Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη της κατασκευαστικής και λειτουργικής συμπεριφοράς του συστήματος κίνησης του ηλεκτροκίνητου σιδηροδρόμου. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός της εργασίας αυτής είναι καταρχήν η μελέτη του υπάρχοντος συστήματος ηλεκτροκίνητου σιδηροδρόμου στην Ελλάδα και η μελέτη του ηλεκτροκινητήριου συστήματος μέσω προσομοίωσης χρησιμοποιώντας το λογισμικό matlab/Simulink. Έπειτα γίνεται προσπάθεια διερεύνησης του προβλήματος επιστροφής ενέργειας κατά την πέδηση του συρμού. Αυτό εν γένει οφείλεται στην κατασκευαστική και φυσική ιδιομορφία των ηλεκτρικών μηχανών, οι οποίες έχουν τη δυνατότητα να συμπεριφερθούν ως γεννήτριες όταν ασκείται αρνητική ροπή στον άξονά τους. Αυτό φυσικά συμβαίνει όχι μόνον όταν πραγματοποιείται πέδη με τη μηχανή, αλλά και όταν ζητείται από αυτή να συγκρατήσει τον συρμό σε μία συγκεκριμένη ταχύτητα στις κατωφέρειες. 6 Διπλωματική Εργασία Τσούρτης Γιώργος Στη παρούσα εργασία γίνεται μία ιστορική αναδρομή από την προϊστορία ως σήμερα με σκοπό να αντιληφθούμε τη συμβολή του σιδηροδρόμου στις μεταφορές ,αλλά και να έχουμε μία εποπτεία τις πορείας και εξέλιξής του. Στη συνέχεια εξειδικεύεται στον συρμό του Ο.Σ.Ε. που μελετάμε και γίνεται μία ανάλυση για την διάταξη του συρμού, τα μέσα που χρησιμοποιούνται, (κύριος μετασχηματιστής, διάταξη ηλεκτρονικών στοιχείων ελέγχου των κινητήρων κλπ), αλλά και σύντομη αναφορά στην τεχνολογία αυτών των μέσων. Ακολουθεί μία εκτενής αναφορά, με φωτογραφικό υλικό, από έναν υποσταθμό τροφοδοσίας του δικτύου ηλεκτροκίνησης (25kV/50Hz μονοφασικό) την ώρα της συντήρησης του. Περνώντας τώρα στην προσομοίωση, προσδιορίζεται αρχικά ένα μαθηματικό μοντέλο με βάση το οποίο θα στηρίξουμε πέντε διαφορετικές υποθέσεις εργασίας, ούτως ώστε να έχουμε μία πιο εκτενή άποψη για το πρόβλημα που μας απασχολεί. Αφού λοιπόν ορίσουμε τις παραμέτρους και κάνουμε μία εύλογη προσέγγιση, προσομοιώνουμε την κάθε περίπτωση και παραθέτουμε τις ανάλογες κυματομορφές, ώστε να εξάγουμε αντίστοιχα συμπεράσματα. Τέλος αφού προηγηθεί μία συλλογή στοιχείων για την αναγεννητική πέδηση, ελέγχουμε αν η προτεινόμενη διάταξη πληροί έστω την ηλεκτρική προϋπόθεση, για να είναι εφικτή η επιστροφή ενέργειας από την πέδηση του τραίνου. Κλείνοντας, καταλήγουμε στα όποια συμπεράσματα-προοπτικές μας επιτρέπει να εξάγουμε η συγκεκριμένη εργασία. / This thesis deals with the study of the construction and functional behavior of the drive system of the electric railway. The work was conducted at the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion Department of Electrical Engineering and Computer Engineering from the Polytechnic School of the University of Patras. The purpose of this work is the first study of the existing system of electric railway in Greece and the design of the drive system by using simulation software matlab / Simulink. Following is investigating the energy recovering problem during braking of the train. This is generally due to construction and physical peculiarity of electrical machines, which have the potential to behave as generators when there is a negative torque on the shaft. This of course happens not only when performing brake with the camera, but when asked it to hold the train at a certain speed on inclines. The present work is a flashback from prehistory to the present day in order to understand the contribution of rail transport, but also to have an oversight the course and evolution. Then specializes in train OSE we study and made an analysis of the provision of the train, the instruments used (main transformer, electronic device authentication engine, etc.), but also a brief reference to technology these instruments. Below is an extensive report, with photographs, of a power substation grid electrification (25kV / 50Hz single phase) at the time of maintenance. Moving in the simulation, initially defined a mathematical model based on which we will support five different assumptions in order to have a more comprehensive view of the problem that concerns us. Since we define the parameters and make a reasonable approach, we simulate the case and cite similar waveforms to draw appropriate conclusions. Finally preceded by a collection of data for regenerative braking, check if the proposed arrangement satisfies even the electrical condition to make possible the return of energy from the braking of the train. Finally, we come to any conclusions-our outlook allows to extract the specific task.

Im bisherigen Auslegungsprozess wird ein Bahnsystem in der Regel in Teilsysteme zerlegt, die nacheinander und für sich betrachtet entworfen werden. Das Verhalten des Gesamtsystems im geplanten täglichen Betrieb wird nur für wenige Varianten mittels Simulation überprüft. In dieser Arbeit wird der Ansatz vorgestellt, ein elektrisches Bahnsystem als Optimierungsaufgabe zu modellieren und diese mit einem geeigneten mathematischen Suchverfahren zu lösen, um Wechselwirkungen im Gesamtsystem bereits während der Dimensionierung berücksichtigen zu können. Zu diesem Zweck wird ein mehrkriterieller genetischer Algorithmus mit Zugfahrtsimulation und Netzberechnung gekoppelt, um ein für elektrische Bahnen entwickeltes Optimierungsmodell zu lösen. Am Beispiel einer realen Metrostrecke wird das Verfahren auf seine Eignung getestet und die erzielten Ergebnisse bewertet. / In the previous design process the electric railway system was subdivided into subsystems that are conceived one after the other and independent of each other. The performance of the complete railway system under realistic operation conditions can only be verified for some very few variants using simulation tools. The paper presents an approach to formulate an electric railway system as a self-contained optimization problem solved by means of a mathematical optimization method in order to consider interactions within the system in the early stage of the design process. Therefore a multi-objective genetic algorithm is coupled with both train simulation and electrical network calculation solving an optimization model specially designed for electrical railway systems. The proposed method is tested on an actual metro system. The results of this case study are presented and evaluated.

Im bisherigen Auslegungsprozess wird ein Bahnsystem in der Regel in Teilsysteme zerlegt, die nacheinander und für sich betrachtet entworfen werden. Das Verhalten des Gesamtsystems im geplanten täglichen Betrieb wird nur für wenige Varianten mittels Simulation überprüft. In dieser Arbeit wird der Ansatz vorgestellt, ein elektrisches Bahnsystem als Optimierungsaufgabe zu modellieren und diese mit einem geeigneten mathematischen Suchverfahren zu lösen, um Wechselwirkungen im Gesamtsystem bereits während der Dimensionierung berücksichtigen zu können. Zu diesem Zweck wird ein mehrkriterieller genetischer Algorithmus mit Zugfahrtsimulation und Netzberechnung gekoppelt, um ein für elektrische Bahnen entwickeltes Optimierungsmodell zu lösen. Am Beispiel einer realen Metrostrecke wird das Verfahren auf seine Eignung getestet und die erzielten Ergebnisse bewertet. / In the previous design process the electric railway system was subdivided into subsystems that are conceived one after the other and independent of each other. The performance of the complete railway system under realistic operation conditions can only be verified for some very few variants using simulation tools. The paper presents an approach to formulate an electric railway system as a self-contained optimization problem solved by means of a mathematical optimization method in order to consider interactions within the system in the early stage of the design process. Therefore a multi-objective genetic algorithm is coupled with both train simulation and electrical network calculation solving an optimization model specially designed for electrical railway systems. The proposed method is tested on an actual metro system. The results of this case study are presented and evaluated.