sözleÅŸme imzalanmıştır.

Projede, milli tasarım ve yerli kaynaklarla, ülkemizdeki ilk milli metro sinyalizasyon sistemi geliÅŸtirilerek Ä°stanbul’un hizmetine sunulacaktır. M1 olarak bilinen Yenikapı-Otogar-Havalimanı-Kirazlı-Halkalı Metrosu hattında kullanılacak yeni 68 metro araç setinde (tren), Otomatik Tren Kontrol Sistemi Donanımı ve Yazılımı ASELSAN tarafından geliÅŸtirilecek olup sistemlerin kurulumu ve devreye alınması tamamlanacaktır.

Tasarlanan sistem sayesinde, aynı yönde hareket eden trenler arası servis zamanı aralıkları düÅŸürülerek, taşınan yolcu kapasitesi artırılacaktır. Tasarlanacak CBTC Sistemi; Araç Üstü, Hat Boyu ve Kontrol Merkezi bileÅŸenlerinden oluÅŸacaktır. CBTC sisteminde Araç Üstü ve Kontrol Merkezi bileÅŸenleri arasında sürekli, anlık ve çift yönlü iletiÅŸim olacaktır. CBTC sisteminde Otomatik Tren Koruma (ATP), Otomatik Tren Ä°ÅŸletimi (ATO) ve Otomatik Tren Denetimi (ATS) fonksiyonları yer alacaktır.

Sistem ile mevcut metro hatlarının otomasyon seviyelerinin yükseltilmesi ve sürücüsüz yeni metro hatlarının kurulumu hedeflenmektedir. Araç Üstü Sinyalizasyon Sistemi; Kontrol Merkezinden haberleÅŸme sistemi ile aktarılan verilerin alınması, iÅŸlenmesi, trendeki ilgili birimlere aktarılması, trenin belirlenen sınırlamalara uymaması durumunda otomatik tren koruma fonksiyonlarının iÅŸletilerek trene doÄŸrudan müdahale edilmesi, trenin hassas konum, hız, durum verilerinin hesaplanması ve Kontrol Merkezine bildirilmesi gibi iÅŸlevleri yerine getirmektedir. SIL-4 seviyesinde konumlama, tren koruma, tren bütünlüÄŸü kontrolü, kapı ve hız kontrolü gibi kritik fonksiyonlar, gerçek zamanlı gömülü yazılımlar ile model tabanlı ve sertifikalı geliÅŸtirme araçları ile geliÅŸtirilmektedir.

Åžekil-6 Metro Sinyalizasyon Sistemi BileÅŸenleri