Elektrik tahrikli bir tren hareketinin benzetim ortamında modellenmesi ve modelin gerçek bir hat üzerinde doğrulanması
Yıl: 2023 Cilt: 6 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 62 - 74 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.51513/jitsa.1099941 İndeks Tarihi: 22-05-2023
Elektrik tahrikli bir tren hareketinin benzetim ortamında modellenmesi ve modelin gerçek bir hat üzerinde doğrulanması
Öz: Ulaşım ve taşımacılık günümüz dünyasında önemli bir yere sahiptir. Gelişen teknoloji ile yolculuk sürelerinin kısalması ve büyüyen nüfus kentsel hareketliliğin artmasına sebep olmaktadır. Hareketlilik yaşam kalitesinin anahtarı ve ekonominin ana unsuru olmakla birlikte ulaşımın her geçen gün gelişmesine paralel olarak toplu taşımanın çevreye olan etkileri ve enerji tüketimi de aynı oranda artmaktadır. Bir raylı sistemi oluşturan parçaların enerji tüketim seviyeleri farklıdır. Açıktır ki enerji tüketiminde en büyük pay treni itmek için üretilen cer kuvvetinin sağlanması aşamasına aittir. Cer enerji tüketimini en ask indirmek için çeşitli optimizasyon yöntemleri mevcuttur. Ancak bunu başarabilmek için gerçek bir tren hareketini benzeten bir tren hareket benzetimine (THB) ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada, bir raylı taşıta ait karakteristik özellikler, raylı sistem ağındaki yol özellikleri ve işletime bağlı kısıtlar göz önünde bulundurularak, taşıta ait model MATLAB benzetim ortamında gerçeklenmiştir. Geliştirilen THB ile gerçek tren hareketinin ne kadar doğrulukla gerçekleştirildiğinin tespit edilebilmesi için, Metro İstanbul A.Ş. işletmesine bağlı olan M3 Metro hattındaki trenlerde saha testleri yapılmıştır. Saha ve THB verilerinin karşılaştırılması sonucunda, THB’nin enerji tüketiminde %95, sürede %98, maksimum cer kuvveti ile aynı mesafede ulaşılan hızda %99, boşta giderek ulaşılan hızda %94 ve frenleme mesafesinde %97 doğrulukla, gerçek tren hareketlerini benzetebildiği ortaya koyulmuştur.
Anahtar Kelime: Modeling of an electrically driven train motion in a simulation environment and validation of the model on a real line
Öz: Transportation and transportation have an important place in today's world. With the developing technology, the shortening of travel times and the growing population cause an increase in urban mobility. Although mobility is the key to the quality of life and the main element of the economy, in parallel with the development of transportation, the environmental effects and energy consumption of public transportation are increasing at the same rate. The energy consumption levels of the parts that make up a rail system are different. It is clear that the largest share in energy consumption belongs to the stage of providing the traction force produced to propel the train. Various optimization methods are available to minimize the traction energy consumption. However, in order to achieve this, a train motion simulation (TMS) that simulates a real train movement is needed. In this study, the model of a rail vehicle is implemented in the MATLAB simulation environment, taking into account the characteristics of a rail vehicle, road characteristics in the rail system network and operational constraints. In order to determine how accurately the real train movement is carried out with the developed THB, field tests were carried out on the trains on the M3 Metro line operated by the Metro Istanbul company. As a result of the comparison of the field and THB data, it has been revealed that THB can simulate real train movements with 95% accuracy in energy consumption, 98% in time, 99% in speed reached at the same distance with maximum traction force, 94% in coasting speed and 99% in stopping point.
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- Albrecht, A., Howlett, P., Pudney, P., Vu, X. and Zhou, P. (2015). The key principles of optimal train control—Part 1: Formulation of the model, strategies of optimal type, evolutionary lines, location of optimal switching points. Transportation Research Part B: Methodological, vol. 94, pp. 482–508, 2016, doi: 10.1016/j.trb.2015.07.023
- Arıkan, Y., Şen, T., ve Çam, E. (2020). A study of energy efficiency in rail vehicles. El-Cezerî Journal of Science and Engineering, vol.7, no. 1, (223-235), 2020, doi: 10.31202/ecjse.622358
- Cheng, J.X., and Howlett, P. (1993). Anote on the calculation of optimal strategies for the minimization of fuel consumption in the control of trains. IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 38, no. 11, pp. 1730–1734, Nov, 1993 doi: 10.1109/9.262051
- Chen, E., Bu, B., ve Sun, W. (2015). An energy-efficient operation approach based on the utilization of regenerative braking energy among trains. IEEE 18th International Conference on Intelligent Transportation Systems, 2015, doi:10.1109/ITSC.2015.419
- Hillmansen, S., and Roberts, C. (2007). Energy storage devices in hybrid railway vehicles: A kinematic analysis. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F Journal of Rail and Rapid Transit, vol. 221, pp. 135-143, Jan, 2007, doi:10.1243/09544097JRRT99
- Howlett, P. (1996). Optimal strategies for the control of a train. Automatica, vol. 32, no. 4, pp. 519– 532, 1996,doi: 10.1016/0005-1098(95)00184-0
- Hu, P., Chen, R. ve Li, H. (2012). Train operation traction energy calculation and saving in urban rail transit system. Second International Conference on Instrumentation & Measurement, Computer, Communication and Control, 2012, doi: 10.1109/IMCCC.2012.125
- Keskin K. ve Karamancıoğlu, A. (2016). Energy efficient motion control for a light rail vehicle using the big bang big crunch algorithm. 14-th IFAC Symposium on Control in Transportation Systems, Istanbul,2016, doi: 10.1016/j.ifacol.2016.07.824
- Keskin, K. ve Karamancıoğlu, A. (2017). Energy-efficient train operation using nature-inspired algorithms. IFAC (International Federation of Automatic Control), 2017, doi: org/10.1155/2017/6173795
- Lu, S., Weston, P., Hillmansen, S., Gooi, H. B. and Roberts, C. (2014). Increasing the Regenerative Braking Energy for Railway Vehicles. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, vol. 15, pp. 2506-2515, 2014, doi:10.1109/TITS.2014.2319233
- Mellitt, B., Goodman, C.J., and R. I. M. Arthurton, R.I.M. (1978). Simulator for studying operational and power-supply conditions in rapid-transit railways. Proceedings of the Institution of Electrical Engineers, vol. 125, pp. 298-303, Apr, 1978, doi: 10.1049/piee.1978.0075
- Sanchis, I.V. ve Zuriaga, P.S. (2016). An energy-efficient metro speed profiles for energy savings: application to the Valencia metro. XII Conference on Transport Engineering, CIT 2016, 7-9 Jun. 2016, Valencia, Spain, pp 226-233
- Rangelov, V.N., (2012). Gradient modelling with calibrated train performance models. COMPRAIL,vol: 127, 10.2495/CR120111, September 2012.
- Su, S., Li, X., Tang, T. ve Gao, Z. (2013). A subway train timetable optimization approach based on energy-efficient operation strategy. IEEE transactions on intelligent transportation systems, vol. 14, no. 2, june 2013, doi:10.1109/TITS.2013.2244885
- Su, S., Tang, T., ve Wang, Y. (2016). Evaluation of strategies to reducing traction energy consumption of metro systems using an optimal train control simulation model. Article in Energies, February 2016, doi: org/10.3390/en9020105
- Wang, W., Zeng, X., Shen, T. ve Liu, L. (2018). Energy-efficient speed profile optimization for urban rail transit with considerations on train length. 21st International Conference on Intelligent Transportation Systems (ITSC), Maui, Hawaii, USA, Nov.4-7, 2018
| APA | Yıldız A, Keskin K (2023). Elektrik tahrikli bir tren hareketinin benzetim ortamında modellenmesi ve modelin gerçek bir hat üzerinde doğrulanması. , 62 - 74. 10.51513/jitsa.1099941 |
| Chicago | Yıldız Ahmet,Keskin Kemal Elektrik tahrikli bir tren hareketinin benzetim ortamında modellenmesi ve modelin gerçek bir hat üzerinde doğrulanması. (2023): 62 - 74. 10.51513/jitsa.1099941 |
| MLA | Yıldız Ahmet,Keskin Kemal Elektrik tahrikli bir tren hareketinin benzetim ortamında modellenmesi ve modelin gerçek bir hat üzerinde doğrulanması. , 2023, ss.62 - 74. 10.51513/jitsa.1099941 |
| AMA | Yıldız A,Keskin K Elektrik tahrikli bir tren hareketinin benzetim ortamında modellenmesi ve modelin gerçek bir hat üzerinde doğrulanması. . 2023; 62 - 74. 10.51513/jitsa.1099941 |
| Vancouver | Yıldız A,Keskin K Elektrik tahrikli bir tren hareketinin benzetim ortamında modellenmesi ve modelin gerçek bir hat üzerinde doğrulanması. . 2023; 62 - 74. 10.51513/jitsa.1099941 |
| IEEE | Yıldız A,Keskin K "Elektrik tahrikli bir tren hareketinin benzetim ortamında modellenmesi ve modelin gerçek bir hat üzerinde doğrulanması." , ss.62 - 74, 2023. 10.51513/jitsa.1099941 |
| ISNAD | Yıldız, Ahmet - Keskin, Kemal. "Elektrik tahrikli bir tren hareketinin benzetim ortamında modellenmesi ve modelin gerçek bir hat üzerinde doğrulanması". (2023), 62-74. https://doi.org/10.51513/jitsa.1099941 |
| APA | Yıldız A, Keskin K (2023). Elektrik tahrikli bir tren hareketinin benzetim ortamında modellenmesi ve modelin gerçek bir hat üzerinde doğrulanması. Akıllı Ulaşım Sistemleri ve Uygulamaları Dergisi (Online), 6(1), 62 - 74. 10.51513/jitsa.1099941 |
| Chicago | Yıldız Ahmet,Keskin Kemal Elektrik tahrikli bir tren hareketinin benzetim ortamında modellenmesi ve modelin gerçek bir hat üzerinde doğrulanması. Akıllı Ulaşım Sistemleri ve Uygulamaları Dergisi (Online) 6, no.1 (2023): 62 - 74. 10.51513/jitsa.1099941 |
| MLA | Yıldız Ahmet,Keskin Kemal Elektrik tahrikli bir tren hareketinin benzetim ortamında modellenmesi ve modelin gerçek bir hat üzerinde doğrulanması. Akıllı Ulaşım Sistemleri ve Uygulamaları Dergisi (Online), vol.6, no.1, 2023, ss.62 - 74. 10.51513/jitsa.1099941 |
| AMA | Yıldız A,Keskin K Elektrik tahrikli bir tren hareketinin benzetim ortamında modellenmesi ve modelin gerçek bir hat üzerinde doğrulanması. Akıllı Ulaşım Sistemleri ve Uygulamaları Dergisi (Online). 2023; 6(1): 62 - 74. 10.51513/jitsa.1099941 |
| Vancouver | Yıldız A,Keskin K Elektrik tahrikli bir tren hareketinin benzetim ortamında modellenmesi ve modelin gerçek bir hat üzerinde doğrulanması. Akıllı Ulaşım Sistemleri ve Uygulamaları Dergisi (Online). 2023; 6(1): 62 - 74. 10.51513/jitsa.1099941 |
| IEEE | Yıldız A,Keskin K "Elektrik tahrikli bir tren hareketinin benzetim ortamında modellenmesi ve modelin gerçek bir hat üzerinde doğrulanması." Akıllı Ulaşım Sistemleri ve Uygulamaları Dergisi (Online), 6, ss.62 - 74, 2023. 10.51513/jitsa.1099941 |
| ISNAD | Yıldız, Ahmet - Keskin, Kemal. "Elektrik tahrikli bir tren hareketinin benzetim ortamında modellenmesi ve modelin gerçek bir hat üzerinde doğrulanması". Akıllı Ulaşım Sistemleri ve Uygulamaları Dergisi (Online) 6/1 (2023), 62-74. https://doi.org/10.51513/jitsa.1099941 |
