FBE- Ulaştırma Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/99

Gözat

Yazar "Berkmen, Enver" ile FBE- Ulaştırma Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora'a göz atma
  • Öge
    Sınırlandırılmış yol-hız-zaman uzayında lineer bir katar seyir modeli için optimal enerjili hız yörüngelerinin belirlenmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 1977) Gerçek, Haluk ; Berkmen, Enver ; 2258 ; Ulaştırma Mühendisliği ; Transport Engineering
    Demiryollarda yüksek hızların uygulanmasıyla katarların enerji tüketimleri artmış ve enerji giderleri, üzerlerine dikkatle eğilmeyi gerektirecek boyutlara ulaşmıştır. Nitelikleri bakımından enerji verimliliği yüksek bir taşın türü olan demiryollarda yolun,diğer sabit tesislerin ve araçların tasarımlarına ilişkin önlemlerin yanı sıra katarların işletilmesiyle ilgili düzenlemeler yardımıyla da önemli ölçüde enerji tasarrufları sağlanabilir. Bu çalışmada, bir katarın verilen kalkış ve varış is tasyonları arasındaki sabit direnindi bir güzergâh kesimi üzerinde önceden belirlenen seyir süresine ve hız kısıtlamasına uyarak, lineer bir seyir modeline göre, minimum çekim enerjisiyle hareketini sağlıyan optimal hız yörüngelerinin belirlenmesi sorunu incelenmiştir. Çalışma altı bölüm ve iki ekten oluşmaktadır. Çalışmanın birinci bölümünde demiryollarda enerji tüketimine etki eden faktörler gözden geçirilmiş, enerji optimizasyonu konusunda daha önce yapılan çalışmalar ve kullanılan yöntemler açıklanarak çalışmanın amacı ve kapsamı tanımlanmıştır. İkinci bölümde, incelenen optimizasyon sorununun çözü münde kullanılan Pontryagin'in Maksimum ilkesi 'hin temel bağıntıları verilmiştir. Ayrıca, çalışmada kontrol değişkeni olarak alınan çe kim kuvvetinin hıza bağlı olması nedeniyle, sınırlandırıl mış dutum uzayında optimizasyon sorunu için lehikawa ve Tamura tarafından yerilen "süreklilik" ve "sapma" koşulla rını tahiinlâyan matematik bağıntıların değiştirilmesi ge rekmiştir. Üçüncü bölümde optimal enerjili hız yörüngelerinin belirlenmesi için gerekli bağıntılar çıkarılmıştır. Bunun için» öncelikle çekim ve direnim kuvvetleri için hıza göre lineer bağıntılar kullanılarak, tf öngörülen se yir süresi olmak üzere lineerleştirilmiş katar seyir modeli nin T - tj-t "geri zamanı" na bağlı diferansiyel denklemleri verilmiş ve seyir sırasında tüketilen çekim enerjisini gös teren performans ölçüsü belirlenmiştir. Daha sonra Pontryagin'in Maksimum îlkesi'ne göre Hamil ton fonksiyonunu maksimum yapan optimal kontrol dizisi elde edilmiştir. Optimal kontrol değişkeninin herbir değerine optimal yörüngenin bir evresi karşı gelmektedir. Lineer katar seyir modelinin diferansiyel denklem takımının belirlenen optimal kontrol dizisine göre çözümüyle, önce, maksimal ivmeyle hız lanma, frenlemeye hazırlık ve maksimal ivmeyle frenleme ev relerinden oluşan üç evreli optimal "regüler" yörüngelerin parametrik denklemleri elde edilmiş; daha sonra sabit hızla hareket evresine karşı gelen "singüler çözüm" ün ortaya çık ması koşulları incelenerek, maksimal ivmeyle hızlanma ve frenlemeye hazırlık evreleri arasında sabit hızla hareket evresini içeren dört evreİi optimaİ"singüler yörühgeler"in parametrik denklemleri çıkarılmıştır. Bölümün sonunda, hız sınırına ulaşan ve Xn = Vm sını rı boyunca ilerledikten sonra yeniden izin verilen âlâna sapan geri zamanlı optimal yörüngeler * Bölüm II de tanımla nan "süreklilik" ve "sapma" koşulları yardımıyla incelene rek parametrik denklemleri çıkarılmıştır. Geri zamanlı optimal yörüngelerin maksimal ivmeyle hız lanma evreleri iki bölümde incelenmiştir. Hızlanma evresine karşı gelen u,jjax optimal kontrolü; geçiş hızının altında aderans çekim kuvvetine, üstünde ise lineerleştirilmiş çekim kuvveti-hız bağıntısına göre belir lenmiştir. Böylece, sabit direnimi! ve istasyonlar arasında ki uzaklıkları büyük olan güzergâh kesimlerinde geçiş hızi~ nin üstünde seyreden katarlar için de geçerli olan optimal yörüngeler elde edilebilmektedir. XJ Dördüncü bölümde, yol, çekim ve işletme koşullarına bağlı olarak optimal yörüngelerin belirlenmesi için uygula nacak işlemler dizisi açıklanmıştır. Bu amaçla lineer leşti- rilmiş özgül direnim kuvveti bağıntısmdaki b katsayısı nın işaretine, istasyonlar arasındaki uzaklığa ve seyir süresine göre ortaya çıkabilecek tüm durumlar incelenmiş tir. Bu durumların herbirinde optimal yörüngelerin karakte ristik değerlerinin ve optimal enerji tüketiminin hesaplan masını sağlıyan bir bilgisayar programının temelini oluştu ran bir genel akış diyagramı verilmiştir. Bölümün sonunda katarların optimal enerjili işletilme si sorunu ana çizgileriyle incelenmiştir. Sayısal uygulamalar beşinci bölümde toplanmıştır. Bu bölümde; optimal yörünge yerine aynı seyir süresine karşı gelen değişik yörüngelerin izlenmesi durumunda enerji tüke timindeki artışlar, optimal yörüngelerin ve optimal enerji tüketiminin seyir süresi ve eğimle değişimi incelenmiş ve iki kesimden oluşan bir güzergâh üzerinde seyir süresinin kesimlere optimal dağıtımı sorunu sayısal olarak irdelen miştir. Çalışmadan elde edilen sonuçlar son bölümde özetlen miştir. Çekim ve direnim kuvveti bağıntılarının lineerleşt iril mesi konusundaki sayısal incelemeler ve kullanılan regresyon programı Ek I de, Bölüm IV de verilen genel akış diyagram! temel alınarak hazırlanan, optimal yörüngelerin karakteris tik değerlerini ve optimal enerji tüketimini hesap lıy atı bilgisayar programı ise Ek II de verilmiştir.