Demiryolu araçları için bütünleşik navigasyon sistemi
Integrated navigation system for rail vehicles
Yazar: ÖZGE ÖNCELER
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ YAKUP SABRİ ÖZKAZANÇ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Raylı ulaşım iki yüzyıldır kullanılan ve hala gelişen bir teknolojidir. Raylı sistemler, 1800'lü yıllardan günümüze, yolcu ve yük taşıma alanında en çok tercih edilen ulaşım türlerinden biri haline gelmiştir. Artan ihtiyacı karşılamak için, raylı sistemlerde trafik yönetim sistemleri gitgide önem kazanmıştır. Artan sefer sayıları ve araç hızları alınan güvenlik önlemlerinin artırılması ihtiyacını doğurmuştur. Bu sebeple kullanılan Otomatik Tren Koruma (OTK) ve Otomatik Tren Operasyon (OTO) sistemleri önem kazanmıştır. Otomatik Tren Koruma ve Otomatik Tren Operasyon sistemleri raylı ulaşım trafik yönetimini daha güvenli ve daha verimli hale getirmektedir. Bu sistemlerin verimli bir şekilde çalışabilmesi için raylı araçların konumlarının ve hızlarının sürekli ve güvenilir biçimde hesaplanması gerekmektedir. 
 
Bu çalışma, raylı ulaşım araçlarında güvenilir hız ve konum tespiti için kullanılabilecek navigasyon algoritmalarının geliştirilmesini hedeflemektedir. Geleneksel sistemlerde kullanılan hız ve konum hesaplama sistemleri incelenmiş ve bu hesaplama sistemlerinin eksikleri analiz edilmiştir. Algoritmanın oluşturulması için hız ve konum hesabında kullanılan sensörler benzetim ortamında modellenmiş ve sensör füzyon teknikleri yardımı ile çoklu sensörlerden elde edilen verilerle entegre navigasyon bilgileri oluşturulmuştur. 

 
 
Sensörler modellenirken araç dinamiği kaynaklı oluşabilecek hatalar, ray ve çevre koşullarının durumu, sensör ölçüm hataları ve gürültüler değerlendirilmiştir. Füzyon sonucu biriken hataları sıfırlamak için hatlarda bulunan referans bilgi noktaları (balizler) kullanılmıştır. Füzyon sonucu elde edilen sonuçlar ve sensörlerin tek başlarına verdikleri sonuçlar karşılaştırılmış ve entegre navigasyon sonuçlarının güvenilirliği benzetim ortamında gözlemlenmiştir. 
 
 
Anahtar Kelimeler: Tren konumlama, Sensör füzyon, Odometri, Navigasyon Sensörleri, Otomatik Tren Operasyonu (OTO), Otomatik Tren Koruma (OTK), Bütünleşik Navigasyon

Abstract:
Railway transportation has been used more than 200 years and it has been improved continuosly. Since 1800s, rail systems have become one of the most preferred transportation types in passenger and freight transportation. In order to meet the increasing need, railway traffic management systems have become more important. For this reason, Automatic Train Protection (ATP) and Automatic Train Operation (ATO) systems have become very important. 
 
Automatic Train Protection and Automatic Train Operation systems make rail transport traffic management safer and more efficient. For the efficient operation of these systems, the position and speed of the rail vehicles must be calculated reliably and continuously. 
 
This study investigates the navigation algorithm for reliable speed and position determination in rail transport vehicles. The speed and position calculation systems used in conventional systems were examined and the deficiencies of these calculation systems were analyzed. For the creation of the algorithm, the sensors used in the velocity and position calculation were modeled in the simulation environment and the speed and position information were obtained by the data obtained from multiple sensors with the help of sensor fusion technique. When modeling the sensors, errors due to vehicle dynamics, condition of rail and environmental conditions, sensor bias errors and noise were evaluated. Reference information points on the rail (balise) were used to reset the accumulated errors. The results of fusion and the results of the individual sensors were compared and observed in the simulation environment where the fusion results were more reliable. 
 
 
Keywords: Train Positioning, Sensor Fusion, Odometer, Navigation Sensors, Automatic Train Operation (ATO), Automatic Train Protection (ATP), Integrated Navigation