Araştırma Makalesi

Makine öğrenmesi yöntemleri ile raylı sistem araçlarında apleti arızalarının operasyonel ve meteorolojik veriler kullanılarak tahmini

Sayı: Advanced Online Publication Erken Görünüm Tarihi: 20 Ekim 2026
PDF İndir
TR EN

Makine öğrenmesi yöntemleri ile raylı sistem araçlarında apleti arızalarının operasyonel ve meteorolojik veriler kullanılarak tahmini

Öz

Raylı sistemlerde tekerlek yüzeyinde oluşan apleti arızaları, dinamik darbe yüklerini artırarak işletme güvenilirliğini ve bakım süreçlerini olumsuz etkilemektedir. Bu çalışmada, operasyonel ve meteorolojik değişkenler kullanılarak apleti arızalarının erken tahminine yönelik açıklanabilir bir makine öğrenmesi yaklaşımı geliştirilmiştir. Kayseri raylı sistem işletmesinden 2015–2024 döneminde elde edilen veriler birleştirilerek 1562 gözlemden oluşan bir veri seti hazırlanmıştır. Lojistik Regresyon, Karar Ağacı, Rastgele Orman, Destek Vektör Makineleri, K-En Yakın Komşu ve XGBoost algoritmaları karşılaştırılmıştır. Sınıf dengesizliğinin etkisini değerlendirmek amacıyla SMOTE, Tomek Bağları ve rastgele aşağı örnekleme yöntemleri uygulanmıştır. Optuna ile hiperparametre optimizasyonu gerçekleştirilmiş, veri sızıntısını önlemek için örnekleme işlemleri iç içe çapraz doğrulamanın yalnızca eğitim katlarında yürütülmüştür. Tekil modeller arasında Rastgele Orman, 0,8758 doğruluk ve 0,8118 F1-skor ile öne çıkmıştır. Rastgele Orman ve XGBoost modellerini birleştiren katı oylama yaklaşımı 0,8828 doğruluk, 0,8984 kesinlik ve 0,8182 F1-skor sağlamıştır. SHAP analizi, yılın günü, teker çapı değişimi ve yılın haftasının tahminlerde belirleyici olduğunu göstermiştir. Bulgular, mevcut işletme kayıtlarının açıklanabilir arıza tahmini ve bakım kararlarının desteklenmesi amacıyla kullanılabileceğini ortaya koymaktadır. Böylece ek sensör altyapısına bağımlı olmayan, saha verilerine dayalı ve bakım planlamasına uyarlanabilecek sürdürülebilir bir karar destek çerçevesi sunulmaktadır.

Anahtar Kelimeler

Destekleyen Kurum

Erciyes Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri (BAP) Koordinasyon Birimi

Proje Numarası

FDK-2023-13350, FDK-2026-15932

Etik Beyan

Bu çalışma bilimsel araştırma ve yayın etiğine uygun olarak yürütülmüştür. Çalışmada herhangi bir etik kurul onayı gerektirecek insan ya da hayvan deneyi yapılmamıştır. Herhangi bir çıkar çatışması bulunmamaktadır.

Teşekkür

Bu çalışmada kullanılan apleti verilerinin incelenmesine olanak sağlayan Kayseri Ulaşım A.Ş.’ye teşekkür ederiz.

Kaynakça

  1. 1. Cui, Y., Kim, E., Yan, S., & Yu, Q., Wheel flat detection using long short-term memory and transformer models with a 1: 10 scale railway test rig, Advances in Mechanical Engineering, 17 (1), 16878132251314988, 2025.
  2. 2. Mosleh, A., Meixedo, A., Ribeiro, D., Montenegro, P., Calçada, R., Early wheel flat detection: an automatic data-driven wavelet-based approach for railways, Vehicle System Dynamics, 61 (6), 1644-1673,2023.
  3. 3. Iwnicki, S., Nielsen, J. C., Tao, G., Out-of-round railway wheels and polygonisation, Vehicle system dynamics, 61 (7), 1787-1830, 2023.
  4. 4. Fu, W., He, Q., Feng, Q., Li, J., Zheng, F., Zhang, B., Recent advances in wayside railway wheel flat detection techniques: A review, Sensors, 23 (8), 3916, 2023.
  5. 5. Xu, D., Wang, J., Yang, J., Wu, Y., Wen, X., Effect of Wheel Polygonalization on the Dynamic Characteristics of Gear-Transmission Systems of Urban Railway Vehicles, Machines, 13 (4), 323, 2025.
  6. 6. Salehi, M., Bagherzadeh, S. A., Fakhari, M., Experimental detection of train wheel defects using wayside vibration signal processing, Structural Health Monitoring, 22 (5), 3286-3301, 2023.
  7. 7. Mosleh, A., Ghiasi, R., Gordan, M., Ribeiro, D., Malekjafarian, A., 2026, Wayside monitoring for railway wheel flat identification: A multiclass supervised learning approach, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 240 (1), 112-129, 2026.
  8. 8. Ye, Y., Zhu, B., Huang, P., & Peng, B., OORNet: A deep learning model for on-board condition monitoring and fault diagnosis of out-of-round wheels of high-speed trains, Measurement, 199, 111268, 2022.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Makine Öğrenme (Diğer), Makine Mühendisliği (Diğer)

Bölüm

Araştırma Makalesi

Erken Görünüm Tarihi

20 Ekim 2026

Yayımlanma Tarihi

-

Gönderilme Tarihi

30 Mart 2026

Kabul Tarihi

19 Temmuz 2026

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2026 Sayı: Advanced Online Publication

Kaynak Göster

APA
Arık, G., Azizoğlu, G., Danışman, Ş., & Toprak, A. N. (2026). Makine öğrenmesi yöntemleri ile raylı sistem araçlarında apleti arızalarının operasyonel ve meteorolojik veriler kullanılarak tahmini. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Advanced Online Publication. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1919320
AMA
1.Arık G, Azizoğlu G, Danışman Ş, Toprak AN. Makine öğrenmesi yöntemleri ile raylı sistem araçlarında apleti arızalarının operasyonel ve meteorolojik veriler kullanılarak tahmini. GUMMFD. 2026;(Advanced Online Publication). doi:10.17341/gazimmfd.1919320
Chicago
Arık, Gökhan, Gökhan Azizoğlu, Şengül Danışman, ve Ahmet Nusret Toprak. 2026. “Makine öğrenmesi yöntemleri ile raylı sistem araçlarında apleti arızalarının operasyonel ve meteorolojik veriler kullanılarak tahmini”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, sy Advanced Online Publication. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1919320.
EndNote
Arık G, Azizoğlu G, Danışman Ş, Toprak AN (01 Ekim 2026) Makine öğrenmesi yöntemleri ile raylı sistem araçlarında apleti arızalarının operasyonel ve meteorolojik veriler kullanılarak tahmini. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi Advanced Online Publication
IEEE
[1]G. Arık, G. Azizoğlu, Ş. Danışman, ve A. N. Toprak, “Makine öğrenmesi yöntemleri ile raylı sistem araçlarında apleti arızalarının operasyonel ve meteorolojik veriler kullanılarak tahmini”, GUMMFD, sy Advanced Online Publication, Eki. 2026, doi: 10.17341/gazimmfd.1919320.
ISNAD
Arık, Gökhan - Azizoğlu, Gökhan - Danışman, Şengül - Toprak, Ahmet Nusret. “Makine öğrenmesi yöntemleri ile raylı sistem araçlarında apleti arızalarının operasyonel ve meteorolojik veriler kullanılarak tahmini”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. Advanced Online Publication (01 Ekim 2026). https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1919320.
JAMA
1.Arık G, Azizoğlu G, Danışman Ş, Toprak AN. Makine öğrenmesi yöntemleri ile raylı sistem araçlarında apleti arızalarının operasyonel ve meteorolojik veriler kullanılarak tahmini. GUMMFD. 2026. doi:10.17341/gazimmfd.1919320.
MLA
Arık, Gökhan, vd. “Makine öğrenmesi yöntemleri ile raylı sistem araçlarında apleti arızalarının operasyonel ve meteorolojik veriler kullanılarak tahmini”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, sy Advanced Online Publication, Ekim 2026, doi:10.17341/gazimmfd.1919320.
Vancouver
1.Gökhan Arık, Gökhan Azizoğlu, Şengül Danışman, Ahmet Nusret Toprak. Makine öğrenmesi yöntemleri ile raylı sistem araçlarında apleti arızalarının operasyonel ve meteorolojik veriler kullanılarak tahmini. GUMMFD. 01 Ekim 2026;(Advanced Online Publication). doi:10.17341/gazimmfd.1919320