hisimLogo
Yüksek Kalitede Raylı Sistemler Mühendislik Çözümleri

Hi-SimuX – Raylı Sistem Simülasyon Paketi

Hi-SimuX simülasyon paketi kullanıcılara bir ulaşım sisteminin detaylı ve esnek simülasyonunu yapmasına olanak sağlar. Geliştirme çalışmaları sektörün ihtiyacı doğrultusunda sürekli devam etmektedir.

Hi-SimuX’un kullanıcı ara yüzleri C# (.NET) ortamında hazırlanmıştır ve oldukça gelişmiş ve kullanıcı dostudur. Bu arayüzde kullanıcıya hem simülasyon modelinin oluşturulması/değiştirilmesi aşamasında veri girişi hem de simülasyon sonuçları için verilerini grafiksel olarak kıyaslayabildiği bir ortam sağlanmaktadır. Böylelikle proje içindeki her türlü veri en uygun şekilde ve anlaşılabilir olarak gösterilebilmektedir.

Hi-SimuX, mevcut bir sistemdeki yeni işletme koşulları / kuralları / araçları değerlendirmenin yanı sıra yeni hatların cer gücü besleme sistemlerinin tasarımı ve / veya doğrulanması için birçok projede kullanılmıştır ve elde edilen sonuçların gerçek değerlere büyük yakınlık gösterdiği teyit edilmiştir. Ayrıca yazılım kullanılarak birçok akademik araştırma projesi gerçekleştirilmiştir ve birçoğu hakemli konferanslarda / dergilerde bulunan yayınlar için ana kaynak olmuştur.

Simülasyon çalışmaları planlanan sistemlerin test edilmesinde ve optimize edilmesinde büyük öneme sahiptir. Sistemin işletme şartlarında büyük bir değişiklik olacaksa (işletme sıklığını düşürmek, eski araçları daha yeni olanlarla değiştirmek veya istasyon ilavesi gibi), simülasyon çalışmaları bu planlanan değişikliğin mevcut sistem üzerindeki etkisinin değerlendirilmesini sağlar. Yazılımın kullanım alanlarından bazıları aşağıda verilmiştir:

  • İşletme sıklığı (Headway) ve tren performansı analizi
  • Tek hat işletme testleri
  • Farklı koşullar altında tren performans değerlendirmesi
  • Tren cer paketinin boyutlandırması ve optimizasyonu
  • Cer gücü sistemi ekipmanlarının boyutlandırılması ve yeterliliğinin doğrulanması
  • Katener/3. Ray sistem kapasite boyutlandırması ve yeterliliğinin doğrulanması
  • Bir trenin pantografındaki ve besleme bölgesindeki maksimum, minimum ve ortalama faydalı gerilim değerlerinin bulunması
  • Rejeneratif enerji kullanımı
  • Ray gerilimi ve kaçak akım analizi
  • DC sistem kısa devre akımı hesaplamaları
  • Farklı besleme şekillerinin test edilmesi
  • Enerji tüketiminin ve kayıplarının saptanması
  • Enerji tasarruf yöntemlerinin uygulamadan önce test edilmesi

Hi-SimuX – ANA ÖZELLİKLERİ

Simülasyon çalışmaları planlanan sistemlerin test edilmesinde ve optimize edilmesinde büyük öneme sahiptir. Sistemin işletme şartlarında büyük bir değişiklik olacaksa (işletme sıklığını düşürmek, eski araçları daha yeni olanlarla değiştirmek veya istasyon ilavesi gibi), simülasyon çalışmaları bu planlanan değişikliğin mevcut sistem üzerindeki etkisinin değerlendirilmesini sağlar. Yazılımın kullanım alanlarından bazıları aşağıda verilmiştir:

  • Hat sayısı, isimleri, uzunlukları, istasyonlar ve bekleme süreleri
  • Yatay ve dikey eğim, hız sınırlamaları ve maksimum işletme hızı
  • Depolar
  • Hattaki tren tipleri (Başlangıç ve bitiş noktaları, istasyonlar, araç sayısı, işletme sıklığı)
  • Trafo sayısı, isimleri, konumları, bölge izolatörleri, katener ve ray verisi
  • Araç uzunluğu, ağırlığı, cer gücü, maksimum hızlanma ve yavaşlama ivmesi
Tüm sistem parametreleri ve nesneleri, simülasyon modeline, son derece kullanıcı dostu bir şematik arayüz aracılığıyla tanıtılır. Bu parametreler ve nesneler yatay olarak ölçeklendirilmiş bir hat şemasında gösterilir.

Hi-SimuX’ta, çok sayıda farklı tren tipi ve kompozisyonu aynı simülasyon modeline dahil edilebilir ve tren konumları sürekli güncellenerek tren hareketleri dinamik olarak izlenebilir. Böylelikle kullanıcılar simülasyon çalışırken herhangi bir parametrenin zaman içindeki değişimini inceleyebilir. Ayrıca, simülasyon çalışırken kullanıcıların hata koşulları oluşturmaları da mümkündür.

Örnek bir hat gösterimi ve başka bir hat gösteriminin yakınlaştırılmış bir kısmı aşağıda verilmiştir. Sunumdaki tüm öğeler dinamiktir ve farenin sağ ve sol tuş tıklamaları ile etkileşimde bulunabilirler.
Line Representation and Some Components in Zoomed-in View 2
Genel Gösterim ve Yakınlaştırılmış Görünümden Bazı Bileşenler

Hi-SimuX, bu parametreler için son derece interaktif bir kullanıcı arayüzü kullanır. Bu işlev, doğru modelin oluşturulmasını kolaylaştırır ve tasarımcının, bu parametrelerdeki değişikliklere göre sistemi optimize etmesine yardımcı olur. Tüm giriş verileri menü şeklinde açılır pencerelerle girilir. Ancak, kullanıcı verileri Not Defteri veya Excel’den düz metin veya XML biçiminde de aktarabilir. MATLAB™ ve Mathematica™ gibi bazı bilimsel programlarla veri değişimi de mümkündür.

Piyasada bulunan birçok farklı simülasyon yazılımının aksine Hi-SimuX her bir adımda hem tren performans hem de elektrik yük akışına ilişkin çözümleri birlikte yapmaktadır. Tren geriliminin değişmesi trenin performansına etki etmektedir. Dolayısı ile gerilim azaldığında trenin üretebildiği cer kuvveti dolayısı ile ivmelenmesi ve hızlanması azalmaktadır. Trenin elektrifikasyon sisteminden çektiği güç de azalarak gerilim düşümünün daha da kötüleşmesinin önüne geçilmekte ve tren bir miktar performans kaybetse de yoluna devam edebilmektedir.

Hi-SimuX bu gerilim düşümünün sebep olduğu performansını hesaplayabilmekte, tren yığılmalarının cer gücü sistemi üzerine etkileri analiz edilebilmekte ve cer gücü sisteminin birden fazla trenin eş zamanlı harekete geçmesini kaldırıp kaldıramadığını inceleyebilmektedir.

Hi-SimuX anlık performans tahminleri, enerji tüketimleri, araç gereklilikleri ve cer gücü kapasitesini sağlayarak gelecek işletme planlarının değerlendirilmesine yardımcı olur. Ayrıca bu işlemleri normal ve arıza durumları için gerçekleştirerek sürekli bir sistem kurulmasına destek olur.

Düşük gerilim altında tren davranışlarını ve VLD sistemini doğru şekilde modellemesi ile Hi-SimuX komşu iki trafo merkezinin devre dışı kalması gibi en kötü senaryolarda dahi başarılabilecek tren işletim sıklığını bulabilmektedir.

Çok sayıda farklı tren tipi ve kompozisyonunu aynı simülasyon modeline dahil etmesiyle Hi-SimuX bütünleşik işletme planlarının geliştirilmesini ve optimizasyonunu desteklemektedir.

Bu ve benzeri dinamik simülasyon opsiyonları ile Hi-SimuX sistemlerin aşırı boyutlandırılmasının önüne geçerek simülasyon tabanlı yatırım kararlarının doğruluğunu temin etmektedir.

Hi-SimuX UYGULAMALARI

Hi-SimuX çok geniş bir kullanım yelpazesine sahiptir. Kavramsal planlama denemelerinden detaylı mühendislik tasarım işlerini ve akademik çalışmaları gerçekleştirebilmektedir. Ana uygulamalarından bazıları aşağıda tarif edilmiştir.

An existing line with branching extension. Visualisation of the model is very high. Line and fixed installations are seen in scaled fashion
Mevcut bir hattın branşman şeklinde uzatılması. Modelin görselliği üst seviyededir. Hat ve sabit tesisler ölçekli olarak gösterilmektedir.

OPTİMİZE EDİLMİŞ CER GÜCÜ SİSTEM TASARIMI

Yeni hat ve uzatma hatlarında en uygun maliyetli cer gücü sistem tasarımının sağlanması için Hi-SimuX ile normal, arızalı trafo merkezi ve acil durum işletme koşullarına ait detaylı analizler gerçekleştirebilmektedir. Çıktılar projenin hedeflerine göre değişmekle birlikte trafo merkezlerinden ve fiderlerden çekilen güç ve akım değerlerinin anlık ve farklı süreler için RMS değerlerini de içermektedir.

Cer gücü sistem tasarım sürecini destekleyen diğer birkaç çıktı:

  • Tren gerilim seviyeleri,
  • Fider anlık ve RMS akım değerleri,
  • Ray gerilimi ve kaçak akım miktarları
Peak and RMS power loading for each substation in the system
Her trafo merkezinin maksimum anlık ve RMS yüklenme değerleri ile bu değerlerin, etiket değerleri ile % olarak karşılaştırılmaları yeni yapılan veya yenilenen ağlarda tüm trafo merkezlerinin efekttif bir şekilde boyutlandırılmasını izin vermektedir.

Lowest train voltages values profile along a heavy metro line
Bir metro hattında hatboyunca karşılaşılan minimum tren gerilimi grafiği

Highest rail voltage values profile along a heavy metro line
Bir metro hattında hatboyunca karşılaşılan maksimum ray gerilimi grafiği

Yıllar önce tasarlanmış ve inşa edilmiş cer gücü sistemleri iyileştirme gerektirebilir. Ancak en uygun maliyetli sermaye yatırım planı ne olabilir? Hi-SimuX modelleme, mevcut trafo merkezlerinin, OCS/üçüncü rayın ve güç kablolarının yeterli olup olmadığını veya özellikle hizmet kapasitesi arttıkça ve yeni araçlar sunuldukça bazı iyileştirmelerin gerekli olup olmadığını belirleyebilir. Hi-SimuX kullanılarak yapılan kapsamlı bir analiz, raylı sistemin güçlü ve zayıf yönlerini ortaya çıkararak entegre ve güncellenmiş yeni bir tasarım yapılmasına izin verecektir.

Total traction power demand (in green) and its RMS diagram (in red) for a metro line
Bir metro hattı için toplam cer gücü talebi (yeşil) ve onun RMS değeri (kırmızı)
Hi-SimuX cer gücü sistemini güçlendirmeye yönelik trafo merkezi ilavesi, fider kablo ilavesi, trafo merkezinin çıkış gerilim seviyesinin değiştirilmesi, geri dönüş akım sisteminin değiştirilmesi gibi ilave önlemlerin etkisini hızlı bir şekilde analiz edebilmektedir.

Total traction power demand RMS diagram for a day operation of a heavy metro line
Bir ağır metro hattının bir tam gün işletilmesi ile çıkartılan toplam cer gücü talebinin RMS değer grafiği
Protection settings of a traction power supply system circuit breakerssuggested 2 stages of over-current setting values and durations for a line feeder circuit breaker for both normal and reverse directions
Kesicilerin koruma rölelerinin parametrelerinin doğru girilmesi güvenlikli bir işletme için son derece önemlidir. Hi-SimuX kısa devre durumlarınının kararlı hal durumunu analiz edebilme yeteneği ile yakın ve uzak kısa devre akımlarını hesaplayabilir. Bu, manyetik açma ayar değeri için rehberlik sağlayacaktır. Hi-SimuX, ters zamanlı karakteristik aşırı akım korumaları için röle ayar değerlerinin belirlenmesinde de yardım sağlayabilir. Yandaki tablo, hem normal hem de ters yönler için bir hat besleyici devre kesicisi için önerilen 2 aşama aşırı akım ayar değerleri ve sürelerini göstermektedir.

RAYLI SİSTEM ARAÇ ALIMI

Trenin ağırlığı ile gücü arasında bir ilişki mevcuttur. Peki optimal nokta nerededir? Araç istenen işletme kriterlerini sağlayabilecek midir? Trene motorlu veya treyler bir araç daha eklenirse ne olur? Hi-SimuX araç kütüphanesi ve yeni araçların tanıtılmasında sağladığı esneklik bu analizlerin kolaylıkla yapılmasını sağlamaktadır.

 
Hi-SimuX features detailed vehicle libraries, as well as the ability to add customized models
Hi-SimuX, ayrıntılı araç kütüphanesinin yanı sıra özel modeller ekleme becerisine sahiptir.

ACİL DURUM VE ARIZA SENARYOLARINDA PERFORMANS DEĞERLENDİRMESİ

Raylı sistem bileşenlerinin detaylı modelleri ve hızlı algoritması ile Hi-SimuX, bir trenin verilen bir güzergah üzerinde hangi performans ile çalışabileceğini ve planlanan yolculuk süresi içinde seyahatini tamamlayıp/tamamlayamayacapını saptayabilir.

Hi-SimuX calculates energy consumption dynamically during simulation
Çok dik çıkışın bulunduğu bölgedeki trafo merkezinin arızalanması durumunda farklı trenlerin hız grafikleri

REJENERATİF FRENLEME ENERJİSİNİ GERİ KAZANIM ÇALIŞMALARI

Rejeneratif frenleme sistemi günümüzde standart bir uygulama haline gelmiştir. Halen, trenlerin frenlemesi sırasında üretilen bu enerjinin fazla kısmının kullanılması için alternatif teknoloji çalışmaları devam etmektedir.

Cer gücü sisteminin ve araç karakteristiklerinin rejenere edilen enerjinin kullanılan kısmının arttırılmasını sağlayacak şekilde optimize edilmesi nasıl sağlanacaktır? Hi-SimuX’in gelişmiş algoritmaları, elektrikli demiryolu ağlarının karbon ayak izini azaltmak, enerji tasarrufu ve enerji geri kazanım özelliklerini geliştirmek için optimizasyon sürecini destekler.

Hi-SimuX calculates energy consumption dynamically during simulation
Hi-SimuX, simülasyon sırasında enerji tüketimini dinamik olarak hesaplar. Grafik, yenilenen enerjinin kullanılmayan kısmını ve bir çizgi boyunca yoğunluğunu gösterir, bu da yol kenarındaki enerji depolama cihazlarının nereye yerleştirileceği konusunda fikir verir.

GÜZERGAH OPTİMİZASYONU

Yeni sistem ve uzatma projelerinde, çok sayıda alternatif güzergah planı oluşturulabilir. Hangi güzergah enerji tüketimi ve yolculuk süresi arasında optimum dengeyi sağlayacaktır? Hi-SimuX’un güzergah verilerini(dışarıdan farklı formatta) esnek ve hızlı modelleme yeteneği ile farklı bir çok alternatif güzergah değerlendirmesi kısa sürede yapılabilir.

Upper part of the figure shows velocity profile of a metro train and speed limits it obeys along the line, Lower part shows line gradients and stations along the line
Üst grafik bir metro trenine ait hız-konum eğrisini uyması gereken hız sınırları ile birlikte vermektedir. Alttaki grafik ise hattın eğim profilini ve istasyonların yerlerini göstermektedir.
Obtained train graph for a main line
Bir ana hat için çıkartılan trengraf

ENERJİ TASARRUFU STRATEJİLERİ –  EKO SÜRÜŞ VE DİĞER MODLAR

Çevreci bir işletme oluşturulması için en fazla enerji tasarrufunu sağlayan daha iyi algoritmalar araştırılmaktadır. Hi-SimuX birçok enerji tasarruf stratejisini modelleyebilir ve verilen sistem için uygunluklarını değerlendirebilir.

Hi-SimuX calculates energy consumption and travel time against different coasting start points
Hi-SimuX, enerji tüketimini ve farklı seyir başlangıç noktalarına göre seyahat süresini hesaplar. Çok detaylı optimizasyon problemleri için Yapay Sinir Ağlarına ve Genetik Algoritmalara eklenebilir.
Bir DMU 5,2 km uzunluğundaki bir hat üzerinde harekete başlayacaktır. İlk grafik, hattın dikey güzergahı gösterir ve aşağıdaki iki grafik, zaman ve konuma göre tam gaz işletme hızı profillerini gösterir.

A DMU set travelling for 5.2 km on a line. The first graph shows track vertical alignment.all-out operation velocity profiles against time and location 1all-out operation velocity profiles against time and location 2
T=05:10       E=53.84 kWh       TTimetable=6 min.
Boşta gitmenin KM 60+272’de başladığı bir eko-sürüş senaryosu için hız profilleri aşağıda verilmiştir.

Velocity profiles for an eco-driving scenario where Coasting starts at KM 60+272 1Velocity profiles for an eco-driving scenario where Coasting starts at KM 60+272 2
T=06:04       E=22.53 kWh      TCoast=02:52

Lütfen her şeklin altında verilen ekstra bilgiye dikkat edin.

TREN İŞLETME VE PERFORMANS ANALİZİ

Cer gücü sisteminden bağımsız; hat, tren ve sinyalizasyon karakteristiklerinin detaylı modellenmesi ile hat sonu dönüşlerinin daha gerçekçi incelenmesi, acil işletme durumlarında işletmenin nasıl etkileneceğinin incelenmesi ve sistemde yapılacak olası değişikliklerin sinyalizasyon sistemine etkisi vb. konular incelenebilmektedir.

Train Operation and Performance Analysis 1

HI-SIM | Hi-SimuX | Raylı Sistem Simülasyon Paketi | Cer Gücü | Tren Operasyonları

Pratik & Güçlü Simülatör | Raylı Sistemler İçin Öncü Danışmanlık Hizmetleri 

HI-SIM Teknoloji Mühendislik San. Tic. Ltd. Şti.

www.hisim.com.tr
Adres: Reşitpaşa Mah. Katar Cad. İTÜ Arı Teknokent 3 Sit. No:4/B105 34469 Sarıyer – Istanbul
E-Posta: info@hisim.com.tr