Geri Dön

Çekim enerjisi açısından uygun boykesit düzeni ve katar seyir kontrolunun belirlenmesi

Minimum energy consumption control of trains throught trajectory optimization and train operation

PDF İndir

  1. Tez No: 14068
  2. Yazar: NEVZAT ERSELCAN
  3. Danışmanlar: PROF. MEHMET BOZKURT
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Ulaşım, Transportation
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 1988
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 190

Özet

Konumu belirli iki istasyon arasında bir katarın, önceden be lirli bir seyir süresinde, minimum çekim' enerjisi tüketimi ile ha reketini bir yönde tamamlayabileceği uygun boykesit düzeni ve katar hareket kontrolü incelenmiştir. Biri boykesit düzenini, diğeri katar çekim/fren kuvvetini tem sil eden iki kontrol parametresinden oluşan bu, iki-noktalı-smır değer probleminin çözümünde; Pontryagin'in Maksimum İlkesi ile Ichikawa-Tamura tarafından sınırlı durum uzayında optimizasyon problemleri için geliştirilen koşullardan yararlanılmıştır. Bölüm 2'de hamilton fonksiyonundan elde edilen regüler çözüm lere göre boykesit düzeninin, maksimum eğim değerindeki iniş-çıkış özellikli iki kesimden oluştuğu ve katar hareket evrelerinin de maksimum ivmeli hızlanma, frenlemeye hazırlık ve maksimum ivmeli frenleme biçiminde sıralandığı belirlenmiştir. Kısıtlı durum uza yındaki çözümler sonucunda da boykesit düzeninin iniş-çıkış kesim leri arasında, rejim evresinde geçilen üçüncü bir tek eğimli kesi min yeraldığı kanıtlanmıştır. Bölüm 3'te çekim ve fren kuvveti sabit alınan bir katar modeli için kapalı-çevrim optimal kontrol analitik olarak belirlenmiş ve optimal yörüngeler grafik olarak gösterilmiştir. Bölüm 4'te Bölüm 3' teki çözümlerden ve sonuçlardan yararlana rak minimum seyir süreli optimizasyon problemi çözülmüş ve bir de miryolu güzergahının etüdünde uygun boykesit tasarımına ilişkin diğer optimizasyon sorunları incelenmiştir. Bölüm sonunda, boyke sit düzeni belirli bir güzergah için kapalı-çevrim kontrol denklem leri verilmiştir. vııı

Özet (Çeviri)

In general, the 15-20 percent of the total energy consumption is consumed in transportation sector. Railroads and waterways are' inherently, more economical than highways and airways in terms of energy consumption. Energy is consumed, partly, during the haulage as tractive energy or motive power, and partly at the stations and other fixed installations in railroads. Among the factors which influence the tractive energy consumption are the characteristics of motive power, vehicles, traffic and the conditions of track (gradients, curves, tunnels, gauges, etc.). It is possible to reduce tractive energy consumption of a train, not only by choosing available vehicles and economical speed, but also by applying more efficient train operation. Furthermore, the geometrical shape of a track profile or the tunnel trajectory of a metro network affects the tractive energy consumption due to gravity traction. This study deals with the problem of determining both the tunnel trajectory, or the shape of the profile of a track, as well as the control of the operational modes of the train in order to minimize the tractive energy consumption between two successive stations. This is, mathematically, a two-point-boundary-value control or optimization problem containing two control parameters. These parameters represent the slope of the track, and the tractive/ braking force. The Pontryagin's maximum principle and some other variational techniques are used to solve this problem, This study is divided into the following chapters Chapter 1 : Introduction Chapter 2 : Mathematical Formulation of the Control Problem and Determining of Optimal Controls by using the Maximum Principle t Chapter 3 : Optimal Trajectories which Minimize the Tractive Energy of a Train Running with Constant Tractive/ Braking Force between Two Successive Stations Chapter 4 : Optimal Controls and Trajectories which Minimize Running Time of the Train Examined in Chapter 3 and a Brief Review of Other Optimization Problems ixConclusion and Appendices In the first chapter, studies concerning the problem are summarized and examined in three parts. In the first part, operational expenses, construction costs and energy consumption are considered in relation to grades and tunnel trajectory (including cyclo train gravity drive). The second part is directly related to the optimal train operation which minimizes the tractive energy. The third part includes the same control problem adopting a heuristic approach for tunnel trajectory and is given an iterative numerical solution by using a direct search method. At the end of the chapter, the problem examined in this study is defined and some notions are given about the solution method which is a variational technique, In the second chapter, the optimal control formulation is estab lished by assuming that the geometrical shape of the profile is a chain-curve consisting consecutive chords. The slope of a chord represents the grade of that track segment. Some notions and remarks on the formulation are as follows : i) The following control variables are defined by choosing the distance travelled as the parameter : u1 (x) : slope of a segment (or grade) u“ (x) : tractive/braking force ii) The state variables are as follows : x1 (x) : ordinate of the trajectory x”(x) : travel time of the train x_ (x) : velocity of the train iii) The physical constraints on the control and state variables (or inputs) are as follows : (un). < u. < (u. ) 1 mm 1 1 max (u_). < u0 ^ (u_) 2 mm 2 N 2 max where (u“). and (u2) are the maximum deceleration and acceleration due to braking and tractive forces. The speed of the train is limited as 0 < x_(x) < v ¦i m where v is the maximum velocity, m J iv) The initial and terminal boundary conditions are given as follows :xx (o) «== o x”(o) ¦» O x- (o) «- O xx (f ) - ± h x2 (f ) = tf x3 (f ) - O where ± h is the difference in elevation of the stations, t-, is the specified arrival time, v) The performance measure to be minimized is : x. 2 (U2 ~ K' dx) ' x where x and x£ are the initial and final positions of of the state, vi) It is assumed that the equation of train motion is expressed by a concentrated mass approximation. State equations are established by using the elementary laws of mechanics. The optimal controls which maximize Hamiltonien are determined according to the Pontryagin's maximum principle. The form of the optimal controls are (u0). 2 'mm i max for p“ < 0 for 0 < p0 < x0 for x3 < p3 undetermined for Po = 0» P-f x”u“ (O. 1 mm for ppx< P3/x3 (u,) 1 max for pp1> p3/x3 undetermined for pp.=p3/x, where p1,p ”are the costate vector components, p is a scalar. Undetermined forms indicate singular solutions or switching points. The regular solutions have the forms of combinations of the controls given above. XIConsequently, the tunnel trajectory or the geometric shape of a track profile is composed of two straight line segments having the steepest possible slopes [(u )., (u1 ) J as regular solutions. For the backward trajectories, tffîPSregulâr optimal controls of train operation which are (U2). » u2=0 (coasting),and (u") should be applied. 2 max Since the control problem contains the restriction x0

Benzer Tezler

  1. Tez No

    713424

    Preparation of polyacrylonitrile grafted onto nano-clay for removal of aluminum from aqueous solutions

    Poliakrilonitril aşılanmış nano-kil sentezi ve alüminyumun sulu ortamlardan uzaklaştırılmasında kullanılması

    EDA KÜÇÜK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BAHİRE FİLİZ ŞENKAL

  2. Tez No

    149967

    Refrakter malzemelerin termal şok dayanımının kırılma mekaniği açısından incelenmesi

    The investigation of thermal shock resistance in refractory materials for fracture mechanics

    NURULLAH SİNAN KÖKSAL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2004

    Makine MühendisliğiCelal Bayar Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. TEVFİK AKSOY

  3. Tez No

    893605

    Design of a high-accuracy energy management system for electric vehicles and V2G approaches considering battery aging

    Elektrikli araçlar için yüksek doğruluklu enerji yönetim sistemi tasarımı ve batarya yaşlanmasını dikkate alan V2G yaklaşımları

    ARDA AKYILDIZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET ONUR GÜLBAHÇE

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA ALPARSLAN ZEHİR

  4. Tez No

    192306

    Mobil telefon kullanımına bağlı oluşan 900-1800 mhz radyo frekans dalgalarının meydana getirdiği elektromanyetik alanın iliak kanat kemik mineral yoğunluğuna etkisi

    The effect of electromagnetic fields on bone mineral density of iliac bone produced by 900-1800 mhz radio frequency waves dependent on cellular phone usage

    BEŞİR ANDAÇ AKSOY

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2006

    Ortopedi ve TravmatolojiSüleyman Demirel Üniversitesi

    Ortopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. NEVRES HÜRRİYET AYDOĞAN

  5. Tez No

    905475

    İnsansız hava aracıyla sağlanan fotoğraflar, CBS ve PVSYSTkullanımı ile bina çatısına kurulacak güneş paneli için uygunluk analizi

    Suitability analysis for installing solar panels on building roofs using uav-sourced photos, GIS, and PVSYST

    CAHİDE USAL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Yönetim Bilişim Sistemleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Bilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HAYRİ HAKAN DENLİ

Geri Dön