Bilgisayarlar ve Japon Ulusal Demiryolu [A]
L. Fletcher Prouty tarafından, Alexandria, VA
Japonlar modern demiryolu yolcu hizmetlerini II. Dünya Savaşı’ndan önce planlamaya başladılar. Günümüzde uygun hatlar, otomatik bilgisayarlı bakım, tren izleme ve zamanlama kullanarak hızlı ve güvenli yolcu taşımacılığı sunmaktadırlar. Japon sistemi, demiryolu hizmetlerinde verimlilik ve kârlılık açısından dünya için bir örnek oluşturmaktadır.
L. Fletcher Prouty
Danışman
4201 Peachtree Place
Alexandria, VA 22304
Bu son derece modern demiryolunda, demiryolunun kendisinin, bilgisayarlı otomasyonun geniş çaplı uygulanmasıyla güçlendirilen bir otomatik sistem biçimi olduğu kavramının bünyeye alındığını görüyoruz.
II. Dünya Savaşı Öncesi Planlama
1930’ların sonlarına kadar uzanan bir dönemde, Japonlar en yoğun kullanılan hatlarının doygunluğa ulaştığını fark etmişlerdi.
Yüksek hızlı "Bullet" trenlerini barındırmak amacıyla—Japon trenlerinin çoğu dar hat kullanır—Japonya’nın ana adası Honshu’nun omurgası boyunca Tokyo’dan başlayıp, ardından deniz altı tüneliyle en güneydeki ada Kyushu’daki Hakata’ya uzanan standart hat açıklığında bir demiryolu hattı inşa etmek üzere bir plan geliştirildi.
Planlama oldukça ilerlemiş ve bazı inşaatlar başlamıştı; ancak II. Dünya Savaşı sırasında daha ileri çalışmaların bir kenara bırakılması gerekti.
Yeniden Başlamak: Tokaido Hattı
Savaştan sonra, Japon Ulusal Demiryolları (JNR) kurumu, İşgal Dönemi sırasında General Douglas MacArthur yönetimi altında yeniden yapılandırıldı.
O dönemde yapılan ilk işlerden biri, Tokyo’dan Hakata’ya uzanan "Tokaido" hattının elektrifikasyonu oldu. Bu hat daha verimli hale geldikçe kapasitesi doldu. Günde her iki yönde 130 tren taşıyordu.
Elli yılların ortalarına gelindiğinde JNR, son derece yetkin Bay Sogo’nun yönetimine verilmiş olma şansına sahipti. Savaş öncesinde planlandığı gibi, standart hat açıklığında ayrı bir hattın inşa edilmesinde ısrar etti.
Hükümeti bu planı kabul etmeye ikna etti ve Dünya Bankası’ndan bir kredi sağladı. İnşaatın başlamasından beş yıl sonra, Tokyo ile Osaka arasındaki 320 millik bölüm 1964’te, Tokyo’da düzenlenen 18. Olimpiyat Oyunları’nın başlangıcına yetişecek şekilde hizmete açıldı.
[Karşılaştırma için düşünün: 1954’e dayanan Washington, D.C., METRO sistemi, planlanan 100 millik uzunluğunu hâlâ tamamlayamamıştır.]
Hız Kararı: Saatte 130 Mil
Bu inşaat yılları boyunca, yeni hattın bir bölümü deneme sahası olarak hizmete açıldı. Yeni, tamamen elektrikli trenler burada test edildi ve saatte 178 mil hıza ulaştı.
Bu başarılardan cesaret alan JNR, ticari işletme için azami hızın saatte 130 mil olmasına karar verdi. Tamamen yeni bir altyapı yatağı ve hat inşa etmeye ve aynı zamanda tüm yüksek hızlı sistem boyunca hemzemin geçitlerin tamamını ortadan kaldırmaya karar verdiler.
Bu hız kararı son derece önemliydi ve ilk sırada gelmek zorundaydı. Modern, ikinci nesil bir demiryolu, belirli bir hız planını karşılayacak şekilde tasarlanmalı ve inşa edilmelidir.
Çelik bir tekerleği çelik bir ray üzerinde saatte 500 mil hızla yuvarlamak mümkündür; ancak bunun bir anlamı var mı? Katı bir çelik aksa sabitlenmiş iki masif tekerlek, saatte 500 mil hızda çalışacak kadar hassas üretilmek zorunda olurdu ki, buna harcanacak çaba ve maliyet buna değmezdi. Elbette rayın da son derece hassas bir çelik heykel gibi olması gerekirdi.
Ayrıca, yalnızca aerodinamik sürüklemeyi yenmek için gereken çekiş gücü hızın küpüyle artar—zamanda çok küçük bir kazanç için ödenecek çok ağır bir bedel. Dahası, hat inşaatı ve bakım maliyetleri hızla birlikte hızla artar; peki bu hız artışları size ne kazandırır?
Bir tren, yakın pazarlara hizmet etmek için sık sık durur. Aslında, pek çok yerleşim birimi başlangıçta birer "tren durağı" olarak kurulduğundan, zaten bu şekilde aralıklanmışlardır. Dolayısıyla, saatte 300 mil hızla giden bir tren, 30 millik bir kesimde, saatte 200 mil ya da hatta 150 mil hızla giden bir trene kıyasla çok az zaman kazandırır.
COMPUTERS and PEOPLE, Ocak–Şubat 1985, s. 20
"Yüksek Hızlı Demiryolu" Hız Bölgesi
Bu pratik nedenlerle, "yüksek hızlı demiryolu" hız bölgesinin saatte 115–175 mil aralığında olduğu artık oldukça genel kabul görmektedir. En azından mantıklı olan ve mali açıdan sürdürülebilir olan rejim budur.
Aslında, ilk dönem "Bullet" trenleri, duraklar dâhil olmak üzere ortalama yaklaşık saatte 100 mil hızı koruyacak şekilde programlanmıştı.
Dolayısıyla hız kararı, ya da daha doğru bir ifadeyle geçen süre kararı, temel bir unsurdu. Bu konu ele alındıktan sonra mühendisler güzergâhı tasarlamaya başladılar.
Güzergâhı mümkün olduğunca düz ve yatay tuttular; ancak Japonya’nın dağlık arazisinde bu tamamen mümkün değildi. Bu nedenle, Tokyo ile Hakata arasındaki 664 millik güzergâhın 217 mili (%33) tünellerde ve 67 mili (%10) köprüler üzerindedir.
Bu seçkin türdeki inşaat, başlangıçta maliyetlidir. Uzun vadede ise tasarruf sağlamıştır.
Güzergâhtaki her bir eğri, trenlerin mümkün olduğunca düzgün bir hız oranını korumasına imkân tanıyacak belirli bir dever (eğim) derecesiyle tasarlanmış ve inşa edilmiştir.
İyi bir ortalama yüksek hıza ulaşmanın en iyi yolu, düşük hızlı kesimleri ve darboğazları ortadan kaldırmaktır. Bu şekilde, altyapı yatağı ve hat sistemleri tek bir işletme türü için standartlaştırılmış ve sadeleştirilmiştir.
Çoklu Ünite Motor Sistemi
Aynı zamanda, sistemin diğer unsurları da geliştiriliyordu.
"Bullet" trenleri, lokomotifi ortadan kaldıran bir elektrikli çoklu ünite motor sistemi benimsemiştir; bunun avantajları arasında aks yüklerinin azaltılması, üstün hızlanma ve yavaşlama ve dönüş sürelerinin kısalması yer alır.
İki vagonlu eşleşmiş üniteler hâlinde 16 vagonda standartlaştırılmış bu aerodinamik trenlerde, her aksa monte edilmiş nispeten küçük elektrik motorları bulunur ve bunların tümü araç içindeki bir bilgisayar tarafından kontrol edilir.
Hataları Ortadan Kaldırmak İçin Bilgisayarlar
Bunlar geliştirilirken, başkaları da sinyallerin dikkatsiz insan ihmaliyle gözden kaçırılması olasılığını ortadan kaldırmak için Otomatik Tren Kontrolü (ATC) sistemini tasarlıyordu.
Güç, bakım ve yolcu bilgileri üzerindeki kontrol ile birlikte, hatta bulunan tüm tren filosuna ilişkin bilgiler, bilgisayarlı bir Merkezi Trafik Kontrolü (CTC) tarafından yürütülür.
Tüm bu unsurlar, Japon Shinkansen’i tarafından gösterilen, tamamen yeni, ikinci nesil yüksek hızlı demiryolu sisteminin ayırt edici özellikleridir.
Sistemi daha da modernleştirmek amacıyla bilgisayarlar çok daha geniş ölçekte devreye alınmıştır. 1977 gibi erken bir tarihte, rezervasyon ofisi günde bir milyon koltuk için talep işleyebiliyordu.
Orijinal trafik kontrol sistemi, tren filosunun denetimi için COMTRAC (Bilgisayar Destekli Trafik Kontrolü) düzeyine yükseltildi. Vagon muayenesi ve onarımı bilgisayarların kullanımıyla gerçekleştirilir.
Otomatik Hat Muayenesi
Hatların muayenesi, yüksek hızlı hat muayene vagonlarından oluşan ve son derece başarılı olduğu kanıtlanmış bir tren aracılığıyla yapılır.
Gelir getiren trenlerle aynı tarifede çalışan hat muayene biriminin kalbi, bir bilgisayara bağlı ataletli bir jiroskoptur. Bu birimle, hat toleransları milimetre düzeyinde ölçülür (hiçbir durumda 7 mm’den fazla değil) ve standart dışı herhangi bir sapma durumunda bakım derhal talimatlandırılır.
Tüm yüksek hızlı sistem, Shinkansen Yönetim Bilgi Sistemi (SMIS) tarafından genel bir gözetim altındadır.
Rezervasyon Sistemi
Bunlar, ikinci nesil yüksek hızlı demiryolu sisteminde bilgisayarın genel uygulamalarıdır. Bazı yönlerden, belirli bazı kullanımlar tarafından gölgede bırakılırlar. Örneğin: ilk koltuk rezervasyon sistemi
(MARS), 1960 yılında JNR için pratik işletmeye alındı.
Bu devasa sistemin en yeni geliştirmesi MARS-301’dir. Bu yeni sistem, önceki MARS-105 kapsamlı rezervasyon sistemi, MARS-150 telefon rezervasyon sistemi ve MARS-202 grup rezervasyon sistemini, Japonya’daki en büyük bilgisayarlardan biri olan HITAC M-280H’yi kullanarak tek bir dev sistemde birleştirir.
Bu yeni sistem, yalnızca bu üç eski sistemi birleştirmekle kalmaz, aynı zamanda bakımı kolaylaştırır ve gelecekteki genişlemeler için ek kapasite sağlar. Mevcut MARS tanımı, Multi Access Reservation System anlamına gelecek şekilde değiştirilmiştir.
Terminal Ekipmanı İşlevleri
Bu yeni sistem, terminal ekipmanının aşağıdaki görevleri yerine getirmesine olanak tanır:
- Satılan bilet türlerinin kapsamını genişletir.
- Bilet satış sürecini hızlandırır.
- Terminal daha kompakt hâle gelir ve operasyonel işlevleri geliştirir.
- Düzenlenen her bilette, bir harita diyagramı ile birlikte karakter bazlı bilgi sağlar.
- Manyetik kodlama, otomatik iptal ve her biletin otomatik sayımını sağlar.
- Demiryolu işletmesinin tamamında genel iş gücü tasarrufuna katkıda bulunur.
- Gelecekte işlevlerin genişletilmesi için esneklik sağlar.
Terminal istasyonunda en fazla altı Operasyon Konsolu, bir bilet yazıcısı ve bir günlük yazıcısı bulunabilir. Bunların tümü rezervasyon ofisinde yer alır ve aralarındaki mesafe kısa ise (1,5 km’den az), ultra hızlı bir hat (1 Mbps) ile birbirlerine bağlanırlar.
Yıllık Net Kâr: Bir Milyar Doların Üzerinde
Bu en modern demiryolunda, demiryolunun kendisinin de, bilgisayarlı otomasyonun geniş çaplı uygulanmasıyla büyük ölçüde güçlenen bir otomatik sistem biçimi olduğu kavramının benimsendiğini görüyoruz.
Bu tür gelişmelerin etkisi muazzamdır. Amerikan demiryollarında iş gücü maliyeti, toplam giderlerin yüzde 50 ila 60’ı arasındayken, bu yüksek hızlı Shinkansen hattında iş gücü maliyeti yalnızca yüzde 18’dir. Bilgisayar teknolojisinin cömertçe uygulanması sayesinde, çalışan başına verimlilik çok daha yüksektir.
Yetmişli yılların sonuna gelindiğinde, Japonya’daki bu tek yüksek hızlı demiryolu sistemi, yılda bir milyar dolardan fazla doğrulanmış net kâr üretmiş ve tüm JNR sisteminin işletme maliyetlerinin yüzde 36’sından fazlasına katkıda bulunmuştur. Shinkansen İdaresi’nin eski Genel Müdür Yardımcısı Bay Tatsuya Ishihara’nın bildirdiğine göre:
"Bu mali başarının temelinde, nispeten az sayıda çalışana ihtiyaç duyan otomatik bir demiryolu olması yatmaktadır."
Güvenlik Kaydı: 2 Milyar Yolcu, Tek Bir Kayıp Yok
Aynı şey, yirmi yıllık bir süre boyunca yaklaşık 2 milyar yolcuyu tek bir kayıp bile olmadan—bir tane bile—taşıyan olağanüstü güvenlik sicili için de söylenebilir.
Shinkansen Uzantıları
Bu ilk güzergâh, kuzeyde Niigata’ya ve kuzeydoğu yönünde Morioka’ya kadar uzatılmıştır.
Niigata’ya giden güzergâh Joetsu olarak adlandırılır ve 168 mil uzunluğundadır. Bu hat 15 Kasım 1982’de açılmış ve günde ortalama 43 tren işletmiştir.
Morioka’ya giden güzergâh Tohoku olarak adlandırılır ve 289 mil uzunluğundadır. 23 Haziran 1982’de açılmasından bu yana günde ortalama 49 tren işletmiştir.
Daha düşük nüfus yoğunluğuna sahip bölgelerden geçen her iki yeni hat da, başlangıçtaki beklentilerin çok ötesinde başarı göstermiştir.
Sonunda ağ, dünyanın en uzun deniz altı tüneli aracılığıyla kuzeydeki ada Hokkaido’ya ve yeryüzündeki en uzun asma köprülerden ikisini içeren bir sistemle orta ada Shikoku’ya kadar genişletilecektir. Shinkansen’in ek bölümleri, Japonya’nın tüm büyük nüfus merkezlerini birbirine bağlayacaktır.
Shinkansen artık ülkenin en büyük varlıklarından biri ve bir Ulusal Hazine statüsüne ulaşmıştır. İnsanın üretkenliğinin en seçkin örneklerinden biridir. Böyle bir sistemin dünyanın herhangi bir yerinde kopyalanamaması için hiçbir neden yoktur ve bilgisayarlarla birlikte demiryolu taşımacılığının, ulaşabileceği zirvelere neden erişemeyeceği de yoktur.
Japonya modern hava yollarına, süper otoyollara ve tüm adalara uzanan geleneksel su yolu bağlantılarına sahiptir; yine de milyonlarca insanın düzenli, güvenli ve ekonomik toplu taşınması için mükemmel yüksek hızlı demiryolu yolcu sistemine güvenmektedir. Shinkansen, ulusu inşa eden bir unsurdur.
Amerika İçin Ders
Bu, Amerika’da öğrenmemiz gereken bir derstir. Demiryolu ağımız çok erken inşa edilmiş olabilir. Zirveye ulaşmış ve şimdi düşük bir seviyededir. En üst düzey yetkililerimiz yaklaşan bir ulaşım krizine karşı uyarmıştır. Otoyollar tıkalı, hava yolları ve havaalanları aşırı doludur; buna karşın daha fazla ve daha iyi ulaşıma olan talep artmaktadır.
En çok ihtiyaç duyulan yerlerde, otoyol geliştirme taleplerini karşılayacak alan kalmamıştır ve yeni jet limanları için arazi ise hiç yoktur. Örneğin, New York’taki Kennedy Uluslararası Havalimanı’ndaki arazi alanı, New York City ile Chicago arasındaki demiryolunun tüm alanından çok daha fazladır.
Artan talebi karşılamak için alternatif bir sistem sağlamak üzere bir şeyler yapılmalıdır. Bu talep otoyollar ve havaalanlarıyla karşılanmayacaktır. En iyi ulaşım bir karışımdır ve modern, birinci sınıf bir ülkedeki en iyi karışımın merkezinde iyi demiryolları yer alır.
Shinkansen gibi bir yüksek hızlı demiryolu sistemi üzerinde yük trenleri işletmek tamamen mümkündür. Hatırlanması gereken tek şey, yolcu trenleriyle aynı hız rejiminde çalışmaları ve çok ağır olmamaları gerektiğidir. Teknoloji, vagonların içinde ne olduğu ile ilgilenmez; yeter ki hepsi aynı şekilde çalışsın.
Alan S. Boyd’un Tanıklığı
Birkaç yıl önce, o dönemde Ulusal Demiryolu Yolcu Şirketi’nin (AMTRAK) başkanı olan ve daha önce Ulaştırma Bakanı, Sivil Havacılık Kurulu Başkanı ve bir zamanlar Illinois Central Railroad Co.’nun başkanı olarak görev yapmış bulunan Alan S. Boyd, Japon Ulusal Demiryolları Başkanı Bay Fumio Takagi’nin daveti üzerine Tokyo’ya seyahat etti.
Oradayken, Bay Boyd Shinkansen’e binme, tüm sistemini inceleme ve özellikle mali durumuna yakından bakma fırsatı buldu. Gördüğü her şeyden memnun kaldı ve haklı olarak etkilendi.
Japonya’dan dönüşünden birkaç gün sonra, Chicago’da bir demiryolu grubu önünde yaptığı konuşmada yüksek hızlı demiryolu yolcu hizmetlerine ilişkin görüşlerini şöyle özetledi:
"Shinkansen ‘sistemini’ özellikle vurguluyorum; çünkü onu tanımlamanın ve neden farklı olduğunu anlamanın en doğru yolu budur.
Shinkansen’in araç filosu etkileyicidir, ancak başka ülkelerde de çok etkileyici trenler vardır. Shinkansen’in hat sahası, altyapı yatağı ve rayları etkileyicidir; ancak diğer ülkelerdeki bazı yolcu demiryolu bölümleri de aynı derecede iyi tasarlanmış olabilir.
Shinkansen’in merkezi trafik kontrolü, bilgisayarlaşması ve yönetimi mükemmeldir; tıpkı bazı diğer ülkelerde olduğu gibi. Bakımı olağanüstü derecede verimlidir ve bazı ülkeler buna eşdeğer olabilir.
Tüm bunları tam entegre bir sistem hâlinde bir araya getirdiğinizde, Shinkansen sisteminin eşsiz olduğu, hiçbir kuşkuya yer bırakmayacak şekilde ortaya çıkar. İyi tasarlanmış, iyi organize edilmiş, iyi desteklenmiş ve iyi yönetilmiştir."
Geleceğin Yüksek Hızlı Demiryolu Sistemleri
Amerika Birleşik Devletleri’nde yüksek hızlı demiryolu sistemleri bir gün geliştirilecekse, iki hususun açıkça ortaya konması gerekir.
Birincisi, yeni altyapı yatakları ve raylar inşa edilmelidir. Aynı hattı kullanıyorlarsa, yolcu hizmeti ve yük hizmeti aynı hız rejimiyle yürütülmelidir.
İkincisi, yeni hatların inşası, bütünleşik olarak tasarlanmış bir sistemin parçası olarak yapılmalıdır—yani hat, araçlar, kontroller, istasyonlar ve işletme uygulamaları ile bunların tüm sistem boyunca olan tüm arayüzleri birlikte ele alınmalıdır. Ardından, tüm sistem ve tüm alt sistemleri bilgisayarlaştırılmalıdır.
Bu sorunların hiçbiri aşılmaz değildir; diğer uluslar bunu göstermiştir. Aslında, diğer uluslar yüksek hızlı demiryolu teknolojisinin geleceğinin bizi zaten beklediğini göstermiştir. Onu nasıl tasarlayacağımızı, inşa edeceğimizi ve işleteceğimizi anlamamız gerekir.
Yüksek hızlı demiryolu sistemlerinin kârlı olabileceği kanıtlanmıştır. Amerika’da bu tür sistemler inşa edilecekse, ne yaptığını bilen, kâr amacı güden özel bir sektör tarafından sahiplenilmeli ve işletilmelidir. Böyle bir sistem, Amerika Birleşik Devletleri’nde hiçbir zaman yerel, eyalet veya federal bir hükümet ya da bunların herhangi bir kurumu tarafından başarılı bir şekilde hayata geçirilemeyecektir. Bu, serbest girişim temelli bir meslektir ve en iyi bu şekilde işler.