Haberleşme tabanlı tren kontrol sistemi için odometresistemi test altyapısı geliştirilmesi ve konum algılamasistemi algoritma tasarımı
Development of odometry test environment andlocalization algorthm design for communication basedtrain control systems
Yazar: TUĞÇE ELBİR
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA DOĞAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Raylı Sistemler Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Raylı Sistemler Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Ulaşım = Transportation

Özet:
Dünya nüfusu tarım, tıp ve teknoloji alanlarındaki gelişmeler ile endüstrileşmeye bağlı
olarak hızlı bir şekilde artmaktadır. Nüfusun genel dağılımına bakıldığında kent
nüfusunun dağılımda çok büyük bir payı olduğu görülmektedir. Nüfusun büyük
yüzdesini elinde tutan şehirlerin ihtiyaçları da bu artışla aynı oranda artmaktadır.
Şehirlerin en büyük ihtiyacı hareketliliktir, zira şehirlerin de genişlemesiyle insanlar
her geçen daha fazla yol yapmaktadır. Buna bağlı olarak nüfusun hareketliliği de
geleneksel anlayıştan uzaklaşarak daha yeni çözümlere ihtiyaç duyar hale gelmektedir.
Günümüzde kent içi ulaşımda en yaygın kullanılan ulaşım modu raylı sistemlerdir.
Mega kentlerin neredeyse tamamında şehir içi raylı ulaşım sistemleri, toplu
taşımacılıkta kentin omurgasını oluşturmaktadır. Örneğin; İstanbul'da 259,85 km
uzunluğunda raylı sistem hattı mevcut olup, inşaatı devam eden hat uzunluğu 199,40
km'dir. (Metro İstanbul, 2021)
Bir raylı ulaşım sisteminin etkinliği ve güvenirliği için en önemli faktörlerden biri
kullanılan sinyalizasyon sistemidir. Sinyalizasyon sisteminin karakteristiği; hattın
güvenli işletilmesi ve yolcu kapasitesi gibi ana bileşenleri doğrudan etkiler.
Haberleşme Tabanlı Tren Kontrol Sistemi (CBTC) de bu bileşenlerin iyileştirilmesi
ihtiyacıyla oraya çıkmış bir sinyalizasyon yaklaşımıdır.
Haberleşme Tabanlı Tren Kontrol Sisteminde trenin kesin konumu devamlı olarak
hesaplanmaktadır. Bu hesap trenin sürüş algortimasında, frenleme eğrilerinin
oluşturulmasında ve hareket yetkisi hesabında girdi olarak kullanılmaktadır.
Konum hassasiyetinin bu denli önemli olduğu bir sistemde sensörlerden alınan
verilerin en iyi şekilde işlenmesi gerekmektedir. Bu sebeple araçlarda farklı sensör
tipleri kullanılması sistem kararlılığını arttırmaktadır. Günümüzde trenlerde
takometre, doppler radar, GNSS, ivmeölçer gibi sensörler kullanılmaktadır. Bu
sensörler tekil olarak kullanıldığı gibi, kararlılığı arttırmak adına farklı tipte sensör
kullanımı da yaygındır.
Bu çalışmada CBTC sisteminde kullanılan sensör çeşitlerinin en uygun kullanım
şeklinin araştırılması üzerinedir. CBTC sisteminde kullanılan Doppler radar ve optik
darbe üreteci ile çeşitli hızlarda veri toplayacak bir test altyapısı oluşturulmuştur. Bu
altyapıdan alınan verilerle hat ölçümleri karşılaştırılmış ve sensörlerin performansları
değerlendirilmiştir. Bir sonraki adımda sensörlerin, performanslarına göre farklı
işlevlerde kullanıldığı bir algoritma geliştirilerek sonuçları değerlendirilmiştir.

Abstract:
The world population is increasing rapidly due to the developments in agriculture,
medicine and technology and industrialization. Considering the general distribution of
the population, it is seen that the urban population has a very large percentage in the
distribution. The needs of cities that hold a large percentage of the population are
increasing at the same rate with this increase.
The greatest need of cities is mobility, because with the expansion of cities, people
make more and more roads every day. Accordingly, the mobility of the population
moves away from the traditional understanding and needs more new solutions. Today,
the most widely used mode of transportation in urban transportation is rail systems. In
almost all megacities, urban rail transportation systems constitute the backbone of the
city in public transportation. For example; There is a 233.5 km long rail system line in
Istanbul and the length of the line under construction is 221.70 km.
One of the most important aspects for the efficiency and reliability of a rail transport
system is the quality of signalization system. Characteristics of the signaling system;
It directly affects the main components such as the safe operation of the line and
passenger capacity. Communication Based Train Control System (CBTC) is a
signaling approach that came out with the need to improve these components.
In the Communication Based Train Control System, the exact position of the train is
continuously calculated. This account is used as an input in the driving algorithm of
the train, in the creation of braking curves and in the calculation of the motion
authority.
In a system where position accuracy is so important, the data received from the sensors
must be processed in the best way. For this reason, using different types of sensors in
vehicles increases system stability. Today, sensors such as tachometer, doppler radar,
GNSS, accelerometer are used in trains. As these sensors are used individually, it is
common to use different types of sensors to increase stability. In the use of different
types of sensors, position accuracy is increased by optimizing the data received by
sensor fusion algorithms.
This study is about researching the optimum use of the sensor types used in the CBTC
system. With the Doppler radar and optical pulse generator used in the CBTC system,
a test infrastructure has been established to collect data at various speeds. The data
obtained from this library were compared with the line measurements and the
performances of the sensors were evaluated. The performances of the data obtained
after smoothing filters were examined. In the next step, the performance of the results
was evaluated by combining the sensors.