Raylı sistemler, ortaya çıktığından itibaren birçok evre geçirmiştir. Buharlı lokomotiflerden dizel lokomotiflere, dizel lokomotiflerden elektrikli trenlere geçiş süreçlerinin yanında fonksiyonel olarak da birçok farklı gelişimler göstermiştir. Bu gelişmeler; bilimsel buluşlar, ihtiyaçlar, güvenlik vs. olabildiği gibi raylı sistemlerin olumsuz yanlarının giderilmesi yönünde de yapılmıştır. Raylı sistemlerin en büyük elverişsizliklerinden biri, tekerlekle rayın metal olmasından dolayı trenle yol arasındaki sürtünmenin az olmasıdır. Bu özellik trenin raya tutunmasını zorlaştırmaktadır. Bundan dolayı tren hatlarının eğimleri belli bir değerden fazla olmamalıdır. Lokomotifli trenlerin çalıştığı hatlar için % 0,4, kendinden tahrikli araçlardan oluşan trenlerin çalıştığı yollar için ise (metro, hafif metro, tramvay) % 6 eğimler maksimum değer olarak kabul edilmektedir.

Raylı sistemlerin altyapı maliyetlerinin yüksek olmasının nedenlerinden biri olan eğim faktörünü aşmak için birtakım yenilikler ve buluşlar yapılmıştır. Örneğin, Lineer Sistem adı verilen manyetik kuvvet kontrolü ile çalışan sistemler ile eğim faktörü biraz daha aşılmaya çalışılmıştır. Lineer Sistem’de eğim değeri biraz daha yükseltilmiştir (%8) fakat tamamen ortadan kaldırılamamıştır.

Trenle yol arasında metal-metal ilişkisi olduğu sürece trenin yola tutunma problemini aşmak alışıldık yöntemlerle mümkün olmamaktadır. Bunun için farklı arayışlar gerekmektedir. Farklı arayışlar da farklı ihtiyaçlarla doğar. Özellikle arazi şartları İsviçre gibi dağlık bir ülke için Füniküler Sistemi icat etmek kaçınılmazdı.

Füniküler Sistemin Doğuşu

İlk füniküler İngiltere’nin “County Tyrone” kentinde 1777 yılında inşa edildi. 1830’da kullanılmaya başlandı. Sistem su gücü ile çalışıyordu.

İlk insan taşımak için fünikülerler 1861 yılında İtalya’nın Dusino kentinde, ikincisi ise 1862 yılında Lyons’ta inşa edildi.

Avrupa da ilk yeraltı füniküleri İsviçre’de 1877 yılında (Lausanne’den Ouchy’ye kadar) inşa edildi. Bu füniküler sistemi halen kullanılmaktadır.

Kuruluş aşamaları açısından en ilginç olanı İsviçre’nin Giessbach Şelaleleri ’nin yanına kurulan Giessbach Füniküler Sistemi’dir.

1840’lı yıllarda trenlerin mucitlerinden George Stephanson İsviçre’nin dik yamaçları için raylı sistem fikri vermiş olsa da, bu şansı 1879’da Niklaus Riggenbach yakalamıştır.

İsviçre deninca akla gelen ilk yer Alp Dağları’dır. Bu dağların güzelliklerinin farkında olan İsviçreliler, bu güzellikleri insanların hizmetine sunarak ekonomik anlamda ciddi beklentiler içine girmişlerdir. Bunun için de ciddi projelere girişmişlerdir. Alp Dağları eteklerinde bulunan Giessbach Şelaleleri, müthiş manzarası ve eşsiz doğasıyla insanı büyüleyen bir yerdir. 1873 yılında Giessbach Şelaleleri’nin yanına 140 yataklı bir otel yapıldı (Giessbach Oteli). Bu otelden Alp Gölü’nin eteğine 345 metrelik ve 32 dercelik dik bir eğim vardı. Otele ulaşmak için yol yapmak doğayı katletmekti. Başka bir çözüm bulunmalıydı. Niklaus Riggenbach yeni bir proje geliştirerek 32 derecelik eğimi raylı sistemle aşmayı planladı.

Her iki aracın altına 2600 litrelik tanklar yerleştirildi. Bu tanklar su ile doldurulup ağırlık oluşturacak, böylece yerçekimi yardımıyla araçların hareketi sağlanacaktı. İşleyiş şu şekildeydi; üstteki araç tankına su soldurularak aracın ağırlığı arttırıldı ve ağırlığın etkisiyle aşağıdaki araç yukarı çekildi. Tankı dolu araç aşağıya indiğinde su boşaltıldı ve yukarıdaki aracın tankı su dolduruldu yani aynı işlem diğer araç için tekrarlandı. Çözüm işe yaramıştı fakat şöyle bir eksiği vardı: Araçların hızını ağırlık belirliyordu ve bu da verimli işletme için uygun değildi. Çünkü Giessbach Oteli çok ilgi çeken bir yerdi ve ziyaretçi sayısı çok fazlaydı. Füniküler Sistem daha hızlı olmalıydı.32 derecelik eğime 345 metrelik bir demiryolu hattı döşendi. Hattın başına ve sonuna iki tane araç yerleştirildi ve bu araçlar birbirine halatla bağlandı. İşin ilk kısmı tamamdı. Fakat zor olan, araçların nasıl hareket ettirileceği idi. O dönem buhardan güç alan demiryolu araçları çözüm değildi. Çözüm o kadar da zor değildi. Yerçekiminden yararlanılacaktı.

1912 yılında hidrolik sistemle çalışan ilk sistem yapıldı. Bu sistem günümüz füniküler sistemlerin ilk çeşitleridir. Araçları hareket ettiren sistem araç üzerinde değildi. Hattın tepe noktasına 2 hareket çarkı yerleştirildi. Bu çarklarda dolaşan halat her iki araca da bağlandı. Çarkların hareketi, şelaledeki güçlü su akıntısından yararlanılarak (su türbini çalışma prensibi gibi) sağlandı. 1948 yılına gelindiğinde ise hareket çarklarının döndürülmesi elektrik motorlarıyla yapılmaya başlandı. Böylece füniküler sistemler ana çalışma mantığı olarak son halini aldı. Bu gelişmeden günümüze değişen şeyler sadece teknik ayrıntılardır.

Çalışma Şekli

İşletmede füniküler sistemin temel prensibi; birbirine halat ile bağlanmış iki araç, eğimli yüzeyin üst noktasına yerleştirilmiş ve bu halatı çeken makara düzenidir. Eğimli yüzeyde biri aşağı biri yukarı hareket eden araçların karşılıklı birbirini dengelemesi, – özellikle yolcu taşımak gibi benzer yükleri taşırken – yukarı çıkan aracın ihtiyaç duyduğu enerji miktarını en aza indirir.

Alışılmış mühendislik uygulamasında kablo uçları birbirine eklenerek halka halinde bir halat elde edilir. Araçlar bu halka halat üzerine eşit mesafede bağlanır. Halat hattın bir ucundaki çark vasıtasıyla sıkıca gerilir. Bu çark aynı zamanda halatın gerilme miktarını da kontrol eder ve ayarlayabilir. Diğer uca yerleştirilen çark, eğim araçlarını aşağı yukarı hareket ettirmek için kullanılır. Bu araçların hareket yeteneği,  araçların yönünü bir aşağı bir yukarı şekilde dönüşümlü olarak eğim üzerinde taşınmasıyla sağlanır.

Ceredigion, Aberystwyth (İngiltere)

İngiltere’deki Pennsylvania eyaletinin Duquesne Füniküler Sistemi gibi benzer pek çok sistemde ve Dünya’da kullanılan çoğu füniküler sisteminde birbirine paralel iki yol kullanılır. Bu sistemde her araç için ayrı bir yol bulunur ve araçların buluştuğu orta noktada geçiş için yeterli alan sağlanır. Araçların bandajları standart raylı yol araçlarına benzer hale getirmek için genellikle tek flanşlıdır.

1890’ın sonlarına kadar bu 4 raylı paralel yollu füniküler sistemleri normal tertip idi. Bu geçiş rayı tertibini bulan kişi, California eyaletinin Altadena

Lynton–Lynmouth (İngiltere)

şehrindeki Mount Lowe Railway (1893-1938) sistemini kuran Prof. Thaddeus Lowe’dır.  Thaddeus Lowe’nin danışmanı ve sahip oldukları firmanın başmühendisi David Macpherson,  Mount Echo dağının sarp yamacını aşmak için yapılacak füniküler sistemini dört raylı yapmanın maliyetinin çok olacağını hesaplamıştı. Sistemin kurulacağı derin granit yarığının doldurulmaya ihtiyaç duyduğu ve desteklenmesi gerektiği sisteme dair endişelerin en büyüğü idi. Lowe çözüm olarak üç raylı (günümüzde iki raylı) yeni bir tertip geliştirdi. Bu sistemin tam orta noktasında gene dört ray kullanılmaktaydı. Bu sistem için geliştirilen araçların bandajlarının bodenleri bandajın dış kısmındaydı. Bu dış kısımdaki raylar aracı yol üzerinde tutuyordu. Orta kısımda bulunan ray flanşsız ve orta rayın üzerindeydi ve çapraz geçişte aracın yoldan çıkmasını engelliyordu.

Dikey Dişli Mekanizma

         Füniküler hatlarında halat dışında araçların rijit hareketini sağlayan dişli düzenekler bulunmaktadır. Bu dişliler, iki rayın arasında raylara paralel yerleştirilmişlerdir. Araç altındaki çarklar bu dişlilere tutunarak tekerleklerdeki olası kaymaları engellerler.

Yatay Dişli

Araç altına yerleştirilen çarklar genellikle dik olarak yerleştirilirler. Bu şekilde yapılan düzenek genelde düz hatlar için kullanılır.

Bunun dışında yatay çark sistemleri de bulunmaktadır. Dikey dişli sisteminin kurplu hatlarda yeterli performans göstermemesi nedeniyle, özellikle uzun ve kurplu hatlard yatay dişli sistemleri kullanılmaktadır.

Aisne, Laon (Fransa)

Halatlı sistemin uygulanamayacağı uzunluktaki hatlarda lokomotifli sistemler kullanılır. Aracın hareket ettirilmesi bir lokomotif vasıtasıyla yapılır. Aşağıdan yukarıya yapılan sürüşlerde, aracın arkasına bağlanan lokomotif aracı yukarı yönde iterek hareket ettirir. Yukarıdan aşağıya yapılan sürüşlerde ise lokomotif yine aynı yerde kalarak eğimi frenleyerek kateder. Her iki durumda da lokomotif aracın eğime göre aşağı kısmında bulunarak emniyet görevi görür. Bu sistemlerin olduğu hatların birçok noktasında su depoları bulunmaktadır. Çünkü, lokomotifin hem buhar üretmesi hem de silindirlerin soğutulması su ile yapılmaktadır.

Galata-Karaköy Füniküler Sistemi

Tünel Vagonu (Rahmi Koç Müzesi)

Eugene-Henri Gavand adlı bir Fransız mühendis 1867 yılında turistik bir gezi yapmak için İstanbul’a gelmiştir. Gavand bu gezi sırasında, İstanbul’un iki önemli merkezi olan Galata ve Beyoğlu arasıda çok sayıda insanın gidip geldiğini gözlemlemiştir. Gerçekten de, Galata’nın önemli bir mali ve ticari merkez olmasının yanında Beyoğlu da hareketli ve cazip bir eğlence yeridir.

Gavand’ın tespitlerine göre bu merkezler arasındaki yol insan trafiğini karşılamamaktaydı. Bunun için bir çözüm bulunmalıydı. Gavanda’nın çözümü, yeraltından yapılacak raylı sistemdi. Bu sistem hem insanlar için büyük kolaylık sağlayacak hem de kendisi için karlı bir iş olacaktı.

Tünel’in Günümüzdeki Hali

Sermaye temini ve imtiyazlarda çıkan sorunlar zamanla aşılarak çalışmalar başlamış ve 17 Ocak 1875 yılında tünel hizmete açılmıştır.

 Tünelin boyu 555.80, çapı 6,70, yüksekliği ise 4,90 metredir. Tünelin içinden geçen demiryolunun uzunluğu ise 626 metredir. Demiryolu çift hat olarak yapılmıştır. Galata’da demiryolunun deniz seviyesinden yüksekliği 1,15 metredir. Beyoğlu istasyonunda ise yükseklik 62,70 m’dir.

Galata – Karaköy arasındaki tünel, tarihsel açıdan büyük önem arz etmektedir. Dünyanın üçüncü, halen çalışan ikinci tünel olması ülkemiz açısından önemli bir konudur. Ülkemiz, 1800’lerin üçüncü çeyreğinde yapılan bu tünel ile dünyada ilkler arsında olsa da dünyadaki akranlarına pek de ayak uyduramadığı açıkça görülmektedir.

Teknolojik gelişmeler sonucu kavramların netleşmesi ile birlikte Galata-Karaköy tüneli Füniküler sistem listelerinde yer almaktadır.

Taksim-Kabataş Füniküler Sistemi

Taksim Kabataş füniküler sistemi, 29 Haziran 2006’da hizmete açılmıştır. 551,7 metre uzunluğundaki işletim hattı saatte 9000 yolcu kapasitelidir. Sistemin amacı, Taksim-4. Levent metro hattı ile Kabataş-Zeytinburnu tramvay hattı arasındaki bağlantıyı sağlamakla, Kabataş vapur hattı ve Kabataş otobüs hattı ile Taksim arasında ulaşımını kolaylaştırmaktır.

Amacı itibariyle büyük önem arz eden Taksim-Kabataş füniküler hattı, teknik açıdan kurulum ve işletme özellikleri, mevcut hat ve araçlardan farklılık göstermektedir.

Füniküler Aracı

Çalışma prensibi açısından teleferik ve tramvay özellikleri görülen füniküler sistemler, belli başlı teknik özelliklerden dolayı diğer sistemlerden ayrılmıştır. Diğer sistemlerden, farkları kadar benzer özellikleri de bulunan füniküler sistem; raylı ve halatlı sistemleri aynı çatı altında birleştirmiştir. Araçların tahrikleri harici motorlarla yapılmakta olup, motorlara bağlı makaralar sayesinde sağlanmaktadır. Aynı şekilde araçların dengelenmesi ve aralarındaki mesafenin korunması başka bir makara düzeneği olan dengeleme sistemi ile yapılmaktadır.

Tahrik Makarası

Araçların seyri raylar üzerinden sağlanmaktadır. Bilinen ray düzeneğinden temel farkı ise araçların birbirini geçiş bölgelerinde görülmektedir. Bu bölgelerde makas düzeneği olmamakla birlikte iç raylar hatta kesik kesik işlenmiştir. İç rayların bu şekilde olmasının nedeni, trenleri hareket ettiren ve dengeleyen halatların geçişini sağlamaktır. Tabii bu durum araçların tekerlek yapısının değişmesine neden olmaktadır. Bilinen makas tipinin kullanılamaması ve geçiş bölgelerinin kesikli raylardan oluşması, bir yöndeki tekerleklerin farklı tasarlanmasına neden olmuştur.

Hattın bütününde dış raylar kesiksizdir. İç raylar ise halatların geçişi için geçiş bölgelerinde kesikli yerleştirilmiştir. Bu farktan dolayı araç işleyişi farklılaştırılmıştır. Çalışma prensibi olarak, her araç hangi yöne giderse gitsin aynı yolu kullanır. Bunu sağlayan ise, tekerlek yapısıdır. Dış raylar üzerinde giden tekerlek çift bodenli olup rayı iki yönden de kavrar. Dış ray hat boyunca bütün olduğu için bu ray üzerindeki boden hep aynı yolu takip eder. Diğer yöndeki tekerlekler ise silindir şeklindedir. Bunun nedeni ise, araçların birbirini geçtiği bölgedeki raylar kesikli olduğundan dolayı bu bölgelerde geçişleri sağlama kolaylığıdır. Silindir tekerlek genişliği kesikli rayların ayrık bölgelerinden geçerken hiçbir sorun yaratmadan birinden diğerine kolayca geçebilmektedir.

Gerek ray yapısı gerek tekerlek yapısı ve gerek tahrik sistemi kendine özgü olan füniküler sisteminin diğer önemli özelliği ise alternatif akım motorlarıyla çalışıyor olmasıdır. Bilindiği gibi, bundan birkaç on yıl öncesine kadar raylı sistemlerde sadece DC motorlar kullanılıyordu. Bunun nedeni ise, DC motorlara gerilimle yolverilebilmesi idi. Fakat DC motorların bakımı ve yolverme karakteristikleri AC motorlara göre daha dezavantajlıdır. Alternatif akım motorlarına yolverilme işlemi yapılmaya başladıktan sonra raylı sistemlerde hızlı bir değişim başlamıştır. Yeni nesil tren ve füniküler gibi sistemlerde AC motorlar tercih edilir olmuştur. AC motorlara yolverme işlemi frekans kontrolü ile sağlanmaktadır. Bu da frekans konvertör denen üniteler ile yapılmaktadır.

Gergi Odası

Taksim-Kabataş füniküler sistemi, diğer raylı sistemlerimizden farklı olarak makinist kontrolü dışında yol almaktadır. Makinist veya operatör sisteme ilk hareketini verir ve sistem otomatik olarak seyrini sürdürür. Bu tür otomatik sistemlerin son derece güvenli emniyet tertibatı olmak zorundadır. Mevcut sistem, birbirini destekleyen ve yedekleyen emniyet tertibatına sahiptir. Her türlü tehlike ve olumsuzluk durumunda hem otomatik hem de manuel olarak devreye girebilen çok sayıda emniyet teçhizatı bulunmaktadır. Bu emniyet teçhizatları, her ünitede lokal olmakla birlikte ünite dışında da bulunmaktadır (Peronlarda bulunan Acil Butonlar, Emniyet Anahtarları).

Taksim-Kabataş füniküler sistemi, tünel hattı olmasından dolayı, doğabilecek her türlü anormal durum için gerekli güvenlik önlemleri bulunmaktadır. Tünel işletmeciliğinin en büyük olumsuzluğu olan yangın, tünelin her noktası için farklı seçeneklerle denenmiş olup gerekli teknik donanım mevcuttur. Bunlar, yolcu tahliyesi, fanların üfleme ve çekme yönü, yangın söndürme sistematiği gibi konuları içermektedir.

İşletim, güvenlik ve teknik olarak son derece donanımlı olan Taksim-Kabataş füniküler sistemi, konum ve işleyişi bakımından uzun yıllar toplu taşımacılığın önemli bir halkasını üstlenmeye devam edecektir.

Sonuç

Füniküler sistemler, bir gereksinimi karşılamak amacıyla ortaya çıkmıştır. Zaman içinde gerekli teknik değişikliklere uğrayarak günümüze kadar gelen ve raylı sistem alanındaki tüm teknik yenilikleri içinde barındıran, modern, güvenli ve kullanışlı bir sistemdir.

Füniküler sistemler, eğimden dolayı meydana gelen eksiklikleri gidermeleri bakımından raylı sistemler alanındaki önemini uzun yıllar kuruyacaklardır. Bundan dolayı, özellikle turistik bölgeler olmak üzere, aktarma hatları gibi kısa mesafeli alanlarda düşünülmesi gereken sistemlerdir.

KAHRAMAN, Mehmet. FÜNİKÜLER SİSTEM EĞİTİM KİTABI, İstanbul Ulaşım A.Ş., 2008

ENGİN, Vahdettin, Prof. Dr.  TÜNEL. Simurg Yayınları, 2006

FÜNİKÜLER SİSTEM BELGESELİ, Discovery Channel

Mehmet KAHRAMAN

Elektrik Öğretmeni – Metro İstanbul

vivamemo@gmail.com