Modern raylı ulaşım sistemleri için elektrifikasyon standartları ve tasarım yaklaşımlarının incelenmesi: Bir metro hattının tekno-ekonomik analizi
An investigation of electrification standards and design approaches for modern railway systems: Techno-economic analysis of a metro line
- Tez No: 953456
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BEDRİ KEKEZOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Ulaşım, Electrical and Electronics Engineering, Transportation
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Tesisleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 150
Özet
Kentsel raylı ulaşım sistemleri, metro ve tramvay gibi altyapılar sayesinde günlük yaşamda milyonlarca yolcuya hizmet sunarak şehir içi ulaşımda kilit bir rol oynamaktadır. Bu sistemler, çevresel sürdürülebilirlik ve enerji tasarrufu açısından önemli avantajlar sağlasa da, enerji tüketimi maliyetleri ve enerji besleme sistemlerinin tasarımı gibi zorlu mühendislik problemleriyle karşı karşıyadır. Raylı sistemlerin enerji besleme altyapısı genellikle doğru akım (DC) ile çalışmakta olup, alternatif akım (AC) ile çalışan orta gerilim ağı ile DC çekiş ağı arasındaki bağlantı, çekiş trafo merkezleri aracılığıyla sağlanmaktadır. Ancak, enerji ağlarının tasarımında, orta gerilim ağlarının etkileri çoğunlukla göz ardı edilmekte ve bu durum, sistem performansının doğru bir şekilde değerlendirilmesini zorlaştırmaktadır. Bu doğrultuda, enerji sistemlerindeki AC yük akışlarını analiz etmek için Newton-Raphson algoritması gibi yöntemler kullanılmakta ve bu analizler, gelişmiş simülasyon yazılımları ile desteklenmektedir. Yapılan çalışmalar, farklı orta gerilim ağı yapılandırmalarının, trafo merkezlerindeki gerilim düşüşleri ve yük paylaşımı üzerinde önemli etkiler yarattığını göstermektedir. Özellikle, aynı orta gerilim hattına bağlı birden fazla trafo merkezi olduğunda, önemli gerilim problemleri ortaya çıkabilmektedir. Ayrıca, raylı sistemlerin enerji talebi ve tüketimi; trafik yoğunluğu, yolcu sayısı ve operasyonel dinamikler gibi çeşitli faktörlere bağlı olarak sürekli değişiklik göstermekte, bu da enerji yönetimini daha karmaşık hale getirmektedir. Raylı sistemlerin yüksek başlangıç yatırım maliyetleri ve enerji tüketiminin büyüklüğü, bu sistemlerde enerji verimliliğinin artırılmasını zorunlu hale getirmektedir. Enerji verimliliği, sistemin kalitesini ve sürekliliğini etkilemeden enerji kullanımını en aza indirgemeyi hedeflemektedir. Ancak bu hedefe ulaşabilmek için, raylı sistemlerin tüm bileşenlerinin etkileşimlerini dikkate alan detaylı analizler ve simülasyon çalışmaları gereklidir. Bu çalışmada, kentsel raylı sistemlerde enerji verimliliğini artırmaya yönelik bir yaklaşım benimsenmiştir. Çalışmanın odak noktası olarak İstanbul M5 metro hattı seçilmiş ve bu hat, ETAP yazılımı üzerinde modellenmiştir. Öncelikle, cer ve sabit tesislerin enerji tüketimi üzerindeki etkileri incelenmiş, ardından DC yük akış analizleri gerçekleştirilmiştir. Enerji verimliliğini artırmaya yönelik öneriler geliştirilirken, orta gerilim (OG) ve alçak gerilim (AG) tarafındaki yük akışları, trafo ve kablo yüklenmeleri ile enerji kayıpları detaylı bir şekilde analiz edilmiştir. Bu araştırma, raylı sistemlerde enerji tüketiminin optimize edilmesi ve enerji verimliliğinin artırılması konusunda değerli bir katkı sunmayı amaçlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Urban rail transportation systems play a key role in urban transportation by providing services to millions of passengers in daily life through infrastructures such as metro and tram. Although these systems provide significant advantages in terms of environmental sustainability and energy saving, they face difficult engineering problems such as energy consumption costs and the design of energy supply systems. The energy supply infrastructure of rail systems generally operates with direct current (DC), and the connection between the medium voltage network operating with alternating current (AC) and the DC traction network is provided through traction transformer centers. However, in the design of energy networks, the effects of medium voltage networks are often ignored, which makes it difficult to accurately evaluate system performance. In this regard, methods such as the Newton-Raphson algorithm are used to analyze AC load flows in energy systems, and these analyzes are supported by advanced simulation software. Studies show that different medium voltage network configurations have significant effects on voltage drops and load sharing in transformer centers. In particular, when there are multiple transformer centers connected to the same medium voltage line, significant voltage problems can occur. In addition, the energy demand and consumption of rail systems constantly change depending on various factors such as traffic density, passenger numbers and operational dynamics, which makes energy management more complex. The high initial investment costs of rail systems and the magnitude of energy consumption make it necessary to increase energy efficiency in these systems. Energy efficiency aims to minimize energy use without affecting the quality and continuity of the system. However, in order to achieve this goal, detailed analyses and simulation studies that take into account the interactions of all components of rail systems are required. In this study, an approach to increase energy efficiency in urban rail systems has been adopted. The Istanbul M5 metro line was selected as the focus of the study and this line was modeled on the ETAP software. First, the effects of traction and fixed facilities on energy consumption were examined, and then DC load flow analyses were performed. While developing suggestions to increase energy efficiency, load flows on the medium voltage (MV) and low voltage (LV) sides, transformer and cable loads and energy losses were analyzed in detail. This research aims to make a valuable contribution to optimizing energy consumption and increasing energy efficiency in rail systems.
Benzer Tezler
- Rijit katener sisteminin modellenerek yolcu üzerindeki elektrik ve manyetik alan etkisinin incelenmesi
Modelling of the rigid catenary system and electrical and magnetics field effects on passengers
SALİH SARISAKAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZCAN KALENDERLİ
- DC tahrikli raylı ulaşım sistemlerinde ray üzerindeki gerilim ve sızıntı akımının hesaplanması
Calculation of rail potential and stray current in a DC electrified railway system
KERİM ÇOLAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
EnerjiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüEnerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HAKAN M. HOCAOĞLU
- Hafif raylı sistemin Kocaeli ili için incelenmesi
To review of light rail transportation systems in Kocaeli
FATİH GÜREL
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
UlaşımBahçeşehir ÜniversitesiKentsel Sistemler ve Ulaştırma Yönetimi Ana Bilim Dalı
ÖĞR. GÖR.DR. NİLGÜN CAMKESEN
- PSPICE programı kullanılarak modern yakın mesafe elektrikli ulaşım sistemlerinde tahrik düzenlerinin incelenmesi ve performanslarının iyileştirilmesi
Examination and performance improvement of drive systems of modern short distance electrical traction systems using PSPICE
ENGİN AKIN
Doktora
Türkçe
1999
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ASIM KASAPOĞLU
- Metro İstanbul enerji yönetim sisteminin oluşturulması, modellenmesi ve değerlendirilmesi
Creating and modeling the energy management system of Metro Istanbul and its evaluation
SERCAN İSÇAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYalova ÜniversitesiEnerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÜMİT ÜNVER
DR. ÖĞR. ÜYESİ TAYLAN GÜNEŞ