Yer Hareketinin Yürüyen Merdivenler Üzerindeki Etkileri

Londra Metrosu gibi büyük ulaşım ağlarında yürüyen merdivenlerin rolü tartışılmaktadır.

Londra Metrosu (LU) günde yaklaşık 3.5 milyon yolcu taşıyor. Ağ içindeki belirli istasyonlar, bir bütün olarak ağın optimal işlevi için düzgün çalışma gerektirir. Bir istasyonun konumu, yolcu akışı ve yerel bağlantıları (hem metro ağı içinde hem de daha yaygın olarak harici ulaşım ağları ile), operasyonunun bir bütün olarak ağın verimliliği üzerinde ne gibi bir etki yaratacağını belirler.

Bir istasyonun kapatılması veya dağıtılması, yakındaki istasyonlarda ve dış ulaşım bağlantılarında önemli ölçüde aşırı yüklenmeye neden olabilir. Bu nedenle, tüm kilit istasyonların sürekli çalışması ve kullanılabilirliği, operasyonel bir ağın sürdürülmesinde çok önemli bir hedeftir. Yürüyen merdivenler, yolcuların tren tünelleri ve platformlar, platformlar ve bilet gişeleri arasında ve çıkış ve girişlerden gidiş gelişlerde taşınmasında hayati bir rol oynamaktadır.

LU şu anda Tottenham Court Road (TCR) İstasyonunda yeniden geliştirme aşamasındadır. İş, yeni bir bilet gişesi, üç asansör boşluğu, Crossrail'e erişim ve çeşitli perakende ve müttefik tesisler inşasını içeriyor. Müşteri talebi ve konumu nedeniyle, yeniden geliştirme çalışmaları sırasında istasyonun yolcu akışında minimum kesinti ile çalışır durumda tutulması gerekmektedir. Bu nedenle, istasyonun tüm yürüyen merdivenleri çalışır durumda kalmak zorunda kalacak.

İstasyon iyileştirmesi ve Çapraz ray geliştirmesinin bir sonucu olarak, mevcut istasyonun yapısal kutusunun çevresinde, bazı alanlarda 24 m derinliğe kadar önemli kazılar yapılacaktır. İstasyon yapısal kutusunun çevresinden yapılan kazı, yürüyen merdiven makaslarının tüneller içinde fiziksel olarak hareket etmesine neden olabilir. Bir yürüyen merdivenin kafes kirişindeki hareket, operasyonel güvenliği ve kullanım için kullanılabilirliği üzerinde bir etkiye sahip olabilir. Çalışan yürüyen merdivenler olmadan istasyon kapanmaya zorlanabilir.

Geoteknik çalışmalar, kazı çalışmalarının bazı tünel ve yürüyen merdivenlerin yapısında fiziksel bir harekete neden olacağını doğruladı. Etki, kazı ile ilgili olarak her yürüyen merdivenin konumuna bağlı olarak değişecektir. Bu hareket, daha önce açıklandığı gibi, yürüyen merdivenlerin operasyonel güvenliği ve kullanılabilirliği üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir.

Önce Yolcu Güvenliği

Projenin bir parçası olarak, Transport for London'ın tamamına sahip olduğu bir yan kuruluş olan LU ve Tube Lines Lifts and Escalators Services, LU'nun parçalarının bakımından ve güncellenmesinden sorumlu, yürüyen merdivenleri üç boyutlu olarak ayarlamak için bir yöntem tasarlamaya başladı (kriko sistemi) ve yürüyen merdivenlere bir izleme sistemi kurmak. Bu sistem, tüneller, raylar ve platformlardaki hareketi izlemek için kurulan LU sistemini tamamlayacak. Yürüyen merdiven izleme sisteminin amacı, yürüyen merdivenlerin mevcudiyetini korumaya yardımcı olmak, istasyon yapısının bütünlüğünü sağlamak ve inşaat sürecinde yürüyen merdivenleri kullanan yolcuların güvenliğini garanti etmektir.

Tüp Hatları izleme sistemi, canlı gerçek zamanlı okumaları kaydedebilir ve kazı faaliyetlerine başlamadan önce kurulabilir ve normal operasyonel temel çizgileri belirleyebilir. Bu avantajlıdır, çünkü bu tür taban çizgilerinden gerçek zamanlı sapmaları tespit etmek, hareketlerin meydana gelmesi durumunda sistemin erken uyarı mekanizması olarak hizmet etmesine izin verir. Eğilimler, güvenlik ve işletim için bir tehdit oluşturmadan önce olası yapısal ve mekanik sorunları belirlemek ve tahmin etmek için kullanılabilir.

Sistem, tümü makinelerde çeşitli konumlara (örn. kafes ve tarak plakası) monte edilen dizi potansiyometresi, gerinim ölçerler, yakınlık sensörleri, yük hücreleri ve yer değiştirme sensörleri gibi çeşitli sensör tiplerinden oluşur. Her sensörün konumu, kapsamlı Sonlu Eleman Analizi (FEA) simülasyonları kullanılarak belirlendi. Geoteknik çalışmalardan elde edilen hareket senaryoları FEA simülasyonuna girdi olarak alındı ​​ve bu analizden projenin zaman ölçeğine göre daha kötü durum senaryoları tahmin edildi. Kritik alarm seviyeleri, çalışan bir yürüyen merdiven için izin verilen güvenli hareket sınırlarını sağlayan tahminlerden hesaplandı. Sensörler, internet üzerinden bir depolama donanım sistemi ile iletişim kuran elektronik bir sisteme bağlıdır. Alarmları gerçek zamanlı olarak görüntülemek, çizmek ve tetiklemek için özel yazılım yazılmıştır.

Bu yürüyen merdivenler istasyonun işlerliğini korumak için en kritik olan olduğundan, ayar krikoları yürüyen merdiven 3 ve 5'in destek düğümlerine yerleştirildi. Kriko sistemi, iki yürüyen merdivenin yer hareketine karşı ayarlanmasını ve böylece güvenli operasyonda kalmasını sağlar. İzleme rejimi ve herhangi bir yürüyen merdiven kaldırma işlemi, izleme bilgilerine, herhangi bir karşı eyleme, kaldırmaya, belirlenmiş prosedürleri ve yöntem açıklamalarını izleyerek karar veren bir uzman mühendislik paneli tarafından denetlenir.

Tube Lines, çevredeki yer hareketlerine göre ayarlanmış ve bağlantılı ilk yürüyen merdiven izleme sistemlerinden birine damgasını vurdu. Böyle bir sistemin yolcu güvenliği ve yürüyen merdivenlerin yapı bütünlüğünün korunması açısından çeşitli avantajları vardır. Sistemin ilkeleri ve metodolojisi, ağdaki herhangi bir benzer gelişme için kullanılabilir. Projeden elde edilen veriler, simülasyonla ilgilenen müttefik endüstrilere beslenebilir. Veriler ve eğilimler, çeşitli disiplinlerden mühendisler ve bilim adamları için faydalı olabilir.

Strateji ve Metodoloji

TCR'deki yükseltme ve yeniden geliştirme çalışmaları nedeniyle (Şekil 1), mevcut metro istasyonunu ve yürüyen merdivenlerini korumak Tüp Hatları için bir öncelik olmuştur. Aşağıda yürüyen merdiven izlemenin temel konsepti incelenecek ve yürüyen merdiven sensörlerinin dağıtımının mantığı açıklanacaktır. TCR'de yürüyen merdivenleri korumak için kullanılan metodoloji şu adımları takip ediyor:

• Jeolojik analiz yapmak
• Tünellerdeki hareketleri algılama
• Simülasyon ve matematiksel modelleme
• Desteklerdeki hareketleri, kritik açıklıkları ve boşlukları ve canlı verileri algılama

Geo-Analiz Yapılması

Tube Lines, kazı çalışmalarının istasyon ve çevresindeki yapılar üzerindeki etkisini analiz etmek için bir çalışma yürütmek üzere Geotechnical Consulting Group'u (GCG) görevlendirdi. GCG, toprak katmanlarının doğasını ve türünü inceledi ve yoğunluklarını doğruladı. Tüp Hatları, sahadan çıkarılan toprak miktarlarına karşı hareket senaryoları setlerini hesapladı ve tahmin etti. Sonlu elemanlar kod yazılımı, birkaç yıl boyunca zemin-yapı etkileşim problemlerinin analizi için kullanılmıştır. Bu değerlendirme için yapılan analizler, bir dizi 2B düzlem gerinim analizini ve bir 3B analizini içeriyordu. 2D analizler, mevcut altyapıyı, yeni yapılar için kazıları ve yeni tünelleri modelledi.

Tünellerdeki Hareketleri Algılama

Hedefleri olan lazer sensörler, yürüyen merdiven ve tren tünelleri boyunca ve boyunca dağıtıldı. Yürüyen merdiven tünelleri boyunca elektrotilt metreler dağıtıldı. Lazer sensörler ve eğim ölçerler tüneldeki düşüşleri, yükselmeleri ve bükülmeleri ölçer.

Simülasyon ve Matematiksel Modelleme

Üç yürüyen merdivenin kafes kirişleri, Solidwork simülasyon paketi kullanılarak 3B modellenmiştir (Şekil 2). Yürüyen merdivenlerin kafes kirişindeki her bir destekte jeoteknik çalışma ile tahmin edilen toplam hareket 10 artışa bölündü. 10 kademeli adım, her yürüyen merdivenin 3D modeline 10 hareket senaryosu olarak yerleştirildi. Her senaryo için sonuçlar, yürüyen merdivenin uzunluğu ve genişliği boyunca sapma – gerilme ve gerinim dağılımları şeklinde üretildi (Şekil 3 ve 4).

Simülasyon sonuçları ile modele beslenen veriler (yer değiştirmeler gibi) arasındaki ilişkiler, parametreler arasında grafikler çizmek için kullanılan matematiksel formüllerde ilişkilendirildi ve ifade edildi. Her parametrenin davranışı, hareketlerin uzun vadeli etkisini kontrol etmek için bir zaman ölçeğine göre çizildi (Şekil 5). Grafikler, yürüyen merdivenlerin en kötü hareket senaryolarını tahmin etmek için uzun vadeli bir ölçeğe göre tahmin edildi. Simülasyon çalışmasından elde edilen sonuçlar, yerdeki hareketlerin kafes kirişte kritik konumların (bölmelerin) oluşmasına neden olacağı sonucuna varmıştır. Koylar hareket sırasında izlenmelidir.

Sensör Dağılımları

Desteklerdeki Hareketleri Algılama

Yürüyen merdivenin uzunluğu ve genişliği boyunca temellerdeki hareketler bir konumdan diğerine değişir. Kafesleri, kafes kirişteki tek tek elemanlarda gerilim oluşturan fiziksel sapmalara maruz bırakırlar (Şekil 6-8). Bu gerilmelerin seviyeleri, kafes kirişin malzemesinin yorulma eşiğine eşit veya daha yüksek bir seviyeye ulaşabilir. Yürüyen merdiven desteklerindeki hareketler, yürüyen merdiven tüneline bitişik olarak yürütülen kazının derinliğine ve boyutuna bağlıdır. Bu hareketler, kirişte bir tümsek veya çökmeye neden olabilir (Şekil 9 ve 10). Bu değişiklikler yürüyen merdiven boyunca kademeli veya ani olabilir. Yürüyen merdivenin genişliği boyunca yanal kademeli hareket, kafes kirişin ve iç düzeneklerin yana doğru eğilmesine neden olur.

Yer hareketiyle ilgili jeoteknik çalışma raporu, hareketin çoğunun 3-5 yürüyen merdivenleri içeren tünelin yakınında gerçekleşeceğini öne sürüyor (Şekil 1). Sonuç olarak, bu yürüyen merdivenler, yapılarını ve performanslarını izlemek için sensörlerle donatıldı. İstasyonun yolculara açık kalmasını sağlamak için, her yönde bir yürüyen merdivenle üç yürüyen merdivenden en az ikisi çalışır durumda kaldı. (Aşırı bir durumda, çalışan tek bir yürüyen merdiven olduğunda istasyon yukarı yönde olduğu sürece açık kalabilir.)

En az iki yürüyen merdivenin (3 ve 5) yapısal bütünlüğünü garanti etmek için, kafes kirişteki dikey destekler değiştirildikten sonra hidrolik krikolar yerleştirildi (Şekil 11). Krikolar 25 mm dikey hareket kabiliyetine sahiptir. Fikir, bu hareketi herhangi bir yer hareketine karşı ayarlamak için kullanmaktı. Her destek ayağındaki dikey kuvveti izlemek için her krikoya bir yük hücresi yerleştirildi. Alt sahanlıktaki ve eğim boyunca dikey destekler, kaidelerinden ayrılarak ve aralarına krikolar yerleştirilerek değiştirildiğinden, artık gerilmeler göz ardı edildi. Bu, kafes kirişteki tüm gerilmelerin sıfırdan başladığı anlamına gelir. Gerilim ölçerler (Şekil 12) stres seviyelerini izlemek için kritik bölmelerin içine veya yakınlarına monte edildi (yeniden inşa aşamasında ve yürüyen merdivenler tam olarak çalışırken).

Yürüyen Merdivenlerde Kritik Açıklıkları ve Boşlukları Algılama

Herhangi bir yürüyen merdivendeki güvenlik açısından en kritik boşluklar ve açıklıklar, tarak bölümleri ve basamak bandı arasındaki boşluklardır. Bu boşluklar 4-6 mm'de tutulmalıdır. Basamak plakaları, basamak bandındaki her bir basamağın üstüne cıvatalanmıştır. Bu plakalar, üst ve alt sahanlıklarda basamağın tarak bölümlerinden geçmesini sağlayan kilitlere sahiptir. Temeldeki bir yer hareketi, tarak bölümleri ile basamaklar arasındaki açıklığı tehlikeye atabilir ve yolcular için önemli bir tehlikeye neden olabilir. Basamak bandı ve tarak bölümleri arasındaki bir çarpışma, yürüyen merdiven içindeki birçok kritik bileşeni ve düzeneği etkileyebileceğinden, yürüyen merdivenin yapısal bütünlüğü üzerinde ciddi etkilere sahip olabilir. 

Tarak bölümlerindeki dikey ve yatay hareketleri izlemek için tel pot sensörleri kullanılmıştır (Şekil 13). Sensörün gövdesi zemine veya tünelin yan çıkıntılarına yerleştirildi, ip ucu ise tarak bölümlerine bağlandı. Adım bandına bir “akıllı adım” dahil edildi. Basamak, işlem sırasında basamak bandının dayanabileceği gerilmeleri, sapmaları ve gerilimleri ölçer. İzinlerin ihlal edilip edilmediğini dolaylı olarak izleyebilir.

Canlı Verileri Algılama

Arcadis tarafından ısmarlama bir yazılım ve donanım tasarlanmış ve Tube Lines için devreye alınmıştır (Şekil 14). Sistem, verileri kaydetme, depolama ve izleme yeteneğine sahiptir ve yürüyen merdivenin farklı konumlarındaki hareket seviyelerini detaylandıran gerçek zamanlı çıktı verileri sağlar. Sistem ayrıca yer hareketi dönemlerinde zamanında, kontrol edilebilir ve doğru ayar (gerekirse) sağlar. Toplanan veriler, yürüyen merdiven yapısını ayarlamak için kaldırma felsefesini ve yöntemini oluşturmaya yardımcı oldu. Sensörlerin çıkışları, Siemens Fastflex Uzak Terminal Birimi (RTU) kullanılarak ölçülen, değişen akımla kalibre edilmiş değerlerdir. RTU'nun, ofis gibi uzak bir konumdan izlemeye izin vermek için bir ağ anahtarı ve iletişim ekipmanı aracılığıyla bir bilgisayarla arayüz oluşturması mümkündür.

Sonuç

Ticari, güvenlik ve teknik riskleri azaltmak için yürüyen merdiven izleme sistemleri kuruldu. Yürüyen merdivenler gibi makineleri etkin ve verimli bir şekilde çalıştırmak için bakım programlarını rasyonalize ederek ticari etkileri olabilir. Sistemler ayrıca yürüyen merdivenlere bitişik kazı veya inşaat çalışmaları varsa yer hareketinin etkisini de izleyebilir. İzleme sistemleri, yürüyen merdivenlerin güvenli olmasını sağlamada önemli bir rol oynayabilir. Ayrıca yürüyen merdiven kafeslerinin ve bunların alt mekanik montajlarının davranışlarını ve geometrisini araştırmak için Ar-Ge için kullanılabilirler.

TCR'de konuşlandırılan izleme sistemi kapsamlı olup, hem normal koşullarda hem de yer hareketleri sırasında yürüyen merdivenlerin çalışmasını sağlar. Sistem, kafes kiriş desteklerine yük hücreleri şeklinde bağlanan sensörlerden oluşmaktadır. Yük hücreleri, kirişi ayarlamak ve yer hareketlerini dengelemek için kullanılan hidrolik krikolara yerleştirilmiştir. Her krikoya bir yük hücresi dahil edilmiştir. Yük hücreleri, yer hareketi meydana geldiğinde yürüyen merdivenin temellerindeki tepki kuvvetlerinin değerlerini ölçer.

Tarak bölümü ve adım bandı arasındaki boşluk gibi kritik boşluklar, dize potansiyometresi ve akıllı bir adım kullanılarak izlenir. Tel potansiyometresi, boşlukları milimetre cinsinden ölçerken akıllı adım, adım bandındaki gerilimleri ve gerinimleri ölçer. Veriler ısmarlama yazılım kullanılarak toplanır ve görüntülenir. Sensörlerden gelen canlı verileri izlemek için bir Windows arayüz görüntüleyici kullanılır ve kullanıcının geçmiş verileri indirmesine izin verir. Bu konuyla ilgili gelecekteki bir makale, sistemde günlüğe kaydedilen verilerin türü, stili ve tutarlılığına ışık tutacaktır. Ayrıca, zemin hareketine karşı çeşitli sensör çıktıları arasındaki eğrilerin modeli ve ilişkileri hakkında bilgi sağlayacaktır. Yazarınızın bir sonraki makalesi, sensörlerden gelen verileri gerçek zamana karşı gösterecektir. Bu nedenle, ölçülen parametreler arasındaki ilişkileri gösterecektir.