E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifi

E5000 (Eskişehir-5000) Elektrikli Ana Hat Lokomotifi, Türkiye’nin ilk yerli ve millî elektrikli ana hat lokomotifi olarak TÜRASAŞ ile TÜBİTAK Raylı Ulaşım Teknolojileri Enstitüsü (RUTE) iş birliğiyle geliştirilen, yük ve yolcu taşımacılığında kullanılmak üzere tasarlanan elektrikli lokomotiftir. E5000, raylı ulaşım alanında kritik sistem ve bileşenlerin ülke içinde geliştirilmesine yönelik çalışmalar kapsamında ortaya çıkarılmıştır.^【1】

E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifi’nin geliştirilmesi, TÜRASAŞ ile TÜBİTAK Raylı Ulaşım Teknolojileri Enstitüsü iş birliğiyle yürütülen proje kapsamında gerçekleştirilmiştir. Proje, Türkiye’nin ilk millî elektrikli ana hat lokomotifinin geliştirilmesini amaçlamıştır. E5000’in geliştirme sürecinde TÜBİTAK RUTE, prototip proje yürütücülüğünü üstlenmiş; lokomotifin motor, konvertör, kontrol üniteleri ve bunlara ilişkin yazılımlarının yanı sıra mekanik tasarım ve analiz faaliyetlerinde görev almıştır. Cer sistemi kapsamında geliştirilen alt sistemlerin 2021 yılında gerçekleştirilen testleri tamamlanmıştır.^【2】 Böylece lokomotifin temel çekiş ve kontrol altyapısının geliştirme sürecinde önemli bir aşama tamamlanmıştır.

Proje kapsamında geliştirilen teknolojiler, sonraki aşamalarda TÜRASAŞ’ın üretim faaliyetleriyle birleştirilmiştir. E5000’in prototip geliştirme sürecinden seri üretime uzanan süreçte TÜBİTAK RUTE tarafından geliştirilen cer motoru, cer konvertörü ve Tren Kontrol ve Yönetim Sistemi gibi ana sistemler lokomotife entegre edilmiştir.

^{E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifi (}T.C. Eskişehir Valiliği⁾

E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifi, ana hat demiryolu taşımacılığında kullanılmak üzere geliştirilen ve farklı alt sistemlerin bir arada çalıştığı elektrikli bir lokomotif olarak tasarlanmıştır. Lokomotifin tasarımında cer sistemi, cer motoru, cer konvertörü, cer kontrol ünitesi, tren kontrol ve yönetim sistemi ile yardımcı güç ünitesi gibi temel sistemler yer almaktadır. Bu sistemlerin yanı sıra araç gövdesi, boji ve diğer mekanik bileşenlerin tasarım ve analizleri de geliştirme kapsamında gerçekleştirilmiştir.

E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifi’nin cer sistemi; lokomotifin çekiş işlevini gerçekleştiren cer motoru, cer konvertörü ve cer kontrol ünitesi bileşenlerinden oluşmaktadır. Sistem içerisinde elektrik enerjisinin çekiş gücüne dönüştürülmesi, çekiş gücünün kontrol edilmesi ve cer sisteminin çalışma koşullarının yönetilmesine yönelik işlevler birbiriyle uyumlu biçimde gerçekleştirilmiştir. TÜBİTAK RUTE tarafından geliştirilen bu bileşenler, lokomotifin elektrikli çekiş altyapısının temel unsurlarını oluşturmaktadır.

E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifi’nde kullanılan cer motoru, 3 fazlı asenkron motor yapısına sahip olup 1.280 kW motor gücü, 1.350 VAC faz gerilimi ve 660 A faz akımı değerlerine sahiptir. Motorun nominal momenti 7.396 Nm, güç faktörü 0,90 ve verimi %96 olarak belirtilmiştir. Nominal ve maksimum frekans aralığı 78–170 Hz, nominal ve maksimum devir aralığı ise 1.544–3.373 rpm olarak verilmiştir. IEC 60349-2 standardına uygun olarak tasarlanan motor, cebri hava soğutma sistemiyle çalışmakta; IP20 koruma ve I.CL. 200 C yalıtım sınıfına sahip bulunmaktadır. TÜBİTAK RUTE tarafından tasarlanarak TÜRASAŞ tarafından E5000 için üretilen cer motoru, lokomotifin cer sisteminde kullanılan ana bileşenlerden biridir.^【3】

E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifi’nde kullanılan cer konvertörü, elektrik enerjisinin cer motorlarının ihtiyaç duyduğu gerilim ve frekans değerlerine dönüştürülmesini sağlayan güç elektroniği sistemidir. TÜBİTAK RUTE tarafından geliştirilen TRACS-GP-E5000 güç platformu, 2 × 1.400 kW güç kapasitesine, 2 × 1.040 V ve 50 Hz giriş gerilimine ve 2 × 3 × 1.350 VAC, 0–200 Hz çıkış gerilimine sahiptir. Sistem, çift yönlü enerji akışı sağlayan güç faktörü düzeltmeli iki tek fazlı PWM doğrultucu ile cer motorlarının sürülmesini sağlayan iki üç fazlı evirici güç elektroniği devresinden oluşmaktadır. 1.800 V DC bara gerilimine, su soğutma sistemine ve tam yükte 0,99’dan büyük güç faktörüne sahip olan konvertörün çıkış akımı 2 × 3 × 660 A olarak belirtilmiştir. Cer motorlarının çekiş taleplerine dinamik olarak yanıt verebilen sistemde, giriş gerilimindeki dalgalanmalar ile kayma-kızaklama koşullarının sürüş üzerindeki etkilerinin azaltılmasına yönelik doğrultucu ve motor kontrol algoritmaları kullanılmaktadır. DC bara yapısının tasarımında ise güç elektroniği anahtarlama elemanları üzerindeki olumsuz etkileri azaltmak amacıyla sonlu elemanlar yöntemi kullanılmıştır.^【4】

^{E5001 Elektirikli Lokomotif (}T.C. Ulaştırma ve Altyapı Bakanlığı⁾

E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifi’nin Cer Kontrol Ünitesi (CKÜ), cer sisteminin kontrol, koruma, kayıt ve haberleşme işlevlerini gerçekleştiren elektronik birimdir. EN 50121 ve EN 50155 standartlarına uygun olarak geliştirilen CKÜ’de FPGA, DSP ve MCU yazılımlarının çalıştırıldığı elektronik kartlar kullanılmaktadır. Ünitenin işlevleri arasında fiber optik giriş-çıkış kontrolü, PWM üretimi ve kontrolü, çekiş kontrolü ve koruması, analog ve sayısal arayüz sinyallerinin kontrolü ile haberleşme ve kayıt yer almaktadır. CKÜ bünyesindeki güç ve omurga modülleri ile söz konusu elektronik birimlerin tasarım, üretim ve test süreçleri TÜBİTAK RUTE’nin Donanım Grubu tarafından gerçekleştirilmiştir.^【5】

^{E5000 Lokomotifinin Yerli Tren Kontrol ve Yönetim Sistemi (TKYS) Paneli (}Anadolu Ajansı⁾

E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifi’nde yer alan Tren Kontrol ve Yönetim Sistemi (TKYS), lokomotifin elektronik alt sistemlerinin bütünleşik biçimde yönetilmesini sağlayan merkezi sistemlerden biridir. TÜBİTAK RUTE’nin Araç Kontrol Sistemleri Grubu tarafından yürütülen TKYS kapsamında merkezî araç kontrol ünitesi, kontrol ve kumanda senaryoları, insan-makine arayüzleri (HMI), Tren Haberleşme Ağı (TCN), GSM üzerinden yer merkezi haberleşmesi, olay kayıt sistemleri ile bakım ve analiz yazılımları gibi işlevler bulunmaktadır. E5000 projesinde cer sistemiyle birlikte geliştirilen TKYS, lokomotifin farklı alt sistemleri arasındaki elektronik haberleşme ve kontrol süreçlerinin bütünleşik biçimde yürütülmesine yönelik altyapıyı oluşturmaktadır.

Yardımcı Güç Ünitesi, elektrikli raylı araçlarda cer sistemi dışında kalan elektriksel ihtiyaçların karşılanmasına yönelik güç birimidir. TÜBİTAK RUTE’nin Elektrikli Araç Teknolojileri Bölümü kapsamında yardımcı güç birimi geliştirme, bu birime yönelik kontrol algoritmaları ve yazılımların geliştirilmesi faaliyetleri yürütülmektedir. E5000 projesinde yardımcı güç ünitesi, lokomotifin temel alt sistemleri arasında yer almakta ve cer sisteminden bağımsız olarak aracın yardımcı elektriksel gereksinimlerine yönelik güç altyapısının bir bölümünü oluşturmaktadır.

E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifi’nin mekanik tasarım ve analizi kapsamında araç gövdesi, boji ve bunlara bağlı mekanik bileşenlerin tasarımının yanı sıra dayanım, hareket ve çalışma koşullarına ilişkin analizler gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda boyutlandırma, ön analiz, konsept ve detay tasarım, imalat dosyalarının hazırlanması ile statik, burkulma, modal, yorulma, çarpışma, gabari, kinematik ve araç dinamiği analizleri gibi farklı mühendislik süreçleri kullanılmıştır. Tasarım ve analizlerde TSI hükümleri ile ilgili teknik gereksinimler ve EN 12663, EN 15227, EN 13749, DVS 1612, EN 15273 ve EN 14363 gibi standartlar dikkate alınmıştır.^【6】

^{E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifi (}T.C. Ulaştırma ve Altyapı Bakanlığı⁾

E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifi’nin araç gövdesi tasarımında, Uluslararası Karşılıklı İşletilebilirlik Şartnamesi (TSI) ile müşteri kurum tarafından belirlenen gereksinimler esas alınmıştır. Tasarım süreci boyutlandırma, ön analiz, konsept tasarım, detay tasarım ve imalat dosyalarının hazırlanması aşamalarını kapsamaktadır. Bu aşamalarda oluşturulan tasarımın üretime aktarılabilmesi amacıyla gerekli imalat dosyaları hazırlanmıştır. Araç gövdesine ilişkin tasarım faaliyetleri, lokomotifin mekanik yapısının oluşturulmasına yönelik sürecin temel aşamalarından birini oluşturmaktadır.^【7】

E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifi’nin araç gövdesine yönelik statik ve çarpışma analizlerinde, EN 12663 standardı doğrultusunda statik, burkulma ve modal analizler gerçekleştirilerek araç gövdesinin belirlenen mukavemet şartlarını karşılayıp karşılamadığı incelenmiş; ayrıca gövdeye entegre edilecek ekipmanların uygun çalışma koşullarının sağlanmasına yönelik tasarım optimizasyonları yapılmıştır. Çarpışma analizlerinde ise EN 15227 standardı dikkate alınarak farklı senaryolar altında çarpışma benzetimleri gerçekleştirilmiş ve bu durumlarda makinist ile diğer kullanıcılar için gerekli yaşamsal hacmin korunup korunmadığı kontrol edilmiştir.

^{E5000 Elektrikli Lokomotifinin Yerli Üretim Batarya Kutusu (}Anadolu Ajansı⁾

E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifi’nin boji tasarımı, boyutlandırma, ön analiz, konsept tasarım, detay tasarım ve imalat dosyalarının hazırlanması aşamalarından oluşmaktadır. Bojiye yönelik analizlerde EN 13749 standardı doğrultusunda statik, burkulma ve modal analizler gerçekleştirilerek yapının belirlenen mukavemet koşullarını karşılaması değerlendirilmiş; tasarımın entegre edilecek ekipmanlar açısından uygunluğunun sağlanmasına yönelik optimizasyonlar yapılmıştır. Ayrıca DVS 1612 standardı kapsamında gerçekleştirilen yorulma analizleriyle bojinin farklı çalışma koşullarındaki dayanımı incelenmiş; elde edilen sonuçlar güvenilirlik, emre amadelik ve bakım yapılabilirlik açısından değerlendirilmiştir.

E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifi’nin gabari ve kinematik analizlerinde, Uluslararası Karşılıklı İşletilebilirlik Şartnamesi ile EN 15273 standardı dikkate alınmıştır. Bu kapsamda demiryolu aracının hareketi sırasında kendi bileşenleri arasındaki ve araç ile altyapı arasındaki kinematik etkileşimler incelenmiştir. Analizler, aracın farklı hareket koşullarındaki geometrik sınırlarının ve altyapıyla olan etkileşiminin belirlenmesine yönelik gerçekleştirilmiş; elde edilen sonuçlar doğrultusunda güvenli işletme koşullarının sağlanmasına yönelik tasarım faaliyetleri yürütülmüştür.^【8】

E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifi’nin araç dinamiği analizlerinde, Uluslararası Karşılıklı İşletilebilirlik Şartnamesi (TSI) ve EN 14363 standardı dikkate alınmıştır. Bu kapsamda demiryolu aracının süspansiyon topolojisinin optimizasyonu gerçekleştirilmiş; oluşturulan tasarımların gerekli sürüş emniyeti ve konfor kriterlerini karşılayıp karşılamadığının belirlenmesine yönelik benzetim ve test faaliyetleri yürütülmüştür.^【9】

E5000’in geliştirilmesi sırasında lokomotifin farklı alt sistemlerine yönelik test ve doğrulama süreçleri yürütülmüştür. TÜBİTAK RUTE bünyesinde raylı taşıt teknolojilerine yönelik güç elektroniği laboratuvarı ve HIL (Hardware-in-the-Loop) test ortamı bulunmaktadır. Güç elektroniği çalışmalarında kullanılan 50 kW, 4.000 VDC güç kaynağı, 400 VAC/1.350 VAC trafo, 30 kW kapasiteli su soğutma istasyonu, 4 kanallı 1 MHz osiloskop, 6 kV diferansiyel gerilim probları ve 6 kA akım probları ile çeşitli DSP, mikrodenetleyici ve FPGA geliştirme kitleri, prototiplerin test süreçlerinde kullanılan teknik altyapıyı oluşturmaktadır.^【10】

Lokomotifin sertifikasyon sürecinde Avrupa Birliği Demiryollarında Karşılıklı İşletilebilirlik Teknik Şartnamesi (TSI) kapsamında sertifikasyon gerçekleştirilmiştir.^【11】 E5000’in altyapı ve emniyet testleri tamamlanmış, gerekli testlerin ardından TSI sertifikası alınmıştır.

^{TCDD Taşımacılık Filosundaki E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifleri (}Anadolu Ajansı⁾

E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifi’nin seri üretimi TÜRASAŞ Eskişehir Bölge Müdürlüğü tarafından yürütülmektedir. TCDD Taşımacılık için gerçekleştirilen sözleşme kapsamında toplam 95 adet lokomotifin üretimi planlanmış olup seri üretim programı 2025 yılında 20 adet, 2026 yılında 30 adet ve 2027 yılında 45 adet lokomotif olacak şekilde oluşturulmuştur. 2025 yılı sonuna kadar planlanan ilk 20 lokomotifin üretimi tamamlanarak TCDD Taşımacılık’a teslim edilmiştir.^【12】 2026 yılı itibarıyla E5000 üretimi devam etmekte olup Ağustos 2026’ya kadar toplam 30 lokomotifin üretimi tamamlanmıştır. Seri üretim programının tamamlanmasıyla TCDD Taşımacılık’ın filosuna toplam 95 adet E5000 kazandırılması hedeflenmektedir.^【13】

E5000 serisi, E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifi projesi kapsamında TCDD Taşımacılık’ın kullanımına sunulmak üzere üretilen lokomotiflerden oluşmaktadır. Yük ve yolcu taşımacılığında kullanılmak üzere tasarlanan serinin ilk prototip lokomotifi, 18 Nisan 2023’te E5000 adıyla raylara indirilmiştir.^【14】 Serinin ilk iki prototipinin (E5001 ve E5002) ardından üretilen E5003, serinin üçüncü lokomotifi olmuştur.

^{E5003 Yerli Elektrikli Lokomotif İlk Seferini Tamamladı (}T.C. Ulaştırma ve Altyapı Bakanlığı⁾

E5003, 20 Temmuz 2025 tarihinde ilk ticari seferini gerçekleştirmiştir. Eskişehir Hasanbey ile Sazılar istasyonları arasındaki hatta gerçekleştirilen seferde E5003 tarafından çekilen yük treni 26 vagondan oluşmuş ve toplam 617 ton yük taşınmıştır. Sefer kapsamında 125 kilometrelik mesafe kat edilmiştir.^【15】

E5000, E5001, E5002 ve E5003’ün ardından serinin diğer lokomotiflerinin üretim ve teslimat süreçleri de sürdürülmektedir.

E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifi’nin geliştirilmesinde, lokomotifin ana çekiş ve kontrol bileşenlerinin yerli olarak tasarlanmasına yönelik Ar-Ge faaliyetleri yürütülmüştür. TÜBİTAK RUTE bünyesindeki Elektrik Makinaları Grubu, Güç Elektroniği Grubu, Donanım Tasarım Grubu ve Araç Kontrol Sistemleri Grubu bu kapsamda farklı teknolojik bileşenler üzerinde çalışmıştır. Projede cer motoru, cer konvertörü, Cer Kontrol Ünitesi, Tren Kontrol ve Yönetim Sistemi ve bunlara ilişkin yazılım bileşenleri geliştirilmiştir. Elektrik makinaları alanındaki çalışmalar kapsamında raylı araçlara yönelik tahrik motorları tasarlanırken, güç elektroniği altyapısında cer sistemleri ve yardımcı güç birimlerinin prototip üretim ve testleri gerçekleştirilmiştir.

Lokomotifin elektronik ve yazılım altyapısında FPGA, DSP ve mikrodenetleyici tabanlı donanımlar ile gömülü yazılım uygulamalarından yararlanılmıştır. Gömülü yazılım geliştirme kapsamında ARM Cortex-M tabanlı mikrodenetleyiciler, CAN, SPI, I2C ve RS-485 haberleşme protokolleri, FreeRTOS ve Embedded Linux uygulamaları kullanılmıştır. Güç elektroniği sistemlerinin geliştirilmesi ve doğrulanması için güç elektroniği laboratuvarı ile HIL test ortamı ve çeşitli güç kaynakları, ölçüm cihazları, soğutma sistemleri ve geliştirme kitlerinden oluşan teknik altyapı kullanılmıştır. E5000 kapsamında geliştirilen teknolojiler arasında cer motoru ve cer konvertörünün yanı sıra kontrol ve yönetim sistemleri de yer almakta; bu ürünlerin farklı raylı araç platformlarında kullanılmasına yönelik geliştirme faaliyetleri de TÜBİTAK RUTE’nin proje ve ürün portföyünde bulunmaktadır.^【16】

E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifi, demiryolu araçlarında kullanılan kritik teknolojilerin Türkiye’de geliştirilmesi ve üretilmesi açısından ekonomik ve stratejik önem taşımaktadır. Proje, yerli üretim kapasitesinin geliştirilmesi, demiryolu sektöründeki dışa bağımlılığın azaltılması, geliştirilen teknolojilerin farklı raylı araçlarda kullanılabilmesi ve uluslararası pazarlara yönelik yeni olanaklar oluşturulması bakımından değerlendirilmektedir.

^{E5001 Elektrikli Lokomotif (}T.C. Ulaştırma ve Altyapı Bakanlığı⁾

E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifi’nin geliştirilmesiyle demiryolu araçlarında ihtiyaç duyulan kritik teknolojilerin Türkiye’de tasarlanması ve üretilmesine yönelik kapasite geliştirilmiştir. TÜRASAŞ’ın üretim altyapısı ile TÜBİTAK RUTE’nin Ar-Ge ve mühendislik çalışmalarının bir araya getirilmesi, tasarım, prototip üretim, test ve seri üretim süreçlerinin ülke içinde yürütülmesini sağlamıştır. Bu yaklaşım, demiryolu araçlarında kullanılan teknolojiler bakımından dışa bağımlılığın azaltılmasına ve yerli üretim altyapısının güçlendirilmesine katkı sağlamaktadır.

E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifi kapsamında geliştirilen teknolojilerin uluslararası demiryolu pazarında değerlendirilmesine yönelik ihracat potansiyeli bulunmaktadır. Lokomotifin uluslararası standartlara uygun olarak geliştirilmesi, farklı ülkelerin demiryolu işletmelerinde kullanılabilecek ürün ve sistemlerin ortaya çıkarılmasına yönelik bir altyapı oluşturmaktadır. Proje kapsamında geliştirilen bileşenlerin yalnızca yeni lokomotiflerde değil, mevcut demiryolu araçlarının modernizasyonu ve yedek parça ihtiyaçlarında da kullanılabilmesi, potansiyel kullanım alanlarını genişletmektedir. Bu doğrultuda E5000 ile kazanılan tasarım ve üretim deneyiminin, lokomotif ve raylı sistem teknolojilerinin farklı ülkelere sunulmasına yönelik ihracat çalışmalarına temel oluşturması öngörülmektedir.

E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifi projesi, demiryolu araçlarına yönelik mühendislik bilgi birikiminin geliştirilmesi ve farklı teknoloji alanları arasındaki bilgi birikiminin bir araya getirilmesi açısından önem taşımaktadır. Proje sürecinde yürütülen tasarım, analiz, prototip geliştirme ve test çalışmalarıyla elde edilen deneyim, raylı sistem teknolojilerinde yeni ürün ve sistemlerin geliştirilmesine yönelik Ar-Ge altyapısının güçlendirilmesine katkı sağlamıştır. E5000 kapsamında geliştirilen teknolojilerin farklı raylı araç platformlarına uyarlanabilmesi, projede edinilen teknik bilgi ve deneyimin yeni uygulamalara aktarılmasına olanak tanımaktadır. Bu yönüyle proje, Türkiye’nin raylı sistemler alanındaki mühendislik ve Ar-Ge yetkinliğinin geliştirilmesine yönelik bir uygulama alanı oluşturmaktadır.

^{E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifi (}T.C. Ulaştırma ve Altyapı Bakanlığı⁾

E5000 Elektrikli Ana Hat Lokomotifi’nin üretiminin belirlenen seri üretim programı doğrultusunda sürdürülmesi planlanmaktadır. TCDD Taşımacılık için öngörülen 95 lokomotiflik üretim programının tamamlanmasıyla birlikte E5000 serisinin filodaki kullanımının genişletilmesi hedeflenmektedir. Bunun yanında proje kapsamında geliştirilen teknolojilerin farklı raylı araç platformlarına uyarlanması ve yeni demiryolu araçlarının geliştirilmesinde kullanılması, gelecekteki çalışmaların kapsamını oluşturmaktadır. E5000 projesiyle kazanılan mühendislik ve üretim deneyiminin yeni nesil raylı sistem teknolojilerinin geliştirilmesine aktarılması da çalışmaların devam eden boyutları arasında yer almaktadır.