Ankara ve İzmir hızlı demiryolu sistemi tren performansı simülasyonu ve ekonomik analizi
Simulation of train performance of high speed railway line between Ankara and İzmir and its economic analysis
Yazar: MEHMET SAMİ TEMİZ
Danışman: PROF. DR. ÖZCAN KALENDERLİ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Ulaşım = Transportation
Dizin: Elektrik enerjisi = Electrical energy ; Elektrikli ulaşım sistemleri = Electric transport systems ; Ulaştırma = Transportation ; Ulaştırma planlaması = Transportation planning ; Ulaşım sistemleri = Transportation systems

Özet:
Günümüzde mevcut karayolu ve havayolu taşımacılığı artan yolcu ve yük taşınması talebine yeteri kadar cevap verememektedir. Bu sebeple raylı sistem taşımacılığı özellikle gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde çok önemli bir ulaştırma alternatifi oluşturmaktadır. Avrupa ve Asya'da bulunan birçok ülke yüksek hızlı demiryolu yapımına son yıllarda özel önem göstermektedirler. Bu özel önemin ana sebebi hızlı demiryolu sistemleri inşa edilerek yolcu ve yük taşımacılığının daha kısa sürede, daha güvenli şekilde ve daha ucuz şekilde yapılmak istenmesinden kaynaklanmaktadır. Tren performansının simülasyonu ve hızlı demiryolu sisteminin ekonomik analizi ile ilgili olarak ayrı ayrı geçmişte birçok çalışma bulunmaktadır. Ancak bu iki başlığı içerisine alan araştırma sayısı azdır. Özellikle planlama aşamasında bulunan bir hızlı tren demiryolu sisteminin gerek tren performansı simülasyonu gerekse de sistemin yaklaşık maliyet hesabı ileride yapılacak olan çalışmalara ışık tutacaktır. Bu çalışma ileride yapılması planlanan Ankara ve İzmir hızlı demiryolu hattının farklı güzergâh alternatifleri ışığında tren performansının hesaplanması Avrupa'da bulunan benzer sistemlerin teknik özellikleri bağlamında değerlendirilerek Türkiye Cumhuriyeti Devlet Demiryolları'na karşılaştırılabilir en iyi çözümü sunmak amacıyla gerçekleştirilmiştir. En iyi yapım ve işletme koşullarına sahip sonuçları bulmak amacıyla sırasıyla aşağıda bulunan çalışmalar gerçekleştirilmiştir; Yapılması planlanan Ankara ve İzmir hızlı demiryolu sisteminin özellikle havayolu ile sürdürülebilir rekabet avantajına sahip olabilmesi için en iyiyolculuk süresinin ekonomik analiz yöntemi ile bulunması, Avrupa'da bulunan hızlı demiryolları incelenerek sistemin teknik karakteristiklerinin belirlenmesi ve tren setlerinin özelliklerinin verilmesi, Üç farklı demiryolu hat tasarımının simülasyonun gerçekleştirilmesi ve buna bağlı olarak elektrik enerjisi tüketiminin bulunmasıdır.Ekonomik analiz bölümünde genelleştirilmiş maliyet fonksiyonu kullanılmış ve Ankara ile İzmir arasında bulunan karayolu, havayolu ve demiryolu taşımacılığı karşılaştırılmıştır. Üç farklı hat tasarımının tren performansı simülasyonunda ise SYTSRA şirketi tarafından geliştirilen Railsim programı kullanılmıştır. xviYapılan simülasyonlar ve analizler sonucunda bulunan değerler karşılaştırılarak Türkiye Cumhuriyeti Devlet Demiryolları'na yapılması planlanan Ankara ve İzmir hızlı demiryolu sistemi için yaklaşık değerlerden oluşan sonuçlar sunulmuştur. Bu çalışma bir raylı sistem projesinin planlanmasındaki ön basamağı oluşturan tren performansı simülasyonunu ve sistemin ekonomik analizini içermektedir. Daha sonra yapılacak olan çalışmalar cer gücünün modellenmesi ve uygun sinyalizasyon sisteminin birleştirilerek demiryolu güzergâhının gerçeğe yakın simülasyonu şeklinde olması gerekmektedir. Dolayısıyla bu aşamadan sonra yapılacak çalışmalarda bu esaslar göz önüne alınmalıdır

Abstract:
Today, high speed railway transportation systems are essential for countries because existing road and air transportation systems have become unable to carry the burden of excessive traffic. Special attention has been given to change this situation in many countries of Europe and Asia with high speed railway systems. Behind the main reason for constructing high speed railway systems in the world is to use potentiality of ability of carrying more passengers and loads in a short time safely and cheaply.Fundamental changes have been made in transportation policies that were pursued by Turkish Government after the end of 1990s and the importance given to railway transportation again came into prominence. Efforts to increase competition ability among the other forms of transportation systems have been accelerated to improve railway transportation with changes of this policy. In this context, Turkish government has decided to make new railway projects and Ankara and Izmir high speed railway line project is one of these projects has been added to the investment agenda by Turkish State Railways for 2013.Many studies which are about high speed railway projects have been done with respect to train performance simulation and economic analysis separately. However, researches that are including both train simulation performance and economic analysis have been found very rarely. Especially in the planning stage of high speed railway projects, have possession of train performance simulation and approximate cost analysis will shed light on future studies.The aim of this dissertation is to investigate Ankara and Izmir high speed railway line project in terms of economic and technical characteristics and to give approximate comparable results in order to help Turkish State Railways while determining the route configuration which should have the best cost effective and operational solution.This dissertation will investigate economic and technical analysis of Ankara and Izmir high speed railway line which will be constructing by Turkish Government. This project is now stage of thinking; hence there are no exact values that are related to alignment of high speed railway. In this context, the author will try to provide approximate solutions with graphics that will be obtained by simulation program for Turkish State Railways. For doing these things, dissertation will be divided into three main parts which are economic analysis of high speed railway project, track design parameters and characteristics of rolling stock and finally simulations of threedifferent route configurations.xviiiTo obtain the comparable approximate results, three main topics have been examined while preparing this dissertation. They are: The optimal travel time between Ankara and Izmir high speed railway line have been figured out with using generalized cost function analysis method in order to have sustainable competitive advantage against to airway transportation. Specific characteristics of railway line have been determined with investigating high speed railway lines which have been served in Europe for more than 20 years and properties of rolling stock that is being used by Turkish State Railways at Ankara-Eskisehir and Ankara-Konya high speed railway lines have been given to the reader. Three different railway alignment design have been simulated and to have made an appraisal in respect to energy consumption.In the economic analysis part of dissertation, different transportation systems that perform services in between the cities of Ankara and Izmir were investigated with the generalized cost function analysis method. The aim of analyzing the different transportation systems was to find out the optimum journey time of Ankara and Izmir high speed railway line which should have a sustainable competitive advantage among the other transportation systems. For this reason, comparisons of different transportation systems have been performed by personal experiences of the author in order to assess a passenger's perspective.In track design parameters and characteristics of rolling stock part of dissertation, design parameters of high speed railway line such as gradient profiles, curve characteristics, tunnels and platforms have been examined under the light of experiences of European countries where high speed railway lines have been operated for many years. Characteristics of rolling stock for instance capacity, dimension properties, weight features, acceleration and braking rates and parameters of traction power system were given to the reader.In simulation part of dissertation, two different route configurations for Ankara and Izmir high speed railway line were created according to the experiences of European countries and they were simulated by train performance calculator of RAILSIM simulation program which has been produced by SYSTRA. Comparable approximate results were provided with graphics to help Turkish State Railways for while determine the best route for a high speed railway line. Simulation results reflected the movement of one high speed train set which is operated from Ankara to Izmir and they focused on the optimum speed of high speed railway line that should provide an advantage among the other transport systems and its associated with energy consumption.Dissertation can be described a preliminary step at the beginning process of designing Ankara and Izmir high speed railway project. Due to the fact that, it has been done train performance simulation and economic analysis of system. Further studies after this point should have to determine load flow analysis part and suitable signaling system according to passenger demand. Eventually, whole high speed railway system which can be called close to real system must be simulated with reliable simulation programs. Therefore, real time behavior of Ankara and Izmir high xixspeed railway line can be observed in order to build the best railway line in terms of construction cost and operation