Raylı sistemlerde sanal blok sinyalizasyonu

Abstract

Raylı sistemler hayatımızda her geçen gün daha fazla önem kazanan bir ulaşım türü olup, teknolojide yaşanan gelişmelerle de kendini sürekli yenileyen bir yapıya sahiptir. Bu bakımdan raylı sistemler artan şehir nüfusuna cevap verecek şekilde geliştirilmiş, aynı zamanda da güvenlik kavramlarından ödün verilmemiştir. Bütün bunların gerçekleşmesini sağlayan sinyalizasyon sistemleri, güvenlik ve işletme açısından en önemli rolleri üstlenmektedir. Sinyalizasyon sistemleri ayrıca tüm dünyada sürücülü işletmelerden, sürücüsüz otomatik tren işletmelerine geçişi sağlamıştır. Otomatikleştirilen demiryolu işletmeleri, hem personel maliyetini azaltmış hem de sistemde insan kaynaklı hataları minimize etmiştir. Raylı sistemlerin ilk sinyalizasyon örneklerinden olan sabit blok sinyalizasyonunun artan talebe cevap vermekte zorlandığı noktalarda, haberleşme sistemlerinde yaşanan ilerlemeler, birtakım yapısal sorunları çözmede başarılı olmuştur. Tren ile hatboyu arasındaki kablosuz iletişimin daha güçlü ve güvenilir hale gelmesi, hatboyu üzerindeki yükü hafifletmiş, böylece ray devresi gibi tren meşguliyetini algılayan ekipmanların elimine edilmesine yardımcı olmuştur. Araçüstü donanımına eklenen odometri ve işlemci birimleri sayesinde trenler kendi konumlarını hatboyuna raporlayabilir hale gelmiştir. İletişim tabanlı tren kontrol sistemleri (Communication Based Train Control, CBTC) sayesinde işletme sıklığının artırılması, dolayısıyla kapasite artışı olağan hale gelmiş, artan şehir yüküne demiryollarının cevap verebilir hale gelmesi sağlanmıştır. Bu sayede CBTC sistemleri her geçen gün dünyanın onlarca şehrinde ve daha fazla projede kullanılagelir olmuştur. Benzer gelişmeler otomatik tren kontrol (Automatic Train Control, ATC) sistemlerinde de yaşanmıştır. Sabit blok sinyalizasyonunda kullanılan belirli ve değişmeyen uzunluklardaki blok mantığı, yerini yazılımsal olarak değiştirilebilir, fiziki olmayan sanal bloklara bırakmıştır. Buna göre bir ray devresi uzunluğundaki hat bloğu, sanal olarak tanımlanmış birden fazla hat bloğuna dönüştürülebilir. Hat bloğu uzunlukları azaldığı için trenlerin birbirine daha yakın seyretmesi mümkün hale gelmektedir. Ayrıca bu blok uzunluklarının değiştirilebilir olması sistem mimarisine esneklik kazandırmakta, projenin hatboyu ekipman maliyeti yükünü azaltmakta, kapasite artırımına olanak sağlamaktadır. Ek olarak tüm sistem alt birimlerinde kolayca değiştirilebilir modüler ekipmanlar kullanılması sistemin yedekli ve kolayca test edilebilir olmasını sağlamıştır. Bakım ve hata bulma süreçleri daha rahat sürdürülmektedir. Bu tez çalışmasında, CBTC öncesi sinyalizasyon türlerinden bazıları ele alınmış, ardından CBTC sistemlerinin ayrıntılı anlatımı verilmiştir. Sinyalizasyon sisteminin omurgasını oluşturan bu iletişim altyapısının temellerine değinilmiş ve ana fonksiyonları ile birlikte çalışma mantığı açıklanmıştır. Ardından hat bloklarını sanallaştırma yöntemlerine geçilmiştir. Sanal blok sinyalizasyonunun bir CBTC altyapısı üzerinden nasıl gerçekleştirildiği açıklanmış, araçüstü ve hatboyunda kullanılan ekipmanlara ve anklaşman sisteminin detaylarına dair bilgiler verilmiştir. Tren ile hatboyu arasında kullanılan veriler listelenmiş, bu verilerin anklaşman yazılımı içerisinde nasıl kullanıldığı açıklanmıştır. Ardından anklaşman yazılımının mimarisi üzerinde durulmuş, alt fonksiyonların görevleri anlatılmıştır. SIEMENS TIA Portal üzerinden ladder ve GRAPH dili ile kodlanan hatboyu ATC yazılımının içeriği paylaşılmıştır. Yine programlanabilir lojik kontrolör (Programmable Logic Controller, PLC) Simülatörü ile, hareket yetkisi paketlerinin nasıl üretildiği gösterilmiştir. Simülasyon üzerinden çeşitli senaryolar altında hareket yetkisi mesajının davranışları incelenmiştir. Ardından sinyalizasyon sistemlerine dair dünyadaki diğer önemli yöntemlere değinilmiş, son bölümde ise sonuç ve öneri görüşleri sunulmuştur.