Design of Catenary System In Railway Electrification

Öz

The rapid population growth in cities has also increased the mobility. In order to ensure mobility, the transportation of people and their cargo is carried out by various means of transportation. The importance of rail systems in urban and intercity transportation is increasing day by day. In today's modern railway lines, electric railway lines are preferred because of their cheap and environmental sensitivity. In order for an electric train to pass through a railway line, the existing line must be equipped with electrification systems. The cost of the electrification systems of the railway line is high. However, considering the need for energy and fuel saving in electric trains in today's technology, it is seen that electrification systems are a viable method. In this study, 25 kV AC 50 Hz electrification systems which are preferred in intercity transportation have been examined in detail and the design stages and methods of this system have been presented. The 29.22-kilometer conventional line (Vmax=120 km/h) were designed with the 42.46-kilometer high-speed train line (Vmax=200 km/h) belonging to TCDD and the construction costs of these lines with different design speeds were calculated and analyzed.

Anahtar Kelimeler

• Electrification System
• Electric Railway Lines
• Catenary System

Demiryolu Elektrifikasyonunda Katener Sistem Tasarımı

Öz

Kentlerde oluşan hızlı nüfus artışı hareketliliğin de artmasına neden olmuştur. Hareketliliğin sağlanması için insanların ve insanlara ait yüklerin taşınması çeşitli ulaşım araçlarıyla yapılmaktadır. Gerek şehir içi gerekse şehirlerarası ulaşımda raylı sistemlerin önemi her geçen gün artmaktadır. Günümüz modern demiryolu hatlarında hem ucuz hem de çevreye duyarlılığı nedeni ile elektrikli demiryolu hatları tercih edilmektedir. Bir demiryolu hattından elektrikli tren geçebilmesi için mevcut hattın elektrifikasyon sistemleriyle donatılmış olması gerekmektedir. Demiryolu hattının elektrifikasyon sistemlerinin yapım maliyeti yüksektir. Buna rağmen günümüz teknolojinde enerjiye olan ihtiyaç ve elektrikli trenlerdeki yakıt tasarrufu göz önüne alındığında elektrifikasyon sistemlerinin uygulanabilir bir yöntem olduğu görülmektedir. Bu çalışmada şehirlerarası ulaşımda tercih edilen 25 kV AC 50 Hz elektrifikasyon sistemleri detaylı olarak incelenmiş ve bu sisteme ait tasarım aşamaları ve yöntemleri ortaya konulmuştur. TCDD’ye ait 42,46 kilometrelik hızlı tren hattı (Vmax=200 km/h) ile 29,22 kilometrelik konvansiyonel hattın (Vmax=120 km/h) tasarımı yapılmış, tasarım hızları farklı olan bu hatların yapım maliyetleri çıkartılarak analiz edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Elektrifikasyon Sistemi
• Elektrikli Demiryolu Hatları
• Katener Sistemi

Kaynakça

1. [1] E. Şimşek, “Elektrikli raylı sistemlerin incelenmesi ve kent içi raylı ulaşım sistemlerinde enerji kalitesi ve geri kazanımı,” Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2008, 237188.
2. [2] TS EN 50163, Demiryolu uygulamaları-Cer sistemlerinin besleme gerilimleri, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 1998
3. [3] F. Kiessling, R. Puschmann, A. Schmieder, E. Schneider, Contac Lines For Electric Railways, Second Edition, Publicis Corporate Publishing, Germany,2009.
4. [4] S. Alkaşı, S. Açıkbaş, “Şehiriçi raylı ulaşımda gerilim seviyeleri ve enerji iletim sistemleri,” Uluslararası Demiryolu Sempozyumu,13-15 Eylül 2006.
5. [5] S. Taşdan, “Yüksek hızlı tren uygulamalarında elektrik besleme sistemlerinin incelenmesi,” Yüksek Lisans Tezi, Niğde Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Nisan 2015, 411600.
6. [6] E. Karaköse, “Raylı sistemlerde pantograf-katener sisteminin modellenmesi, simülasyonu ve arıza teşhis yöntemlerinin geliştirilmesi,” Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elazığ, 2014, 373819.
7. [7] İ. Özmen, “750 V DC cer gücü tedarik sisteminin bilgisayar destekli modellemesi, benzetimi ve analizi,” Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul 2014, 363569.
8. [8] TS EN 50119, Demiryolu uygulamaları - Sabit tesisler - Elektrikli cer havai temas hatları, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2013

9. [9] E. Özdemirci, M. Uzar, C. Eser, S. Ertürk, S. Nazlı, D. Gürsu, E. Baran, “Hat tasarımında kullanılan temel yapısal faktörlerin diğer ülke sistemlerinde kullanılan kriterler ile karşılaştırmalı olarak değerlendirilmesi,” Güç Sistemleri Konferansı, Ankara, 15-16 Kasım 2018.
10. [10] M. Yeşiloğlu, “Ankara - İstanbul demiryolu hattı 2. Etap hızlı tren projesi, katener tesisleri eğitimi”, Eskişehir 2015
11. [11] M. Sönmez, Gebze-Köseköy Arası Konvansiyonel Hat Katener Sistemleri Projesi, İstanbul, 2019.
12. [12] Sarkuysan, “Seyir teli tablosu,” 2020. [Online]. Available: http://www.sarkuysan.com/tr-TR/seyir-telleri/231.aspx [Accessed 15 January 2020]
13. [13] Sarkuysan, “Taşıyıcı iletken teller,” 2020. [Online]. Available: http://www.sarkuysan.com/tr-TR/tasiyici-iletken-teller/232.aspx [Accessed 31 May 2020]
14. [14] Borsan, “Kablo Kataloğu,” 2020. [Online]. Available: https://www.borsan.com.tr/wp-content/uploads/2018/08/borsan-kablo-katalog-2018.pdf [Accessed 10 November 2020]
15. [15] TS EN 50182, Hava hattı iletkenleri-Yuvarlak telli eşmerkez tabakalı örgülü iletkenler, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2003