Giáo trình Công trình đường sắt - Lê Hải Hà

Nội dung text: Giáo trình Công trình đường sắt - Lê Hải Hà

1. LÊ HI HÀ (CH BIÊN) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - BÙI TH TRÍ NGUYN THANH TÙNG CÔNG TRÌNH ðƯNG ST TP MT (DÙNG CHO CÁC LP KHÔNG CHUYÊN NGÀNH) NHÀ XUT BN GIAO THÔNG VN TI HÀ NI 2002
2. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - LÊ HI HÀ (CH BIÊN) BÙI TH TRÍ NGUYN THANH TÙNG CÔNG TRÌNH ðƯNG ST TP MT (DÙNG CHO CÁC LP KHÔNG CHUYÊN NGÀNH) NHÀ XUT BN GIAO THÔNG VN TI HÀ NI 2002 LI NÓI ðU Giáo trình "Công trình ñưng st" tp 1 "Tuyn ñưng st, kt cu tng trên ñưng st và nn ñưng st" nhm phc v sinh viên các ngành ñưng ôtô, cu hm,
3. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - kinh t xây dng, khai thác vn ti st và các ngành khác liên quan ñn giao thông vn ti. Trong cun sách gii thiu các vn ñ có liên quan ti tính sc kéo ñu máy, nguyên tc thit k bình ñ và trc dc tuyn ñưng st, khái nim vch tuyn, phương pháp so sánh kinh t k thut các phương án, cu to các b phn kt cu tng trên ñưng st, thit k ñưng ray, ñưng giao ct trong ga, khái nim ñưng st không mi ni và nn ñưng st. ð phc v cho sinh viên các lp không chuyên ngành ñưng st, khi biên son các tác gi ñã c gng bám sát ni dung ñi mi ca chương trình môn hc ñ phù hp tình hình thc t. Sách tái bn ln này có b xung mt s ni dung cho phù hp vi chương trình ñào to và mt s quy ñnh v các tiêu chun mi ca ngành ñưng st. Sau các phn lý thuyt có ñưa nhng ví d c th ñ bn ñc d hiu. Ni dung giáo trình và các chương mc ñã ñưc tp th các thy giáo B môn ðưng st Trưng ðH Giao thông vn ti góp ý. Trong quá trình biên son có s phân công sau: TS. Lê Hi Hà vit phn 1: phn tuyn ñưng st gm các chương 1, 2, 3, 4, 5. ThS. Bùi Th Trí vit phn 2: chương 1, 2, 3, 5. PGSTS. Nguyn Thanh Tùng vit phn 2 chương 4. Giáo trình "Công trình ñưng st" tp 2 s trình bày nhng phn sau: Phn 1: Thi công ñưng st Phn 2: K thut sa cha ñưng st Trong quá trình biên son, chc chn không tránh khi nhng sai sót, chúng tôi mong nhn ñưc nhng ý kin ñóng góp ca bn ñc ñ ln xut bn sau ñưc hoàn thin hơn. Hà Ni, tháng 62002 Các tác gi 2
4. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - MC LC Li nói ñu Trang Mc lc 5 Phn 1. TUYN ðƯNG ST Chương 1. Tính sc kéo ñu máy 1.1. Khái nim chung 11 1.1.1. Mc ñích tính sc kéo ñu máy khi thit k ñưng st 11 1.1.2. Mô hình tính ca ñoàn tàu và các lc tác dng lên nó 11 1.2. Lc cn chuyn ñng 13 1.2.1. Thành phn ca lc cn 13 1.2.2. Lc cn cơ bn 13 1.2.3. Công thc thc nghim tính lc cn ñơn v cơ bn ca toa xe 14 1.2.4. Lc cn ñơn v cơ bn ca ñu máy 17 1.2.5. Lc cn ñơn v cơ bn bình quân ca ñoàn tàu 18 1.2.6. Lc cn ph 19 1.2.7 Các bin pháp làm gim lc cn 23 1.3. Lc hãm ñoàn tàu 24 1.3.1. Các phương tin hãm tàu 24 1.3.2. Tính lc hãm do tác dng ca má phanh 24 1.3.3. Tính lc hãm hoàn nguyên 30 1.4. Lc kéo và ñc tính lc kéo ca ñu máy 31 1.4.1. Khái nim chung 31 1.4.2. S th hiên lc kéo ca ñu máy 31 1.4.3. Phân bit 3 khái nim v lc kéo ñu máy 32 1.4.4. Hn ch lc kéo theo ñiu kin bám 33 1.4.5. Các khái nim v trng lưng ñoàn tàu 34 1.4.6. Tng s lc kéo ca nhiu ñu máy 34 1.5. Phương trình vi phân chuyn ñng ca ñoàn tàu 34 1.5.1. Phân tích ñiu kin chuyn ñng ca tàu 34 1.5.2. S ph thuc ca hp lc vào tc ñ chy tàu 34 1.5.3. Thành lp phương trình vi phân chuyn ñng ca ñoàn tàu 35 1.5.4. Tính trng lương ñoàn tàu và kim tra trng lưng ñoàn tàu theo 38 các ñiu kin hn ch nó Chương 2. Bình ñ và trc dc ñưng st 3
5. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2.1. Yu t bình ñ ñưng st khu gian 44 2.1.1. ðưng thng và ñưng cong 44 2.1.2. Bán kính ti thiu và bán kính hn ch 48 2.1.3. ðưng cong hoà hoãn (chuyn tip) 49 2.1.4. ðon thng gia hai ñưng cong 54 2.1.5. Góc quay nh nht 57 2.2. Nhng yu t trc dc ñưng st 58 2.2.1. Khái nim chung 58 2.2.2. Phân loi dc trc dc 58 2.2.3. Dc hn ch i p 58 2.2.4. Dc cân bng i cb 61 2.2.5. Dc gia cưng i gc 62 2.2.6. Dc quán tính i j 63 2.2.7. Dc vn doanh 65 2.2.8. Chiu dài các yu t trc dc 66 2.2.9. Ni các yu t trc dc 68 2.3. Phân b ñim phân gii 70 2.3.1. Mc ñích phân b ñim phân gii 70 2.3.2. Phân loi ñim phân gii 70 2.3.3. Ni dung phân b ñim phân gii 70 2.3.4. Nguyên tc phân b ñim phân gii 72 2.4. Yêu cu bình ñ, trc dc ti ñim phân gii 73 2.4.1. Yêu cu v bình ñ ti ñim phân gii 73 2.4.2. Yêu cu v trc dc ti ñim phân gii 74 2.4.3. Chiu dài ga 76 2.5. Thit k bình ñ, trc dc ñưng st 77 2.5.1. B trí ñim ñi dc theo bình ñ và công trình nhân to 77 2.5.2. Thit k trc dc theo ñiu kin tránh ngp nưc 78 2.5.3. Thit k bình ñ và trc dc ñưng st khi gp cu, gp các ñưng 78 giao thông khác và qua hm 2.5.4. Thit k trc dc bo ñm an toàn chy tàu 80 2.5.5. Thit k trc dc bo ñm chy tàu liên tc 81 2.5.6. Nhng s ño v bình ñ và trc dc 83 Chương 3. Vch tuyn 3.1. Nhim v vch tuyn, các phương án v hưng tuyn 85 4
6. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 3.1.1. Nhim v vch tuyn 85 3.1.2. Nêu các phương án v hưng tuyn 85 3.1.3. ðưng chim bay và ñim kinh t, chưng ngi và ñim khng ch 86 3.2. Phân loi vch tuyn 87 3.2.1. Vch tuyn theo ñiu kin ña hình 87 3.2.2. Vch tuyn theo ñiu kin s dng dc gii hn 88 3.3. Nhim v và phương pháp vch tuyn t do và vch tuyn khó 88 khăn 3.3.1. Nhim v và phương pháp vch tuyn t do 88 3.3.2. Nhim v và phương pháp vch tuyn khó khăn 90 3.3.3. Các loi hình trin tuyn 93 3.4. ðc ñim vch tuyn theo nhng ñiu kin ña hình, ña th và ña 96 cht khác nhau 3.4.1. Vch tuyn men sông 96 3.4.2. Vch tuyn ven theo ñưng phân thu 97 3.4.3. Vch tuyn men theo sưn núi 97 3.4.4. Vch tuyn ct ñưng phân thu 98 3.4.5. Vch tuyn theo ña cht phc tp 98 3.5. Vch tuyn qua sông 99 3.6. ðánh giá vic vch tuyn 100 3.7. Quy ñnh bn v bình ñ và trc dc tuyn 101 Chương 4. So sánh kinh t k thut các phương án 4.1. Nhng nguyên tc cơ bn khi so sánh phương án 102 4.1.1. Khái nim 102 4.1.2. Các ch tiêu so sánh phương án 102 4.2. So sánh phương án theo ch tiêu giá tin 103 4.2.1. Ý nghĩa ca vic so sánh theo ch tiêu giá tin 103 4.2.2. So sánh phương án khi ñu tư mt giai ñon 103 4.2.3. So sánh phương án khi ñu tư nhiu giai ñon 106 4.2.4. Phương pháp chn ñ dc hn ch i p theo kinh phí quy ñi 107 4.3. Tính khi lưng công trình và giá thành xây dng các phương án 108 4.3.1. Khái nim 108 4.3.2. Tính khi lưng công tác và giá thành nn ñưng 109 4.3.3. Tính khi lưng công tác và giá thành công trình nhân to 110 4.3.4. Tính khi lưng và giá thành kt cu tng trên 111 5
7. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 4.3.5. Tính khi lưng công tác và giá thành các ga 111 4.3.6. Tính giá thành xây dng các phương án 111 4.4. Tính chi phí khai thác khi so sánh phương án 112 4.4.1. Các phương pháp tính chi phí khai thác khi so sánh phương án 112 4.4.2. Tính chi phí khai thác trc tip theo tiêu chun tng loi 114 4.4.3. Tính chi phí khai thác gián tip theo tiêu chun tng loi 115 Chương 5. La chn các thông s k thut và phân tích kh năng vn chuyn thích ng 5.1. Năng lc tính toán và nhng thông s k thut cơ bn 116 5.1.1. Năng lc tính toán 116 5.1.2. Nhng thông s k thut cơ bn 117 5.2. ð th kh năng vn chuyn, kh năng thông qua có th và yêu cu 117 5.2.1. ð th kh năng vn chuyn, kh năng thông qua có th và yêu cu 117 5.2.2. Các trưng hp tính toán, các trng thái k thut 119 5.3. Tính kh năng thông qua và kh năng vn chuyn có th 119 5.3.1. Tính kh năng thông qua có th 119 5.3.2. Các ch tiêu vn tc 124 5.4. Phân tích kh năng vn chuyn thích ng và la chn thông s k 125 thut ca tuyn ñưng 5.4.1. Phân tích kh năng vn chuyn thích ng 125 5.4.2. La chn các thông s k thut riêng bit ca tuyn ñưng 127 Phn 2. KT CU TNG TRÊN ðƯNG ST, NN ðƯNG ST Chương 1. Cu to kin trúc tng trên 1.1 Ray 130 1.1.1. Công dng và yêu cu ñi vi ray 130 1.1.2. Hình dng và kích thưc hình hc ca ray 130 1.2 Ph tùng ni gi ray 132 1.2.1. Yêu cu ñi vi ph tùng ni gi 132 1.2.2. Ph kin gi ray 133 1.2.3. Mi ni ray và ph kin mi ni 145 1.3 Tà vt 149 1.3.1. Công dng và yêu cu ñi vi tà vt 149 1.3.2. Tà vt st 149 1.3.3. Tà vt g 150 1.3.4. Tà vt bê tông 151 6
8. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1.4. Lp ñá ba lát 154 1.4.1. Công dng và yêu cu ñi vi lp ñá ba lát 154 1.4.2. Mt ct ngang ca lp ñá ba lát 155 1.5. Phòng trôi và gia cưng ñưng cong 162 Chương 2. Thit k ñưng ray 2.1. ðc ñim cu to ca ñôi bánh xe 165 2.2. ðưng ray trên ñưng thng 172 2.2.1. C ly ray trên ñưng thng (S 0) 172 2.2.2. ð nghiêng ca ray 173 2.2.3. V trí mt ngang ñnh hai ray 173 2.3. ðưng ray trên ñưng cong 174 2.3.1. Các ñc ñim ca ñưng ray trên ñưng cong 174 2.3.2. Ni tip ca ñu máy toa xe trên ñưng cong 175 2.3.3. Tính ñ ni rng c ly ray trên ñưng cong 176 2.3.4. ðt ray h bánh trên ñưng cong 190 2.3.5. Siêu cao ray lưng trên ñưng cong 191 2.3.6. ðưng cong chuyn tip 199 2.3.7. ðt ray ngn trong ñưng cong 203 Chương 3. Cu to ghi ñơn 3.1. Khái nim chung 207 3.2. Cu to b ghi ñơn ph thông 209 3.2.1. B phn ñu ghi 209 3.2.2. B phn tâm ghi 213 3.2.3. B phn ni dn trong ghi 216 3.3. Tà vt ghi 217 3.4. Bn v ghi 217 Chương 4. Khái nim ñưng st không mi ni 4.1. Ưu nhưc ñim ca ñưng st có mi ni và không mi ni 219 4.1.1. Nhưc ñim ca ñưng st có mi ni 219 4.1.2. Ưu nhưc ñim ca ñưng st không mi ni 219 4.2. Phân bit chiu dài ray trên ñưng st 220 4.2.1. Ray thông thưng 220 4.2.2. Ray dài có chiu dài ray ln hơn chiu dài ray tiêu chun 220 4.2.3. Ray không mi ni 221 4.3. Nguyên lý cơ bn ñ tính ñưng st không mi ni 222 7
9. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 4.3.1. ng sut nhit σt và lc nhit ñ P t 222 4.3.2. Lc cn tuyn ñưng 222 4.4. Yêu cu v thit k ñưng st không mi ni 223 4.4.1. Yêu cu v bình ñ và trc dc 223 4.4.2. Yêu cu v cu to ñưng ray 223 4.5. ðt ray không mi ni trên ñưng ñang khai thác 225 4.5.1. Công tác cơ bn 225 4.5.2. Công tác chnh lý ñưng st không mi ni 226 Chương 5. Nn ñưng st 5.1. Phân loi trc ngang nn ñưng 227 5.2. Trc ngang nn ñp ñnh hình 228 5.2.1. Cu to nn ñưng 229 5.2.2. Các công trình ca nn ñưng 233 5.3. Trc ngang ñnh hình nn ñào 234 5.4. ðt ñ ñp nn ñưng 235 5.4.1. ðt dùng ñ ñp nn ñưng 235 5.4.2. ðm nén nn ñưng 236 Chuyn ñi ñơn v ño lưng 239 Tài liu tham kho 240 8
10. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - PHN 1 TUYN ðƯNG ST CHƯƠNG 1. TÍNH SC KÉO ðU MÁY 1.1. KHÁI NIM CHUNG. 1.1.1. Mc ñích tính sc kéo ñu máy khi thit k ñưng st. Khi thit k ñưng mi cũng như ci to ñưng cũ vic tính sc kéo cho phép xác ñnh ñưc trng lưng ñoàn tàu, ñc tính và ch ñ chuyn ñng ca tàu (m máy, ñóng máy, ñóng và hãm), vn tc chy tàu và thi gian chy tàu, tiêu hao nhiên liu du ma dút nu là ñu máy ñiêzen, tiêu hao than nưc nu là ñu máy hơi nưc, tiêu hao năng lưng ñin nu là ñu máy ñin. Theo nhng s liu này xác ñnh ñưc chi phí khai thác ca ñưng trong tương lai, do ñó cho phép ñánh giá và so sánh các phương án tuyn thit k. 1.1.2. Mô hình tính ca ñoàn tàu và các lc tác dng lên nó. 1. Các gi thit. Khi tàu chuyn ñng trên ñưng ta xem ñoàn tàu như cht ñim chuyn ñng dưi tác dng ca các lc ñt ti trng tâm. Khi tàu chuyn ñng tin dn ( mi thi ñim vn tc bng nhau v ñi lưng và chiu) ta không xét ñn ni lc vì ni lc không gây ra chuyn ñng mà ch xét ñn ngoi lc gây ra chuyn ñng ca ñoàn tàu. 2. Các ngoi lc. a. Lc kéo F (N, KN) do ñu máy sinh ra và do ngưi lái máy tăng gim hoc ñóng máy. b. Lc cn chuyn ñng W (N, KN) ph thuc vào loi ñoàn tàu, tc ñ chuyn ñng, ñ dc và v trí ñưng cong mà tàu chy trên ñó. Lc cn chuyn ñng xut hin vì nhng nguyên nhân khách quan vì vy ngưi lái máy không ñiu chnh ñưc. c. Lc hãm ñoàn tàu B (N, KN) là lc to ra do con ngưi thông qua b phn hãm ñ cn chuyn ñng ca ñoàn tàu nhm gim hoc gi nguyên vn tc khi xung dc, khi vào ga hoc cho tàu dng li nu cn thit. Ph thuc vào cách ñiu khin chy tàu ca ngưi lái máy mà có th phân ra các ch ñ chy tàu sau: Ch ñ kéo: ñng cơ ca ñu máy m máy. Ch ñ chy ñà: ñng cơ ca ñu máy ñóng máy nhưng không s dng hãm và ñoàn tàu chuyn ñng dưi tác dng ca thành phn trng lc hoc lc quán tính. 9
11. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Ch ñ hãm: ñng cơ ca ñu máy ñóng máy, h thng hãm làm vic. d. Quy tc du. Có th dùng quy tc du như sau: ChiÒu chuyÓn ®éng W > 0 F > 0 B > 0 W 0. Lc hãm bao gi cũng tác dng ngưc chiu chuyn ñng ly du dương B > 0. Lc cn có du dương W > 0 khi ngưc chiu chuyn ñng, có du âm W < 0 khi cùng chiu chuyn ñng. Cũng tn ti quy tc du khác ñó là nhng lc cùng chiu chuyn ñng mang du dương và ngưc chiu chuyn ñng mang du âm. Theo quy tc này lc kéo mang du dương, lc hãm mang du âm, lc cn cũng mang du âm tr trưng hp lc cn do dc khi tàu chuyn ñng xung dc mang du dương tc là kích thích chuyn ñng và khi lên dc mang du âm. e. Lc toàn phn và lc ñơn v. Trong tính toán sc kéo ñu máy ngưi ta ñưa ra khái nim lc toàn phn và lc ñơn v. Nhng lc tính toán cho c ñoàn tàu, cho ñu máy, cho mt toa xe hoc mt nhóm toa xe ñưc gi là lc toàn phn. Các lc này ñưc ký hiu ch in hoa F, W, B và ñơn v ño là Niu tơn (N). Nhng lc tính cho mt ñơn v trng lc ca ñoàn tàu, ca ñu máy, ca toa xe ñưc gi là lc ñơn v. Trng lc ca ñoàn tàu, ca ñu máy, ca toa xe tt nht dùng ñơn v KN vi ñiu kin là khi lưng ca chúng dùng ñơn v tn. Các lc ñơn v này ñưc ký hiu ch thưng f, w, b. F f = (N/KN) (11) (P + Q)g W w = (N/KN) (12) (P + Q)g 10
12. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - B b = (N/KN) (13) (P + Q)g ñây: P khi lưng ñu máy (tn) Q khi lưng ñoàn toa xe (tn) g gia tc trng trưng, g = 9,81 m/s 2 Ví d: lc kéo toàn phn có tr s 385500 N tác dng vào ñoàn tàu có trng lc (P+Q).g = 65000 KN thì lc kéo ñơn v là f = 385500/65000 = 5,93 N/KN Tuỳ theo tương quan gia tr s lc kéo, lc cn ñơn v mà tàu có nhng chuyn ñng khác nhau: nhanh dn, chm dn và ñu. 1.2. LC CN CHUYN ðNG. 1.2.1. Thành phn ca lc cn. Khi chuyn ñng ñoàn tàu chu lc cn do nhiu yu t khác nhau. ð d dàng tính ñn các yu t này ngưi ta chia lc cn chuyn ñng thành hai phn: a. Lc cn cơ bn W 0, w 0: là lc cn tt nhiên khi tàu chy trên ñưng thng, bng và rng thoáng vi vn tc nht ñnh. b. Lc cn ph: xut hin ch khi ñoàn tàu qua dc W i, w i hoc qua ñưng cong Wr, w r hoc khi khi ñng W kñ , w kñ . Ngoài ra cn tính ñn mt s lc cn ph khác như khi có gió to, khi tàu chy trong hm Tng s ñi s ca lc cn cơ bn và lc cn ph gi là lc cn chung ca ñoàn tàu: W = W 0 + W i + W r (N) (14) w = w 0 + w i + w r (N/KN) (15) Như vy lc cn cơ bn luôn luôn xy ra khi tàu chuyn ñng còn lc cn ph có th có tuỳ theo ñiu kin chuyn ñng và ñc tính ca trc dc và bình ñ trên ñon ñưng ñã cho. Lc cn chung ñơn v ca ñu máy w' = w 0' + w i' + w r' (N/KN) (16) Lc cn chung ñơn v ca toa xe w'' = w 0'' + w i'' + w r'' (N/KN) (17) Lc cn chung toàn phn ca ñoàn tàu W = w'.P.g + w''.Q.g (N) (18) Hay W = (w 0' + w i' + w r').P.g + (w 0'' + w i'' + w r'').Q.g (N) 1.2.2. Lc cn cơ bn. 11
13. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1. ðnh nghĩa. Lc cn cơ bn là lc cn khi tàu chy trên ñưng thng, bng và rng thoáng dưi các ñiu kin sau: vn tc tàu chy Vtàu> 10 km/h; vn tc gió Vgió 25 0C (vi các nưc Liên Xô cũ và mt s nưc khác); vn tc chy tàu Vtàu > 10 km/h; t 0 > 10 0C; Vgió < 5 m/s (vi Trung Quc). 2. Các yu t to nên lc cn cơ bn. Lc cn cơ bn phát sinh khi có ma sát gia các b phn ca tàu, gia tàu và ñưng, gia tàu và môi trưng không khí. Khi tàu chy trên ñon thng và bng lc cn cơ bn phát sinh do các nguyên nhân chính sau: a. Lc cn do ma sát gia c trc và bi: là thành phn ln ca lc cn cơ bn, lc cn này t l thun vi h s ma sát trong bi, vi ti trng trc, vi ñưng kính trc và t l nghch vi ñưng kính bánh xe. b. Lc cn do ma sát lăn gia bánh xe và ray: lc cn này xut hin do vành bánh ép trên ray và do ray b võng xung nên tàu chuyn ñng lưn sóng làm tn tht năng lưng. c. Lc cn do ma sát trưt gia ñai bánh và ray: khi bánh xe lăn trên ray thì phát sinh hin tưng trưt. Hai bánh va quay va trưt là do vành bánh xe có cu to hình côn, do ñôi bánh lp không ñúng, do s chn ñng ca máy, do s tip xúc ca ñai bánh vi ray không phi là mt ñim mà là mt di và trên di ñó các bán kính khác nhau. d. Tn tht ñng năng do chn ñng và va chm gia bánh xe và ray mi ni ray, bi vì mi s va ñp ñu làm cho mt phn ñng năng bin thành "công cơ gii" xung kích nên tc ñ gim dn. e. Lc cn không khí: mt vt th chuyn ñng ñu làm không khí xung quanh chuyn ñng. Tc ñ ca các b phn không khí khác nhau tuỳ theo v trí ca vt chuyn ñng. Không khí chính din b nén, phía sau sinh ra chân không, áp lc phía trưc ln hơn phía sau và s chênh lch áp lc ñó to ra lc cn. 1.2.3. Công thc thc nghim tính lc cn ñơn v ca toa xe. Lc cn ñơn v cơ bn ca toa xe ñưc xác ñnh bng thc nghim và ch yu ph thuc vào vn tc chy tàu V (km/h), ti trng trc ca toa xe q 0 (tn/trc), loi toa xe. 1. Công thc thc nghim tính lc cn ñơn v cơ bn cho mt toa xe. a. ði vi toa hàng: Công thc tng quát 12
14. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - c w0" = a + (b + )v (N/KN) toa hàng hai trc Liên Xô (19) q0 1 2 w0" = a + (b + cv + dv ) (N/KN) toa hàng 4, 6, 8 trc LX(110) q0 29 + v w0" = (N/KN) toa hàng 2, 4 trc trung Quc(111) 9 + 5,0 qcabi trong ñó a, b, c, d h s thc nghim Biu 11. H s thc nghim a, b, c, d toa hàng Loi toa a b c d Toa 2 trc 1,4 0,02 0,25 Toa 4 trc 0,7 3 0,1 0,0025 Toa 6 trc 0,7 8 0,1 0,0025 Toa 8 trc 0,7 6 0,038 0,0021 qcabi q0 = (tn/trc) n qcabi khi lưng hàng và bì; q cabi = βqtt + q bì (tn) qtt khi lưng tính toán ca toa xe (tn) qbì khi lưng bì (toa rng) (tn) β h s cht hàng tuỳ theo loi hàng và loi toa xe n s trc ca mt toa xe Lc cn ñơn v cơ bn ca toa xe hàng 4 trc trên ñưng kh 1000 mm nưc ta ñưc tính theo các công thc sau: Vi toa ñc chy bng trưt '' 2 w0 = 1,0 + 0,04V + 0,00032V (N/KN) (112) Vi toa rng chy bng trưt '' 2 w0 = 1,2 + 0,02V + 0,0017V (N/KN) (113) Vi toa ñc chy bng lăn '' 2 w0 = 0,7 + 0,04V + 0,0032V (N/KN) (114) Vi toa rng chy bng lăn '' 2 w0 = 0,9 + 0,02V + 0,0017V (N/KN) (115) Lc cn ñơn v cơ bn ca toa xe khách và toa xe hàng 4 trc trên ñưng kh 1435 mm nưc ta ñưc tính theo các công thc sau: Vi toa xe khách hoc hàng chy bng trưt 2 '' V w0 = 2 + (0,007 + m) (N/KN) (116) 100 13
15. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Vi toa xe khách hoc hàng chy bng lăn 2 '' 80 V w0 = 2,2 + (0,007 + m) (N/KN) (117) V + 38 100 Trong ñó m là h s b mt ñưc quy ñnh như sau: m = 0,033 ñi vi toa xe khách 4 trc m = 0,05 ñi vi toa xe hàng ñc m = 0,033 ñi vi toa xe hàng rng b. ði vi toa khách. Công thc tng quát 2 w0" = a + bv + cv (N/KN) (118) trong ñó a, b, c h s thc nghim Biu 12. H s thc nghim toa khách Loi toa a b c Toa khách Liên Xô 1,4 0,012 0,0003 Toa khách n ð 2,46 0,026 0,00029 20 2 Vi toa khách Trung Quc w 0" = 1,49 + + 0,00032v (N/KN) (119) v Ví d: Tính lc cn toàn phn ca ñoàn toa xe hàng 4 trc Liên Xô có khi lưng 5600 tn ti thi ñim V = 60 km/h bit khi lưng bì ca toa 4 trc là 22 tn, khi lưng tính toán ca toa 4 trc là 62,5 tn và β = 0,9. Gii: qcabi = 22 + 0,9.62,5 = 78,25 tn 78,25 q0 = = 19,56 tn/trc 4 0,3 + .1,0 60 + ,0 0025.602 w0"(4) = 0,7 + = 1,52 (N/KN) 19,56 W0" = w 0".Q.g = 1,52.5600.9,81 = 73502 (N) 2. Công thc tính lc cn bình quân ca ñoàn toa xe. Trong thc t ñoàn tàu ñưc hình thành t nhiu loi toa xe, lúc ñó: W0" = w 0"(2) Q2.g + w 0"(4) Q4.g + w 0"(6) Q6.g (N) (120) W0 " Q2 Q4 Q6 w0" = = w0"(2) + w0"(4) + w0"(6) (N/KN) Q.g Q Q Q n w0" = α2.w 0"(2) + α4.w 0"(4) + α6.w 0"(6) = ∑ w (0 i) ".α i (N/KN) (1 i=1 21) 14
16. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Trong ñó: w" 0(2) , w" 0(4) , w" 0(6) lc cn ñơn v cơ bn ca tng loi toa (N/KN) Q2, Q 4, Q 6 khi lưng các nhóm toa trong ñoàn tàu (tn) α2, α4, α6 t l tính theo khi lưng ca tng loi toa so vi khi lưng ñoàn tàu Mt khác nu bit t l tính theo s lưng ca tng loi toa γi, s toa trong ñoàn tàu m và khi lưng ca tng toa q i (k c hàng và bì) ta có: mγ 2 q2 γ 2 q2 α2 = = (122) m(γ 2 q2 + γ 4 q4 + γ 6 q6 ) γ 2 q2 + γ 4 q4 + γ 6 q6 mγ 4 q4 γ 4 q4 α4 = = (123) m(γ 2 q2 + γ 4 q4 + γ 6 q6 ) γ 2 q2 + γ 4 q4 + γ 6 q6 mγ 6 q6 γ 6 q6 α6 = = (124) m(γ 2 q2 + γ 4 q4 + γ 6 q6 ) γ 2 q2 + γ 4 q4 + γ 6 q6 γ i qi hay là αi = n (125) ∑γ i qi i=1 n ð kim tra tính toán cn s dng công thc ∑α i = 1 i=1 1.2.4. Lc cn ñơn v cơ bn ca ñu máy. ði vi ñu máy khi ñóng và khi m máy có lc cn cơ bn khác nhau. Khi ñóng máy lc cn cơ bn ln hơn khi m máy (khi ñóng máy phi tính thêm lc cn ph do ma sát các b phn chuyn ñng và truyn ñng ca ñu máy sinh ra), tàu chy ñóng máy dưi tác dng ca trng lc hoc lc quán tính. w' oñ = w' o + w' oñ (N/KN) (126) Khi tàu chy m máy và ñóng máy lc cn ñơn v cơ bn có dng tng quát như sau: 2 w' o = a 1 + b 1V + c 1V (N/KN) 2 w' oñ = a 2 + b 2V + c 2V (N/KN) trong ñó a 1, b 1, c 1, a 2, b 2, c 2 các h s thc nghim 1. Khi tàu chy m máy. 2 ðu máy tàu khách w' 0 = 1,9 + 0,01V + 0,0005V (N/KN) (127) 2 ðu máy tàu hàng w' 0 = 2,2 + 0,01V + 0,0003V (N/KN) (128) 2 ðu máy loi mi w' 0 = 1,2 + 0,025V + 0,00016V (N/KN) (129) 2. Khi tàu chy ñóng máy. 15
17. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ði vi ñu máy hơi nưc loi mi: 2 w' 0ñ = 3,0 + 0,002V + 0,0009V (N/KN) (130) ði vi ñu máy ñiêzen loi mi: 2 w' 0ñ = 2,4 + 0,011V + 0,00035V (N/KN) (131) 1.2.5. Lc cn ñơn v cơ bn bình quân ca ñoàn tàu. Khi tàu m máy W0 w 0 .' P + w"0 .Q w0 = = = w' 0δ1 + w" 0δ2 (N/KN) (132) (P + Q)g P + Q Khi tàu ñóng máy W0d w'0d .P + w"0 .Q w0ñ = = = w' 0ñ δ1 + w" 0δ2 (N/KN) (1 (P + Q)g P + Q 33) Trong ñó δ1, δ2 t l v khi lưng ca ñu máy và toa xe so vi khi lưng ñoàn tàu Trong ñi ña s trưng hp δ1 << δ2 vì vy khi tính toán gn ñúng ly w 0 ≈ w" 0 Ví d: Tính lc cn ñơn v cơ bn bình quân ca tàu hàng trưng hp m máy và ñóng máy khi V = 60 km/h. ðoàn tàu bao gm 30% s toa 2 trc và khi lưng mi toa (c hàng và bì) là 30 tn, 40% s toa 4 trc và khi lưng mi toa (c hàng và bì) là 80 tn, 30% s toa 6 trc và khi lưng mi toa (c hàng và bì) là 126 tn. Khi lưng ñoàn toa xe 3000 tn ñưc kéo bi 2 ñu máy TE10 có tng khi lưng là 258 tn, toa xe Liên Xô. Gii: Lc cn ñơn v cơ bn ca ñu máy khi m máy 2 2 w' 0= 2,2+0,01V+ 0,0003V = 2,2 + 0,01.60 + 0,0003.60 = 3,88(N/KN) Lc cn ñơn v cơ bn ca ñu máy khi ñóng máy 2 2 w' 0ñ = 2,4 + 0,011V + 0,00035V = 2,4 + 0,011.60 + 0,00035.60 =4,32 (N/KN) Lc cn ñơn v cơ bn ca toa 2 trc ,0 25 ,0 25 w" 0(2) = 1,4+(0,02+ )V = 1,4+(0,02+ ).60 = 3,6 (N/KN) q0 30 / 2 Lc cn ñơn v cơ bn ca toa 4 trc 0,3 + 1,0 V + ,0 0025V 2 0,3 + .1,0 60 + ,0 0025.602 w" 0(4) = 0,7 + = 0,7 + q0 80 / 4 =1,6(N/KN) 16
18. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Lc cn ñơn v cơ bn ca toa 6 trc 8 + 1,0 V + ,0 0025V 2 8 + .1,0 60 + ,0 0025.602 w" 0(6) = 0,7 + = 0,7 + q0 126 / 6 =1,65 (N/KN) Ta có t l theo khi lưng ca các loi toa xe γ 2 q2 .3,0 30 α2 = = = 0,11 γ 2 q2 + γ 4 q4 + γ 6 q6 .3,0 30 + .4,0 80 + .3,0 126 γ 4 q4 .4,0 80 α4 = = = 0,41 γ 2 q2 + γ 4 q4 + γ 6 q6 .3,0 30 + .4,0 80 + .3,0 126 γ 6 q6 .3,0 126 α6 = = = 0,48 γ 2 q2 + γ 4 q4 + γ 6 q6 .3,0 30 + .4,0 80 + .3,0 126 Kim tra Σαi = 0,11 + 0,41 + 0,48 = 1 Lc cn ñơn v cơ bn bình quân ca ñoàn toa xe w" 0= α2w" 0(2) + α4w" 0(4) + α6w" 0(6) = 0,11.3,6+0,41.1,6+0,48.1,65=1,85 (N/KN) Lc cn ñơn v cơ bn bình quân ca tàu hàng khi m máy w'0 P + w"0 Q ,3 88.258 + ,185.3000 w0 = = = 2,01 (N/KN) P + Q 258 + 3000 Lc cn ñơn v cơ bn bình quân ca tàu hàng khi ñóng máy w'0d P + w"0 Q ,4 32.258 + ,185.3000 w0ñ = = = 2,05 (N/KN) P + Q 258 + 3000 1.2.6. Lc cn ph. 1. Lc cn do ñ dc W 1, w i. h Wi (m) (P+Q)g α L (km) Hình 12. Lc cn do ñ dc W i Khi tàu chy trên dc thì phát sinh mt lc song song vi ñưng, chiu ca lc này hoc trùng vi chiu chuyn ñng (xung dc) hoc ngưc chiu chuyn ñng (lên dc). 17
19. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Wi = 1000(P+Q)g.sin α (N) (134) Vì α nh (thm chí vi dc 15‰ thì α = 0 051') nên có th coi sin α = tg α h i mà tg α = = do h tính bng (m) và L tính bng (km) L 1000 i Khi ñó W i = 1000(P+Q)g = (P+Q)gi 1000 Wi (P + Q)gi wi = = = i (135) (P + Q)g (P + Q)g Như vy lc cn ñơn v do dc v tr s bng ñ dc và w i mang du dương khi tàu lên dc, mang du âm khi tàu xung dc. Ví d: Nu ñoàn tàu có khi lưng 6000 tn chy trên dc 5‰ thì w i = 5 (N/KN) và W i = (P+Q)g.w i = 6000.9,81.5 = 294300 N 2. Lc cn do ñưng cong W r, w r. Khi tàu vào ñưng cong chu mt lc cn do nhng nguyên nhân chính sau ñây: a. Do vành bánh phía ngoài sit cht vào má trong ray lưng dưi tác dng ca lc ly tâm. b. Do trưt ngang ca ñu máy toa xe khi vào ñưng cong. c. Do bánh xe trên cùng mt trc không chy trên cùng mt chiu dài, bánh xe phía ngoài phi vưt nhanh lên vì ñưng phía ngoài dài hơn nên bánh xe va quay va trưt. Lc cn do ñưng cong ch yu ph thuc vào bán kính ñưng cong, vào kh ñưng, vào ñưng kính bánh xe, vào c ly cng nhc ca toa xe, vào vn tc chy tàu, vào siêu cao ray lưng. ð xác ñnh lc cn do ñưng cong thưng s dng các công thc kinh nghim sau: a. Khi chiu dài ñưng cong ln hơn chiu dài ñoàn tàu (l c > l t) 700 wr = (N/KN) ñi vi ñưng 1435 mm (1 R 36) 425 wr = (N/KN) ñi vi ñưng 1000 mm (1 R 37) Trong ñó R bán kính ñưng cong (m) 18
20. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - L t R , α , K Hình 13. l c > l t b. Khi chiu dài ñưng cong < chiu dài ñoàn tàu (l c < l t), mt phn tàu nm trong ñưng cong thì chu lc cn do ñưng cong: o 700 lc 12 2, α wr = . = (N/KN) ñưng 1435 mm (138) R lt lt πRα o Rα o vì l c = = 180o 57 3, o 425 lc 5,7 α wr = . = (N/KN) ñưng 1000 mm (139) R lt lt L t R , α , K Hình 14. l c < l t c. Khi tàu nm trên nhiu ñưng cong. Trưng hp th nht tàu nm mt phn trên các ñưng cong: L t α1 α 2 Hình 15. Tàu nm trên mt phn ñưng cong 12 (2, α1 + α 2 ) wr = (N/KN) ñưng 1435 mm (140) lt (5,7 α1 + α 2 ) wr = (N/KN) ñưng 1000 mm (141) lt Trưng hp th hai tàu nm trn trên các ñưng cong: 19
21. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - L t R1 , α 1 , K 1 R 2 , α 2 , K 2 Hình 16. Tàu nm trn trong 2 ñưng cong 12 (2, α1 +α 2 ) wr = (N/KN) ñưng 1435 mm (142) lt (5,7 α1 +α 2 ) wr = (N/KN) ñưng 1000 mm (143) lt Khi tàu vào ñưng cong lc cn do ñưng cong ñưc coi tương ñương như lc cn do ñ dc i r nào ñó. Do ñó khi tàu vào ñưng cong thì chu mt lc cn ph ik = ±i + i r (144) ik ñ dc tính ñi (dc dn xut) ir luôn dương vì lc này luôn trái chiu chuyn ñng i dc thc t hay dc trung bình, có du (+) khi lên dc; du () khi xung dc Ví d: Hãy xác ñnh lc cn do ñưng cong và dc dn xut trên ñon tuyn sau bit l tàu = 400m, ñưng kh 1000 mm 5 0 6 500 450 600 R = 500 m 1 R 3 = 800 m α = 150 0 1 α3 = 20 K = 130 m 1 75 m 500 m K3 = 279 m R 2 = 600 m 0 α2 = 10 K 2 = 105 m Gii: K1 < lt  K1 + 75 + K 2 < lt K 2 < lt  5,7 Σα o 5,7 .(15 +10) wr = = = 0,47 ≈ 0,5 (N/KN) lt 400 wr = ir = 0,5 ‰ Chiu lên dc i k = 5 + 0,5 = 5,5‰ Chiu xung dc i k = 5 + 0,5 = 4,5‰ 20
22. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 5,7 α .5,7 20 K3 = 279m 10 km/h. Lúc tàu khi ñng phát sinh lc cn ph khi ñng vì: + Du c trc b chy xung dưi ñông ñc li làm cho h s ma sát ϕ tăng lên. + Tàu ñ ray b võng xung khi tàu chy ma sát tăng lên. Công thc thc nghim tính lc cn khi ñng: A wkñ = (N/KN) (145) q0 + 7 A = 142 ñi vi toa chy bc (trưt) A = 28 ñi vi toa có bi cu q0 ti trng trc (T/trc) Hin nay khi tính sơ b ngưi ta ly w kñ = 4 N/KN d. Lc cn chuyn ñng trong hm W h, w h. Khi tàu chy trong hm trưc tàu không khí b ép, không khí chèn hai bên mn tàu, cui tàu không khí xon li do ñó gây nên lc cn. Tuỳ theo chiu dài hm, ñ m ưt và tc ñ chy tàu mà w h = 0,5 ÷ 1,5 N/KN e. Lc cn tăng thêm do gió, do nhit ñ thp. Khi V gió > 10 m/s và khi nhit ñ không khí môi trưng xung thp làm du m c trc b ñông ñc li làm tăng lc cn ca tàu. w0(g,t) = w 0(1+ αg).(1+ αt) (N/KN) (146) αg, αt các h s tính ñn gió mnh, ñn nhit ñ thp. 1.2.7. Các bin pháp làm gim lc cn. Làm gim lc cn thì tăng ñưc vn tc và trng lương ñoàn tàu, mt khác làm cho ñu máy tiêu th ít nhiên liu nên phí tn vn doanh trc tip gim. Làm gim lc cn bng các bin pháp sau: a. Ci thin tuyn ñưng. Tăng cưng năng lc kt cu tng trên: Dùng ray nng ñ khi tàu chy ít b võng. Dùng ray dài, ray hàn không mi ni ñ gim bt lc xung kích mi ni. 21
23. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Dùng lp ñá ba lát dày ñưc chèn cht dưi tà vt. Gi c ly ñưng ñúng v trí thit k. b. Khi thit k tuyn mi. Gim bt tr s dc và chiu dài dc. Dùng bán kính R ln và gim bt góc quay α. c. Ci thin ñu máy toa xe. Dùng toa xe 4 trc thay cho toa xe 2 trc ñ gim c ly cng nhc và tăng ti trng trc. Dùng bi cu thay cho bi trưt (ñ gim w kñ ). Dùng du tt và tra du kp thi. Dùng toa xe và ñu máy theo hình thoi. d. ð cao cht lưng tu sa ñưng và ñu máy toa xe. 1.3. LC HÃM ðOÀN TÀU. 1.3.1. Các phương tin hãm tàu. ð gim tc, ñ gi nguyên vn tc hoc ñ tàu dng ngưi ta dùng các phương tin hãm. Có th to ra lc hãm bng hai cách: 1. Hãm cơ. Hãm bng má phanh (guc hãm) như ép guc hãm vào băng ña bánh xe hoc ép guc hãm vào ray. 2. Hãm ñin. Hãm bng cách thay ñi tác dng ca ñng cơ ñin ca ñu máy (ñi vi ñu máy ñin và diêzen truyn ñng ñin, hãm bng cách bin ñi cơ năng thành ñin năng, ñin năng này tr v mng ñin qua dây tip xúc gi là hãm hoàn nguyên. ñu máy hơi nưc hãm bng cách m ngưc chiu hơi vào xi lanh cách này rt nguy him) Lc hãm ñoàn tàu thưng ln hơn lc kéo. 1.3.2. Tính lc hãm do tác dng ca má phanh. 1. Cơ ch hình thành. Khi ép guc hãm vào vành bánh xe bng mt lc K thì gia chúng xut hin lc ma sát có tr s F ms = K. ϕk ( ϕk h s ma sát gia guc hãm và vành bánh). ðng thi khi ñó cũng xut hin mt lc có tr s R = K. ϕk tác dng t vành bánh vào má phanh theo chiu ngưc li. 22
24. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - V M 1 F = K ϕ ms K K ϕ K K b K ϕ K R = K ϕ K A b 2 b 1 M 2 Hình 17. Hình thành lc hãm tàu b Di hai lc v tâm trc + Lc F ms = K. ϕk và mômen M 1 tác dng vào vành bánh xe. + Lc R = K. ϕk và mômen M 2 tác dng vào khung xe thông qua b phn hãm. + Mômen M 2 b trit tiêu bi các lc thng góc gia bánh và ray, ch còn M 1 tác dng vào vành bánh xe. + Thay M 1 bng ngu lc b b 1 vi cánh tay ñòn D/2 trong ñó b = K. ϕk là lc hãm, b 1 = K. ϕk là lc tác dng t bánh vào ray, ti ñim A có b 2 = K. ϕk là phn lc tác dng t ray vào bánh xe theo chiu ngưc li. Như vy nguyên nhân gây ra lc hãm b chính là lc ma sát F ms = K. ϕk và tt nhiên s xut hiên lc hãm không th thiu s tn ti ca sc bám gia bánh xe và ray F ψ = P h.ψ ñ ñm bo cho bánh xe lăn t t và dng li. 2. Hn ch lc hãm theo ñiu kin bám. Khi tăng lc ép K tác dng vào mt trc thì b = K. ϕk tăng nhưng b ≤ F ψ = P h.ψ (1) Trong ñó Ph ti trng tính cho mt trc ñưc hãm ψ h s bám lăn gia bánh xe và ray Vì nu b > F ψ thì sc bám mt, bánh xe ngng quay, má phanh bó cht kéo bánh xe lt trên ray làm bánh xe mòn vt. Hin tưng như th gi là bó hãm và cn tránh nó trong vn dng ñu máy toa xe. ψ Như vy K ≤ Ph = δPh (2) ϕ k ψ δ = hiu sut hãm ϕ k ñu máy δ = 0,5 ÷ 0,6 23
25. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - toa hàng δ = 0,6 ÷ 0,65 toa khách δ = 0,7 ÷ 0,9 3. H s ma sát gia guc hãm và vành bánh xe ϕk. H s ma sát ϕk ch yu ph thuc vào vn tc chy tàu (km/h), vào lc nén ca guc hãm K (KN), vào các yu t khác như thi gian kéo dài quá trình hãm, ñ cng ca guc hãm, trng thái mt lăn H s ma sát ϕk ñưc xác ñnh bi các công thc thc nghim. + Vi má phanh gang 16.k +1000 V +100 ϕk = 0,6 . (3) 80.k +1000 5V +100 + Vi má phanh gang có tăng hàm lưng pht pho 16.k +1000 V +100 ϕk = 0,5 . (4) 52.k +1000 5V +100 + Vi má phanh kim loi hn hp k + 200 V +150 ϕk = 0,44 . (5) 4.k + 200 2V +150 Trong ñó k lc nén má phanh ñơn v K k = vi má phanh kép (hãm hai phía) 4 K k = vi má phanh ñơn (hãm mt phía) 2 4. Tính lc hãm ca ñoàn tàu do tác dng ca guc hãm sinh ra. Lc hãm toàn phn tác dng vào ñoàn tàu bng tng ca tích các lc ép má phanh vi các h s ma sát B = 1000 ∑ Kϕk (N) (6) Trong ñó K lc ép má phanh lên mt trc (KN). Lc hãm ñơn v tác dng lên ñoàn tàu B ∑ Kϕ k b = = 1000 = 1000 δ.ϕk (N/KN) (7) (P + Q)g (P + Q)g ΣK δ = hiu sut hãm ca các guc hãm ñoàn tàu. (P + Q)g Nu ñoàn tàu có các toa xe có cùng loi guc hãm ta dùng công thc (6), (7) ñ xác ñnh lc hãm. 24
26. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Nu ñoàn tàu có nhiu loi toa và trang b các loi guc hãm khác nhau thì ta tính cho tng nhóm toa riêng bit. 1 2 n ∑ K d ∑ K x 1 ∑ K x 2 ∑ K x n = δñ ; = δx ; = δx ; = δx (P + Q)g (P + Q)g (P + Q)g (P + Q)g Nu h s ϕk khác nhau ta có: ñ 1 1 2 2 n n b = 1000( δñϕk + δx ϕk + δx ϕk + + δx ϕk ) (N/KN) (8) Như vy dùng công thc trên ñ tính lc hãm là phc tp, ñ ñơn gin phép tính y ngưi ta s dng phương pháp dn xut. 5. Tính lc hãm ca ñoàn tàu theo phương pháp dn xut (phương pháp thu gn). H s thc t ϕk ca guc hãm mi bánh xe ph thuc vào vn tc chy tàu V và lc ép guc hãm k. ð ñơn gin phép tính ngưi ta loi tr tham s k ra khi ϕk bng cách thay th h s ma sát thc t ϕk bng h s ma sát tính toán ϕkt và lc ép ca guc hãm thc t k ñưc thay th bng lc ép tính toán k t. ð ñm bo ñiu kin lc hãm không b thay ñi ta phi có: B = 1000 ΣKϕk = 1000ΣKtϕkt ϕ k hay là Kϕk = K tϕkt
    K t = K (9) ϕ kt Như vy ñ xác ñnh K t cn bit k, ϕk, ϕkt . Tr s ϕk ñưc xác ñnh theo các công thc (3, 4, 5), còn ϕkt cũng ñưc xác ñnh theo công thc này song vi ñiu kin là k t = 27 (KN/trc) ng vi tr s lc nén trung bình ca guc hãm toa xe 4 trc Liên Xô. + Vi má phanh gang: 16k +1000 V +100 16.27 +1000 V +100 ϕkt = 0,6 . = 0,6 . 80k +1000 5V +100 80.27 +1000 5V +100 V +100 = 0,27. 5V +100 16k +1000 V +100 6,0 . ϕ k 80k +1000 5V +100 16k +1000 Kt = K = K = 2,22 K (KN) ϕ V +100 80k +1000 kt ,0 27 5V +100 + Vi má phanh gang có tăng hàm lưng pht pho: 16k +1000 V +100 16.27 +1000 V +100 ϕkt = 0,5 . = 0,5 . 52k +1000 5V +100 52.27 +1000 5V +100 25
27. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - V +100 = 0,30. 5V +100 16k +1000 V +100 5,0 . ϕ k 52k +1000 5V +100 16k +1000 Kt = K = K = 1,67 K (KN) ϕ V +100 52k +1000 kt 3,0 5V +100 + Vi má phanh kim loi hn hp ly k t = 16 (KN/trc) (toa Liên Xô): k + 200 V +150 16 + 200 V +150 ϕkt = 0,44 . = 0,44 . 4k + 200 2V +150 4.16 + 200 2V +150 V +150 = 0,36. 2V +150 k + 200 V +150 ,0 44 . ϕ k 4k + 200 2V +150 k + 200 Kt = K = K = 1,22 K (KN) ϕ V +150 4k + 200 kt ,0 36 2V +100 nưc ta và mt s nưc trên th gii (Trung Quc) ly k t = 17,5 (KN/trc) + Vi má phanh gang: 16k +1000 V +100 16.17 5, +1000 V +100 ϕkt = 0,6 . = 0,6 . 80k +1000 5V +100 80.17 5, +1000 5V +100 V +100 = 0,32. 5V +100 16k +1000 V +100 6,0 . ϕ k 80k +1000 5V +100 16k +1000 Kt = K = K = 1,88 K (KN) ϕ V +100 80k +1000 kt ,0 32 5V +100 + Vi má phanh gang có tăng hàm lưng pht pho: 16k +1000 V +100 16.17 5, +1000 V +100 ϕkt = 0,5 . = 0,5 . 52k +1000 5V +100 52.17 5, +1000 5V +100 V +100 = 0,34. 5V +100 16k +1000 V +100 5,0 . ϕ k 52k +1000 5V +100 16k +1000 Kt = K = K = 1,47 K (KN) ϕ V +100 52k +1000 kt ,0 34 5V +100 + Vi má phanh kim loi hn hp ly. 26
28. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - k + 200 V +150 17 5, + 200 V +150 ϕkt = 0,44 . = 0,44 . 4k + 200 2V +150 .4 17 5, + 200 2V +150 V +150 = 0,36. 2V +150 k + 200 V +150 ,0 44 . ϕ k 4k + 200 2V +150 k + 200 Kt = K = K = 1,22 K (KN) ϕ V +150 4k + 200 kt ,0 36 2V +100 Thông thưng các tr s K,K t ñưc ñưa ra trong quy trình tính sc kéo ñu máy. Cui cùng lc hãm ñơn v có dng: ΣK t b = 1000 .ϕkt = 1000 δtϕkt (N/KN)) (147) (P + Q)g ΣK t Trong ñó δt = hiu sut hãm tính toán, nó th hin lc nén có tr (P + Q)g s là bao nhiêu tác dng vào mt ñơn v trng lc ca ñoàn tàu. ð xác ñnh hiu sut hãm tính toán ca toa xe cn bit: + S toa có hãm ca tng nhóm toa trong tng ñoàn tàu n i. + S trc có hãm ca mi toa ca tng nhóm toa trong ñoàn tàu m i. + Lc nén tính toán trên mi trc toa ca tng nhóm toa K t(i) . + Khi lưng ñoàn toa xe Q. Lc ép toàn phn trên tt c các trc có hãm ca ñoàn toa xe: ΣKt = Σni.m i.K t(i) (KN) Hiu sut hãm tính toán ca toa xe: Σn m K ΣK tx i i t(i) δt = = (148) Qg Qg Nu tính c hãm ca ñu máy thì: ΣK tx + ΣK td δt = (149) (P + Q)g Chú ý: Khi hãm tàu khn cp s dng 100% lc hãm ln nht α = 1 Khi hãm tàu dng ga s dng 50% lc hãm ln nht α = 0,5 Khi hãm tàu xung dc s dng 20% lc hãm ln nht α = 0,2 Ví d: Mt ñoàn tàu có 3 loi toa xe vi Q = 3000 tn gm: 8 toa xe ch hàng 4 trc hãm mt phía (phanh ñơn) có K 1 = 65 KN/trc 15 toa xe rng 4 trc hãm mt phía (phanh ñơn) có K 2 = 35 KN/trc 10 toa xe ch hàng 2 trc hãm hai phía (phanh kép) có K 3 = 65 KN/trc 27
29. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Hãy tính lc hãm ñơn v khi ñoàn tàu chy vi vn tc 60 km/h, các toa xe dùng má phanh gang có k t = 17,5 KN/trc. Gii: a. Tính lc hãm theo phương pháp thông thưng. Trưc ht tính: 16k +1000 V +100 ϕk = 0,6 . 80k +1000 5V +100 + ði vi nhóm toa xe th nht ta có: K1 65 k1 = = = 32,5 KN 2 2 16.32 5, +1000 60 +100 ϕk1 = 0,6 . = 0,101 80.32 5, +1000 .5 60 +100 + ði vi nhóm toa xe th hai ta có: K 2 35 k2 = = = 17,5 KN 2 2 16.17 5, +1000 60 +100 ϕk2 = 0,6 . = 0,128 80.17 5, +1000 .5 60 +100 + ði vi nhóm toa xe th ba ta có: K 3 65 k3 = = = 16,25 KN 4 4 16.16,25 +1000 60 +100 ϕk3 = 0,6 . = 0,131 80.16,25 +1000 .5 60 +100 Như vy lc hãm toàn phn ca c ñoàn tàu là: B = 1000( ΣnimiΣKiϕki ) B = 1000(8.4.65.0,101 + 15.4.35.0,128 + 10.2.65.0,131) B = 650000 N B 650000 b = = = 22,09 (N/KN) Qg 3000 ,9. 81 b. Tính theo phương pháp dn xut (thu gn) Trưc ht tính: V +100 60 +100 ϕkt = 0,32. = 0,32. = 0,128 5V +100 5.60 +100 + ði vi nhóm toa xe th nht tính lc nén tính toán cho mt trc bánh: ϕ k1 ,0 101 Kt1 = .K1 = .65 = 51,29 KN ϕ kt ,0 128 28
30. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - + ði vi nhóm toa xe th hai tính lc nén tính toán cho mt trc bánh: ϕ k 2 ,0 128 Kt2 = .K 2 = .35 = 35 KN ϕ kt ,0 128 + ði vi nhóm toa xe th ba tính lc nén tính toán cho mt trc bánh: ϕ k3 ,0 131 Kt3 = .K 3 = .65 = 66,52 KN ϕ kt ,0 128 Lc hãm toàn phn ca ñoàn tàu là: B = 1000 ϕkt (ΣnimiΣKi) B = 1000.0,128(8.4.51,29 + 15.4.35 + 10.2.66,52) = 650000 KN B 650000 b = = = 22,09 (N/KN) Qg 3000 ,9. 81 Kt lun: T hai phương pháp khác hn nhau nhn ñưc kt qu như nhau song rõ ràng phương pháp thu gn ñơn gin hơn. 1.3.3. Tính lc hãm hoàn nguyên (vi ñu máy ñin và ñu máy ñiêzen truyn ñng ñin). Lc hãm hoàn nguyên xy ra khi tàu chy ñóng máy xung dc. Lúc này mc dù ñã ngt ñin ñng cơ ñin kéo, nhưng bánh xe tip tc quay và qua h thng bánh răng làm quay trc ñng cơ ñin bin nó thành máy phát ñin tr li mng ñng thi to ra mô men hãm (lc hãm). ð tàu xung dc vi tc ñ cho phép thưng s dng hãm ñiu hoà (hãm ñu máy), khi ñó ñi lưng tc ñ cho phép ñưc xác ñnh theo phương pháp cơ hc (hãm toa xe) ñ sao cho ng vi chiu dài hãm n ñnh tàu phi dng ñưc. Lc hãm cn thit B ct ñ gi tc ñ cho phép khi tàu xung dc i k có th xác ñnh t ñiu kin cân bng lc tác dng khi tàu chuyn ñng ñu. Bct + Pgw' 0ñ + Qgw" 0 = (P+Q)gi k (N) Bct = (P+Q)gi k Pgw' 0ñ Qgw" 0 (N) (150) hoc là Bct + (P+Q)gw 0ñ = (P+Q)gi k (N) Bct = (P+Q)g(i k w 0ñ ) (N) (1 51) Ví d: Xác ñnh lc hãm ñiu hoà cn thit vi ñoàn tàu do ñu máy BL80 kéo có (P+Q) = 3800 tn, i k = 10‰, V = 75 km/h, w 0ñ = 2,3 N/KN Bct = (P+Q)g(i k w 0ñ ) = 3800.9,81.(10 2,3) = 281586 (N) 1.4. LC KÉO VÀ ðC TÍNH LC KÉO CA ðU MÁY. 1.4.1. Khái nim chung. 29
31. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Hin nay ngành ñưng st th gii s dng các loi sc kéo: ñin, ñiêzen, hơi nưc, khí. Hiu sut ca ñu máy ñin 18 ÷ 25%, ñiêzen 24 ÷ 28%, hơi nưc 6 ÷8%. ði vi mi ñu máy ngưi ta tìm ra vn tc tính toán V p và lc kéo tính toán Fkp mà ng vi chúng ñu máy ñưc s dng hp lý nht. Nhng tr s này ñưc ñưa ra trong quy trình tính sc kéo. 1.4.2. S th hin lc kéo ca ñu máy. a. ði vi ñu máy hơi nưc. V M P i F A F 1 F 2 Hình 18. Hình thành lc kéo F ñu máy hơi nưc. Áp lc hơi nưc P i hình thành trong xi lanh ñưc ñun sôi làm cho pít tông chuyn ñng và thông qua h thng cn biên làm cho bánh xe quay vi mô men M. Thay M bng ngu lc FF 1. F lc kéo ca ñu máy ti tâm quay ca bánh xe. F1 lc ñt ti ñim tip xúc gia bánh xe và ray (ñim A) tác dng t bánh xe xung ray có hưng ngưc chiu chuyn ñng. Ti A có phn lc F 2 tác dng t ray vào bánh xe và ñây là ngoi lc gây ra chuyn ñng ca ñoàn tàu. b. ði vi ñu máy ñin và ñu máy ñiêzen. M 2 r 2 r 1 M 1 F F A F 1 2 30
32. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Hình 19. Lc kéo F ca ñu máy ñiêzen Trc ñng cơ quay sinh ra mô men M 1, khi ñó bánh xe quay sinh ra mô men M 2 M2 = M1η Trong ñó: r = 2 h s truyn ñt r1 η h s xét ñn tn tht trong quá trình truyn ñt Thay mô men M 2 bng ngu lc như ñu máy hơi nưc ñ phân tích lc. 1.4.3. Phân bit ba khái nim v lc kéo ñu máy. a. Lc kéo ch thi F i. Là lc kéo tác dng lên vành bánh hoàn toàn tương ng vi công do hơi nưc tác dng lên pít tông hoc tương ng vi công do ñng cơ ñin sinh ra trong ñu máy ñin và ñiêzen mà không xét ñn s hao ht do sc cn ca các b phn máy móc ca ñu máy. b. Lc kéo bám F k. Là lc kéo ñt lên vành bánh, nó ñưc xác ñnh bng lc kéo ch th vi sc cn ca các b phn máy móc ca ñu máy. Fk = F i Pg. w' 0 (N) (1 52) Trong ñó Pg. w' 0 sc cn ca các b phn máy móc ca ñu máy. c. Lc kéo có ích F c. Là lc kéo móc ni ca ñu máy vi toa xe ñu tiên. Fc = F k Pg(w' 0 + w' i + w' r) (N) (153) lc này dùng ñ thng lc cn ca ñoàn tàu. Chú ý: Khi tính sc kéo ngưi ta s dng F k mà không s dng F i vì chuyn ñng trên ñưng phc tp do các yu t dc và ñưng cong. 1.4.4. Hn ch lc kéo theo ñiu kin bám. F là lc bên trong do ngưi ñiu khin, F tăng thì F 2 tăng nhưng F ch tăng ñn mt gii hn ti ña nào ñó. Lc ti ña này không vưt quá lc bám gia bánh xe và ray. Fk ≤ 1000 ΣPg. ψ (N) (154) Trong ñó: ψ h s ma sát bám lăn gia bánh xe và ray. ΣP khi lưng bám ca ñu máy, ñó là khi lưng ca các bánh xe ch ñng ñè lên ray. 31
33. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Gii thích: Vì khi F k > 1000 ΣPg. ψ thì sc bám gia bánh xe và ray s mt ñi dn ñn bánh xe không th lăn mà bt ñu trưt tăng nhanh chuyn ñng tròn theo tâm trc dn ñn bánh xe ñánh võng ti ch. Mun tránh hin tưng ñó phi gim bt lc kéo hoc ri cát lên ray tăng thêm sc bám. H s ma sát bám lăn ψ gia bánh xe và ray ph thuc vào cu to ca các b phn chy ca ñu máy, vào trng thái mt ray và vành bánh, vào nhiu yu t khác. Vì vy ψ ñưc xác ñnh bng thc nghim. + ði vi ñu máy hơi nưc: A ψ = 100 + V Trong ñó: V tc ñ tàu chy A h s thc nghim; A=22 ÷28 tuỳ ñu máy;A=30 ñu máy hin ñi + ði vi ñu máy ñin và ñiêzen: A ψ = B + C + DV Trong ñó: B, C, D h s thc nghim 10 ψ = 0,20 + vi ñu máy ñiêzen kh ñưng 1000 mm 100 +12V 8 ψ = 0,25 + vi ñu máy ñiêzen kh ñưng 1435 mm 100 + 20V + Khi tàu chy trên ñưng cong có R ≤ 400m và trong hm thì ψ gim xung. + Thưng ψ = 0,4 vi ray sch có ri lp bt thch anh mn ψ = 0,15 ray m ưt. 1.4.5. Các khái nim v trng lưng ñu máy. Khi lưng bám ca ñu máy: là khi lưng ca các bánh xe ch ñng ñè lên ray Khi lưng tính toán ca ñu máy: là khi lưng ca ñu máy cng vi tăng ñe than nưc và 2/3 s than nưc. ñu máy ñin và ñu máy ñiêzen khi lưng bám bng khi lưng tính toán vì nó không có bánh dn hưng và tăng ñe than nưc. 1.4.6. Tng s lc kéo ca nhiu ñu máy. ð nâng cao khi lưng và vưt qua nhng dc ln ngưi ta tăng cưng lc kéo bng cách dùng hai hoc ba ñu máy. ðu máy ph thêm có th lp ñu (kéo) hay cui (ñy). Nu lc kéo quá ln d xy ra ñt móc, nu lc ñy quá ln thì vào 32
34. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ñưng cong toa xe có nguy cơ b lt ra ngoài. Do ñó ngưi tài x phi phi hp cho ăn khp. 1.5. PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CHUYN ðNG CA ðOÀN TÀU. 1.5.1. Phân tích ñiu kin chuyn ñng ca ñoàn tàu. Tàu chuyn ñng ñưc là do lc tác ñng lên nó. Quá trình vn ñng ca ñoàn tàu trên tuyn ñưc ñc trưng bi ba ch ñ làm vic ca ñu máy. a. Ch ñ kéo (m máy). R = F k W (N) (155) r = f k w (N/KN) trong ñó : R, r hp lc toàn phn và hp lc ñơn v b. Ch ñ chy ñà (ñóng máy). R = Wñ (N) (156) r = wñ (N/KN) c. Ch ñ hãm. R = (W ñ + B) (N) (157) r = (w ñ +b) (N/KN) ðc trưng vn ñng ca ñoàn tàu ñưc xác ñnh bi tr s và hưng ca hp lc. + Nu R = 0 thì tàu chy ñu hoc ñng yên. + Nu R > 0 thì ñoàn tàu vn ñng có gia tc. + Nu R < 0 thì ñoàn tàu vn ñng gim tc. 1.5.2. S ph thuc ca hp lc vào tc ñ chy tàu. Bi vì lc kéo bám F k ph thuc vào vn tc tàu chy V (thông qua h s ψ), sc cn cơ bn W 0 cũng ph thuc vào vn tc chy tàu V cho nên chúng ta có th dùng phương pháp ñ th ñ xác ñnh giá tr ca hp lc và t ñó phân tích ñc tính vn ñng ca ñoàn tàu. Ta có Fk = f 1(V) W0 = f 2(V) do ñó ñ th ca chúng bao gi cũng xác ñnh ñưc thông qua vic kho sát các hàm s trên. Bi vì sc cn ph không ph thuc vào vn tc nên: W = W 0 + W i t ñó R = F k W Trên hình v trình bày phương pháp xác ñnh giá tr R 33
35. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Trên hình ñưng cong F k = f(V) biu th ñc tính sc kéo ca ñu máy ñã cho, ñưng cong W = f(V) biu th sc cn ca ñoàn tàu. T hình v ta thy R gim khi tăng vn tc chy. mt vn tc V cb nào ñó mà tr s ca lc kéo và lc cn bng nhau F k = W thì vn tc ñó ñưc gi là vn tc cân bng (ví d ñây nu ñoàn tàu 0 chy trên ñưng thng và bng thì vn tc cân bng là V cb , còn ñoàn tàu chy trên i tuyn ñưng có thêm sc cn ph thì vn tc cân bng là V cb ). Vn tc cân bng là vn tc ln nht mà ñoàn tàu có th ñt ñưc do kt qu ca gia tc gây ra trên ñon ñưng kho sát. F K W (V) W (V) W0 F K (V) i o O V V V cb cb Hình 110. Quan h gia F k, W và V T phân tích trên ta có nhn xét: Nu V 0 Nu V = V cb thì R = 0 Nu V > V cb thì R <0 1.5.3. Thành lp phương trình vi phân chuyn ñng ca ñoàn tàu. Nu xem xét chuyn ñng ca ñoàn tàu có khi lưng (P+Q) tn như mt cht ñim có lc ñt ti trng tâm thì khi ñó theo ñnh lut II Niu tơn: R = ma Trong ñó: R Hp lc toàn phn tác dng lên ñoàn tàu (N) m khi lưng ñoàn tàu m = 1000(P+Q) (kg) a gia tc chuyn ñng (m/s 2) T công thc trên chúng ta có: dv R a = = dt m 34
36. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Nu ta nhân c t s và mu s ca v phi vi gia tc rơi t do g thì: dv R.g R.g R g = = = . = r. ξ dt m.g 1000(P + Q)g (P + Q)g 1000 Nu vn tc ñoàn tàu tính theo km/h và g = 9,81 m/s 2 ñi ra km/h 2 thì ,9 81.602.60 2 ξ = = 127 1000.1000 và gia tc ca ñoàn tàu là dv = 127.r (km/h 2) dt Nu ñoàn tàu có khi lưng m chuyn ñng vi vn tc V ñng thi có chú ý ti các chi tit tham gia chuyn ñng quay (tiêu biu nht là h thng bánh xe quay vi vn tc góc và ñng năng ca chúng) thì khi tính toán ngưi ta thêm h s khi lưng quay γ. dv 127 = .r dt 1+ γ Biu 13. Bng h s khi lưng quay Kiu ñu máy và toa xe γ ðu máy hơi nưc có tăng ñe 0,04 ÷ 0,06 ðu máy ñin và ñiêzen 0,20 ÷ 0,30 ðu máy ñin và ñiêzen 0,10 ÷ 0,15 Toa xe khách 0,04 ÷ 0,05 Toa xe 4 trc có hàng và không hàng 0,03 ÷ 0,04 Toa xe 2 trc có hàng 0,04 ÷ 0,05 Toa xe 2 trc không hàng 0,10 ÷ 0,12 Trong thc t tính toán ngưi ta ly γ = 0,06 dv = 120.r (1) dt Ý nghĩa ca phương trình vi phân chuyn ñng ca ñoàn tàu là ch: theo phương trình này khi tác dng lên tàu mt hp lc ñơn v có tr s 1 N/KN thì tàu nhn mt gia tc có tr s 120 km/h cho mt gi hay 2 km/h cho mt phút, khi ñó phương trình có dng: dv = 2.r (km/h cho mt phút) dt 35
37. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Ví d: mt thi ñim nào ñó trên ñưng tàu chy lên dc 4‰ vi V = 40 km/h và trong thi ñim ñó có f k w 0 = 5 (N/KN) thì sau 1 phút: V = 40 + 2.r.1 = 40 + 2(f k w).1 = 40 + 2(f k w 0 w i).1 = 40 + 2(5 4).1 = 42 km/h Khi tc ñ tăng thì lc kéo bám F k gim (do ψ gim) và lc cn W tăng, ví d qua 1 phút na (f k w 0) = 4 (N/KN) thì r = 0 và V = 42 km/h. Tuỳ theo s kt hp ca các lc tác dng vào ñoàn tàu mà có ba ch ñ chuyn ñng: a. Tàu chuyn ñng m máy: dv 2 = 120(f k w) (km/h ) (159) dt Ph thuc vàu tương quan gia f k và w mà có th có các trưng hp tàu chy gia tc, ñu và gim tc. b. Tàu chuyn ñng ñóng máy: dv 2 = 120 w ñ (km/h ) (160) dt Xy ra trong trưng hp xung dc dài trưc lúc hãm ñóng máy. Tuỳ theo trc dc và bình din mà tàu chy có lúc chm dn w ñ > 0 (thưng xung dc nh và có nhiu ñưng cong), nhanh dn w ñ 0 ( < 0 ) dt Phương trình vi phân chuyn ñng ca ñoàn tàu là phương trình cơ bn ca sc kéo ñu máy. Da trên phương trình này có th xác ñnh khi lưng cho phép ln nht, tc ñ và thi gian chy tàu, ñng thi gii ñưc các bài toán hãm, xác ñnh hao phí nhiên liu và năng lưng ñin, công cơ hc ca ñu máy và công ca lc cn. 1.5.4. Tính khi lưng ñoàn tàu và kim tra khi lưng ñoàn tàu theo các ñiu kin hn ch nó. 36
38. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1. Tính khi lưng ñoàn tàu. a. Công thc tính khi lưng ñoàn tàu (c bì). Vi ñưng st tn ti khái nim dc hn ch i p. Dc hn ch là dc ln nht có chiu dài không hn ch mà trên ñó tàu hàng vi khi lưng Q do mt ñu máy kéo lên dc vi vn tc ñu và bng vn tc tính toán nh nht V p. Giá tr vn tc tính toán nh nht V p và lc kéo bám tính toán F kp ca các ñu máy ñưc ñưa ra trong quy trình tính toán sc kéo. Vi vic thit k tuyn mi ngưi ta tính khi lưng ñoàn tàu Q theo dc hn ch. Ta thy khi tàu chuyn ñng ñu thì F k = W Fkp = Pg(w' 0 + i p) + Qg(w" 0 + i p) (N) F − Pg(w '+i )
    Q = kp 0 p (tn) (1) (w"0 +i p )g Nu thay w' 0 và w" 0 bng w 0 thì Fkp = (P+Q)g.(w 0 + i p) F
    Q = kp P (tn) (2) (w0 + i p )g Nhn xét: Ta thy rng: Khi lưng ñoàn tàu t l nghch vi i p. F k và w 0 có quan h vi V (xem phn 1.5.2), nu Q ln thì V nh và F k phi ln. Quan h gia Q và V tt nht là li dng ñy ñ sc kéo bám. Mi loi ñu máy có F kp và ñó có vn tc tính toán nh nht v p (hay là vn tc lâm gii). + ñu máy hơi nưc V p ly theo ñim giao ct gia ñưng hn ch theo ñiu kin bám lăn và ñưng năng sut cp hơi tính toán cho máy hơi. + ñu máy ñin V p ly theo ñim giao ct gia ñưng hn ch theo ñiu kin bám và cưng ñ dòng ñin. + ñu máy ñiêzen V p ly theo giá tr cưng ñ lâu dài. Công thc (2) có th ñưc s dng như công thc gn ñúng bi vì không th xác ñnh w 0 nu không bit Q. Mt cách gn ñúng có th coi w 0 ≈ w" 0, lúc ñó F Q = kp P (tn) (w"0 +i p )g b. Công thc tính khi lưng hàng ca ñoàn tàu. k QH = ∑ niβiqtt(i) i=1 37
39. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Trong ñó: ni s toa nhóm i (2 trc, 4 trc, 6 trc ) βi h s s dng ti trng tính toán toa nhóm i (h s cht hàng) qtt(i) ti trng tính toán ca toa nhóm i Nu ch bit tng s toa xe n và t l theo s lưng ca tng nhóm toa so vi tng s toa là γi thì khi lưng hàng ñưc tính theo công thc: k k QH = ∑ nγiβiqtt(i) = n ∑ γiβiqtt(i) i=1 i=1 Khi tính sơ b thưng ngưi ta s dng h s s dng ti trng ñoàn tàu η (t l gia khi lưng hàng và khi lưng c bì) Q η = H Q Có th xác ñnh η khi ch cn bit t l theo s lưng ca tng nhóm toa so vi tng s toa γi và ti trng ca chúng. k Ta có Q = n ∑ γiqi i=1 Trong ñó: qi khi lưng toa c bì ca tng nhóm k s lưng nhóm toa trong ñoàn tàu k k n∑γ i β i qtt(i) ∑γ i β i qtt(i) i=1 i=1 η = k = k n∑γ i qi ∑γ i qi i=1 i=1 Thưng ngưi ta ly Q H = η.Q ( η = 0,6 ÷ 0,7) (3) Ví d: Xác ñnh khi lưng ñoàn tàu do ñu máy 2TE116 kéo lên dc i p = 12‰ bit V p = 24,2 km/h, F kp = 487970 N , P = 271 tn, toa xe 4 trc có q 0 = 18 tn/trc. Gii: 3 + 1,0 V + ,0 0025V 2 3 + .1,0 24 2, + ,0 0025.24 2, 2 w" 0 = 0,7 + = 0,7 + 18 18 =1,08 N/KN 2 2 w' 0 = 2,2 + 0,01V + 0,0003V = 2,2 + 0,01.24,2 + 0,0003.24,2 = 2,62 N/KN 487970 − 271 ,9. 81 ,2( 62 +12) Q = = 3500 (tn) .9 81 ,1( 08 +12) 38
40. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Tính theo công thc gn ñúng: 487970 Q = − 271 = 3529 (tn) ,9 81 ,1( 08 +12) Ví d: Hãy xác ñnh h s s dng ti trng ñoàn tàu η bit ñoàn tàu bao gm 40% toa 4 trc có q bì = 22 tn, q t t =62 tn, β = 0,9 ; 60% toa 4 trc có q bì = 21,7 tn, qt t =50 tn, β = 0,85. Gii: Trưc ht ta tính khi lưng toa c bì: q1 = 22 + 0,9.62 = 77,8 tn q2 = 21,7 + 0,85.50 = 64,2 tn ,0.4,0 90.62 + ,0.6,0 85.50 η = = 0,69 .4,0 77 8, + .6,0 64 2, 2. Kim tra khi lưng ñoàn tàu theo các ñiu kin hn ch nó. a. Kim tra theo ñiu kin khi ñng. các ga ñoàn tàu thưng phi dng. các ñim dng ñó thưng có ñ dc không ln song sau mi ln dng ñoàn tàu li phi khi ñng ñ thc hin hành trình ca mình. Do ñó ngoài vic khc phc sc cn cơ bn và sc cn ñưng dc còn phi khc phc sc cn khi ñng na. Khi ñó phương trình cân bng lc ca ñoàn tàu có dng: Fk(kñ) = Pg(w kñ + i k(kñ) ) + Qg(w kñ + i k(kñ) ) (N) Fk (kd ) Qkñ = P (tn) (4) (wkd + ik (kd ) )g Trong ñó: Fk(kñ) lc kéo bám ca ñu máy khi khi ñng. wkñ lc cn ñơn v cơ bn và lc cn ph ca ñoàn tàu lúc khi ñng. ik(kñ) ñi lưng dc quy ñi mà trên ñó ñoàn tàu khi ñng. Như vy kim tra ñiu kin khi ñng ca ñoàn tàu có th bng cách: + So sánh Q kñ vi Q và nu Q kñ ≥Q thì tàu khi ñng ñưc. Fk (kd ) + So sánh i k(kñ) vi i k và nu i k ≤ i kkñ = w kñ (5) (P + Q)g thì tàu khi ñng ñưc. 39
41. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Ví d. Hãy kim tra khi lưng ñoàn tàu do ñu máy VL80 kéo theo ñiu kin khi ñng bit ñoàn tàu bao gm 40% khi lưng là toa 4 trc bi cu, còn li là toa 4 trc bi trưt. C hai loi toa có q 0 = 18 tn; i p = 9‰; V p = 44,3 km/h; F k(kñ) = 650010N; F kp = 475785 N; P = 184 tn. Gii: 28 142 wkñ = 0,4. + .6,0 = 3,85 (N/KN) 18 + 7 18 0, + 7 650010 Qkñ = 184 ,3( 85 + ik (kd ) )g ik(kñ) (‰) 0 1,5 2,5 4 5 6 7 8 9 Qkñ (tn) 17010 12190 10240 8250 7300 6540 5920 5400 4790 w" 0 = 1,38 (N/KN) vi toa xe 4 trc bi cu w" 0 = 1,66 (N/KN) vi toa xe 4 trc bi trưt w" 0 = 0,4.1,38 + 0,6.1,66 = 1,52 (N/KN) w' 0 = 2,93 (N/KN) 475785 −184.( ,2 93 + 9). ,9 81 Q = = 4400 tn ,1( 52 + ,9)9 81 Như vy ñ dc ln nht mà ñoàn tàu có Q = 4400 tn có th khi ñng ñưc là: 650010 ik ≤ = 10,6‰ (184 + 4400 ,9) 81 Kt lun: ðoàn tàu có khi lưng ñưc tính vi dc hn ch ip = 9‰ ñưc kéo bi ñu máy VL80 có th khi ñng ñưc thm chí nu nó dng trên dc 9‰. Nhn xét: Nu vì lý do nào ñó mà tàu bt buc phi dng trên dc ln thì có kh năng tàu không khi ñng ñưc, lúc này hoc là gi thêm ñu máy na, hoc là kéo tng phn ca ñoàn tàu, hoc là lùi ñoàn tàu ti dc có th khi ñng ñưc. b. Kim tra khi dng tàu trong phm vi chiu dài s dng ca ñưng ñón gi. Trong trưng hp ñoàn tàu có khi lưng ln dn ñn chiu dài ca nó cũng dài thì cn kim tra xem chiu dài s dng ca ñưng ñón gi có ñ ñ nó ñ không. Mun ñ ñưc phi ñm bo ñưc ñiu kin: k Lsd ≥ L tàu = L ñm + n ∑γ i .li + 10 m (6) i=1 Trong ñó: Lsd chiu dài s dng ca ñưng ñón gi 40
42. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Lñm = chiu dài ñu máy n s toa trong ñoàn tàu γi t l v s lưng ca tng nhóm toa so vi tng s toa trong ñoàn tàu li chiu dài toa xe ca mi nhóm 10 m chiu dài d tr (ñ phòng ñ không ñúng v trí) 3. Tính ñn nh hưng ca mt s yu t khi xác ñnh khi lưng ñoàn tàu vi sc kéo ñiêzen. a. Tính ñn nh hưng ca ñiu kin không khí. Công sut ca ñng cơ kéo b gim ñi vi khu vc có ñiu kin không khí 0 0 mm khác tiêu chun (ñiu kin chun khi t môi trưng = +20 C; áp sut không khí là 760 ct thu ngân) t F kp = F kp (1 k t k a) (7) Trong ñó: k t h s tính ñn vic gim lc kéo bám do nhit ñ khu vc khác nhit ñ chun ka h s tính ñn vic gim lc kéo bám do áp sut không khí khu vc khác áp sut tiêu chun. ( k t ; k a xem trong quy trình tính sc kéo ñu máy) 0 Ví d: Vi ñu máy 2TE10L ñiu kin chun có F kp = 502270 N thì vi t kk = 30 0C; áp sut không khí A = 700 mm thu ngân thì t F kp = 502270.(1 0,050 0,086) = 433600 N Khi lưng ñoàn tàu có i p = 9‰; P = 258 tn; w" 0 = 2,31 (N/KN); w' 0 = 1,38 (N/KN) thì: + Trong ñiu kin tiêu chun: 502270 − 258 ,2( 31+ 9). ,9 81 Q = = 4650 tn ,1( 38 + 9). ,9 81 + Trong ñiu kin khác tiêu chun: 433600 − 258 ,2( 31+ 9). ,9 81 Q = = 3980 tn ,1( 38 + 9). ,9 81 b. Tính ñn nh hưng ca ñưng cong bán kính nh. ðưng kh 1435 mm, khi tàu vào ñưng cong có R ≤ 500m thì h s bám lăn gim do tăng ñ trưt ca bánh xe. 250 + ,1 55R ψ(r) = ψ 500 + 1,1 R Trong ñó: 41
43. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ψ h s bám lăn trên ñưng thng ψ(r) h s bám lăn trên ñưng cong R bán kính ñưng cong Lúc này khi lưng ñoàn tàu qua dc hn ch và ñưng cong có R < 500m là: 1000ψ P − P(i + w' +w ) Q = k p 0 r (tn) (8) i p + w"0 +wr ði vi ñu máy kh ñưng 1000 mm khi chy trên ñưng cong có R ≤ 200m thì lưng gim h s bám lăn tính theo bng sau (hoc là xem quy phm thit k k thut ñưng st kh 1000 mm) Biu 14. Lưng gim h s bám khi bán kính nh Bán kính ñưng cong 200 150 125 100 75 60 40 R (m) Lưng gim h s 9 11 13 15 18 20 25 bám lăn ϕk (%) Câu hi ôn tp Phn I . Thit k tuyn ðS Chương 1 . Tính sc kéo ñu máy 1. Mc ñích và mô hình tính sc kéo ñu máy. Các ngoi lc tác dng lên ñoàn tàu, quy tc du. Phân bit lc toàn phn và lc ñơn v. 2. Công thc tng quát tính lc cn ñơn v cơ bn ca ñu máy, toa xe, ñoàn toa xe, ca ñoàn tàu. Các loi lc cn ph, công thc tính. Các bin pháp làm gim lc cn. 3. S hình thành lc hãm,lc kéo.Phân tích hn ch lc hãm,lc kéo theo ñiu kin bám.Tính lc hãm. 4. Phương trình chuyn ñng ñoàn tàu.Tính khi lưng ñoàn tàu Q.Kim tra Q theo ñiu kin hn ch. 42
44. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - CHƯƠNG 2. BÌNH ð VÀ TRC DC ðƯNG ST MT S KHÁI NIM 1. Tuyn ñưng st: là ñưng xác ñnh v trí không gian ca trc dc ñưng st ti mc vai ñưng. Trên ñưng th hai hoc ñưng st có nhiu ñưng ngưi ta xác ñnh tuyn cho mi ñưng. chiÒu réng nÒn ®−êng A cao ®é vai ®−êng C D O Tim B 2. Bình ñ tuyn: là hình chiu ca tuyn trên mt phng nm ngang. Trên bình ñ tuyn là các ñon thng ñưc ni vi nhau bi nhng ñon cong có góc chuyn hưng khác nhau. 3. Trc dc: là hình chiu ca tuyn ñã ñưc dui thng ra trên mt phng ñng. Trên trc dc tuyn là các yu t có ñ dc khác nhau và ñưc ni vi nhau ti ñim ñi dc. Các yu t bình ñ và trc dc nhiu khi ñưc gi là các yu t ca tuyn. Chúng xác ñnh ñc tính ca ñưng st v mt xây dng và khai thác. Bình din và trc dc ñưng st cn ñm bo an toàn chuyn ñng cho ñoàn tàu có trng lưng tính toán vi vn tc chy tàu cho phép ln nht, tc là không ñưc trt bánh và ñt móc. Vic thay ñi v trí tuyn trong không gian không ñưc gây tác ñng ñt ngt ti ñưng ray và ñu máy toa xe cũng như không gây bt tin cho hành khách, tc là cn ñm bo êm thun khi tàu chy. 2.1. YU T BÌNH ð ðƯNG ST KHU GIAN. 2.1.1. ðưng thng và ñưng cong. a. ðưng thng: ñưc xác ñnh bng chiu dài và hưng ca nó, chiu dài ñon thng ñưc tính t cui ñưng cong n ñn ñu ca ñưng cong kia. Hưng ca mt ñưng nào ñó là góc hp bi ñưng ñó vi mt ñưng khác ñã ñưc chn làm gc. Hưng gc ñưc chn có th là kinh tuyn thc, kinh tuyn t, kinh tuyn trc ca múi. Tương ng vi chúng có các khái nim: góc phương v thc, góc phương v t, góc ñnh hưng. 43
45. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - B¾c B § 1 α 1 β l R l 1 2 2 1 β δ R 1 2 α 2 § 2 Hình 21. ðưng thng và ñưng cong. δ góc phương v (theo kim la bàn trong máy kinh vĩ) quay theo chiu kim ñng h : δ = 0 ÷ 360 0. αi góc chuyn hưng βi góc trong 0 αi = 180 βi 0 Ri góc hai phương 0 ÷ 90 0 R1 = 180 ( δ + α1) Nu ña hình cho phép nên thit k ñon thng dài mt vài km hoc dài hơn chiu dài ñoàn tàu. b. ðưng cong: dùng khi tránh chưng ngi, tránh vùng ña cht xu hoc gim khi lưng công trình. ðưng cong có th là ñưng cong tròn hoc ñưng cong có hoà hoãn. Thông s ca mi ñưng cong là góc chuyn hưng α ( 0, rad), bán kính ñưng cong R (m), hưng r (phi hoc trái), chiu dài ñưng cong hoà hoãn L 0 (m). Các yu t ñưng cong ñưc xác ñnh như sau: Hình 22. a. ðưng cong tròn b. ðưng cong có hoà hoãn α ðưng tang T0 = Rtg (m) (21) 2 44
46. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - L0 T = T 0 + (m) 2 πRα 0 Chiu dài ñưng cong KT 0 = (m) (22) 180 KT = KT 0 + L 0 (m) α Phân c P0 = R(sec 1) (m) (23) 2 2 α L0 P = P 0 + δ = R(sec 1) + (m) 2 24R δ lưng dch trong khi có ñưng cong hoà hoãn. Lưu ý: Công thc tính các yu t ñưng cong trên ñưng cong có hoà hoãn là công thc gn ñúng. Các yu t ñưng cong ñưc tính sn trong bng cm ñưng cong, khi thit k cn phi ghi ñy ñ các yu t ñưng cong trên bình ñ cũng như trên trc dc. c. Nhng nhưc ñim ca ñưng cong bán kính nh. Hn ch vn tc chy tàu: vn tc chy tàu qua ñưng cong ph thuc vào siêu cao ray lưng, vào ñiu kin n ñnh và bn vng ca ñưng cong, ñu máy toa xe, vào ñiu kin ñm bo tin nghi cho hành khách. Do vy nu vn tc chy tàu qua ñưng cong gim so vi ñưng thng thì thi gian chy tàu tăng dn ñn chu trình ñu máy toa xe kéo dài và làm tăng s lưng ñu máy toa xe. Mt khác do hãm tàu làm tiêu phí ñng năng dn ñn chi phí vn chuyn tăng. Vn tc ti ña khi tàu vào ñưng cong có th tính theo công thc sau: g [V max ] = 3,6 R([α lt ] + h) = A R (km/h) (24) S1 Trong ñó 2 [αlt ] gia tc ly tâm dư cho phép (m/s ) S1 c ly gia hai trc ray (m) g gia tc trng trưng (m/s 2) h siêu cao ray lưng (m) R bán kính ñưng cong (m) 3,6 h s ñi t m/s ra km/h nưc ta hin nay vn tc ti ña khi tàu vào ñưng cong cho c hai kh ñưng ñưc tính theo công thc: Vmax = 4,1 R (km/h) 45
47. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - V V giíi h¹n L tu L tu 2 K 2 Hình 23. Hn ch vn tc chy tàu khi qua ñưng cong bán kính nh Biu 21 R (m) 250 300 350 400 500 600 700 800 1000 1200 1500 Vmax (km/h) 4,1 R 65 75 80 85 90 100 110 120 130 145 160 Tương lai d kin mun tăng tc ñ tu lên 100 km/h thì bán kính ñưng cong tròn R ≥ 500m, mun tăng tc ñ tàu khách lên 120 km/h thì R ≥ 700m. Trưng hp thông thưng trong khu gian s dng bán kính sau: 4000, 3000, 2500, 2000, 1800, 1500, 1200, 1000, 800, 700, 650, 600, 550, 500, 450, 400, 350 ,300, 250, 200, 150, 100 m. ðưng 1435 mm quy ñnh R max = 4000 m ðưng 1000 mm quy ñnh R max = 3000 m Gim h s bám lăn gia bánh xe ñu máy vi ray ϕk do trên ñưng cong ray ngoài và ray trong có ñ dài không bng nhau nên có hin tưng bánh ngoài va lăn va trưt dn ñn sc kéo bám ca ñu máy b gim và có khi phi gim bt trng lưng ñoàn tàu. Fk ≤ 1000 ϕk ∑ P g (N) Trong ñó ∑ P trng lưng bám ca ñu máy. Theo tài liu thí nghim ca Vin nghiên cu khoa hc ñưng st Liên bang Nga thì R = 400 m ; ϕk gim 7,5 % R = 300 m ; ϕk gim 14 % R = 200 m ; ϕk gim 22 % Tăng duy tu bo qun kin trúc tng trên + R gim nên ray chóng mòn do bánh trưt trên ray lc ly tâm ñy ngang. + ð hao mòn ca ray w ph thuc cưng ñ vn chuyn, bán kính ñưng cong, chiu dài khung cng toa xe, vn tc chy tàu, ti trng trc + Trong ñưng cong bán kính nh tà vt và ph kin phi tăng và chóng hng. 46
48. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - w (mm 2 /triÖu tÊn t¶i träng) R (m) Hình 24. ð th biu din hao mòn ray theo bán kính Chi phí sa cha ñu máy và toa xe tăng ch yu do chi phí cho các b phn chuyn ñng như vành ñai bánh xe. Làm cho ñưng b dài thêm ra T 1 T 2 T1 T2 α K2 K 1 R 1 R 2 Hình 25. Làm cho ñưng dài thêm ra khi R 2 R 2 thì ñưng dài thêm ra mt ñon L = 2(T 1 T 2) + K 2 K 1 (m) Thưng trong thc t khi R gim thì luôn tăng α ñ bám ña hình, do α tăng li càng làm ñưng dài thêm ra. 2.1.2. Bán kính ti thiu và bán kính hn ch. Bán kính ti thiu là bán kính nh nht dùng tuỳ theo cp ñưng, vn tc chy tàu, khi lưng vn chuyn và ñiu kin ña hình. Bán kính hn ch là bán kính nh nht ñưc phép dùng tuỳ theo cu to ca ñu máy toa xe, nó không th nh hơn na nu không tàu chy không an toàn. Ví d: R hc = 75 m cho ñu máy loi nh R hc = 150 m cho ñu máy loi ln 47
49. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Biu 22. Bán kính nh nht chính tuyn Th ða hình ða hình ða hình ñc Kh ñưng Cp ñưng t thông thưng khó khăn bit khó khăn 1435mm cao tc 1500 1200 1 quc gia I ; II 700 350 250 III 400 300 200 1000mm ch yu 400 200 150 2 quc gia th yu 300 150 100 2.1.3. ðưng cong hoà hoãn (ñưng cong chuyn tip). a. Tác dng ca ñưng cong hoà hoãn. ð các lc ph (ch yu là lc ly tâm) không phát sinh ñt ngt khi tàu chy t ñưng thng vào ñưng cong và ngưc li hoc chuyn t ñưng cong n sang ñưng cong kia. α T§ TC mV 2 N§ J = R NC mV 2 2 J = ρ mV J = ρ R = R R = R J = 0 1 1 J = 0 R = R = Hình 26. ðưng cong hoà hoãn. Thc hin siêu cao ray lưng. T§ TC N§ ho NC L o KT'o L o Hình 27. Vut siêu cao trên ñưng cong hoà hoãn Thc hin ni rng c ly (gia khoan) t ñưng thng vào ñưng cong. 48
50. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - T§ TC N§ Sct NC So k L o L o Hình 28. Ni rng c ly trên ñưng cong hoà hoãn b. Chiu dài ñưng cong hoà hoãn. h L0 = i 6,7 V 2 11 8, V 2 mà: h = max hoc là h = 0 (ñưng 1435 mm) (25) R R hmax = 125 mm 4,5 V 2 ,8 24V 2 h = max hoc là h = 0 (ñưng 1000 mm) (26) R R hmax = 95 mm Trong ñó: h siêu cao ray lưng Vmax vn tc ln nht ca tàu khi qua ñưng cong R bán kính ñưng cong i ñ vut dc siêu cao Chiu dài ñưng cong hoà hoãn L 0 phi tho mãn các ñiu kin sau: + ð vut dc siêu cao phi ñm bo ñ bánh xe trc sau không bò lên mt ñnh ray bng, mun vy: i ≤ i 0 i0 = 1‰ vi ñưng 1435 mm ; ñưng ci to i 0 = 2‰ i0 = 2‰ vi ñưng 1000 mm ; ñưng ci to i 0 = 2,5‰ + Tc ñ nâng cao bánh xe ray lưng không phát trin quá nhanh, mun vy: i ≤ i 2 1 i2 = KVmax ñây Vmax vn tc ln nht (km/h) 1 K h s ñi ñơn v khi f 0 = 28 mm/s thì K = km/h 10 1 khi f 0 = 35 mm/s thì K = km/h 8 49
51. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - f0 tc ñ nâng cao bánh xe cho phép dh dh dh 1 1 i2 = = = . = f . ds vdt dt V 0 V f 0 Trưng hp bt li nht V = V max thì i 2 = Vmax 1 hVmax hay i2 =
    L 0 = KVmax 6,3 f 50
52. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Bng 23. Siêu cao ñưng cong tính theo h max = 125 mm (ñưng 1435 mm) V (km/h) 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 R (m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 200 35 60 95 250 25 50 75 11 300 25 40 65 0 12 350 20 35 55 90 5 400 15 30 50 80 10 120 450 15 25 40 70 5 110 500 15 25 40 60 95 95 12 550 10 20 35 55 85 90 5 600 10 20 30 50 75 80 11 125 650 10 20 30 45 70 75 0 115 700 10 15 25 40 60 70 10 110 750 10 15 25 40 55 65 5 100 125 800 10 15 25 35 55 60 95 95 115 850 10 15 20 35 50 55 90 90 110 900 10 15 20 30 45 50 80 85 100 120 950 10 15 20 30 45 50 75 80 95 115 1000 10 20 30 40 50 70 75 90 110 1200 10 15 25 40 40 70 65 75 90 1400 10 15 25 35 35 65 55 65 80 1600 10 20 30 30 60 50 60 70 1800 10 15 25 25 50 40 50 60 2000 10 15 25 25 45 40 45 55 3000 15 20 15 40 35 30 35 4000 10 20 10 35 20 25 25 10 10 30 10 20 15 51
53. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Bng 24. Siêu cao ñưng cong tính theo h max = 80 mm (ñưng 1000 mm) V (km/h) 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 R (m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 100 15 25 40 60 80 150 15 20 30 40 50 70 80 200 10 15 20 30 40 55 60 65 250 5 10 15 25 35 40 55 60 80 300 5 10 15 20 25 35 45 55 65 80 350 5 10 10 15 25 30 40 45 55 70 80 400 5 5 10 15 20 25 35 40 50 60 70 80 450 5 5 10 15 20 25 30 35 45 55 60 70 500 5 5 10 10 15 20 25 35 40 50 55 65 550 5 10 10 15 20 25 30 35 45 50 60 600 5 5 10 15 20 20 30 35 40 45 55 650 5 5 10 10 15 20 25 30 35 40 50 700 5 5 10 10 15 20 25 30 35 40 45 750 5 5 10 10 15 20 20 25 30 35 45 800 5 5 5 10 15 15 20 25 30 35 40 850 5 5 10 15 15 20 25 30 35 40 900 5 5 10 10 15 20 20 25 30 35 950 5 5 10 10 15 15 20 25 30 35 1000 5 5 10 10 15 15 20 25 30 30 1100 5 5 5 10 10 15 20 25 25 30 1200 5 5 5 10 10 15 15 20 25 25 1300 5 5 5 10 10 15 15 20 20 25 1400 5 5 10 10 10 15 15 20 25 1500 5 5 5 10 10 15 15 20 20 1600 5 5 5 10 10 10 15 15 20 1700 5 5 5 10 10 10 15 15 20 1800 5 5 5 5 10 10 15 15 20 1900 5 5 5 10 10 15 15 15 2000 5 5 5 10 10 10 15 15 52
54. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Bng 25. Chiu dài hoà hoãn (ñưng 1435 mm quc gia) ST Chiu dài hoà hoãn L 0 (m) R (m) T ðưng cao tc Cp I Cp II Cp III 1 4000 70 50 40 40 30 30 30 20 20 2 3000 90 80 60 50 40 40 40 30 30 3 2500 110 90 70 60 50 50 50 40 40 4 2000 140 110 90 80 70 60 60 50 50 20 20 20 5 1800 170 140 110 90 80 70 70 60 50 20 20 20 6 1500 220 180 140 100 90 80 80 70 60 30 20 20 7 1200 240 190 150 140 120 100 100 90 80 30 30 30 8 1000 220 180 140 160 140 120 120 100 90 40 30 30 9 800 170 150 130 150 130 120 50 40 40 10 700 170 140 120 150 130 110 60 50 40 11 600 150 130 110 140 120 110 70 60 50 12 550 150 130 110 130 100 100 70 60 50 13 500 140 120 110 120 100 90 80 70 60 14 450 130 110 100 120 100 90 90 80 70 15 400 130 110 90 110 90 80 90 80 70 16 350 120 100 90 110 90 80 80 70 60 17 300 100 90 80 100 80 70 80 70 60 18 250 100 80 70 90 80 70 70 60 50 19 200 100 80 70 90 80 70 70 60 50 Ghi chú: Chiu dài ñưng cong hoà hoãn trong bng ghi 3 s: Tr s ln, tr s trung gian và tr s nh. Nói chung tn lưng dùng tr s ln. Trưng hp khó khăn trc dc lõm, ñon xung dc ln và dài, tàu hàng mt trong hai hưng ñt gn tc ñ ti ña thì cn dùng tr s ln. nhng ñon tàu hàng tc ñ dt tr s trung bình có th dùng tr s trung gian. ñon trc dc li, các ñon nm sát trc dc li, tc ñ tàu hàng c hai hưng ch bng tc ñ tính toán nh nht thì có th dùng tr s nh. 53
55. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Bng 26. Chiu dài hoà hoãn (ñưng 1000 mm) ST Chiu dài ñưng cong hoà hoãn L 0 (m) R (m) T ðưng ch yu ðưng th yu ðưng chuyên dng 1 1000 30 20 2 900 30 20 3 800 40 30 20 4 700 40 30 20 5 600 50 40 30 6 550 50 40 30 7 500 60 50 40 20 10 20 10 8 45 60 50 40 30 20 30 20 9 400 60 50 40 30 20 30 20 10 35 60 50 40 30 20 30 20 11 300 60 50 40 30 20 30 20 12 250 60 50 40 40 30 40 30 13 200 50 40 30 40 30 40 30 14 150 40 30 40 30 40 30 15 100 40 30 40 30 2.1.4. ðon thng gia hai ñưng cong. Khi thit k bình din ñưng st trong nhng trưng hp khó khăn thưng phi b trí ñưng cong liên tip nhau và ñon thng gia hai ñưng cong rt ngn thm chí là không có. Chuyn ñng ca ñoàn tàu qua nhng ñưng cong này không ñưc êm thun, an toàn, làm xut hin nhng dao ñng ca ñu máy toa xe và gn lin vi nó là gia tc gây bt tin cho hành khách, cũng như làm xut hin nhng lc gây bt li ñn tác ñng qua li gia ñu máy toa xe và ñưng. Vì vy ñon thng gia hai ñưng cong phi ñ dài ñ dao ñng tt dn và n ñnh trưc khi ñoàn tàu vào ñưng cong tip theo. Khi chuyn ñng trên ñưng cong hoà hoãn do vut siêu cao ray ngoài làm quay ñu máy toa xe quanh trc dc ca nó. Trên nhng ñưng cong ngưc chiu s quay này vn tip tc cùng mt hưng khi chy t ñưng cong này sang ñưng cong khác (xem hình 2.9a). Khi không có ñon thng gia hai ñưng cong trái chiu s quay nói trên không b gián ñon và vn ñm bo ñ êm thun chuyn ñng. 54
56. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Trong trưng hp hai ñưng cong cùng chiu hưng quay ca ñu máy toa xe khi chuyn t ñưng cong này sang ñưng cong khác thay ñi (xem hình 2.9b), vì vy ñ ñm bo ñ êm thun ca chuyn ñng cn ñon thng ñm gia hai ñưng cong vi chiu dài cn thit. Hình 2.9. Chuyn v góc ca ñu máy toa xe theo trc dc khi chuyn ñng qua các ñưng cong a. ngưc chiu b. cùng chiu mt s nưc như ðc, Áo ngưi ta thưng ni các ñưng cong ngưc chiu mà không cn ñon thng ñm, lúc này vut siêu cao ñưc thc hin trên c hai ray (xem hình 2.10) ging như các nưc Liên Xô cũ dùng trong hm và ñưng tàu ñin ngm. 55
57. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Hình 2.10. Sơ ñ ni các ñưng cong ngưc chiu không có ñon thng ñm và vut siêu cao theo c hai ray a. bình din b. trc dc ñnh ray Phân tích tài liu ca nưc ngoài thy rng vi ñưng cong ngưc chiu nu ñ ñt ñon thng ñm nên thit k ñon thng ñm, nu ñon thng ñm quá ngn thì b ñon thng ñm và kéo dài ñưng cong chuyn tip s có li hơn. ð xác ñnh chiu dài ñon thng ñm gia hai ñưng cong hoà hoãn ngưi ta thưng dùng công thc sau: V d = n Trong ñó: d chiu dài ñon thng ñm, m V vn tc chy tàu, km/h n h s thưng dùng trên ñưng st ca các nưc: n = 2 ÷ 5 Công thc trên nhn ñưc t ñiu kin tt dn các dao ñng ngang sau q chu kỳ vi tn s dao ñng riêng q 1. Vq d = 6,3 q1 Trong ñó q = 2 ÷ 3 và q 1 = 1,5 ÷ 2,5 Hz ; n = 2 ÷ 4,5. Trong thc t thit k ca ta hin nay khi hai ñưng cong cùng chiu mà ñon thng ñm thiu và hai bán kính có tr s như nhau có th làm thành mt ñưng cong. Nu mc chênh siêu cao ca hai ñưng cong nh hơn hay bng gii hn nào ñó (thí d nh hơn hay bng siêu cao ca ñưng cong có R = 2000m) thì có th trc tip ni chúng vi nhau. 1 1 1 − ≤ R1 R2 2000 Trưng hp ngưc li thì phi dùng ñưng cong chuyn tip ñ ni hai ñưng cong ñó vi nhau và chiu dài ñưng cong chuyn tip này là h − h L = 2 1 1000i Trong ñó: h 1, h 2 siêu cao ca ñưng cong i ñ vut dc siêu cao tính theo V max ca ñưng cong có bán kính nh hơn. 56
58. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Quy ñnh v chiu dài ñon thng ñm gia hai ñưng cong cùng chiu và ngưc chiu ñưc ñưa ra trong các quy phm thit k k thut ñưng st kh 1435 mm và 1000 mm. 2.1.5. Góc quay nh nht. Thc t thit k bình din ñưng st có th góc quay α rt nh khi ñó chiu dài ñưng cong không ln. Trưng hp cn ñt ñưng cong hoà hoãn cn kim tra xem có ñt ñưc hay không. α T§ 0 TC N§ T§ TC 0 NC Lo/2 K min L o/2 o/2 L L o/2 Hình 211. ðon cong tròn K min có siêu cao không ñi ð ñt ñưc ñưng cong hoà hoãn cn có ñiu kin: 0 180 57 3, α ≥ (L 0 + K min ) = (L 0 + K min ) (27) πR R Trong ñó: K min chiu dài ñưng cong tròn nh nht cn thit ñ ñoàn tàu chuyn ñng ñưc êm thun, ln hơn c ly cng nhc ln nht ca toa xe, thưng Kmin = 14 m cho ñưng 1435 mm và ñưng 1000 mm. Trưng hp bit α, L cn tìm bán kính nh nht ñ ñt ñưc ñưng cong hoà hoãn: 57 3, R ≥ (L 0 + K min ) (m) α 0 Trưng hp bit α, R cn tìm chiu dài ñưng cong hoà hoãn ln nht: Rα 0 L0 ≤ K min (m) 57 3, Trên ñưng 1435 mm và ñưng 1000 mm khi bán kính ln hơn tr s sau thì không cn ñt hoà hoãn: Biu 27. Gii hn v bán kính R không cn ñt hoà hoãn Cp ñưng ðưng 1435 mm ðưng 1000 mm 57
59. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Quc gia Chuyên dng Quc gia Chuyên dng I > 4000 > 2000 >1000 (ch yu) > 500 II > 4000 > 1000 >500 (th yu) III >1000 >1000 2.2 NHNG YU T TRC DC ðƯNG ST. 2.2.1. Khái nim chung. Các yu t trc dc ñưng st ñưc xác ñnh bi tr s dc, chiu dài dc và phương pháp ni chúng ti các ñim giao ct. Tr s dc có ñơn v ‰ là t s gia hiu s cao ñ (m) và chiu dài theo hình chiu bng ca hai ñim ngoài cùng. h i = tg α = ‰ (28) L H B i h H A L Hình 212. Dc dc i Chiu dài yu t trc dc là chiu dài dc tính theo hình chiu bng. ðim giao ct ca các yu t trc dc lin nhau ñưc gi là ñim ñi dc. 2.2.2. Phân loi dc trc dc. Khi thit k ñưng st ngưi ta phân ra: a. Các dc gii hn: ñ dc ln nht ca các yu t trc dc, bao gm dc hn ch i p, dc cân bng i cb , dc gia cưng i gc , dc quán tính i j. b. Các dc thit k (các dc vn doanh): Dc thc t i tt , dc trung bình i tb (hay còn gi là dc nn thng trong tính sc kéo), dc tương ñương lc cn ñưng cong i r, dc dn xut i k, dc có hi i ch và dc vô hi i vh . 2.2.3. Dc hn ch i p. 1. ðnh nghĩa: Dc hn ch là dc ln nht có chiu dài không hn ch mà trên ñó tàu hàng vi khi lưng tính toán Q do mt ñu máy kéo lên dc vi vn tc ñu và bng vn tc tính toán ca ñu máy V p. Dc hn ch và khi lưng ñoàn tàu có quan h sau: 58
60. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Fkp − (Pw'0 +Qw"0 )g ip = ‰ (29) (P + Q)g Trong ñó các ký hiu ñưc trình bày chương 1. Tuyn ñưng st Hà Ni Hi Phòng, Hà Ni Lng Sơn , Hà Ni Lào Cai, Hà Ni Sài Gòn (năm 1895 1933) ñu thit k tuyn vi dc i p = 6‰. 2. nh hưng ca ñ dc hn ch ti mt s ch tiêu. nh hưng ca i p ti chiu dài tuyn: ñ dc hn ch càng nh thì chiu dài tuyn càng ngn: i 1 > i 2
    L 1 < L 2. L h i i 1 2 L 1 L 2 i p ( % ) Hình 213. L = f(i p) nh hưng ca i p ti công trình phí: vì khi lưng cu cng ñt ñá, kt cu tng trên t l vi chiu dài tuyn, do ñó i p càng nh thì công trình phí càng ln và ngưc li. A (®ång) i p ( % ) Hình 214. A = f(i p) nh hưng ca i p ti khi lưng ñoàn tàu: qua công thc nhn thy cùng mt ñu máy, dc i p càng ln thì khi lưng kéo ñưc càng gim. 59
61. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Q (tÊn) i p (% ) Hình 215. Q = f(i p) nh hưng ca i p ti vn doanh phí E: E = E tt + E gt (ñng/năm) Trong ñó: E tt vn doanh phí trc tip (các chi phí t l vi s lưng chuyn ñng ca ñoàn tàu) Egt vn doanh phí gián tip (các chi phí trông nom bo qun các kt cu c ñnh) E (®ång/n¨m) E E gt E tt i p (% ) Hình 216. E = f(i p) Nhn xét: i p có vai trò rt quan trng trong thit k. A và E có quan h ngưc nhau vi i p. 3. Yu t quyt ñnh chn i p. Chn i p căn c vào: a. Ý nghĩa tuyn ñưng. b. Khi lưng và mc ñ phát trin hàng hoá chuyên ch. c. ðiu kin ña hình. d. ð dc i p ca mng lưi ñưng st. 4. Tr s ln nht và nh nht ca i p. Tr s ln nht ca dc hn ch i pmax ph thuc vào: a. Khi lưng ñoàn tàu khi lên dc hn ch 60
62. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - b. Vn tc chy tàu khi xung dc theo ñiu kin hãm. Vit Nam quy ñnh vi ñưng 1000 mm, ñưng ch yu i pmax = 12‰. ñưng th yu i pmax = 20‰ Biu 21. ð dc hn ch ln nht ca ñưng st i pmax ð dc ln nht Kh ñưng Cp ñưng ð dc thêm sc Dc hn ch (A) kéo 1435 I , II 12 20 quc gia III 20 25 1000 ch yu 12 22 quc gia th yu 20 30 Tr s nh nht ca dc hn ch i pmin ph thuc vào ñiu kin khi ñng ca ñoàn tàu, ñ ñoàn tàu khi ñng ñưc thì Q ≤ Q kñ hay là F − P(w' +i )g F kp 0 p min = kkd − P (w"0 +i p min )g (wkd + ik (kd ) )g Fkp Pg T ñó: ipmin = (w kñ + i kkñ ) (w kñ + i kkñ ).(w' 0 w" 0) w" 0 (210) Fkdd Fkdd Phân tích biu thc trên nhn thy rng i pmin ñt tr s nh nht khi i kkñ = 0 và nó Fkp Pg ph thuc loi ñu máy (tc là ph thuc và ) và loi toa xe (tc là ph Fkkd Fkkd thuc w kñ , w" 0). chương 1 ta có lc cn khi tàu khi ñng w kñ = 4 (N/KN) Như vy vi tình hình ñu máy toa xe hin ti, ñ ñm bo ñoàn tàu khi ñng ñưc thì dc hn ch nh nht i pmin = 4‰. Vit Nam ly i pmin = 4‰. Tương lai, ñu máy toa xe lp bi ñũa, tr lc khi ñng thp, ta có th dùng ipmin < 4‰. 2.2.4. Dc cân bng i cb . a. ðiu kin s dng dc cân bng i cb . Thc t thit k mt tuyn ñưng có th gp lung hàng hai chiu chênh lch nhau rõ rt và ñiu ñó ñưc th hin bi h s chênh lch K G γ K = ih ih << 1 (211) Gnhγ nh Trong ñó: 61
63. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Gih , G nh lưng hàng vn chuyn ca chiu ít hàng và chiu nhiu hàng. γih , γnh h s ba ñng (h s vn chuyn không ñu trong năm ca chiu ít hàng và chiu nhiu hàng. g γ = max > 1 , thưng γ = 1,1 ÷ 1,2 g tb gmax lưng hàng vn chuyn ca tháng ln nht trong năm. gtb lưng hàng vn chuyn trung bình ca các tháng trong năm. H s K tính trong khong thi gian khai thác tính toán (năm 2, 5, 10). Nu ña hình cho phép và K n ñnh trong mt thi gian dài thì ngưi ta s thit k cho mi chiu mt ñ dc hn ch và dc hn ch ca chiu ít hàng ñưc gi là dc cân bng. Hiu qu s dng dc hn ch khác nhau cho mi chiu là ch chiu ít hàng dùng dc cân bng (dc hn ch ln hơn) s làm gim chiu dài tuyn và giá thành xây dng. b. ðnh nghĩa dc cân bng i cb . Dc cân bng là dc ln nht có chiu dài không hn ch ca chiu ít hàng mà trên ñó ñoàn tàu vi s toa ca chiu nhiu hàng nhưng khi lưng nh hơn ñưc kéo lên dc do mt ñu máy dùng chung cho c chiu nhiu hàng vi vn tc bng vn tc tính toán nh nht V p. Ngưi ta tính i cbmax xut phát t ñiu kin ñoàn tàu chuyn ñng ñu trên dc cân bng vi vn tc V p. Ta có: Fkp = W nh = W ih Hay là Fkp = Pg(w' 0+ i p) + gQ nh (w" 0nh + i p) = Pg(w' 0+ i cbmax ) + gQ ih (w" ih + icbmax ) Fkp − (Pw'0 +Qih w"0ih )g T ñó icbmax = (‰) (2 (P + Qih )g 12) Khi lưng ñoàn tàu ca chiu ít hàng ñưc tính theo công thc sau: Qih = n(K αqtt + q bì ) (tn) Trong ñó: n s toa trong ñoàn tàu α h s cht hàng qtt , q bì khi lưng hàng tính toán và khi lưng bì ca mt toa. Ph thuc vào ña hình ca chiu ít hàng ngưi ta chn i cb trong khong 62
64. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ip < i cb < i cbmax Thông thưng i cb ≥ i p + 3‰ (213) Nói chung, ñưng st cp I kh 1435, ñưng st ch yu kh 1000 mm không ñưc dùng dc cân bng. Trong trưng hp bt buc phi dùng thì phi ñưc B Giao thông vn ti duyt. Tuyn ñưng st Cu Giát Nghĩa ðàn (Ngh An) thit k tuyn dùng dc cân bng i cb = 11‰ và i p = 6‰. 2.2.5. Dc gia cưng i gc . Trên nhng ñon gp ña th cao liên tip ñ gim chiu dài tuyn cho phép dùng dc ln hơn dc hn ch và phi tăng ñu máy. ðnh nghĩa i gc : Dc gia cưng là dc gii hn ln hơn dc hn ch, tàu vưt qua do nhiu ñu máy kéo lên dc vi khi lưng Q. Công thc tính toán xut phát t gi thit tàu chuyn ñng ñu trên dc gia cưng: ΣFkp = W = W' + W" = W' 0 + W' igc + W" 0 + W" igc Hay là ΣFkp = ΣPgw' 0 + ΣPgi gc + Qgw" 0 + Qgi gc Nu các ñu máy khác loi thì ΣFkp − ΣPgw'0 −Qgw"0 igc = (‰) (ΣP + Q)g Nu các ñu máy cùng loi thì nFkp − nPgw'0 −Qgw"0 igc = (‰) (nP + Q)g ñây n s ñu máy trong ñoàn tàu. Nu s dng hai ñu máy kéo ñoàn tàu thì: 1( + λ)Fkp − 2Pgw'0 −Qgw"0 igc = (‰) (214) 2( P + Q)g ñây λ h s s dng ñu máy thêm, λ = 0,95 khi ñu máy th hai ñu và gia ñoàn tàu λ = 0,90 khi ñu máy th hai cui ñoàn tàu. Lưu ý: ng vi mi tr s i p có mt tr s i gc vì Q ñưc tính theo i p. Trong Quy phm thit k ñưng st ng vi mi i p ngưi ta ñưa ra i gc tương ng. Biu 22. Dc ln nht 2 ñu máy kéo i gc 63
65. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Dc hn ch ñưng 1435 mm ñưng 1000 mm (‰) Hơi nưc ðiêzen ðin Hơi nưc 4 8,5 8,5 8,5 8,5 6 12,0 12,5 13,0 12,0 Các khu gian tuyn ñưng st : ðng M Bn Thí (Lng Sơn), Ghnh Bm Sơn (Thanh Hoá) ñã thit k dc gia cưng vi tr s dc i gc = 12‰. 2.2.6. Dc quán tính i j. Ngoài nhng ch lên cao liên tip, nhiu khi gp nhng ñon cc b có th gim ñưc khi lưng ñào ñp thì ngưi ta s dng dc quán tính. ðnh nghĩa i j: Dc quán tính là dc gii hn ln hơn dc hn ch i p, tàu vưt qua do công ca ñu máy và do ñng năng d tr ñưc. Dc quán tính ñưc s dng có hiu qu trong trưng hp khi trưc khi lên dc ij có ñon tàu xung dc vi vn tc ln và ñt ñưc ñng năng d tr ln. Khác vi các dc gii hn khác, dc quán tính có chiu dài gii hn do vy ta phi gii quyt hai bài toán, ñó là tính chiu dài dc quán tính khi bit tr s dc quán tính i j và ngưc li. V Vc V® i p i j 0 i j i p S S i p 0 i p Hình 217. Dc quán tính. Hai bài toán trên ñưc gii quyt da vào ñnh lut "s bin ñi ñng năng bng công tích lu ñưc ca ñu máy", c th là: T = R m R c R h Trong ñó: T lưng bin ñi ñng năng 2 2 2 2 Vc Vd Vc −Vd T = T c T ñ = m m = m 2 2 2 64
66. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2 2 1000 2 Vc −Vd 2 2 = 1000(P + Q)( ) ( ) = 41,7(P+Q)(V c V ñ ) 3600 2 ñây V (km/h) ñi ra m/s; (P+Q) (tn) ñi ra kg. Rm công cơ hc ca ñu máy : R m = F ktb .S Rc công cơ hc ca lc cn : R c = (P+Q)g.w 0tb .S 3 Rh công tích lu th năng: R h = (P+Q)g.(H c H ñ).10 = (P+Q)g. h.10 3 do h = i j.S
    R h = (P+Q)g.i j.S Vñ , V c vn tc ñu và vn tc cui trên dc i j ; V c ≥ V p Ta có: 2 2 41,7(P+Q)(V c V ñ ) = F ktb .S (P+Q)g.w 0tb S (P+Q)g.i j.S 2 2 ,4 17(Vd −Vc ) T ñó: ij = f ktb + w 0tb (‰) (215) S Hay ngưc li: ,4 17(V 2 −V 2 ) S = d c (m) (216) w0tb + i j − f ktb ij; S Dc quán tính và chiu dài ñon dc ñó. Ví d: ðoàn toa xe có khi lưng 4700 tn xác ñnh theo ñiu kin chuyn ñng ñu trên dc hn ch i p vi vn tc lâm gii V p = 24 km/h, ñưc kéo bi ñu máy 2TE10L có khi lưng 258 tn. Vn tc ñoàn tàu ti chân dc là 60 km/h và ñon lên dc có chiu dài 2100m. Tính ñ dc quán tính ln nht bit Fktb = 302148N ; w 0tb = 1,8 N/KN Gii: 2 2 ,4 17(Vd −Vc ) ij = f ktb + w 0tb S 302148 ,4 17(60 2 − 24 2 ) = + 1,8 = 10,3 ‰ (4700 + 258). ,9 81 2100 ðưng khôi phc hay ci to, vì dn ñn khi lưng ci to ln có th có dc cá bit ln hơn i p tc li dng ñng năng ñ vưt. ðưng st kh 1435, kh 1000, ñưng chuyên dùng làm mi nói chung không ñưc thit k dc ln hơn dc hn ch bng cách li dng ñng năng ca ñoàn tàu. 2.2.7. Dc vn doanh (dc thit k). a. Dc thc t i tt : là dc thit k ca mt yu t trc dc. 65
67. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - A B C D H B − H A ittAB = (‰) (217) L Trong ñó: HA cao ñ ñim ñu HB cao ñ ñim cui L chiu dài yu t trc dc b. Dc trung bình i tb : là dc ca mt ñon gia hai ñim cho trưc mà không xét ñn nhng ñim trung gian. H D − H A itbAD = (‰) (218) ΣL Trong ñó: ΣL chiu dài các yu t gia hai ñim cho trưc. c. Dc tương ñương vi lc cn ñưng cong i r: khi tàu qua ñưng cong chu lc cn do ñưng cong w r gây nên, vì vy có th thay lc cn w r tương ñương vi ñ dc ir. Tr s: wr = i r d. Dc dn xut i k (dc tính ñi): là tng ñi s ca dc thc t và dc tương ñương vi lc cn ñưng cong: ik = ±i + i r (219) Trong ñó: i (+) khi tàu lên dc i () khi tàu xung dc ir (+) vì lc này ngưc chiu chuyn ñng. e. Dc có hi i ch và dc vô hi i vh . Khi tàu xung dc tc ñ tăng lên, dc ln và dài tc ñ tăng càng nhanh. ð tc ñ ñoàn tàu không vưt quá tc ñ cho phép chy trên dc ñó phi hãm tàu. ðon dc phi hãm ñ gim vn tc làm hao mòn bánh xe ñu máy toa xe và ñưng ray ñưc gi là dc có hi i ch . Nu tàu xung dc mà không phi hãm gi là dc vô hi i vh . 66
68. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - V (km/h) Vgh Vmax §o¹n dèc V = f(s) cã h¹i 0 3 8 0 Hình 218. ðon dc có hi Có th tìm i vhmax t ñiu kin chuyn ñng ñóng máy vi vn tc V max =V gh ta có: Wñ = W' 0ñ + W i = 0 Pgw' 0ñ + Qgw" 0 + i vhmax (P+Q)g = 0 w'0d P + w"0 Q t ñó: ivhmax = (‰) P + Q Trong thc t thit k sơ b ly i vhmax = 4‰. Mun bit chính xác ñon dc nào là có hi phi v ñưng cong V = f(S). Nói chung, ñon dc có hi có i > 4‰ và H > 10m. 2.2.8. Chiu dài các yu t trc dc. ð khi lưng công trình (công tác ñt, công trình nhân to ) cn thit k nhng yu t trc dc ngn có ñ dài khác nhau ñ bám sát ña hình. Tuy nhiên s gp nhiu nhưc ñim trong khai thác vì khi ñoàn tàu chuyn ñng t yu t này sang yu t khác lc cn ph do dc thay ñi dn ñn hp lc tác dng vào ñoàn tàu cũng thay ñi và do ñó xut hin lc dc và gia tc dc làm nh hưng ñn ñ bn ca toa xe và tin nghi cho hành khách. nh hưng lc hãm ti tr s ca lc dc trong ñoàn tàu không phi là các ñim ñi dc riêng bit mà là hình dng ca trc dc. Khi ñoàn tàu nm ñng thi trên các ñim ñi li lõm (hoc là lõm li) thì trong ñoàn tàu lc dc thay ñi ln làm nh hưng ñn hàng hoá, hành khách và ñu máy toa xe. Vì vy dưi mt ñoàn tàu Lt không nên có quá mt ñim ñi dc hay là l d > l t. Trưng hp khó khăn l d ≥ tc 2 lúc này tàu nm trên hai ñim ñi dc nhưng dù khó khăn th nào thì l d ≥ 200m vì có gim l d na thì khi lưng công trình cũng không gim ñưc là bao nhiêu. Các trưng hp dùng dc có l d = 200m: a. ðon bng chia dc trên hình li. 67
69. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 0 i p i p 200 Hình 219. L d = 200m chia dc li b. ðon dc hoà hoãn 0 i < i p i p 200 Hình 220. Dc hoà hoãn c. ðon tranh th ñi ht dc hn ch i p i r i p i p i r 200 Hình 221. ði dc i p Biu 23. Chiu dài ngn nht ca ñon dc (m) Kh ð dc hn ch 10 13 21 4 5 6 7 8 9 ñưng Cp ñưng 12 20 25 1435 mm 500 400 400 400 350 350 I II quc gia 350 300 250 200 200 200 200 ch yu 350 300 250 200 200 200 1000 mm th yu 250 200 200 150 150 150 150 2.2.9. Ni các yu t trc dc. 68
70. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Mun tàu chy an toàn và êm thun khi qua ñim ñi dc cn ni hai yu t trc dc. Có hai cách ni: 1. Ni bng ñưng cong tròn. Bán kính ñưng cong ni dc ñng ñưc xác ñnh chư sau: 2 Vmax Rñ = (m) .6,3 ad Theo kinh nghim khai thác ñ hành khách không khó chu khi chu gia tc 2 thng ñng khi tàu qua ñim ñi dc, Nga ly a d = 0,2 ÷ 0,3 m/s , t ñó R ñ = 2 15000; 10000; 5000; 3000 tuỳ thuc cp ñưng, ðc và Áo R ñ = (0,25 ÷ 0,4)V max , Nht Bn trên ñưng st Tôkaiñô R ñ = 10000m; Pháp trên ñưng cao tc R ñ = 20000m, còn nưc ta trên ñưng ch yu (kh 1000 mm), ñưng cp 1, 2 (kh 1435 mm) ly R ñ = 10000m, còn li ly R ñ = 5000m. T § α = α −(−α ) =α +α x A 1 2 1 2 h T§ y TC α1 α 2 R O Hình 222. ðưng cong ñng T hình v theo quan h hình hc ta có: α α 1 Tñ = R ñ.tg ; vì α nh nên tg ≈ tg α 2 2 2 Rd nên Tñ = tg α 2 Mt khác α = / α1 α2/ nên tgα − tgα tg α = 1 2 1+ tgα1tgα 2 Do α1, α2 nh nên tg α1tg α2 ≈ 0 , ñt tg α1 = i 1 ; tg α2 = i 2 ta có: Rd i1 − i2 Rd i Tñ = . = 2 1000 2000 ñây i hiu s ñi s các dc lin nhau. 69
71. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Nu R ñ = 10000m thì T ñ = 5 i (m) Nu R ñ = 5000m thì T ñ = 2,5 i (m) Xét tam giác vuông Tð,A,O có 2 2 2 (y+R ñ) = x + R ñ 2 2 2 2 y + 2yR ñ + R ñ = x + R ñ Vì y nh nên y 2 b qua, do ñó 2 2 x 2yR ñ = x
    y = (m) 2Rd T 2 khi x
    T ñ thì y
    h = (m) (220) 2Rd Chú ý: Khi i = 3‰; R = 10000m thì h = 0,011m. Như vy h là mt ñi lưng rt nh, do vy ch làm ñưng cong ni dc ñng khi i > 3‰ và R ñ = 10000m hoc khi i > 4‰ và R = 5000m. Ví d: Tính chiu sâu ñào ñt ti ñim ñi dc B bit cao ñ mt ñt thiên nhiên là 350,5 m, cao ñ thit k là 346,36 m, i 1 = 5‰, i 2 = 3‰, R ñ = 10000 m. Gii: Ti ñim B có: i = /5 (3)/ = 8‰ Tñ = 5 i = 40 m T 2 402 h = = = 0,08 m 2Rd 2.10000 Cao ñ thit k ti ñim B sau khi ñã b trí ñưng cong ni dc ñng là 346,36 0,08 = 346,28 m Chiu sâu ñào ñt ti ñim B là 350,5 346,28 = 4,22 m. 2. Ni bng hình ct lưn cong. ðưng lưn cong gm nhng ñon thng ngn có ñ dc thay ñi dn dn theo dng lưn cong. 70
72. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - i 2 = 6 ( % ) i 1 = 6 ( % ) 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 Hình 223. Hình ct lưn cong Quy phm quy ñinh chiu dài các ñon lưn cong l i ≥ 50m, trưng hp khó khăn l i ≥ 25m và hiu tr s ñ dc ca các ñon thng lưn cong i ≤ 1‰ vi ñưng cp 1, i ≤ 1,5‰ vi ñưng cp 2, i ≤ 2‰ vi ñưng cp 3. 2.3. PHÂN B ðIM PHÂN GII. 2.3.1. Mc ñích phân b ñim phân gii. ðm bo thông xe liên tc và an toàn s lưng cn thit các ñoàn tàu. ðm bo công tác khai thác: nhn và tr hành khách, hàng hoá, lp tàu, gii th tàu, nhưng tàu, khám và sa cha ñu máy toa xe, ly nhiên liu, ly nưc, thay t lái ð tho mãn mc ñích ñó khong cách gia các ñim phân gii phi hp lý, không ñưc quá ngn hoc quá dài. 2.3.2. Phân loi ñim phân gii. ðim phân gii có phát trin ñưng: các ga. ðim phân gii không phát trin ñưng: trm tín hiu khi ñóng ñưng bán t ñng, các ct tín hiu thông qua khi ñóng ñưng t ñng. 2.3.3. Ni dung phân b ñim phân gii. Là ñm bo kh năng thông qua cn thit. ði vi ñưng ñơn kh năng thông qua cn thit ñưc xác ñnh theo thi gian mt cp tàu chim dng mt khu gian khó khăn nht (khu gian khó khăn nht là khu gian có chu kỳ chy tàu ln nht). Kh năng thông qua ca ñưng st là s tàu hoc cp tàu thông qua trong mt ngày ñêm: 1440 N = (cp tàu/ngày ñêm) (221) T Trong ñó: 1440 s phút trong mt ngày ñêm 71
73. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - T (phút) chu kỳ chy tàu khu gian khó khăn nht A A B B t1 τ A t 2 τ B t 1 t 2 T T Hình 224. Biu ñ chy tàu Chu kỳ chy tàu là khong thi gian cn thit ñ thông qua mt cp tàu trên khu gian. Chu kỳ chy tàu ñưc xác ñnh t thi ñim gi ñoàn tàu ñu tiên ca nhóm ra khu gian ñn thi ñim gi ñoàn tàu ñu tiên ca nhóm tàu sau ra khu gian cũng theo chiu y. Khi tàu có dng ga: T = t 1 + t 2 + τA+ τB (phút) Trong ñó: t1, t 2 thi gian tàu chy trên khu gian khó khăn nht k c thi gian tăng thêm khi gim tc vào ga, tăng tc ra ga. τA, τB thi gian tàu dng ga t1, t 2 ph thuc vào: + Loi ñu máy + Trng lưng ñoàn tàu + Hình dáng bình din và trc dc khu gian + Chiu dài khu gian τA, τB ph thuc vào: + Sơ ñ ñưng trong ga + H thng thông tin tín hiu + Tác nghip ga ð ñm bo kh năng thông qua cn thit thì: + Trưng hp tàu có dng ga: 1440 t1 + t 2 = ( τA + τB) (phút) (222) N + Trưng hp tàu chy sut qua ga: 72
74. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1440 t1 + t 2 = (phút) (223) T Mun cho s ga nhưng tránh ñt mc ti thiu cn phi ñm bo ñiu kin tương ñương v thi gian (ñm bo sao cho thi gian chuyn ñng các khu gian như nhau) 2.3.4. Nguyên tc phân b ñim phân gii. Có hai nguyên tc 1. Phân b theo tiêu chun thng nht: ñưc áp dng ñi vi tuyn ñưng quc gia, c th như sau: Nu có mt loi ñu máy thì thng nht tiêu chun kh năng thông qua N. Nu có nhiu loi ñu máy khác nhau thì thng nht thi gian tiêu chun tàu chy trung bình t ñi + t v ca nhiu ñu máy. Chú ý: Cũng có khi tiêu chun v thi gian ñưc cho theo mt li ñu máy c th, lúc này ñiu kin tương ñng v thi gian tàu chy các khu gian ñưc ñm bo cho ñu máy ñó nhưng khi chuyn sang loi ñu máy khác thì ñiu kin này d b phá v. Còn phân b theo thi gian trung bình (ca mt cây s) thì ñi vi mt loi ñu máy nào ñó không ñt ñưc mc ñ tương ñng cao nhưng khi chuyn sang mt loi ñu máy khác thì ñiu kin tương ñng không b vi phm quá ñáng. Qua nghiên cu quan h gia c ly và giá thành vn chuyn ca tn/km vi các loi ñu máy, các loi thông tin tín hiu, ngưi ta tìm ra c ly ga có li nht là 8 ÷ 12 km. Căn c vào thi gian tàu chy và c ly ga kinh t nht ngưi ta quy ñnh thi gian bình quân tàu chy theo hai chiu vi ñưng kh 1000 mm không vưt quá 38'. Dưi ñây thông qua c ly kinh t ngưi ta quy ñnh thi gian tàu chy t ñi + t v ca khu gian theo ñ dc hn ch i p vi ñu máy ñiêzen ca ñưng kh 1435 mm. Biu 24. t ñi + t v theo i p ca ñưng kh 1435 mm ip (‰) 4 5 6 7 8 9 10 12 tñi + t v (phút) 36' 34' 32' 30' Chú ý: Nu trc dc gia hai ga là hình lõm mà nn ga so vi khu gian cao hơn hoc bng 4m thì thi gian ñi v ca khu gian có th tăng thêm 4 phút (do trc dc khu gian hình lõm nên khi ra ga có kh năng tăng tc nhanh chóng). 73