Demiryolu Taban Zemini Su İçeriğinin TDR Yöntemi ile Ölçümü için Dielektrik Karışım Modeli Yardımıyla Kalibrasyon Geliştirilmesi

Abstract

Demiryollarında hat performansını değerlendirmek için en sık başvurulan parametrelerden birisi hat modülüdür. Altyapı ve üstyapı elemanlarından etkilenmekle birlikte hat modülü büyük oranda taban zemini esneklik modülüne bağlıdır. Esneklik modülü ise tüm zeminlerde su içeriğinin bir fonksiyonudur. Bu sebeple hat modülü yağış rejimine bağlı olarak mevsimsel farklılıklar gösterebilir. Bu durumun hat performansı değerlendirilirken göz önünde bulundurulabilmesi için taban zemini su içeriğinin periyodik ölçümleri yapılmalıdır. Zemin su içeriğinin ölçülmesi için kullanılan yöntemlerin başında etüvde kurutma gelmektedir. Taban zemininden örnek almanın zor olmasının yanı sıra deney prosedürünün 24 saat kurutmaya dayalı olması nedeniyle etüvde kurutma yavaş bir yöntem olarak değerlendirilebilir. Alternatif olarak Zaman Tanım Alanında Yansıma Yöntemi (Time Domain Reflectometry, TDR), gerçek zamanlı ve uzaktan ölçüm alabilmeyi sağlayan bir elektromanyetik ölçüm yöntemidir. TDR ile ölçülen zeminin dielektrik iletkenliği ile kurulan kalibrasyon denklemi yardımıyla su içeriği belirlenir. Bu çalışmada taban zemini malzemesi olabilecek ve ince dane içeriği en fazla %15 olan 7 farklı zemin sınıfında yapılmış olan TDR ölçümleri literatürden elde edilmiştir. Kalibrasyon denklemi için diğer çalışmalardan farklı olarak regresyon yöntemleri yerine dielektrik karışım modeli kullanılmıştır. Önerilen kalibrasyon, sınama setinde seçilen performans göstergeleri ile değerlendirilmiştir. Yine diğer çalışmalardan farklı olarak bir zemin sınıfı yerine zemin grubuna özgü olan kalibrasyon, geniş bir su içeriği aralığında %2,0 hata bandında kalmak koşuluyla %93 tahmin başarısı sağlamıştır. Ayrıca tahmin hatası dağılımının yeterince dar ve sıfıra yakın merkezlenmiş olduğu görülmüştür. Bu bağlamda demiryolu hatlarında taban zemini su içeriğinin periyodik ölçümleri için Türkiye’de kullanımı son derece sınırlı olan TDR, yüksek doğruluk sağlayan hızlı bir ölçüm yöntemi olarak önerilmektedir.