Farklı Hat Eğimlerinde Verilen Zaman Artışları için En Uygun Boşta

İşletmeciler, enerji verimliliği olmayan, tam gaz çalışma tarzını her zaman kullanmazlar, çünkü bu tür bir işletme herhangi bir aksaklık için savunmasızdır. Bu nedenle normal işletme şartlarında minimum yolculuk süresine ek zaman denilen fazladan bazı süreler ilave edilir. Bu ek zaman, normal işletim koşulları altında enerji verimliliği için kullanılır, ve bir aksama durumunda, oluşan zaman kaybını kapatmak için kullanılır.

Tanımlanmış olan ek zamanın hat boyunca nasıl dağıtılarak kullanılacağı önemli bir karardır. Hattın değişik bölgelerinde aynı oranlardaki süre uzamaları için elde edilen enerji tasarruf değerleri çok fazla farklılık arz edebilir. Bu sebeple önerilen boşta gitme noktasının hem enerji tüketimi hem de yolculuk süresi üzerine yapacağı etkiyi dikkate alan bir uygunluk fonksiyonu ile uygunluğu test edilmelidir. Uygunluk fonksiyonunu minimize eden şart en uygun değerdir. Çalışmada kullanılan “Uygunluk Fonksiyonu” aşağıda verilmiştir.

Formülde;

E ve T önerilen boşta gitme noktası için elde edilen enerji ve yolculuk süresidir.

wE ve wT enerji ve zamana ait ağırlıklardır. Önemleri değerleri ile ters orantılıdır. EHedef ve THedef ise hedeflenen enerji ve yolculuk süresidir.

Çalışmanın bu aşamasında Tmin’in %1, %3, ve %5‘lik fazlası için en uygun boşta gitme noktaları belirlenmiştir. Bu izin verilen süre artış değerleri sadece karşılaştırmalarda rahatlık sağlanması için seçilmiş olup herhangi bir süre artış miktarı için de en uygun değer bulunabilir.

Optimize edilmeye çalışılan sistem basit olup, sadece boşta gitme noktası olan bir değişken içermektedir. Bu yüzden YSA’a ihtiyaç yoktur, bunun yerine uygunluk fonksiyonunu minimize eden boşta gitme noktalarını bulmak için MS Excel kullanılmıştır.

Şekil 4.8, farklı eğim kombinasyonları için tam gaz durumuna ait Tmin değerlerine oranla %1’lik süresi artışına sebep olan en uygun boşta gitme noktalarını göstermektedir. Şekil 4.9 bu en uygun noktalar için elde edilen enerji tasarrufu yüzeyini vermektedir. Bu yüzeylerin X ve Y eksenleri hattın ilk ve ikinci yarısındaki

70

eğim değerlerini, Z eksenleri ise en uygun boşta gitmeye başlama noktalarını ve bu noktalarda boşta gidilmeye başlanması durumunda tam gaz modundaki enerji tüketime göre tasarruf oranını vermektedir.

Şekillerden görüleceği üzere artan eğim değerleri ile trenlerin boşa geçme noktası gecikmektedir. %-3 sürekli eğim için en uygun boşta gitme noktası 286 m olarak bulunmuş ve bu boşta gitme noktası için tam gaz moduna göre enerji azaltımı %18.93 olarak gerçekleşmiştir. %+3 sürekli eğim için en uygun boşta gitme noktası 790 m olarak saptanmış ve sadece %5.91 enerji tasarrufu elde edilebilmiştir. Maksimum enerji tasarrufu, %-3 ve %+0.6 hat profilinde bulunmuş olan en uygun boşta gitme noktasında (335 m) %25.44’lük elde edilmiştir.

Yukarıdaki değerler aynı miktardaki süre uzaması için elde edilebilecek tasarruf miktarının, hattın eğim durumuna göre ne kadar büyük farklılık gösterebileceğini ortaya koymaktadır. Dolayısı ile hattın istasyon - istasyon optimize edilmesinden ziyade bir bütün olarak komple optimize edilmesinin gerekliliği de bu yüzeylerden anlaşılmaktadır.

Bu konunun netleştirilmesi için ilk iki istasyon arası sürekli çıkış, son iki istasyon arasında ise sürekli iniş olan 3 istasyonlu bir hat olduğu düşünülsün. Tam gaz işletme şartında bu hattaki trenin toplam yolculuk süresinin, 2. istasyondaki bekleme süresi hariç, 200 s olduğunu ve izin verilen süre uzatımının %5, yani 10 s, olduğu kabul edilsin. İstasyonlar arasında ayrı ayrı optimizasyon yapılması durumunda, izin verilen 10 s’lik süre artışı yaklaşık eşit olarak, 5 s’lik bölümler halinde iki bölgeye paylaştırılacak ve optimum noktalar ayrı ayrı bulunacaktır. Ancak, yukarıdaki çalışmalardan da görüleceği üzere iki bölümde elde edilecek tasarruf oranları farklı eğim değerlerinden ötürü son derece farklı olacaktır. İstasyonlar arasında ayrı ayrı optimize edilmesi yerine 3 istasyon arasının birlikte optimize edilmesi ile izin verilen süre artışının paylaşımının 5 saniye, 5 saniye değilde, belki 2 saniye ve 8 saniye olması durumunda daha fazla tasarruf elde edilebileceği bulunabilecektir. Aynı yolculuk süresi artışı için çok daha fazla tasarruf elde edilebilecektir.

71

Şekil 4.8: Tmin’de %1’lik Artış için Optimum Boşta Gitme Noktalarına ait Yüzey

72

Şekil 4.10’da değişik hat profilleri ve bu profiller için yolculuk süresindeki %1’lik artış için elde edilen optimum hız-zaman ve hız-yer eğrileri Şekil 4.11 ve Şekil 4.12’de verilmiştir.

Şekil 4.10: Değişik Hat Profilleri

0 10 20 30 40 50 60 70 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Yolculuk Süresi (sn) Hi z ( km /h)  

Şekil 4.11: Şekil 4.10’deki Hat Profillerinde %1’lik T Artışı Veren Boşta Gitme Noktaları için Hız – Zaman Eğrileri

73 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Mesafe (m) Hi z (k m /h )  

Şekil 4.12: Şekil 4.10’deki Hat Profillerinde %1’lik T Artışı Veren Boşta Gitme Noktaları için Hız -Yer Profilleri

Şekil 4.13 ve Şekil 4.14’de T’deki %3’lük artış için benzer yüzeyler verilmiştir. %+3’lük eğime sahip hatta 715 m’de boşta gitmeye başlama ile %11.09’luk enerji tasarrufu elde edilmiştir. %-3 ve %+1.2’lik eğimler içeren hat profilinde trenin 285 m’de boşa geçmesi halinde %36.14’lük değeri ile maksimum enerji tasarrufu elde edilmiştir.

Şekil 4.15 ve Şekil 4.16 T’deki %5’lik artış için yüzeyleri vermektedir. %-3 ve %+0.6’lık eğimler içeren hat profilinde 205 m’de %43.78’lik maksimum enerji tasarrufu elde edilmiştir.

74

Şekil 4.13: Tmin’de %3’lük Artış için Optimum Boşta Gitme Noktalarına ait Yüzey

75

Şekil 4.15: Tmin’de %5’lik Artış için Optimum Boşta Gitme Noktalarına ait Yüzey

76

Şekil 4.17’de eğim bulunmayan hatta farklı süre artışları için elde eldilen optimum Hız-Yer profilleri verilmiştir. Benzeri profiller hattın ilk yarısında %-3, diğer yarısında %+0.6 eğim olması durumu için Şekil 4.18’da verilmiştir.

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70 Yer (m) Hi z ( km /h ) T=1.01Tmin T=1.03Tmin T=1.03Tmin T=1.04Tmin T=1.05Tmin

Şekil 4.17: Eğim Bulunmayan Hatta Farklı Süre Artışlarında Optimum Hız-Yer Eğrileri 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Yer (m) Hi z (k m /h ) T=1.01Tmin T=1.02Tmin T=1.03Tmin T=1.04Tmin T=1.05Tmin

Şekil 4.18: Eğimli (0-500 m’de %-3, 500-1000 m’de %0.6) Hatta Farklı Süre Artışlarında Optimum Hız-Yer Eğrileri

77

Tablo 4.1’de Şekil 4.17 ve Şekil 4.18’de verilen optimum hız profilleri ile elde edilen enerji tasarruf değerleri verilmiştir.

Tablo 4.1: İki Eğim Kombinasyonu için Tmin’e Göre Süre Artışına Ait Optimum Boşta Gitme Noktaları ve Elde Edilen Enerji Tasarruf Değerleri

Tmin’e Göre Süre Artışı

%1 %2 %3 %4 %5 E1*=%0.0 E2*=%0.0 Xopt (m) 540 490 450 410 380 ∆E (%) 16.06 20.40 23.74 27.23 29.83 E1=%-3.0 E2=%0.6 Xopt (m) 335 290 265 235 205 ∆E (%) 25.44 31.39 34.76 39.21 43.78

*E1 hattın ilk yarısındaki eğim değerini, E2 ise ikinci yarısındaki eğim değerini vermektedir.

4.2 İki İstasyon Arasında 45 s Aralıkla (TAS) Tren Koşturulması Durumu