Demiryolu sistemlerinde güvenli ulaşım ve sinyalizasyon sistem tasarımı
Safety transportation and signalization system design in railway systems
Yazar: MUSTAFA DEMİREL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SELÇUK COŞKUN
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Ulaşım = Transportation
Dizin: Analog tümleşik devreler = Analog integrated circuits ; Sayısal elektronik = Digital electronic

Özet:
Günümüzde gelişen teknoloji ile beraber yük ve yolcu taşımacılığında demiryolları kullanımı hızla artmaktadır. Demiryollarının kullanımının yaygınlaşması, demiryolları kontrol sistemlerinin daha karmaşık sistemlerle kontrol edilmesi gereksinimi doğurmuş ve beraberinde alınması gereken tedbirler daha da önemli bir hal almıştır. Demiryollarının yaygın kullanılması meydana gelebilecek arıza çeşit sayısını ve arıza sayısını arttırmasına sebep olmaktadır. Bu arızaların zamanında tespiti ve sistemin merkezi bir noktadan kontrol edilmesi, mal ve can kaybı tehlikesinin azaltılması hususunda hayati önem taşımaktadır. Gün geçtikçe yoğunlaşan demiryolu trafiğininin emniyet ve güvenilirlik seviyesini artırmak için kullanılan elektronik kontrol sistemlerinde sürekli bir gelişim ihtiyacı vardır. Mevcut sistemde kullanılan gelişmiş elektronik sistemlerin kullanımında maliyet, tedarik sıkıntısı ve uzun termin süreleri gibi problemler bulunmaktadır. Tezin ana amacı, demiryollarına özel, sistemde oluşan problemleri eş zamanlı ana kontrol noktasına iletebilecek, hızlı algılama ve ikaz özelliği ile mal ve can kaybını minimuma indirecek, ithal sistemlere alternatif, demir yolları kontrol sistemleri standartlarına uygun elektronik bir donanım tasarlamaktır. Demiryolu sinyalizasyon sistemleri, demiryolu trafiğini düzenleyen, trenlerin güvenli güzergâh düzenlemesini ve manevralarını sağlayan, hayati öneme sahip ekstra güvenlik önlemleri alınmış özel ürünlerden oluşmaktadır. Demiryolları kontrol sistemleri için en yüksek güvenlik seviyesi olan SIL 4 seviyesinde sinyal lambaları, çan/zil grupları ve bariyer grupları gibi demiryolu saha ekipmanları günümüzde birçok üretici tarafından üretilmektedir. Demiryolu saha ekipmanlarının, anklaşmanlardan gelen komutlarla kontrol edilmesini gerekmektedir. Bu sistemler, RAMS perspektifinde raylı sistemlerin güvenli bir şekilde işletilmesi için beklenmeyen bir durum oluştuğunda arızaya karşı emniyetli davranmalı ve anklaşman sistemine hata bildirimi verecek özellikte olmalıdır. Geçmişte, röle tabanlı sistemlerde lambayı sürmek ve test etmek tipik olarak sinyal röleleri aracılığıyla yapılmasına karşın, günümüzde daha güvenilir bir yöntem olan lambaların akım ve gerilim değerleri sistem üzerinden okunarak alt ve üst eşik değerleri karşılaştırılarak yapılmaktadır. Bu çalışma sonucunda, anklaşman sisteminden komut alan analog demiryolu sinyal nesnesi denetleyicisi analog geri bildirimler ile izleyen ispat kartları mevcut üst ve alt eşikleri değerlendirecek şekilde tasarlanmıştır. Değerlendirilen değerler, 1oo2D mimarisine uygun olarak oluşturulan mantık kapıları aracılığıyla işlenir. Bu mantık, lambanın voltaj seviyesini değerlendirir ve gereksiz kısma risklerini azaltır. Tasarımda kullanılan yöntemler ve standartlar sayesinde, demiryolu saha ekipmanlarında oluşabilecek arızalar hızlı ve güvenilir bir şekilde ana kontrol noktasına iletilerek olası ciddi mal ve can kaybı ile sonuçlanabilecek kazaların önüne geçilecektir.

Abstract:
Nowadays, with the developing technology, the use of railways in freight and passenger transportation is increasing rapidly. The widespread use of railways has led to the need to control railway control systems with more complex systems, and the precautions to be taken have become even more important. The widespread use of railways causes an increase in the number of malfunctions and the number of malfunctions that may occur. Timely detection of these malfunctions and controlling the system from a central point are of vital importance in reducing the risk of loss of life and property. There is a need for continuous improvement in electronic control systems used to increase the level of safety and reliability of rail traffic, which is getting more intense day by day. There are problems such as cost, supply shortage, and long delivery times in the use of advanced electronic systems used in the current system. The primary aim of the thesis is to design special electronic equipment by railway standards, which can transmit the problems occurring in the system to the main control point simultaneously, and which can minimize the loss of property and life with its fast detection and warning feature. Railway signaling systems consist of vital products that regulate railway traffic, provide safe route arrangement and maneuvers of trains. SIL 4 signal lamps are produced by many manufacturers today. There is a need for systems that enable these signal lamps to be controlled by commands from the interlocking. These systems should act as fail-safe and give error indication to the interlocking system when an unexpected situation occurs for the safe operation of railway systems in RAMS perspective. In the past, driving and proving the lamp in relay-based systems was typically done via signaling relays. Nowadays, the proving of lamps is done by comparing the current values read over the return circuit, the lower and upper threshold values.
In conclusion of this study, analog railway signal object controller, which takes command from Interlocking system, processed in driver cards. Driver cards arrange the voltage level according to desired visibility by means of semi-conductors. Additionally, prover cards evaluate the current upper and lower thresholds. Evaluated values are processed via logic gates which composed as 1oo2D by means of analog electronic technologies. This logic evaluates the voltage level of the lamp and mitigates the risks of undue dimming. By means of to the methods and standards used in the design, malfunctions that may occur in the railway field equipment will be transmitted to the main control point quickly and reliably, and accidents that may result in possible serious loss of property and life will be prevented.