On the trail of west – east signalling interoperability:A novel proposal for an STM and an interface for ETCS onboard operating on class b trackside signalling systems
Batı – doğu arası karşılıklı işletilebilirliğin izinde: ETCS araç üstü sistemlerin sınıf b hat yanı sinyal sistemleri üzerinde çalışması için yeni bir STM ve arayüz önerisi
- Tez No: 856932
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET TURAN SÖYLEMEZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Raylı Sistemler Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Raylı Sistemler Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 176
Özet
ERTMS (Avrupa Demiryolu Trafik Yönetim Sistemi) ve ALSN (Sürekli Otomatik Tren Sinyalizasyonu) sistemleri dünya çapında işletilen başlıca sinyalizasyon sistemlerinden ikisidir. ERTMS, Avrupa tarafından dünyaya sunulan bir sistemdir. ERTMS sinyalizasyon sistemi, demiryolu operasyonlarını birleştirmeyi ve ülkeler arasında ortak işletilebilirliği sağlamayı hedefleyen spesifikasyonlara sahiptir. Bu tür spesifikasyonları yayınlamadan önce, Avrupa Demiryolu İdareleri farklı gereksinimler ve koşullar altında tren işletmeciliği yapmak durumunda kalıyordu. Bu durum ise işletme süreçlerinde esnek ve homojen olmayan hareket kontrol sistemlerinin kullanılmasına yol açıyordu. Bu nedenle, kesintisiz ülke sınırları arasında araç işletmesini mümkün kılmak için Ortak İşletilebilirlik için Teknik Özellikler' (TSI) adı verilen bir dizi spesifikasyon önerilmiştir. Her bir alt sistemin yapısal ve işlevsel gereksinimleri bu direktif kapsamında açıklanmaktadır. Bu tezin en önemli bölümü“Komuta Kontrol ve Sinyalizasyon”(CCS) için TSI'dır. Bu teknik şartname ERTMS içerisinde ETCS'i A Sınıfı tren koruma sistemi kabul eder. Öte yandan ALSN sinyalizasyon sistemi, dünya demiryollarının %10'unu oluşturan, dünyanın en işlevsel sinyalizasyon sistemlerinden biridir. TSI spesifikasyonları ALSN sinyalizasyon sistemini ise B Sınıfı tren koruma sistemlerinden biri olarak kabul etmektedir. Her sinyalizasyon sisteminin araçüstü ve hat yanı alt sistemleri vardır. ERTMS, araçüstü ETCS ve hat yanı ETCS'ten oluşur; ALSN de, araüstü ALSN ve hat yanı ALSN alt sistemlerine sahiptir. TSI spesifikasyonları, B Sınıfı hat yanı sistemleriyle donatılmış demiryolu hatlarında A Sınıfı araçüstü sinyalizasyon sistemlerinin çalıştırılmasına olanak tanıyan arayüzleri ve modülleri de içeren tanımlar barındırmaktadır. Bu tür modüllere TSI spesifikasyonlarında 'Özel İletim Modülü' (STM) adı verilmektedir. Bu tez, ALSN hat yanı sinyalizasyon sistemi ile donatılmış bir demiryolu hattında demiryolu taşıtlarının ETCS ile çalıştırılmasına olanak tanıyan yeni bir STM ve arayüz önermektedir. Önerilen STM ünitesi bir sistem mimarisi olarak kavramsallaştırılmıştır ve ERTMS ile ALSN arasında sinyalizasyon sisteminin ortak işletilebilirliğini sağlamak için yeni bir standartlaştırılmış arayüz tanıtılmıştır. ERTMS ve ALSN sinyalizasyon sistemleri için karşılaştırmalı literatür taraması yapılmıştır. Çalışma, bu iki sistem için mevcut literatürün temel olarak modelleme, optimizasyon ve uygulama/işletme sırasında karşılaşılan sorunlara odaklandığını ortaya çıkartmıştır. Ayrıca ERTMS'de, diğer sinyalizasyon sistemlerinin ERTMS'ye entegrasyonuna yönelik çalışmaların varlığını kanıtlayan STM ile ilgili literatür de bulunmaktadır. Ancak, bu iki sistem arasında büyük bir literatür boşluğu bulunmaktadır. Scopus'ta yapılan arama sorgusuna göre ERTMS literatürü 2.208 makale, konferans makalesi, kitap vb. ile 1968 yılından itibaren yayın yapılan bir literatürdür. ALSN sinyalizasyon sistemi 1930'larda Sovyetler Birliği'nde geliştirildi ancak ALSN ile ilgili literatür çalışmaları Scopus araştırmasında yalnızca 78 kayıt olarak sonuç vermektedir. Bunun ana nedeni, ERTMS'nin dünya çapında herkesin çevrimiçi olarak erişebildiği bir dizi standart ve spesifikasyona sahip olmasıdır; ancak ALSN, standartlar ve spesifikasyonlarla standartlaştırılmış bir yaklaşımın mevcut olmadığı kapalı bir sistemdir. Sinyalizasyon sistemlerinin modellenmesine yönelik çalışmalar konusunda ALSN'nin yeterince ilgi görmediği anlaşılmaktadır; ancak ERTMS için çeşitli çalışmalarla farklı yöntemlerle yeni modelleme tekniklerinin önerildiği görülmüştür. ERTMS'deki optimizasyon çalışmaları daha çok halihazırda iyi tanımlanmış alt sistemlere ek özellikler getirmeye odaklanmıştır. Bazı çalışmalar ERTMS'deki en hayati iletişimlerden biri olan baliz ve baliz iletim modülü (BTM) arasındaki iletişim optimize edilmesiyle ilgilidir. ALSN için optimizasyon çalışmaları yoğun olarak ALSN kodunun bağışıklığına ve sistemin optimizasyonuna odaklanmaktadır. ERTMS literatürü, eski sinyalizasyon sisteminden ERTMS'ye geçiş sürecinde ortaya çıkan sorunlara çözüm önermektedir. ALSN için bu çabalar daha çok işletme sırasında ortaya çıkan konulara odaklanmaktadır. Daha önce tanımlandığı gibi, araüstü ETCS'nin eski (ulusal) sinyalizasyon sisteminden hareket yetkisi almasını sağlayan bir“Özel İletim Modülü”(STM) bulunmaktadır. Bu sinyalizasyon sistemleri, B Sınıfı tren koruma sistemleri listesinde tanımlandığı gibi birden fazla olabilir. Literatürde de yeni STM'leri öneren çalışmaların mevcut olduğu görülmüştür. Eski sinyalizasyon sisteminden, ERTMS sinyalizasyon sistemine geçiş süreci, teknik ve mali açıdan zorlu bir yatırımdır. Yatırımın hem hat yanında hem de araüstü sistemlerde yapılması gerekmektedir. Yeni trenlerin ve demiryolu araçlarının satın alınması veya mevcut araçların bu sistemlere uyumlu olarak yenilenmesini gerektirir. Avrupa hâlâ geçiş döneminde olduğundan, mevcut demiryolunun tam potansiyelini ortaya çıkarabilmek için STM teknolojisinde yeni gelişmelere ihtiyaç duyulmaktadır. STM sistemlerini benimsemenin bir diğer nedeni de demiryolu ürün üreticilerinin rekabet gücünden yararlanmaktır. Bu yaklaşım, B sınıfı sinyalizasyon sisteminin işletildiği diğer demiryolu hatlarında da ETCS araüstüne sahip trenlerin çalıştırılmasına olanak sağladığından, demiryolu hattının kapasitesini, demiryolu araçlarına yapılan yatırımlarının geri dönüş oranını otomatik olarak artırmakta ve demiryolu hattında ülke sınır geçişlerinde harcanan zamanları azaltmaktadır. ALSN STM önerisi, Avrupa'yı Uzak Asya ve Güney Asya'ya bağlayan“Bağımsız Devletler Topluluğu”(CIS) üyesi ülkelerden geçen ve kesintisiz demiryolu taşımacılığına açılan bir kapıdır. Yazarın bildiği kadarıyla ALSN için STM henüz önerilmemiştir. Letonya, Litvanya ve Estonya Avrupa Birliği'nin bir parçası olmasına ve eski sinyalizasyon sistemi olarak ALSN sinyalizasyon sistemine sahip olmasına rağmen, bu ülkeler tarafından bir STM girişiminde bulunulmamıştır. ALSN, Avrupa Birliği'nin ortak işletilebilirlik teknik şartnamesi tarafından B Sınıfı tren koruma sistemi olarak tanımlansa da, bu iki sinyalizasyon sisteminin ortak işletilebilirliğini sağlayacak olan önerilmiş bir yöntem bulunmamaktadır. Yeni önerilen STM ve arayüzün gereksinim analizini gerçekleştirmek için bu tez, her bir sinyalizasyon sisteminin çalışma prensibini ve alt bileşenlerini analiz etmektedir. ETCS'nin araçüstü bileşenleri bu çalışma için çok önemli olduğundan, belirlenen bileşenler ve çalışma prensipleri analiz edilmiştir. ETCS araçüstü sistemi Sürücü Makine Arayüzü (DMI), Avrupa Hayati Bilgisayarı (EVC) Tren Arayüz Birimi (TIU), Baliz İletim Modülü (BTM), Döngü İletim Modülü (LTM), Euroradyo, Odometri, Tren Bütünlük ve Özel İletim Modülü (STM) adlı alt bileşenlere sahiptir. Araçüstü ve hat yanı sistemleri arasındaki arayüzü detaylandırmak için BTM'ye daha fazla dikkat edilmiş ve daha detaylı incelenmiştir. BTM'nin sorumluluğu, balizleri aktive etmek için üretilen uyandırma sinyalini 27MHz sürekli dalga sinyali olarak göndermek ve balizler tarafından üretilen cevap sinyalini almaktır. Alınan cevap sinyali, frekans kaydırmalı anahtarlama (FSK) sinyali formunda“telegram”adı verilen verileri içerir. Alınan sinyal, EVC'ye gönderilmek üzere BTM ünitesinde demodüle edilir. Tren bir balizin üzerinden geçerken, BTM balise uyandırma sinyali vererek baliz ile BTM arasındaki iletişimi başlatır. Başlatılan iletişim“cevap sinyali verilerinin”aktarılmasıyla sonuçlanır. Veri işleme, dijital bir telegramın demodüle edildiği BTM'de başlar. BTM, dijital telegramı EVC ile paylaşır. EVC'de alınan veriler işlenir ve sürücüler için DMI'da görüntülenir. BTM, alınan sinyalden coğrafi konum, rota bilgileri ve hız sınırlama bilgilerini çıkarır. İhtiyaç analizini gerçekleştirmek için ALSN hat yanı alt bileşenleri tanımlanır. ALSN hattının en ayırt edici bileşeni, Yeşil (G), Sarı (Y) ve Kırmızı-Sarı (RY) ALSN kodlarını üreten ray kod vericisidir (CTT). Bu kodlar, genlik modülasyonunun ayrı bir AC bağlantısıyla gerçekleştiği verici rölesine (TR) gönderilir. Üretilen kodlar kod trafosu (CT) ile raylara verilir. Bir tren blok bölümüne girdiğinde ve ray boşluğu tespitini tetiklediğinde, ALSN kodları iletim penceresi başlatılır. Üç tür ALSN kodu vardır: Yeşil (G), Sarı (Y) ve Kırmızı-Sarı (RY). Bu kodlar trenin yaklaştığı sinyal ışığının sinyal göstergesini gösterir. G yeşil, Y sarıyı ve RY kırmızıyı gösterir. Ray kod vericisi, sinyal yönü bilgisini alır ve karşılık gelen kod için DC vericisi ile bir kare sinyal kombinasyonu üretir. Her sinyal göstergesine karşılık gelen kare kod dizisi mevcuttur. Gerekli bileşenler, araçüstü ETCS ve hat yanı ALSN için ayrı ayrı tanımlanır. Araçüstü ETCS için gerekli bileşenler Sürücü Makine Arayüzü (DMI), Tren Arayüz Birimi (TIU), Odometri, Avrupa Hayati Bilgisayarı (EVC) ve Baliz İletim Modülüdür (BTM). Hat yanı ALSN için gerekli bileşenler ray kod vericisi, DC ve AC verici rölesi ve kod transformatörüdür. Ek olarak, araçüstü ETCS yeni önerilen ALSN STM'ye sahip olmalıdır. ALSN STM harici tipte olacak şekilde tasarlanmıştır, böylece araçüstü Profibus ETCS'ye doğrudan entegrasyonu yoktur. TSI CCS, performans seviyesi ve güvenlik seviyeleri açısından ETCS hat yanı ve araçüstü için çok önemli bir gerekliliğe işaret etmektedir. Bu sistemlerin güvenlik bütünlüğü seviyesi EN50129'da tanımlandığı gibi SIL4 olacaktır. Spesifikasyon ayrıca araçüstü ETCS gerekliliğinin çok katı olduğunu belirtirken, ETCS hat yanı sisteminin daha esnek olarak tanımlandığını belirtmektedir. TSI CCS, ETCS hat yanı arızalarının güvenlik tehlikelerinden ziyade çalışma modunun bozulmasına yol açacağını belirtmektedir. ALSN hattını kullanan ALSN STM entegrasyonu performans, işlevler ve güvenlik açısından bu gereklilikleri dikkate alacak şekilde tasarlanmıştır. İhtiyaç analizi, araçüstü ETCS'nin bir bütün olarak kullanılması gerektiğini ve bütünlüğünün bozulmaması gerektiğini işaret etmektedir. Harici tip ALSN STM, güvenlik tehlikelerinden ziyade daha kötü durumlarla sonuçlanacak şekilde tasarlanmıştır ve tasarlanmalıdır. İhtiyaç analizi sonucunda ALSN STM ünitesinin kavramsal sistem gereksinimleri spesifikasyonu hazırlanmıştır. ALSN hat yanı sisteminin çıktısı, ALSN STM ünitesinin girdisi olacaktır. Girdi, AC modülasyonlu DC kare kod sinyalleridir. Ünitenin çıktısı ise ETCS hat yanı sisteminin girdisidir. ALSN STM ünitesinin çıktısı hareket yetki bilgisini taşıyacak dijital telegramlardır. Telegram ALSN STM tarafından dijital olarak üretileceği için girdilerin doğrudan BTM ünitesinin FPGA kartına iletilmesi planlanmıştır. AC modülasyonlu DC kare kod sinyalleri, ALSN STM ünitesinin alıcı bobinleri tarafından alınacaktır. Alınan sinyaller, harmonikleri ve bozulmaları ortadan kaldırmak için band geçiren filtreden geçecektir. ALSN iletim ortamı olarak rayları kullandığından ALSN sinyalleri zayıflamış bir şekilde bobine ulaşabilmektedir. ALSN STM'nin amplifikatör bileşenine sahip olmasının nedenide bu zayıflamanın önüne geçmektir. Demodülasyon için güçlendirilmiş sinyal dijital kare kod dönüştürücüsünden geçecektir. Bu aşamada ALSN kodu hareket yetkisine dönüştürülür. Bu hareket yetki bilgisi dönüşüm ünitesine gönderilir ve alınan ALSN koduna göre doğru telegramın seçilmesi işlemini gerçekleştirir. Eşleşen telegram kodu, telegram oluşturucu tarafından oluşturulur ve yerleşik ETCS'nin BTM ünitesine beslenir. Bu tez aynı zamanda Kavramsal Form Uyum Fonksiyonel Arayüz Spesifikasyonu (FFFIS) olarak yeni bir arayüz önermektedir. ERTMS sinyalizasyon sisteminin tanımlı arayüzleri“A”,“C”,“S”,“G”ve“K”arayüzleridir. K ve G arayüzleri farklı B Sınıfı hat yanı STM'ler için kullanılır. A arayüzü baliz ile anten ünitesi arasındaki hava boşluğu arayüzüdür. C arayüzü, baliz ve Hat Yanı Elektronik Birimi (LEU) arasındaki arayüzdür. S arayüzü LEU ile sistemin anklaşmanı arasındadır. Tanımlanan bu arayüzlerin hiçbiri ALSN STM entegrasyonu için geçerli değildir. Hat yanı ALSN STM ile araçüstü ETCS'nin BTM işlevi arasında yeni bir“E”arayüzü önerilmektedir. Avrupa'yı Asya'ya bağlayan tüm uluslararası demiryolu koridorları göz önüne alındığında, ERTMS'den ALSN'ye sinyalizasyon geçişinin bir zorunluluk olduğu görülmüştür. NEAR (Avrupa – Asya Demiryolu Araştırma Kapasiteleri Ağı) adlı proje, Avrupa Birliği tarafından tüm Trans-Avrasya Demiryolu Ağlarının belirlenmesi amacıyla kurulmuştur. Tanımlanan rotaların tümü, ERTMS'den ALSN'ye veya tam tersi sinyalizasyon sistemi geçişini gerektirir. Bu analiz, ALSN STM'nin uyumsuzlukları ve eksikliği nedeniyle Avrupa – Asya Demiryolu ağlarındaki sınır ötesi operasyonlarda zorluklar, gecikmeler ve mali kayıpların yaşandığını göstermektedir. Yeni önerilen ALSN STM ile bu uluslararası demiryolu ağları boyunca demiryolu taşımacılığının rekabet gücü artırılabilecektir. Ülkeler arası işletme açısından tam etkileri, mali kayıplar, yolcu ve yük taşımacılığındaki potansiyel artışın başka bir araştırmanın konusu olması araştırma açısından faydalı olacaktır. Bakü – Tiflis – Kars (BTK) demiryolu hattı, 3 ülkeyi (Azerbaycan, Gürcistan ve Türkiye) birbirine bağlayan TRACECA koridorunun bir parçası olarak ERTMS – ALSN geçişine güzel bir örnektir. Yapım ve rehabilitasyon çalışmaları için yaklaşık 600 Milyon Dolar yatırım bütçesi planlanmış olan bir demiryolu hattıdır. Bu ülkeler arasındaki temel sorun ortak işletilebilirlik ile ilgilidir. Türkiye demiryollarını ERTMS sinyalizasyon sistemiyle işletirken, Gürcistan ve Azerbaycan demiryolu hatlarını ALSN sinyalizasyon sistemiyle işletmektedir. Bağlantı hatlarının elektrifikasyon durumu da farklıdır. Türkiye bağlantı hattı elektriksiz (Kars – Çıldır tüneli), Gürcistan bağlantı hattı 3kV DC elektrifikasyonlu, Azerbaycan bağlantı hattı Bakü – Böyük Kesik ise 25 kV AC elektrifikasyonludur. Tüm bu farklılıkların yanı sıra Azerbaycan ve Gürcistan'ın ekartmanı 1520 mm iken Türkiye'nin ekartmanı ise 1435 mm'dir. Ülkeler bu önemli farklılıkları göz önünde bulundurarak önlem almış ve buna göre yatırım yapmıştır. Ekartmanlar arası farklılık için Gürcistan'ın Akhalkalaki istasyonunda otomatik ekartman değiştirme tesisi kurulmuştur. Azerbaycan'da elektrifikasyonlar arasındaki fark için Gürcistan sınırında AC-DC değiştirme tesisi bulunmaktadır. Ayrıca hem AC hem de DC elektrikli hatlarda faaliyet gösterebilen araçlar Azerbaycan demiryolları tarafından temin edilmiştir. Tesislere, demiryolu araçlarına ve inşaatlara yapılan tüm bu yatırımlar, ortak işletilebilirliği artırmak için yapılmaktadır. Ancak, uygulanabilir bir çözümün mevcut olmaması nedeniyle sinyalizasyon ile ilgili ortak işletilebilirlik konusu hali hazırda eksiktir. Önerilen ALSN STM ve arayüzü, Bakü – Tiflis – Kars demiryolu hattı için de oldukça faydalı olacaktır. Mali ve operasyonel sonuçları anlamak için benzer bir demiryolu hattına karşılaştırmalı bir yaklaşımın faydalı olacağı düşünülmüştür. München-Verona demiryolu hattı İtalya, Avusturya ve Almanya'yı birbirine bağlamaktadır. Bu demiryolu bölümü İskandinav-Akdeniz Ana Ağı ve Demiryolu Yük Koridoru 3 üzerinde yer almaktadır. Verona – Brennero 3kV DC ve Brennero – Münih 15 kV AC elektrikli olduğundan durum BTK demiryolu hattına çok benzer görülmüştür. Sinyalizasyon sistemi İtalya bölümü boyunca SCMT, Avusturya bölümü boyunca ERTMS ve Almanya tarafı boyunca PZB'dir. Bu önemli hususlar München – Verona demiryolu hattının BTK demiryolu hattı ile kıyaslanabilir nitelikte olduğunu göstermektedir. ERA (Avrupa Demiryolu Kurumu), bu bölüme ERTMS sinyalizasyonuna sahip ve 25kV & 15 kV AC elektrifikasyona sahip 55 km uzunluğunda Brenner Base Tüneli yatırımı yapmaya karar vermiştir. Bu yatırım ayrıca bir yatırımın ortak işletilebileceğini sağlayacak boyutlarını da göstermektedir. ERA'nın raporuna göre sınır ötesi operasyonda her yıl tren başına 399 dakika, tren başına ise yaklaşık 500 Euro kayıp yaşandığını göstermektedir. Yatırım kararının kendisi, birlikte çalışabilirliğin sağlanmasının milyarlarca Euro vaat ettiğini göstermektedir. Karşılaştırmalı yaklaşım, sistemler arasındaki geçiş sorunlarının yarattığı kaybı göstermiştir. Tespit edilen kayıplar 55 km uzunluğundaki Brenner Base tünelinin yatırımı ile sonuçlanmıştır. Bu, kesintisiz sınır ötesi operasyonun ve ALSN STM teklifinin önemini daha da vurgulamaktadır.
Özet (Çeviri)
ERTMS (European Rail Traffic Management System) and ALSN (Continuous Automatic Train Signalling) systems are two major signalling systems operating worldwide. ERTMS was presented to the world by Europe. ERTMS signalling system has specifications that aim to unify railway operations, resulting in interoperability between countries. Before publishing such specifications, European Rail Administrations dealt with different requirements and conditions, leading to inflexibility in management processes and inhomogeneous movement control systems. That is why they have proposed a set of specifications called 'Technical Specifications for Interoperability' (TSI) to enable seamless cross-border operations. The structural and functional requirements of each sub-system are provided under this directive. This dissertation will focus on TSI for“Command Control and Signalling”(CCS). The ERTMS is considered ETCS as the Class A train protection system. On the other hand, the ALSN signalling system is one of the most operational signalling systems in the world, constituting 10% of the world's railways. TSI specifications also recognise the ALSN signalling system as one of the Class B train protection systems. Every signalling system has onboard and trackside sub-systems. ERTMS has ETCS onboard and trackside sub-systems; ALSN also has ALSN onboard and trackside sub-systems. TSI specifications define interfaces and modules to allow the operation of Class A onboard signalling systems in railway lines equipped with Class B trackside systems. This kind of module is called a 'Specific Transmission Module' (STM) by the TSI specifications. This dissertation proposes a novel STM and interface to allow the operation of rolling stock with ETCS onboard a railway line equipped with an ALSN trackside signalling system. The proposed STM unit is conceptualised as a system architecture, and a new standardised interface is introduced to enable signalling interoperability between ERTMS and ALSN. A comparative literature review is performed for ERTMS and ALSN signalling systems. The study revealed that the available literature for these two systems mainly focuses on modelling, optimisation, and issues faced during implementation/ operation. Additionally, ERTMS has also STM-related literature that proves the availability of efforts for integrating other signalling systems into ERTMS. There is a huge literature gap between these two systems. According to the search query performed in Scopus, the literature of ERTMS dates back to 1968, with 2,208 articles, conference papers, books, etc. ALSN signalling system was developed in the 1930s in the Soviet Union. However, the Scopus search showed that there are only 78 registered works of literature relevant to ALSN. The major reason is that ERTMS has a set of standards and specifications that are available online to everyone around the world; however, ALSN is a closed system where no standardized approach is available with standards and specifications. The efforts for modelling the signalling systems did not get enough attention from ALSN; however, for ERTMS, new modelling techniques with different methods are proposed by various studies. The optimisation efforts in ERTMS are more focused on bringing additional features to the already well-defined sub-systems. Some studies are related to optimising one of the most vital communications in ERTMS: communication between balise and balise transmission module. For ALSN, optimisation studies are densely focused on the immunity of ALSN code and optimisation of the system itself. ERTMS literature proposes solutions for the issues raised during the transition period from legacy signalling system to ERTMS. For ALSN, these efforts are more focused on the issues raised during the operations. As defined earlier, there is a“Specific Transmission Module”(STM) that enables ETCS onboard to receive movement authority from the legacy (national) signalling system. These signalling systems might be various, as defined by the list of Class B train protection systems. There are studies that propose new STMs. The transition period from the legacy signalling system to the ERTMS signalling system is a challenging investment in technical and financial aspects. The investment is required to be made both in the trackside and onboard. New trains need to be acquired, or retrofitting of the existing stock needs to be initiated. Europe is still in the transition period, which is why new developments in STM technology are required, to realise the full potential of the existing railway. Another reason to adopt STM systems is to benefit from the competitiveness of the railway manufacturing market. Since this approach allows the operation of trains with ETCS onboard in other railway lines where a Class B signalling system is under operation, it automatically increases the capacity of the railway line, the internal return rate of the rolling stock investments and decreases the time spent in border crossings. A proposition of ALSN STM is a gateway to seamless rail transportation between the“Commonwealth of Independent States”(CIS) that connects Europe to Far Asia and South Asia. To the author's knowledge, STM for ALSN has not been proposed yet. Although Latvia, Lithuania and Estonia are part of the European Union and have the ALSN signalling system as their legacy signalling system, the attempt for an STM has not been made by those countries. Although ALSN is identified as a Class B train protection system by the interoperability technical specifications of the European Union, there is no proposed method to enable the interoperability of these two signalling systems. To perform the requirement analysis of the newly proposed STM and interface, this dissertation analyses each signalling system's working principle and sub-components. As the onboard components of ETCS are very crucial for this study, the identified components and their working principles are analysed. The ETCS onboard system has the following sub-components: Driver Machine Interface (DMI), European Vital Computer (EVC) Train Interface Unit (TIU), Balise Transmission Module (BTM), Loop Transmission Module (LTM), Euroradio, Odometry, Train Integrity and Specific Transmission Module (STM). To elaborate on the interface between onboard and trackside, more attention is paid to BTM. The responsibility of BTM is to send a tele-powering signal as a 27MHz Continuous wave signal to activate the balises and to receive the up-link signal generated by balises. The up-link signal received carries the data called“telegram”in the form of a frequency shift keying (FSK) signal. The received signal demodulates in the BTM unit to be sent to EVC. As the train passes over a balise, BTM telepowers the balise, which initiates the communication between the balise and BTM. The initiated communication results in the transfer of“Uplink data”. The data processing starts in BTM, where it is demodulated to a digital telegram. BTM shares the digital telegram with European Vital Computer (EVC). In EVC, the received data is processed and displayed to train drivers on DMI. To perform the requirement analysis, ALSN trackside sub-components are identified. The most distinctive component of ALSN trackside is the code track transmitter (CTT) that generates Green (G), Yellow (Y) and Red-Yellow (RY) ALSN codes. These codes are sent to the transmitter relay (TR), where amplitude modulation occurs with a separate AC network connection. The generated codes are given to the rails with a code transformer (CT). Whenever a train enters the block section and triggers the track vacancy detection, the ALSN codes transmission window initiates. There are three types of ALSN codes: Green (G), Yellow (Y) and Red-Yellow (RY). These codes show the signal indication of the signal light that the train is approaching. Each signal aspect has a corresponding sequence of rectangular pulses with intervals. The required components are separately identified for ETCS onboard and ALSN trackside. For ETCS onboard, the required components are Driver Machine Interface (DMI), Train Interface Unit (TIU), Odometry, European Vital Computer (EVC) and Balise Transmission Module (BTM). For ALSN onboard, the required components are code track transmitter, transmitter relay DC & AC and code transformer. Additionally, the ETCS onboard shall be equipped with the newly proposed ALSN STM. ALSN STM is designed to be an external type, whereas there is no direct integration to the ETCS onboard Profibus. The requirement analysis shows that ETCS onboard shall be employed as a whole, and its integrity shall not be harmed; however, the external type ALSN STM shall be designed to result in degraded situations rather than safety hazards. As a result of the requirement analysis, the conceptual system requirements specifications of ALSN STM unit is prepared. The output of the ALSN trackside system will be the input of the ALSN STM unit. The input is AC-modulated DC impulse signals. The output of the unit is going to be the input of the ETCS trackside system. The output of ALSN STM unit will be digital telegrams that will carry the movement authority information. Since the telegram will be generated digitally by ALSN STM, the input will be directly fed into the FPGA board of the BTM unit. The AC-modulated DC impulse signals will be picked up by the receiving coils of the ALSN STM unit. The received signals will pass through the bandpass filter to eliminate the harmonics and distortions. As ALSN employs rails as a transmission medium, ALSN signals can be attenuated. Considering that the ALSN STM has an amplifier component. For demodulation, the amplified signal will go through a digital pulse converter. At this stage, the ALSN code is transformed into a movement authority. This movement authority information is sent to the conversion unit, where it performs the act of selecting the correct telegram against the received ALSN code. The matched telegram code is generated by the telegram generator and fed into the BTM unit of the ETCS onboard. This dissertation also proposes a novel interface as Conceptual Form Fit Functional Interface Specification (FFFIS). A novel interface,“E”, is proposed between External ALSN STM to BTM function of ETCS onboard.
Benzer Tezler
- Hippi Karşı Kültür Hareketi'nin müziğe etkileri: Türkiye'deki dönemsel rock müzikte Hippie Trail yansımaları
The effects of the Counterculture Hippie Movement on music: Reflections of Hippie Trail on periodical rock music in Turkey
ELİF ŞEYDA ÇAKIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Müzikİstanbul Kültür ÜniversitesiSanat Yönetimi Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BESTE GÖKÇE PARSEHYAN
- Krip eden fayların GPS ölçüleriyle izlenmesi: İzmit ve Hazar gölü - Palu fayından örnekler
Monitoring creeping faults with GPS measurements: The case studies of the İzmit and Hazar lake - Palu faults
SEDA ÖZARPACI
Doktora
Türkçe
2020
Jeodezi ve FotogrametriYıldız Teknik ÜniversitesiHarita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UĞUR DOĞAN
PROF. DR. SEMİH ERGİNTAV
- Konya şehir alanı yüzey deformasyonlarının InSAR yöntemiyle incelenmesi
Analysis of surface deformation in the metropolitan area of Konya city using synthetic aperture radar interferometry
NURDAN ŞİRECİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKatı Yer Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZİYADİN ÇAKIR
- Istanbul in the East-West spiral by British and Turkish writers
İngiliz ve Türk yazarların kaleminden Doğu-Batı sarmalında İstanbul
BAŞAK ÖZKER
Doktora
İngilizce
2022
Karşılaştırmalı EdebiyatEskişehir Osmangazi ÜniversitesiKarşılaştırmalı Edebiyat Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEDİNE SİVRİ
- 19. ve 20. yüzyıl Türk romanında kimlik ve modernleşme
Identity and modernization in the 19th and 20th centuryt Turkish novels
MELİKE MUTLU