Bir demiryolu anklaşman sisteminin PLC ile gerçeklenmesi
Realization of a railway interlocking system with PLC
Yazar: OYTUN ERİŞ
Danışman: DOÇ. DR. SALMAN KURTULAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Demir yolları = Railways ; Demir yolu trafik kontrolörleri = Railroad train dispatchers ; Otomasyon = Automation ; PLC = Programmable logic controller

Özet:
Gelişmiş ülkelerde yük ve insan taşımacılığında demiryollarının kullanımı önemli bir yer tutarken, Türkiye'de demiryollarının ulaşımdaki payı sadece %3'tür. 2025 yılına kadar ise bu oranın %20'ye çıkarılması hedeflenmektedir [1]. Demiryollarının çok hatlı ve sinyalizasyonlu olması demiryolu taşımacılığının daha güvenli ve hızlı bir şekilde yapılmasına olanak sağlar. Halen Türkiye'deki demiryolu hatlarının %85'i tek hatlı ve %76'sı da sinyalsizdir [2]. Bu veriler, Türkiye'deki demiryolu taşımacılığında önemli güvenlik sorunlarının olduğunu göstermektedir. Ayrıca [2]'deki verilere göre 2004 ile 2008 yılları arasında Türkiye'de tren çarpışması, derayman ve geçit çarpışması gibi sebeplerle toplam 1443 kaza meydana gelmiştir. Bütün bu istatistiklerden anlaşılacağı gibi demiryolları alanında büyümeyi planlayan Türkiye için, mevcut sinyalizasyon yapısının geliştirilmesi ve sinyalizasyonu yapılmış hat oranının arttırılması önemli bir gereksinimdir.Demiryolu sinyalizasyon sistemlerinde, temel karar verme mekanizması anklaşman sistemidir. Anklaşman sistemlerinin görevi, Kumanda Merkezinden (KM) gelen güzergâh tanzim isteklerini değerlendirmek ve eğer talep gerçeklenebilir ise ilgili saha ekipmanlarına gerekli kumanda işaretlerini üreterek uygulamaktır. Değerlendirme aşamasında, hat üzerindeki mevcut tanzimler ile sinyal ve makas gibi saha ekipmanlarının durumları göz önünde bulundurulur. Bu değerlendirme sonucunda uygun olan taleplerin karşılanması için ilgili saha ekipmanları, belirli durumlara getirilir ve kilitlenir; uygun bulunmayan istekler ise reddedilir ve karar KM'ye bildirilir. Bu kısa açıklamadan kolayca anlaşılacağı gibi, demiryolu kazalarının azaltılması, sinyalizasyon sisteminin karar alıcı birimi olan anklaşman sistemi ile doğrudan ilişkilidir. Bu nedenle, demiryolu sinyalizasyonları için CENELEC tarafından oluşturulmuş olan EN50126, EN50129 gibi güvenlik standartları belirlenmiştir. Sinyalizasyon sistemlerinde kullanılan diğer donanımların yanı sıra, karar verme mekanizması olarak anklaşman sistemi de, hem donanımsal hem yazılımsal olarak bu standartları sağlamalıdır. Donanım açısından bakıldığında, birçok önemli üreticinin (SIEMENS, Mitsubishi, HIMA vb.) anklaşman sistemi yazılımının gerçeklenebileceği (PLC gibi) sertifikalı ürünleri mevcuttur. Yazılım standartlarının sağlanması için ise, tasarım aşamasında kullanılacak yöntemler büyük önem taşımaktadır. Gereksinimlerin sağlanabilmesi için tasarımın formal yöntemler kullanılarak gerçeklenmesi gerekmektedir.Bu çalışmada, demiryolu anklaşman sistemleri için PLC fonksiyon blokları hazırlanmış ve bu fonksiyonların nasıl kullanılacağı anlatılmıştır. Tasarımda, ayrık olay sistemlerinin modellenmesinde etkin olarak kullanılan bir yöntem olan otomat yaklaşımı seçilmiştir.

Abstract:
In today?s world, passenger transportation and freight made by railways are very important in developed countries. As a developing country, the current %3 railway usage percentage in Turkey is expected to become %20 by 2025 [1]. Signalization and multi-lined railways makes it possible to develop a fast and safe transportation. Today in Turkey %85 of the existing lines are single tracks. In addition to this only %24 of the lines are signalized [2]. This situation creates doubts over the safety of Turkish railways. The 1443 accidents happened between 2004 and 2008 including train collision, passage collision and derailment back up the doubts over the safety issues [2]. Considering all these statistics and information, as a country planning to improve its railways Turkey must increase the signalized track percentage and upgrade the existing system.In a railway signalization system the main decision mechanism is the interlocking system. The duty of the interlocking systems is to judge and apply the route request coming from the Traffic Control Center. In this judgment process, the interlocking system considers the existing route requests and the situations of the other field equipments. As a result of this judgment, applicable requests that do not cause a collision are applied by locking the field equipments to their proper positions. A request that is not applicable because of any reason is declined.It is obvious that the decisive interlocking system is directly responsible to avoid any possible collisions in a signalization system. Because of this, safety standards like EN50126, EN50129, created by CENELEC, states the general safety requirements for the railway interlocking systems. The interlocking system must satisfy both of the hardware and software requirements. When we look at the hardware aspect several important companies (SIEMENS, Mitsubishi, HIMA vb.) have certified hardware equipments in which the interlocking software can be realized. Because of the software requirements, the method used for developing the interlocking algorithm is important. Formal methods must be used to satisfy the software requirements created for the interlocking systems.In this study, PLC function blocks are designed for a railway interlocking system and the use of these functions are explained. Automaton approximation, which is an effective method for programming discrete event systems, is chosen for the design of these function blocks.