Comparison of Energy Optimization Strategies in CBTC System for a Tolerable Travel Time Increase

Abstract

Günümüzde, birçok metro hattı projesinde sinyalizasyon sistemi olarak haberleşme tabanlı tren kontrolü (CBTC) sistemleri kullanılmaktadır. Otomasyon seviyesi-2 (GoA2) veya üzerinde bir otomasyon seviyesine sahip sinyalizasyon sistemi trenleri, önceden tanımlanmış hız profillerini dikkate alarak sürmekte ve tren trafiğini yönetmektedir. CBTC sistemlerine ilişkin IEEE std. 1474 standardı özellikle trenin hızlanması (ivmesi), trenin boşta gitmesi ve trenin frenlemesi gibi parametreleri enerji optimizasyon algoritması için kullanabileceğini tanımlamaktadır. Bu makalede trenlerin gidiş ve dönüş yönlerindeki toplam seyahat süresinde tam performanslı kullanıma (tam güç modu) göre, işletme firmalarının kabul edebileceği ve tren sayısını arttırmayacak olan, %4 uzatmaya yol açan farklı parametre setlerinin ve boşta gitme stratejisinin, sistemin enerji tüketiminde ne kadar avantaj sağladığı örnek bir metro hattı verileri ile incelenmiş ve ele alınan durumlarda boşta gitme stratejisinin %21,34’e kadar daha az enerji tüketimi oluşturacağı gösterilmiştir. Çalışmada hem tren performans/hareket hem de cer gücü sistemi yük akış analizini birlikte gerçekleştirebilen güçlü bir raylı sistem simülasyon yazılımı olan Hi-SimuX - Raylı Sistem Simülasyon Yazılımı ile farklı performans parametre setleri ve boşta gitme stratejisine ait simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Tek tren durumuna ilişkin senaryolarda tren performans simülasyonları ve ardından çok sayıda trenin farklı işletme sıklıkları ile koşturulduğu çoklu tren senaryolarına ait cer gücü sistemi simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Hem tek tren durumu için yapılan tren performans simülasyonları hem de farklı işletme sıklıklarının olduğu çoklu tren durumu için koşturulan cer gücü simülasyonlarındaki enerji tüketimi değerleri kıyaslanmıştır. Yapılan simülasyonlar, tam güç moduna göre aynı miktarda süre uzatımına yol açan boşta gitme stratejisinin kullanımının performans parametrelerinin kullanıldığı diğer enerji optimizasyon yaklaşımlarına göre daha fazla enerji tasarrufu imkânı verdiğini göstermiştir. Çoklu tren işletme durumunda işletme sıklığına bağlı olarak, boşta gitme stratejisi %14,11-21,34 arasında tasarruf sağlarken ikinci iyi olan stratejide ise %8,7-11,46 arasında enerji tasarrufu sağlamaktadır.