İçindekiler:

Simux Nedir?

SimuX (diğer adıyla Simulator X) bir raylı sistem simülatörüdür. SimuX kullanılarak bir yada daha fazla hat üzerinde çok sayıda aracın aynı anda hareketi simüle etmek mümkündür.

SimuX'un Kullanım Alanları Nelerdir?

SimuX'un pek çok kullanım alanı olmakla birlikte başlıca kullanım alanlarını şu şekilde vermek mümkündür:

1. Trafo merkezlerinin ve kesicilerin boyutlandırılması
2. Katener sisteminin yeterliliğinin saptanması
3. Bir trenin pantografındaki gerilim değerlerinin bulunması
4. Enerji tüketiminin ve kayıplarının saptanması.
5. Enerji tasarruf programlarının uygulamadan önce test edilmesi
6. Regeneratif frenlemenin etkisinin belirlenmesi
7. Ray gerilimi ve kaçak akım analizi
8. Farklı besleme şekillerinin test edilmesi
9. Kısa devre akım ve gerilimlerinin analizi
10. Araç zaman çizelgelerinin iyileştirilmesi

Neden Simülasyon? 

Raylı sistemlerin inşaatı son derece yüksek maliyetli olup tasarım sırasında yapılacak hataları telafi etmek çok zordur. Önerilen tasarımın doğruluğunun sınanması amacıyla simülasyon kullanılabilir. Bu sayede hem olası hatalar en aza indirgenebilir hem de en ekonomik ve en uygun çözümler önerilebilir.

Ayrıca çalışan bir sistemde önemli değişiklikler yapılacağı zaman (örneğin kullanılan araçların değiştirilmesi, trenler arası zamanların (headway) değiştirilmesi gibi) simülasyon önerilen değişikliklerin uygunluğunun sınanması aşamasında yardıma koşar. Simülasyon yardımıyla sistemlerde ufak değişiklikler yaparak önemli enerji kazançları sağlamak mümkün olabilir. (Bu konuyla ilgili çalışmalar yayınlar bölümünde yer alan bilimsel makalelerde yayınlanmıştır.)

Simülasyonun Bileşenleri

Raylı sistemler temel olarak şu bileşenlerden oluşmuştur:

1. Mekanik bileşen
2. Elektrik bileşen
3. Sosyal bileşen
4. Sinyalizasyon
5. Çevre şartları

Bu bileşenler arası olası etkileşimler aşağıdaki diyagramda gösterilmiştir:

Şekil 1: Raylı sistem bileşenleri ve bunlar arası etkileşimler.

Günümüzde raylı sistem simülasyonu yaptığı iddia edilen programların büyük çoğunluğu bu bileşenlerden bir veya ikisini göz önünde bulundurmaktadır. Kullanım alanına bağlı olarak bu durum bazı durumlarda yeterli olabilmekle birlikte gerçekçi bir simülasyon programının tüm bu bileşenleri göz önüne alması gerekmektedir. Şimdi tüm bu bileşenleri teker teker göz önüne alalım:

Bilgi Girişi

Raylı sistemlerin simülasyonu pek çok parametreye bağlıdır. Haliyle bu parametrelerin etkin ve doğru bir şekilde girilmesi simülasyonun sağlığı açısından büyük önem taşımaktadır. SimuX'ta bu amaçla pek çok diyalog kutusu geliştirilmiştir. Bu diyaloglar yardımıyla simülasyon için gerekli olan parametreler istenilen ayrıntıyla ve hızlı bir şekilde programa girilebilmektedir. Sisteme girilmesi mümkün olan nesnelerden bazıları şunlardır:

1. Hatlar
2. Trafo merkezleri
3. Trenler
4. Paraleleme elemanları
5. İzolasyon elemanları
6. Topraklama elemanları
7. Makaslar
8. Depolar
9. Trafik Işıkları

Şimdi bu nesneleri biraz daha ayrıntısı ile görelim.

1. Hatlar

    SimuX kullanılarak istenildiği sayıda hattı olan bir raylı sistem simüle edilebilir. Her bir hata ilişkin isimlendirme, metraj bilgileri, katener ve ray sistemine ilişkin veriler, düşey ve yatay eğimler, her iki yöndeki hız sınırlamaları, istasyonlara ilişkin isim, metraj, bekleme süresi ve yolcu akış profili bilgileri, ray toprak arası iletkenlik bilgileri, hat üzerindeki trafik işaretleri, bekonlar (balisler), ray devreleri gibi sinyalizasyon sistemi ayrıntıları diyalog kutuları yardımıyla programa girilebilmektedir. Çoğu durumda bilgi girişi görsel etkilerle desteklenerek hata oranı en aza indirilmektedir (bknz Şekil 4).

   

   Şekil 4: Bir hat için düşey eğimlerin girilmesi.

2. Trafo merkezleri

   Trafo merkezleri sisteme enerjinin sağlandığı ana noktalar olarak düşünülür. Trafo merkezinin isimlendirilmesi, nominal gerilimi, topraklama sistemine ilişkin veriler, varsa her bir hat üzerindeki bölge izolatörüne ilişkin veriler, her bir hat ve yön için fider kablolarına ilişkin bilgiler programa girilebilmektedir. fider kablolarının trafo merkezinden uzak noktalara bağlanmış olması durumları, ve bunlardan bir yada bir kaçının kesime gitmesi durumunda yaşanabilecek senaryolar SimuX tarafından göz önüne alınabilmektedir. Ayrıca simülasyonun her hangi bir anında istenen bir trafo merkezi servis dışı bırakılarak trafo merkezindeki aksaklıkların sisteme olan etkileri gözlenebilmektedir. 

3. Trenler

    Trenler araç dizileri olarak düşünülür ve araç kütüphanesinden çekilen istenilen sayıda aracın ard arda bağlanmasıyla elde edilir. Bir trendeki yolcu sayısı, trenin konum, hız ve ivmesi, hareket modu, pantograf gerilimi gibi pek çok özelliği diyalog kutuları yardımıyla izlenebilmekte ve değiştirilebilmektedir. Ayrıca her bir trene ilişkin zaman çizelgesi (uğraması beklenen istasyonlar, istasyonlardaki bekleme süreleri, trenin rotası, en son gidilecek nokta gibi) belirlenebilmektedir (bknz Şekil 5). Trenler sisteme teker teker eklenebilecekleri gibi depolar yardımıyla toplu olarak ta eklenebilirler.

   

   Şekil 5: Bir trene ait zaman çizelgesinin belirlenmesi.

4. Paraleleme elemanları

   Raylı sistemlerde belirli noktalarda hatlar arasında katener veya raylar üzerindeki gerilim farklarını yok etmek amacıyla paralelleme elemanları (jumper) kullanılabilir. Bu elemanlara ilişkin bilgiler SimuX tarafından diyalog kutuları yardımı ile sisteme dahil edilmektedir.

5. İzolasyon elemanları

   Bir hat üzerinde katener yada ray üzerinde elektriksel izalasyon yapmak amacıyla bölge izolatörleri (section insulator) kullanılabilir. SimuX benzer şekilde bunlara ilişkin bilgileri de diyaloglar yardımıyla sisteme dahil eder. 

6. Topraklama elemanları

   Bazı raylı sistemlerde ray gerilimlerinin tehlikeli seviyelere ulaşmasını engellemek amacıyla ray gerilimi sigortaları ya da ray gerilimi kontrol ekipmanları (rail potential control device) kullanılır. Ray gerilim analizi yapılacağı durumlarda en basitinden en karmaşığına kadar bu ekipmanlara ilişkin bilgiler SimuX'a girilebilmektedir. 

7. Makaslar

   

   Makas bölgelerine ilişkin isimlendirme, konum, zamanlama ve anklasman bilgileri sisteme girilebilmektedir. Makas bölgelerini kullanarak trenler (rotalarına bağlı olarak) bir hattan diğerine geçebilirler. 

   

   Şekil 6: Makas bölgesi bilgilerinin girilmesi

8. Depolar

   Depolar trenlerin hata girme ve çıkma noktaları olarak düşünülebilir. Depolar kullanılarak hangi trenin hangi hatta ne zaman çıkması gerektiği belirlenebilir. Ayrıca trenlerin hat üzerine düzenli aralıklarla çıkması sağlanarak değişik trenler  arası sürelerin (headway) sistem üzerindeki etkisinin araştırılmasına olanak sağlanır.

9. Trafik Işıkları

   Trafik ışıkları bir yada birden fazla demiryolu hattının karayolu ile karşılaştığı noktaları gösterir. Trafik ışıklarının yeşil ve kırmızı yanma süreleri belirlenebildiği gibi demiryoluna öncelik tanıyan trafik ışıkları da sisteme girilebilmektedir.

Raporlama

Raylı sistem simülasyonu gibi binlerce değişkenin söz konusu olduğu bir ortamda sonuçların etkin bir şekilde raporlanması büyük önem taşır. SimuX kullanıcının simülasyon sonuçlarını en rahat şekilde gözleyebilmesi için çeşitli mekanizmalar sunmaktadır. Bu mekanizmalardan bazıları şunlardır:

1. Ana bilgi ekranı
2. Skoplar (Scopes)
3. Mesaj Tahtaları
4. Bilgi Kutuları

 Şimdi bunları teker teker görelim.

1. Ana bilgi ekranı

   Ana bilgi ekranı sürekli olarak güncellenerek trenlerin konumları, sinyalizasyon sisteminin durumu, trafoların blokajda ya da iletimde olması gibi bir takım kritik bilgileri görselleştirmektedir. Ayrıca bu ekran üzerinde bulunan opsiyonel tablolar yardımıyla sistem hakkındaki bazı önemli veriler (trafolardan çekilen maksimum güçler, max. fider akımları gibi) sürekli olarak göz önünde bulundurulmaktadır.

   

   Şekil 7: Ana bilgi ekranı (Ayrıntılı resim için tıklayınız)

    

2. Skoplar (Scopes)

   Simülasyon sırasında hangi değişkenlerin zaman içindeki değişmlerinin kaydedileceği kullanıcı tarafından belirlenebilir. Skoplar kullanılarak bu değişkenlerin değişimi grafik olarak ekrana yansıtılabilir. Aynı anda birden fazla skop izlemek mümkün olduğu gibi aynı skop içinde birden fazla değişkeni izlemek te mümkündür. İstenildiğinde değişkenlerin birbirine göre olan değişimleri de (örneğin bir trenin hız - yer grafiği) skoplar yardımıyla görüntülenebilmektedir. Ayrıca skoplar üzerinden Matlab, Mathematica ve Excel gibi uygulamalara veri aktarmak mümkündür. 

   

   Şekil 8: Bir skop örneği (Ayrıntılı resim için tıklayınız)

    

   

   Şekil 9: Skop demo (Video için tıklayınız ~4MB).

    

    

3. Mesaj Tahtaları

   Mesaj tahtaları simülasyon sırasındaki bazı önemli olayları haber veren yazı ağırlıklı haberleşme kanalları olarak düşünülebilir. Her nesne kendisiyle ilgili olan olayları (örneğin bir trenin bir istasyona varması ya da bir istasyondan hareketi gibi) bir mesaj olarak gönderir. Mesaj tahtaları kullanılarak bir nesnenin gönderdiği mesajlar ya da gönderilen tüm mesajlar incelenebilir.

   

   Şekil 10: Bir trene ait mesajların gösterildiği bir mesaj tahtası (Ayrıntılı görüntü için tıklayınız)

4. Bilgi Kutuları

   Bilgi kutuları bir nesne hakkında anlık bilgileri içerirler. Örneğin bir trene ilişkin bilgi kutusuna bakarak yeri, hızı, ivmesi, bir sonraki istasyona olan uzaklığı gibi pek çok önemli değişkenin değerini bir bakışta görebiliriz.

   

   Şekil 11: Bir trene ilişkin örnek bilgi kutusu.

Demo

 SimuX demosu için tıklayın (Dikkat video dosyası ~8MB büyüklüğündedir)