Tez Arşivi

Hakkımızda

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Raylı Sistemler Mühendisliği Anabilim Dalı

Comparison of disturbance resolution between timetable-based and headway-based regulations: A case study of Marmaray

Zaman çizelgesi ve trenler arası süre tabanlı düzenlemeler arasındaki arıza çözümünün karşılaştırması: Marmaray örneği

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 555662 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

The railway transportation system technologies that started to arise in the 1800s all over the globe has continuously been enhanced day by day. The crashes and incidents that been placed in this immature atmosphere have great supports to create modern techniques. Also, city congestion come up as one of the greatest problems for metropolitan communities with population growth of cities particularly in the 2000s. However, countless studies have been conducted to decrease and maintain this traffic throughout the globe even today. Currently, public transportation usually comes first when considering metropolitan city problems where the railway system's transportation brings itself to the forefront. The demand for railway systems has increased and continues to grow based on factors such as punctuality, comfort, high capacity and safety. Metro systems and high-speed trains are among the trends of today in urban transportation. Especially in the cities that have growing population like Istanbul, in order to meet passenger demand with city center metro, technology and its facilities operated in high-speed train systems used to connect them to other cities plays a very important role. Although the investment costs of railway system projects are quite high, investment plans consider for 30 - 40 years old conjuncture for these projects. Completing the projects and delivering them on time is usually very troublesome since the systems have different disciplines should be used together in this period. The first feasibility of the Marmaray line, to be examined within the scope of this thesis, was made in 1987, and it was tendered in 1998, and its construction could even be started in 2004. In fact, it took about 15 years to complete the whole project, and the whole line was finally opened on March 12th , 2019. In this thesis, the signaling infrastructure and operation processes of the Marmaray line were examined in detail. The European Railway Control System (ETCS) and the European Railway Traffic Management System (ERTMS) systems, which are offered by the European Union with the concept of international operability, with the Communication Based Train Control (CBTC) system, where demand is increasing day by day in urban systems, are used simultaneously in the line of Marmaray. The fact that such a signaling project was not carried out in the world before has brought some difficulties in the project's construction phase. The project connects Europe with Anatolia by railway and Marmaray has added to the geopolitical location advantages of Istanbul another aspect. The signaling infrastructure of Marmaray continues to operate with CBTC grade of automation level 2 and ETCS level 1 systems. It consists of 3 lines except Marmaray tunnel area. Line 1 and line 2 are used for Marmaray vehicles except for tunnel area, line 1, line 2 and line 3 have infrastructure for use in high speed trains, conventional and freight trains. However, only the Marmaray vehicles can be moved unless there is an emergency in line 1 and in line 2 during operating hours. Trains from line 3 are routed to line 1 and line 2 according to the situations in the tunnel area. Many control machines, dispatchers, supervisors and computers have passed with the increasing level of signaling technology used in railway systems. We can divide these control systems into 3 basic parts that can be summarized as the Vehicle Board System / on-board, Wayside System and Automatic Train Supervision system. Within the scope of thesis, the most basic equipment's used in railway systems and some of its protection methods, fixed and moving block subjects that occur with the development of signalization, grade of automation and European Railway Control System / European Railway Traffic Management System signaling technologies used in the transportation of railway and intercity railway system and automatic train control systems that provide control in these systems are investigated in detail. The ATS system is the administrator of the general system, everything that is on the platform and on the vehicle comes to the ATS as an information, the necessary commands are sent from the ATS and the system is routed accordingly. The regulation system which is the subsystem of the train supervision system is deeply investigated as a part of the thesis. The regulation system is timetable or headway based. While having two systems depend on a time-based and tariff-based, different research on which system is better or advantageous has been conducted. The main aim of this study was to examine the advantages and disadvantages of the time-based and tariff-based studies. For this purpose, the Marmaray line in the SIMUX program and even the Hyundai Rotem operating vehicle were modeled. Simulation line 1 and line 2 have been realized since both time and tariff-based systems will be compared. Since the time-based regulation system does not support ETCS / ERTMS trains, conventional and high-speed trains are not included in the simulation. Situations such as virtual track circuit occupation, pressing station emergency stop button, and non-removed route between Halkalı and Gebze terminal stations and their superiority against each other were investigated with also their sociological effects on passengers.

Summary:

Dünyada 1800'lü yıllarda başlayan raylı sistem taşımacılığı her geçen gün kendini geliştirmiş, yaşanan olaylar ve kazalar yeni teknolojilerin gelişmesine yardımcı olmuştur. Özellikle 2000'li yıllarda artan kent nüfuslarının en büyük etkisi şehir trafiğine olmuştur. Bununla beraber bütün dünyada bu trafiği azaltmak için çeşitli çalışmalar yürütülmeye başlanmıştır ve bu çalışmalar günümüzde de devam etmektedir. Günümüzde metropol şehirlerin trafik sorunlarını çözüm yöntemleri incelendiğinde ilk sırada genelde toplu taşıma geliyor, burada da raylı sistem taşımacılığı kendini ön plana çıkartıyor. Raylı sistemler teknolojik gelişmeler bağlı olarak sunduğu avantajlar nedeniyle toplu taşıma sistemlerinde ilk sırada tercih ediliyor. Diğer toplu ulaşım sistemleri ile karşılaştırıldığında sağladığı dakiklik, konfor, yüksek kapasite, güvenlik gibi etmenlerle her geçen gün raylı sistemlere talep artmış ve artmaya devam etmektedir. 2000'li yıllarda gelişmiş ülkeler hem şehir içi hem de şehirler arası trafik sorununa karşı kalıcı çözüm olarak raylı sistemlere yatırım yapmışlar, yapmaya da devam etmektedirler. Şehir içi ulaşımında metro sistemleri, şehirler arası ulaşımda ise hızlı trenler günümüzün trendleri arasında yer almaktadır. Özellikle İstanbul gibi nüfusu her geçen gün artan şehirlerde, yolcu talebi karşılayabilmek için şehir içinde kullanılan metro sistemlerinde, İstanbul'u diğer şehirlere bağlarken kullanılan hızlı tren sistemlerinde kullanılan teknoloji ve teknoloji altyapısı çok önemli bir rol oymaktadır. Raylı sistem sektörlerinde yapılan yatırımların maliyetleri çok büyük olmakla beraber, 30-40 yıllık konjonktür düşünülerek bu yatırımların yapılmasına karar verilir. Bu sürede kullanılacak sistemler farklı disiplinleri bir arada bulundurmasından dolayı projeleri sonlandırmak ve zamanında teslim edebilmek oldukça zordur. Ayrıca Yap İşlet Devret modeline uygun bir yatırım aracı olmayan raylı sistemler çoğunlukla devlet finansmanı ile yapılmaktadırlar. Bununla beraber inşaat süreleri, saatleri ve maliyetleri beklenenden daha fazla olmaktadır. Bu tez kapsamında incelenecek Marmaray hattını ilk olarak 1860'lı yıllarda Sultan Abdülmecid tarafından ortaya atılmıştır. Ardından 20. Yüzyılın başlarında Abdülhamit tarafından Amerikalı mühendislere ilk tasarımı yaptırılmıştır ve projenin ilk ismi ise Tünel-i Bahri olmuştur. Ardından uzun bir süre sonra, 1987 yılımda fizibilitesi yapılmış olup, 1998 yılında ihale edilmiş, inşaatına 2004 yılında başlanabilmiştir. Boğaz geçişi kısmı yani BC1 olarak adlandırılan bölüm 29 Ekim 2013 tarihinde açılmıştır. Kalan kısımlar ise CR3 yüklenicisi OHL – Siemens tarafından yapılmıştır. Maalesef hattın tamamının açılması yaklaşık 15 sene sürmüş, nihai olarak 12 Mart 2019 tarihinde açılabilmiştir. Bu tezde Marmaray hattının sinyalizasyon altyapısı ve işleyiş süreçleri detaylı olarak incelenmiştir. Günümüzde şehir içi sistemlerinde her geçen gün talebin arttığı Sürekli Haberleşmeye Dayalı Tren Kontrol Sistemi (CBTC) ile Avrupa Birliği'nin uluslararası işletilebilirlik kavramıyla sunduğu Avrupa Tren Kontrol Sistemi (ETCS) ve Avrupa Demiryolu Trafik Yönetim Sistemi (ERTMS) Marmaray hattında eş zamanlı olarak kullanılmaktadır. Dünyada böyle bir sinyalizasyon projesinin daha önce yapılmamış olması, projenin yapılış aşamasında bazı zorluklar getirmiştir. Projenin Avrupa'yı ve Anadolu'yu demiryolu ile bağlaması ise İstanbul'un jeopolitik konum avantajlarına bir yenisini daha eklemiştir. 1800'lü yılların ortalarından günümüze kadar kullanılmakta olan sabit blok mantığındaki sinyalizasyon sistemleri, yolcu ve taşıma yoğunluğunun artması, trenler arası yolculuk sürelerinin her geçen gün daha da düşmesi sebebiyle özellikle şehir içi metro sistemlerinde Sürekli Haberleşmeye Dayalı Tren Kontrol Sistemi (CBTC) kullanılmaya başlanmıştır. Sabit blok sinyalizasyon sistemlerinde ortaya çıkarılan çözüm ve önerilere ek olarak CBTC sistemlerinin en bilineni hareketli blok sistemlerinin temel bileşenleri ve mantığı bu tez kapsamında anlatılmıştır. Hareketli blok mantığında hareket eden trenlerin güvenli fren mesafesi, takip hızı gibi konulardan da bahsedilmiştir. Marmaray sinyalizasyon altyapısı Sürekli Haberleşmeye Dayalı Tren Kontrol Sistemi (CBTC) GoA seviye 2, Avrupa Tren Kontrol Sistemi (ETCS) seviye 1 sistemleriyle işletmesini sürdürmektedir. Marmaray tünel bölgesi hariç 3 hattan oluşmaktadır. Tünel bölgesi dışında hat 1 ve hat 2 Marmaray araçları için, hat 1, hat 2 ve hat 3 ise hızlı tren, konvansiyonel ve yük trenleri için kullanım altyapısına sahiptir. Ancak işletme saatlerinde hat 1 ve hat 2'de acil bir durum olmadığı sürece sadece Marmaray araçları hareket edebiliyor. Tünel bölgesinde duruma göre hat 3'ten gelen trenler hat 1 ve hat 2'ye yönlendiriliyor. Raylı sistemlerde kullanılan sinyalizasyon teknolojisinin seviyesinin artmasıyla beraber pek çok kontrol makinistlerden, dispeçerlerden, süpervizörlerden bilgisayarlara geçmiş durumdadır. Bu kontrolü sağlayan sistemleri 3 temel parçaya bölebiliriz. Araç üstü sistemi (on-board), hat kenarı sistemi ve otomatik tren denetleme, Otomatik Tren Süpervizyonu (ATS) sistemi olarak özetleyebiliriz. Tez kapsamında raylı sistemlerde kullanılan en temel ekipmanlar beraber bazı koruma yöntemleri, sinyalizasyon gelişmesiyle beraber ortaya çıkan sabit ve hareketli blok konuları, şehir içinde ve şehirler arası raylı sistem taşımacılığında kullanılan GoA ve Avrupa Tren Kontrol Sistemi (ETCS) / Avrupa Demiryolu Trafik Yönetim Sistemi (ERTMS) sinyalizasyon teknolojileri ve bu sistemlerde kontrolü sağlayan otomatik tren kontrolü sistemleri detaylı olarak incelenmiştir. Otomatik Tren Süpervizyonu (ATS) sistemi, genel sistemin yönetici konumundadır, sahada ve araç üstünde olan her şey ATS'ye bilgi olarak gelir, gerekli komutlar Otomatik Tren Süpervizyonu (ATS) tarafından gönderilir ve sistem yönlendirilir. Tez kapsamında çalışmaya yoğunlaşılan bölüm tren denetleme sisteminin alt sistemi olan düzenleme sistemidir. Düzenleme sistemi trenler arası süre bazlı veya zaman çizelgesi bazlı çalışır. İşletme yapılırken sefer süresi bazlı ve tarife bazlı 2 sistem olması beraberinde hangisi sisteminin daha iyi veya avantajlı olduğu konularda çeşitli araştırmalar yapılmasını sağlamıştır. Tez kapsamında yürütülen çalışmada trenler arası süre bazlı ve zaman çizelgesi bazlı çalışmaların birbirine karşı olan avantajları ve dezavantajlarını incelemek olmuştur. Bunun için SIMUX programında Marmaray hattı, hatta çalışan Hyundai Rotem aracı modellenmiştir. Burada hem trenler arası süre hem de zaman çizelgesi bazlı sistem karşılaştırması yapılacağından dolayı simülasyon hat 1 ve hat 2'de gerçekleştirilmiştir. Trenler arası süre bazlı düzenleme sistemi Avrupa Tren Kontrol Sistemi (ETCS) / Avrupa Demiryolu Trafik Yönetim Sistemi (ERTMS) trenlerini desteklemediği için konvansiyonel ve hızlı trenler simülasyona dahil edilmemiştir. Halkalı – Gebze terminal istasyonları arasında oluşabilecek sanal ray devresi meşguliyeti, istasyon acil durdurma butonuna basılması ve silinmeyen rota gibi durumlar karşısında sistemlerin birbirlerine karşı üstünlükleri, arıza durumunda hangi sistemi kullanmanın daha avantajlı olduğu ve bunların yolcular üzerine etkisi incelenmiştir.