Raitiotien tehokapasiteetin tarkastelu

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia Tampereen raitiotien toisen vaiheen syöttöasemien tehokapasiteettia ja sen riittävyyttä normaalissa ajotilanteessa sekä vikatilanteissa. Työ tehtiin NRC Group Finlandille ja se pyrkii tarjoamaan simuloitua dataa niin tehojen, virtojen ja jännitteenalenemien osalta.

Uuden raitiotien rakentaminen on merkittävä hanke, sillä vastaavaa ei ole Suomessa tehty Helsingin raitiotien rakentamisen jälkeen. Tampereen rai-tiotietä rakentaa Raitiotieallianssi, joka koostuu palveluntuottaja- ja tilaajaosapuolista. Palveluntuottajaosapuolina allianssissa ovat NRC Group Finland Oy, Pöyry Finland Oy ja YIT Suomi Oy. Tilaajaosapuolina ovat Tampereen kaupunki ja raitiotietä varten perustettu Tampereen Raitiotie Oy.

Työssä tarkasteltiin Tampereen raitiotien toisen vaiheen syöttöasemien tehokapasiteettia. Tarkastelu suoritettiin Matlab ja Simulink ohjelmistoilla, joiden avulla laskettiin raitiovaunua vastustavat voimat ja tätä kautta vaunun liikuttamiseen vaadittu teho. Matlabilla tuotettiin kuvaajat muun muassa virrasta, tehosta ja jännitteenalenemasta ajojohdolla. Kuvaajia pyrittiin tarkastelemaan myös eri ajotilanteiden osalta, kuten normaalissa ajotilanteessa ja yhden aseman vikaantuessa. Tuloksia verrattiin raitiotien ensimmäisessä osassa tilattuun raporttiin sekä standardin asettamiin vaatimuksiin ajojohtimen jännitteen osalta.

Tarkastelun perusteella todettiin, että reitti ei tule merkittävissä määrin aiheuttamaan ongelmia raitiotieliikenteelle. Toisen vaiheen reitti on korkeusasemien muutosten osalta hieman ensimmäisen vaiheen reittiä vähemmän kuormittavampi. Korkeusaseman muutokset yhdessä kiihdytysten kanssa vaikuttavat vaunun ottamaan tehoon eniten, mutta maaston ollessa verrattain tasaista, ei ongelmia tämän osalta pitäisi olla.

The purpose of this thesis was to examine the power demand in the tramway network of Tampere in normal operation and in fault situations. This thesis was made for NRC Group Finland and it aims to provide simulated data about current shapes, voltage drop and power demand in the tramway network substations in the second phase of building the tramway.

Building a new tramway is not a minor task by any means. Last time a new tramway was built in Finland was in the beginning of 20th century, when Helsinki had its tramway built. The Tramway Alliance formed by the city of Tampere, YIT Construction Services, NRC Group Finland Oy and Pöyry Finland Oy are in charge of designing and building the tramway infrastructure.

Analyzation was done by using two simulation softwares, Matlab and Simulink. The initial simulation was done by using Simulink to solve the power tram needed to move itself and to overcome the forces opposing its movement. After the power of the tram was known, Matlab was used to calculate and provide graphs of the currents in the substations and voltage drop across the catenary. Results were then compared to the report the Tramway Alliance had ordered during the first phase of building the tramway and to the Finnish national standard SFS-EN 50163.

Based on the results, the route in the second phase of the tramway should not cause any major problems to the tramway network. The route of the second phase has less changes in elevation than route in the phase one. The change in elevation combined with acceleration when departing the tram stops is what causes currents to increase and voltage to decrease. Therefore, less the elevation changes, less the current increases.