E1000 tip elektrikli lokomotif geliştirilmesi projesi için tren kontrol ve izleme sistemi tasarımı
Designing a train control and monitoring system for the project development of the E1000 type electrical locomotive
Yazar: MUSTAFA TİFTİKCİ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ALİ FUAT ERGENÇ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: Raylı sistemler = Railway systems

Özet:
Günümüzde gittikçe yaygınlaşan ulaşım ağları, karayolları haricindeki diğer ulaşım çeşitlerinin de önemini gittikçe arttırmaktadır. Bunlardan en önemlisi demiryollarıdır. Yolcu ve yük taşımada yaygınlıkla kullanılan ve diğer ulaşım çeşitlerine göre ekonomik olmasıyla öne çıkan demiryolları, son yıllarda elektrikli raylı taşıtların da kullanıma başlanmasıyla önemini göstermiştir.Sanayi devriminde buhar makineleriyle yapılan demiryolu taşıtlarının, büyük miktarlardaki cevheri veya ticari ürünü kısmen daha ucuza taşıyabilmesi, büyük bir kalkınma ve zenginleşmeye zemin hazırladığı bilinmektedir. O dönemlerde elektrikle tahrik edilen ilk örneklerinin de görüldüğü bilinmektedir. Ancak raylı taşıtların kullanımı 18. ve 19. yy'da başlamış diye düşünülmemelidir. MÖ. 6.yy'da insan gücüyle ve bir kısmı ahşap raylar üzerinde veya yerde açılmış oyuklar içinde giden örneklerinin bulunduğu bilinmektedir. Bu örnekler bilinen ilk raylı taşıtlardandır.19.yy'ın sonlarında ve 20.yy'ın başlarında elektrikle tahrik edilen ilk sistemler Avrupa'da ve Birleşik Devletler'de görülmeye başlanmıştır. İlk elektrikli tramvay ve füniküler bu dönemlerde yapılmıştır. 20.yy'ın ortalarında ise Japonya öncülüğünde ilk hızlı tren projeleri başlatılmış olup günümüzde, yaklaşık 600km/s hızlara kadar çıkabilen hatta magnetik levitasyon sistemiyle havada hareket edebilen, elektrikli hızlı trenler bulunmaktadır.Ülkemizin bu gelişim sürecindeki durumu ise Cumhuriyet Dönemi öncesi ve sonrası olarak iki ana başlıkta toplanabilir. İlk olarak Cumhuriyet öncesi dönemde Almanlar tarafından Bağdat Demiryolu yapılmıştır. Bu hat Berlin'den Bağdat'a kadar uzanan bir demiryolu hattıdır. Bundan sonra Anadolu'nun çeşitli yerlerinde İngilizlere Fransızlara ve Almanlara imtiyaz bölgeleri verilerek demiryolları yaptırılmıştır. Bu esnada yapılan demiryollarının hem iktisadi hem de siyasi amaçlarının olduğu söylenebilir.Cumhuriyet Dönemi sırasında, Atatürk'ün demiryollarının millileştirilmesi hususunda hassasiyet göstermesi ile kısa sürede Anadolu'daki tüm demiryollarının millileştirilmesi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca stratejik ve ekonomik olarak önem arz eden merkezlere demiryolları çekilmiştir. Bu ana hatlarla ülkenin savaş sonrası fakir ve çaresiz durumu düzeltilmeye çalışılmış ve başarıya ulaşılmıştır.Demiryollarının millileştirilmesi çok önemli bir adım olmakla birlikte, bu önemli sektörde daha da ilerleyebilmek, İngiltere, Almanya ve Japonya örneğinde olduğu gibi ekonomik ve teknolojik gelişime ?lokomotif? olmasını sağlayabilmek, yüksek teknoloji ve muasır medeniyet seviyesini yakalayabilmek amacıyla demiryolu alanında araştırma-geliştirme ve sanayi alanlarının desteklenmesi ve çalışmaların yapılması gerekmektedir.Bu amaçla ?E1000 Tip Elektrikli Lokomotif Geliştirilmesi Projesi? başlıklı projede yukarıda bahsedilen teknolojik ilerlemenin sağlanması desteklenmiştir. Bu projenin amacı TCDD envanterinde bulunan ve 1980 yapımı DE11000 isminde Dizel-Elektrik lokomotifin tam elektrikliye dönüştürülmesidir. Hedeflenen cer(çekiş) gücü 1MW'tır. Tamamıyla yerli katkı ve mühendislikle üretilmesi ise araştırma-geliştirme ve üretim sahası anlamında ülkemize önemli bir kapı açacak bir projedir.Günümüz modern elektrikli lokomotiflere her anlamda rakip olabilecek tasarım mimarisiyle ülkemiz için önemli bir Ar-Ge çalışmasıdır. Bu proje ile daha önce Türkiye'de hiç yapılmamış Cer Konvertörü, Cer Doğrultucusu ve bunların kontrol üniteleri ve ayrıca Merkezi Kontrol Ünitesi olarak isimlendirilen genel izleme ve kontrol birimlerinin tasarımı ve üretimi gerçekleştirilecektir.Bu tez çalışmasında modern elektrikli lokomotiflerde ve hatta bu sistemlerin benzerlerinin kullanıldığı EMU(Electrical Multiple Unit) ve hızlı trenlerde kullanılan TCMS (Train Control and Monitoring System) sisteminin ?E1000 Tip Elektrikli Lokomotif Projesi?'ndeki çalışmaları anlatılacaktır.

Abstract:
Nowadays, the various transportation lines are getting widespread and critical importance in daily life. It is needed some alternative ways for transportation. Furthermore, the oil consumption and global warming force the people to use alternative types. So the researchers are working on some projects which is carbon-free vehicles. Among all the researches, the one of the most important one is electrical railway vehicles.It is a well-known fact that the railway vehicles prepare a base for economical transportation for goods and cause welfare and wealth in the industrial revolution. It is seen that the civilization has somehow equal meaning with using railway vehicles in this era. Although, the steam-powered machines and locomotives play an important role as a catalyzer in industrial revolution, it is known that the electrical-powered trains and locomotives was tried and used as first samples in the industrial revolution. However the story of usage of railway vehicles in transportation does not start in industrial revolution, although it causes big impact of being success in 18th and 19th century. Actually, the first vehicles in railway is seen in 6th century(BC) as a man-powered. The vehicle, which was designed for a king, was using wooden rails or going in hollows on the ground. These are the first prototypes for railway vehicles on the world.In the last of 19th century, the first electrical-powered railway systems are seen in Europe and United States. The first electrical tramway and funicular was built in this century. In the middle of 20th century, the first high-speed train projects was started leads with Japanese engineers. Nowadays, the high-speed trains can operate up to 600km/h even with magnetic levitation systems without touching the ground.As, the importance of the electrical-powered vehicles and the general trend in the world for railway, a project which is called ?Development of the E1000 Type Electrical Locomotive?, was started in TÜBİTAK MRS(Marmara Research Center) in Energy Institute. The purpose of the project is to convert the DE11000 type Diesel-Electrical powered train to totally electrical powered locomotive. The aimed traction power is 1MW. The every critical device is going to be designed and produced by domestic producers and TÜBİTAK MRS Energy Institute. The project partner of TÜBİTAK MRS Energy Institute is TÜLOMSAŞ. The project opens some new application and production areas in Turkey.This project is going to be a R&D work which is aimed to be a competitor to modern locomotive systems. In project, the first traction converter and invertor, their control units and also a Central Control Unit as a train control and monitoring system is designed and produced in Turkey.In this thesis, it will be given some information about the train control and monitoring system design for the project ?Development of E1000 Type Electrical Locomotive? which this system can be used many railway vehicle types such as locomotives, EMU?s(Electrical Multiple Unit) and high-speed trains. This design will be competitor system in each sense for equal designs in the world which is developed by some very big companies. The domestication of design and production of this system is the most important purpose of this project.In general view, the designing and engineering of electrical and mechanical systems is done by the TÜBİTAK MRS Energy Institute and the TÜLOMSAŞ.