Tren dinamiğinin enerji-optimal denetimi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2016
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: KEMAL KESKİN
Danışman: ABDURRAHMAN KARAMANCIOĞLU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Artan çevre kirliliği, küresel ısınma ve enerji ihtiyacının artması ile ortaya çıkan enerji sıkıntısı, özellikle ulaşım sistemlerinde enerji verimliliğinin sağlanmasına yönelik araştırmalara ağırlık verilmesine sebep olmuştur. Raylı sistemler, yüksek kapasiteli taşıma isteklerini hizmet kalitesinden ödün vermeden, düşük enerji tüketimi ile karşılayabildikleri için ulaşım sistemleri içinde önemli bir yere sahiptirler. Son yıllarda gerek şehir içinde metro sistemleri ile gerekse şehirlerarası ulaşımda hızlı tren ile önem kazanan demiryolu taşımacılığının en önemli giderlerinden birisi de trenin enerji tüketimidir. Raylı ulaşım sistemlerinde toplam enerjinin büyük bir kısmı trenin hareketini sağlayan cer kuvvetinin yaratılması için harcanır. Bunun yanı sıra enerji maliyeti, demiryolundaki eğim, kurp gibi hız düşürücü etkenler, fren sistemindeki verim kaybı, rüzgar, basınç gibi doğal etkenler ve benzeri birçok etken tarafından dinamik olarak belirlenir. Tezde ilk kısımda raylı ulaşım sistemlerinde kullanılan bir taşıta ait matematiksel model verilmektedir. Taşıtın hareketini sağlayan cer kuvveti ve hareket yönüne ters kuvvetler detaylı bir şekilde ele alınmakta olup, trenin enerji tüketimi modellenmekte ve benzetim yazılımı için gerekli temeller oluşturulmaktadır. Trenin bir noktadan diğer bir noktaya yapacağı hareketi sırasında tüm konumlara ait hız profilinin belirlenmesi enerji tüketiminin azaltılmasında etkin bir yöntemdir. Tezde enerji verimliliğinin sağlanması için trenin hız profiline bağlı olarak hareket stratejisinin belirlenmesi yaklaşımı ele alınmaktadır. Sabit hızda gitme ve boşta gitme noktalarının tespit edilmesi için, önerilen tren modeli ile benzetim yazılımı geliştirilmekte ve enerji - zaman dengesinde verimlilik farklı yöntemler kullanılarak optimize edilmektedir. Kullanılan optimizasyon yöntemlerinden Genetik Algoritma ve Benzetilmiş Tavlama yöntemlerine ait önceden yapılan çalışmalar bulunmasına karşın, yapılan çalışmalarda farklı kısıtlar altında değerlendirilmektedirler. Bu alanda yapılan çalışmalara en büyük katkı Büyük Patlama - Büyük Çöküş, Ateş Böceği algoritmaları ve Genetik - Benzetilmiş Tavlama melez algoritmasının tren işletiminin optimizasyonuna uygulanması ve birbirleri arasında performanslarına yönelik bir karşılaştırma sunulmasıdır. Çalışmalar sırasında şehirlerarası ve şehiriçi ulaşımda kullanılan iki farklı tren gerçeğe uygun bir şekilde modellenmektedir. Başlangıçta iki istasyona sahip güzergah basit bir şekilde modellenmekte ardından gerçeğe uygun şekilde birçok test güzergahı oluşturulup, maksimum hız, konfor, eğim, kurplardaki hız kısıtları gibi kısıtlar altında trenin enerji verimli optimizasyonu yapılmaktadır.