The Effects of Increasing Vehicle Capacity on Medium Voltage and Traction Systems in a Metro Line

Year 2023, , 86 - 97, 31.07.2023

Zennure Yener , Özcan Kalenderli

https://doi.org/10.47072/demiryolu.1296406

Cited By: 1

Abstract

Metro Lines have an important place in the transportation networks of big cities. In order to meet the increasing passenger demand on these lines, which are used by people intensively, new lines are being built, train services of existing lines are becoming more frequent, and studies are being carried on using vehicles with more comfortable and more passenger capacities. Changing the vehicle capacity and operating parameters affects the medium voltage and the traction system. An accurate assessment of these impacts is important for the continuity of a safe public transport system. In this research paper, in a section of the M1A line, the current 4-series 180 s flight frequency was analyzed by increasing the line capacity with the vehicles in the 90 s series by using the Hi-SimuX and SimuX program. Analysis of three different vehicle types revealed the need for additional substations. However, it has been seen that approximately 20% energy savings can be achieved in eco driving techniques in the literature, approximately 10% in analyzes made with the improvement of road design, while up to 50% energy savings can be achieved with vehicle selection.

Keywords

Railway Systems, Vehicle Capacity, Integration, Medium Voltage, Traction Power System

Bir Metro Hattında Araç Kapasitesinin Artırılmasının Orta Gerilim ve Cer Sistemleri Üzerine Etkileri

Abstract

Metro hatları büyük şehirlerin ulaşım ağlarında önemli bir yer tutmaktadır. İnsanların yoğunlukla kullandığı bu hatlarda artan yolcu talebini karşılamak amacıyla yeni hatlar yapılması, mevcut hatların da tren sefer sıklıkları artırılması, daha konforlu ve daha fazla yolcu kapasiteli araçlar kullanılması üzerine çalışmalar yapılmaktadır. Araç kapasitesinin ve işletme parametrelerinin değiştirilmesinin orta gerilim ve cer sistemi üzerine etkileri olmaktadır. Bu etkilerin doğru bir şekilde değerlendirilmesi, güvenli bir toplu taşıma sisteminin devamlılığı için önemlidir. Bu araştırma yazısında, işletilmekte olan M1A hattının bir bölümünde, mevcutta 4’lü dizi 180 s sefer sıklığı aracın yapılan işletme, Hi-SimuX ve SimuX programı kullanılarak 90 s sefer sıklığı 4’lü ve 5’li dizilerdeki araçlar ile hat kapasitesi artırılarak analiz edilmiştir. Üç farklı araç tipi ile yapılan analizlerde, ilave trafo merkezlerinin gerektiği sonucu ortaya çıkmıştır. Bununla birlikte literatürde yer alan eko sürüş tekniklerinde yaklaşık %20, yol tasarımının iyileştirmesi ile yapılan analizlerde yaklaşık %10 enerji tasarrufu sağlanırken araç seçimi ile %50’ye varan enerji tasarrufu sağlanabileceği görülmüştür.

Keywords

Raylı Sistemler, Araç Kapasitesi, Entegrasyon, Orta Gerilim, Cer Sistemi

References

• [1] İBB Ulaşım Yönetim Merkezi, https://uym.ibb.gov.tr
• [2] E. Abbasgil, "İstanbul'daki toplu taşımacılık kapsamında raylı sistemlerin değerlendirilmesi (esenler-aksaray hızlı tramvay örneği)," Yüksek Lisans Tezi, SBE, Yöneylem Araştırması Ana Bilim Dalı, İÜ, İstanbul, 1994
• [3] F. Karakuş, R. Yumurtacı, "Raylı sistemlerde orta gerilim elektrifikasyon sisteminin modellenmesi ve besleme senaryolarının belirlenmesi," EMO Bilimsel Dergi, Cilt 8, Sayı 1, 41- 48, 2018
• [4] U. Cihangir, "Çok istasyonlu ve çoklu tren setli bir metro hattının matematiksel modellemesi ve işletim senaryolarının karşılaştırılması," Yüksek Lisans Tezi, FBE, İTÜ,İstanbul, 2018
• [5] Z. Tian, "System energy optimisation strategies for dc railway traction power networks," Doktora Tezi, ECSE, BCU, UK, 2017
• [6] İ. Keskin, " Raylı sistemlerde yol tasarımın enerji tüketimine olan etkilerinin belirlenmesi," Yüksek Lisans Tezi, EBT, BAU, İstanbul, 2013
• [7] W.J. Davis, The tractive resistance of electric locomotives and cars
• [8] H.E. Beni, “Lokomotif çekerleri hesaplama yöntemi,” Demiryolu Mühendisliği, no. 13, pp. 122-133, Jan. 2021. doi: 10.47072/demiryolu.826780 122
• [9] S. Akkaşı, S. Açıkbaş, "Şehiriçi raylı ulaşımda gerilim seviyeleri ve enerji iletim sistemleri," Uluslararası Demiryolu Sempozyumu, 13-15 Eylül 2006
• [10] M. Gökaşan, "Raylı sistemler mühendisliği ders notları: demiryolu araçları"
• [11] Railway Applications- Supply Voltages of Traction Systems, EN 50163:2004/A3, 2022
• [12] Railway Applications- Supply Voltages of Traction Systems, IEC 60850, 2014
• [13] S. Frey, Railway electrification systems & engineering. Delhi: White Word Publications, 2012
• [14] Railway Applications- Fixed Installations - Traction Transformers, EN 50329, 2003
• [15] Railway Applications- Fixed Installations - Electrical Safety, Earthing and the Return Circuit - Part 1: Protective Provisions Against Electric Shock, EN 50122-1, 2022
• [16] Railway Applications. Power Supply and Rolling Stock. Technical Criteria for the Coordination Between Power Supply (Substation) and Rolling Stock to Achieve Interoperability, BS EN 50388, 2012
• [17] S. Açıkbaş, M. T. Söylemez, "M1A ve M1B hattı cer gücü simülasonu veri kontrol dosyası," 2022
• [18] 14.04.2023 Tarihli ve 28016334.2023.200-07/E.01564 Sayılı Metro İstanbul Yazısı
• [19] S. Boynukalın, S. Açıkbaş, M. Turan Söylemez, "CBTC sistemlerinde tolere edilebilir seyahat süre artışı için enerji verimliliği stratejilerinin karşılaştırılması," Demiryolu Mühendisliği, no. 14, pp. 154-166, July. 2021. doi: 10.47072/demiryolu.941405