Đang tải... (xem toàn văn)
bài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắtbài giảng đường sắt
Bài giảng đờng sắt Phần I Tuyến đờng sắt Chơng I Tính sức kéo đầu máy 1.1 Khái niệm chung 1.1.1 Mục đích ý nghĩa tính sức kéo đầu máy thiết kế - Xác định đợc khối lợng đoàn tàu Q - Đặc tính chế động chuyển động đoàn tàu (mở máy, đóng máy, đóng hãm) - Vận tốc thời gian chạy tàu - Tiêu hao lợng, nhiên liệu Xác định đợc chi phí khai thác đờng tơng lai đánh giá, so sánh đợc phơng án tuyến thiết kế 1.1.2 Mô hình tính đoàn tàu lực tác dụng lên a Các giả thiết: - Coi đoàn tàu nh chất điểm có hợp lực đặt trọng tâm - Không xét đến nội lực nội lực không gây chuyển động b Các ngoại lực: - Lực kéo Fk (N, kN) đầu máy sinh thay đổi đợc ngời lái - Lực cản chuyển động W (N, kN) phụ thuộc vào bình đồ, trắc dọc, loại đầu máy, toa xe vận tốc chạy tàu - Lực hãm đoàn tàu B (N, kN) lực tạo ngời thông qua phận hãm để giảm vận tốc dừng tàu c Quy tắc dấu Có thể dùng quy tắc dấu theo chất tác dụng lực với chuyển động đoàn tàu) nh sau: Chiều chuyển động W >0 B >0 F >0 W 10 km/h, Vgiã < 10m/s, t0 > -250C (Nga số nớc khác) - Vtàu > 10 km/h, Vgiã < 5m/s, t0 > -100C (Trung Quèc) b Các yếu tố tạo nên lực cản - Ma sát cổ trục với ổ bi - Ma sát lăn bánh xe ray - Ma sát trợt bánh xe ray - Tổn thất động chấn động va chạm bánh xe vào mối nối ray - Lực cản không khí c Công thức thực nghiệm tính lực cản đơn vị đầu máy ( ' ) - ' phụ thuộc vào: Vũ Đoàn Quân Bài giảng đờng sắt + Vận tốc chạy tàu + Chế độ mở máy hay đóng máy + Loại đầu máy (đầu máy điện, điêzen, nớc; đầu máy tàu khách, tàu hàng) Đầu máy tàu hàng, đầu điêzen: Mở m¸y: ' 2,2 0,01.V 0,0003 V N / kN Đóng máy: ' 2,4 0,011 V 0,00035.V N / kN d C«ng thøc thùc nghiƯm tÝnh lùc cản đơn vị toa xe ( ' ' ) - 0 ' ' (N/kN) phơ thc vµo: + Vận tốc chạy tàu + Tải trọng trục toa xe + Loại toa xe (nớc sản xuất, toa khách, toa hàng, bi cầu, bi trợt ) Toa xe hàng: * Toa xe Liên Xô: c - Toa trục: 0 ' ' a (b q ).V - Toa 4,6,8 trôc: 0 ' ' a q (b c.V d V ) q0(T/trơc): T¶i träng trơc q0 qtu qtai n qca bi n a, b, c,d: Các hệ số thực nghiệm lấy theo bảng sau: Loại toa Toa trơc Toa trơc bi cÇu Toa trơc bi trỵt Toa trơc Toa trơc A 1,4 0,7 0.7 0,7 0,7 * Toa xe Trung Quèc: B 0,02 8 0 ' ' c 0,25 0,1 0.1 0,1 0,038 d 0,0025 0.0025 0,0025 0,0021 29 V 0,5.qca bi * Toa xe hàng trục, đờng khổ 1000 mm Việt Nam: Với toa đặc chạy ổ trợt w0'' = 1,0 + 0,04V + 0,00032V2 Với toa rỗng chạy ỉ trỵt w0'' = 1,2 + 0,02V + 0,0017V2 Víi toa đặc chạy ổ lăn w0'' = 0,7 + 0,04V + 0,0032V2 Với toa rỗng chạy ổ lăn w0'' = 0,9 + 0,02V + 0,0017V2 * Toa xe hàng trục đờng khổ 1435 mm Việt Nam: Vũ Đoàn Quân Bài giảng đờng sắt Với toa xe khách hàng chạy ổ trợt w '' V2 = + (0,007 + m) (N/KN) 100 Với toa xe khách hàng chạy ổ lăn w0'' = 2,2 - 80 V2 + (0,007 + m) (N/KN) V 38 100 Trong : m hệ số bề mặt m = 0,033 - toa xe khách trục m = 0,05 - toa xe hàng đặc m = 0,033 - toa xe hàng rỗng b Đối với toa khách Công thức tổng quát: w0" = a + bv + cv2 a, b, c - HÖ sè thùc nghiÖm toa khách lấy theo bảng sau: Loại toa A B c Toa khách Liên 1,4 0,012 0,0003 Xô 2,46 0,026 0,00029 Toa khách ấn Độ Với toa khách Trung Quốc w0" = 1,49 + 20 + 0,00032.V2 V e C«ng thøc tính lực cản đơn vị bình quân ®oµn toa xe: m 0 ' ' (i ) // 0(i ) i 1 Víi (i ) (i ) q(i ) m (i ) q( i ) i 1 (i ) : Tû lệ % mặt khối lợng toa xe loại (i) m : Sè nhãm toa xe (i ) : Tỷ lệ % mặt số lợng toa xe loại (i) f Công thức tính lực cản đơn vị bình quân đoàn tàu ( ) P.0/ Q.0// ( N / kN ) Më m¸y: 0 P Q Đóng máy: d P.0/ d Q.0// ( N / kN ) P Q VÝ dụ: Tính lực cản đơn vi bình quân đoàn tàu hàng trờng hợp đóng máy mở máy vận tốc chạy tàu V = 60 km/h Đoàn tàu bao gồm 450/0 số toa trục khối lợng toa (cả hàng bì) 30T lại số toa trục khối lợng toa (cả hàng bì) 60T Khối lợng đoàn toa xe 2500T đợc kéo đầu máy TE10 có khối lợng P = 129T, toa xe Liên Xô Lực cản phụ: Vũ Đoàn Quân Bài giảng đờng sắt a Lực cản phụ dèc (Wi ,i ) h (m) Wi (P+Q)g L (km) Hình Lực cản độ dốc Khi tàu dốc phát sinh thành phần lực song song với mặt đờng Thành phần chiều chuyển động tàu xuống dốc ngợc chiều chuyển động tàu lên dốc Nó đóng vai trò lực cản phụ độ dốc sinh tác dụng lên đoàn tàu * Công thức tính: Wi ( P Q).g sin (kN ) 1000.( P Q).g sin ( N ) i V× nhá → coi sin tg Wi ( P Q).g i 1000 Vậy lực cản phụ đơn vị dèc: i Wi i ( N / kN ) ( P Q).g i i tàu lên dèc i i tµu xuèng dèc b Lực cản phụ đờng cong (Wr , r ) * Nguyên nhân: - Khi tàu vào đờng cong lực ly tâm d lực hớng tâm d làm cho vành bánh siết chặt vào má ray (vì tốc độ đoàn tàu thực tế lớn nhỏ vận tốc thiết kế siêu cao V bình quân gia quyền ) - Do trợt ngang đầu máy, toa xe vào đờng cong - Khi tàu vào đờng cong bánh xe phía ray lng chạy quãng đờng dài bánh xe phía ray bụng nên bánh xe phía ray lng vừa quay vừa trợt * r : phụ thuộc vào : Bán kính đờng cong Cự ly đờng Siêu cao h Vận tốc chạy tàu Cự ly cứng nhắc giá xe cố định * Công thức thực nghiệm: r A R Vũ Đoàn Quân Bài giảng đờng sắt Khổ đờng 1000mm Trờng hợp Khổ đờng 1435mm Lc>Lt Lt r 425 ( N / kN ) R r 700 ( N / kN ) R R, ,K Lc300 đầu máy bao gồm nhiều loại : D9E, D10E, D11H, D12E, D13E, D14E, D18E, D19E, D20E ) + Søc kÐo ®iƯn: HiƯu st 18 25% Sù thĨ lực kéo đầu máy.(đầu máy điêzen đầu máy điện) M2 M1 r2 r1 M1 r2 r1 F F1 A F2 Hình Lực kéo F đầu máy điêzen Trục động quay sinh mô men M làm cho bánh xe quay sinh mô men M2 M2 = M1 r2 Trong ®ã: = r - hƯ sè trun ®éng - hƯ số xét đến tổn thất trình truyền động Thay mô men M2 ngẫu lực F F1, F1 đợc cân lực F2 lực tác dụng từ ray vào bánh xe Chỉ lại lực F lực kéo Nh Vũ Đoàn Quân 10 Bài giảng đờng sắt Để cải thiện điều kiện chuyển động đầu máy toa xe đờng cong ngời ta thêng bè trÝ sè trơc trªn sè giá chuyển hớng để giảm Lcđ 2.2 Đờng ray đờng thẳng 2.2.1 Cự ly ray đờng thẳng S0 Là trị số không đổi, khoảng cách ngắn hai má tác dụng ray đo mặt đo tính toán (cách mặt phẳng qua đỉnh ray đoạn f theo chiều thẳng đứng) f phụ thuộc vào loại ray nhng chênh lệch rÊt Ýt Theo QT VN f=16mm Cù ly ray ĐSVN quy định: Đờng 1435mm : S0 = 1435 26 mm §êng 1000mm : S0 = 1000 ±24 mm Mức độ biến đổi cự ly ray không vợt 10/00 (1mm/1m) 2.2.2 Vị trí mặt ngang đỉnh hai ray (thuỷ bình) Trên đờng thẳng cao độ hai ray phải Tuy nhiên để giảm bớt lực lắc ngang tàu chạy êm đặt bên ray thấp bên 4mm (Đờng sắt khổ 1435 mm) hay 3mm (Đờng sắt khổ 1000mm) chiều dài tối thiểu 500m Mức độ biến đổi cao thấp không đợc vợt 10/00 (1mm/1m) Độ chênh lệch cao thấp đợc kiểm tra thớc đo cự ly có gắn ống thuỷ nên gọi đặc điểm thuỷ bình ray 2.2.3 Độ nghiêng ray Mặt lăn bánh xe có độ nghiêng 1/20 để đảm bảo mặt lăn bánh xe tiếp xúc tốt với mặt ®Ønh ray, lùc trun tõ b¸nh xe trïng víi tim ray hai ray phải đặt nghiêng vào lòng đờng với độ nghiêng 1/20 Độ nghiêng đế ray không đợc lớn 1/12 không nhỏ 1/60 Vũ Đoàn Quân 72 Bài giảng đờng sắt Để thực độ nghiêng ray với TVG dùng đệm sắt có sẵn độ nghiêng 1/20 đẽo trực tiếp TVG không dùng đệm Còn dùng TVBT độ nghiêng đợc tạo sẵn mặt TVBT (lúc dùng đệm cao su) * Đờng ray đờng thẳng phải đảm bảo đặc điểm cự ly, thuỷ bình độ nghiêng theo tiêu chuẩn quy định Mỗi ray phải thẳng, cao thấp đảm bảo Mặt đỉnh ray không đợc lợn sóng, không hình thành hố tam giác 2.3 Đờng ray đờng cong 2.3.1 Các đặc điểm đờng ray ®êng cong - Cù ly ray cã thĨ ®ỵc níi rộng so với đờng thẳng để thoả mãn điều kiện nội tiếp đầu máy, toa xe: S = S + K (K : ®é níi réng - gia khoan) - Có thể phải đặt siêu cao để chống lại tác dụng lực ly tâm - Dùng đờng cong chuyển tiếp L0 để nối đờng thẳng với đờng cong tròn - Đặt ray ngắn phía bụng đờng cong để mối nối đợc đối xứng - Trên đờng cong bán kính nhỏ, dùng ray phụ thiết bị gia cờng - Phải nới rộng khoảng cách tim hai đờng cạnh ®êng cong 2.3.2 Cù ly ray trªn ®êng cong a Nội tiếp đầu máy, toa xe đờng cong (Nêu mục đích việc nghiên cứu dạng nội tiếp đầu máy, toa xe đờng cong) Có dạng : * Nội tiếp động: hình thành V > 100 Km/h + Néi tiÕp tù động: lợi bánh xe trục đầu, trục cuối giá xe cố định áp chặt vào ray lng Nếu cự ly ray đủ rộng lợi bánh xe không tựa vào ray bụng Tâm quay tức thời nằm L cđ + Nội tiếp nêm động: cự ly ray thu hẹp lại, lợi bánh xe phía bụng áp sát vào ray * Nội tiếp tĩnh: hình thành V 100km/h + Nội tiếp tự tĩnh: Hình thành cự ly hai ray đủ rộng, trục cuối giá cố định dễ dàng chiếm đợc phơng bán kính Tâm quay tức thời nằm trục cuối giá xe cố định trục Vũ Đoàn Quân 73 Bài giảng đờng sắt + Nội tiếp gò bó tĩnh: cự ly hai ray thu hẹp dần, trục sau giá xe cố định chiếm đợc phơng bán kính nữa, tâm quay tức thời dịch lên phía trớc hình thành nội tiếp gò bó tĩnh + Néi tiÕp nªm tÜnh: nÕu cù ly hai ray tiÕp tục thu hẹp, tâm quay tức thời dịch lên đến trùng với tâm giá xe cố định, hình thành lên nội tiếp nêm tĩnh + Nội tiếp gò bó tĩnh bình thờng: Từ dạng nội tiếp nêm tĩnh, cự ly hai ray mở rộng thêm lợng hình thành nội tiếp gò bó tĩnh bình thờng b Tính cự ly ray đờng cong b-1 TÝnh cù ly ray tèi u Stu - S¬ đồ tính toán dạng nội tiếp tự tĩnh - Trong mäi trêng hỵp Stu ≤ Smax (cù ly ray lớn cho phép - quy định theo R) Vũ Đoàn Quân 74 Bài giảng đờng sắt - Trờng hợp Stu S0 tức không cần nới rộng cù ly ray * TÝnh Stu gi¸ xe cã hc trơc: (C n»m ë trơc ci cđa giá xe cố định) Stu = qmax + fH + 4mm ≤ Smax qmax lµ chiỊu réng lín nhÊt phÝa đôi bánh fH đờng tên ray lng đợc tính theo công thức gần đúng: b1 fH = 2R - Khoảng cách từ trục chứa tâm quay C đến trục bánh xe Trờng hợp = Lo Theo GS Xakhunhian ®· chøng minh: r t tg S b1 = R r t tg L0 - cự ly cố định R - bán kính đờng cong b1- khoảng cách từ trục bánh đến điểm tiếp xúc lợi bánh ray lng So- Khổ đờng r - Bán kính mặt lăn trung bình bánh xe t - Khoảng cách theo chiều thẳng đứng từ mặt lăn trung bình bánh xe đến điểm tiếp xúc gờ bánh víi ray, lÊy b»ng 10mm τ - Gãc nghiªng cđa mặt gờ bánh xe với mặt ngang, lấy =700 Vũ Đoàn Quân 75 Bài giảng đờng sắt Nếu có xét tới độ dơ ngang tổng cộng trục bánh xe : Stu = qmax + fH + 4mm - ∑ * TÝnh Stu gi¸ xe cã trơc: (C n»m gi÷a trơc sè III vµ trơc sè IV) Stu = qmax+ fH - fB + 4mm ≤ Smax fH = b1 2R r t tg b1 = R S r t tg ; ; fB = i b2 2R i r t tg b2 = R S max r t tg Trờng hợp này: = 5L0/6 i = L0/6 fB - đờng tên ray bụng b2 - khoảng cách từ trục cuối đến điểm tiếp xúc gờ bánh xe với ray i- khoảng cách từ trục chứa tâm quay C giá xe đến trục đôi bánh xe cuối b-2 Cự ly ray nhỏ cho phép Smin - Sơ đồ tính toán dạng nội tiếp nêm tĩnh từ kết nhận đợc cộng với - Trong trờng hợp Smin ≤ Smax (cù ly ray lín nhÊt cho phÐp - quy định theo R) - Trờng hợp Smin S0 tức không cần nới rộng cự ly ray Vũ Đoàn Quân 76 Bài giảng đờng sắt * Tính Smin gi¸ xe cã trơc: Smin = qmax + fH - fB + 4mm + min ≤ Smax L0 b1 ) ( b1 ) fH 2R 2R r t tg b1 = R S r t tg 2 ( ; ; L0 b2 ) (i b2 ) fB 2R 2R i r t tg b2 = R S max r t tg 2 ( Trờng hợp : = i = L0/2 * TÝnh Smin gi¸ xe cã trôc: Smin = qmax + fH + min + 4mm ≤ Smax L ( b1 ) ( b1 ) fH 2R 2R ; r t tg b1 = R S r t tg Trờng hợp : = i = L0/2 * Tính Smin giá xe có trục: Công thức tính toán nh trờng hợp giá xe có trục nhng trờng hợp : = L0/2 i = L0/6 2.3.3 Siêu cao ray lng đờng cong a Mục đích yêu cầu thiết kế siêu cao: - Khi tàu chuyển động đờng cong phát sinh lực ly tâm m.V GV J đẩy toa xe phía đờng cong ray lng chịu áp R Rg lực cao ray bụng - Những lực gây ra: + Hai ray mòn không Vũ Đoàn Quân 77 Bài giảng đờng sắt + Hành khách cảm thấy khó chịu + Tàu có khả ổn định ngang Để giảm bớt hay triệt tiêu tác dụng lực ly tâm cần tạo lực hớng tâm cách đặt ray lng cao ray bụng, độ chênh cao gọi siêu cao Nh yêu cầu thiết kế siêu cao phải khắc phục đợc tác hại b Tính độ siêu cao h: b-1 Tính siêu cao đảm bảo hai ray mòn Để đảm ray mòn tổng áp lực thẳng đứng ray phải * Các giả thiết : Sơ đồ để tính siêu cao - Bỏ qua lực tác dụng ngang gió ray lng đờng - Khi tàu chuyển động đcong ờng cong coi trọng tâm toa xe với tim đờng - Bỏ qua đàn håi cđa hƯ lß xo - * XÐt cho toa xe trạng thái cân ta lấy môment với điểm O: S1 h Vì góc nhá nªn cos ; sin S Mo = → ( J cos G sin )a ( El Eb ) → El Eb ( J G h 2a V h 2a ) G ( ) S1 S1 gR S1 S1 Để ray mòn : El = Eb → G ( V h 2a ) 0 gR S1 S1 hay G ( V2 h ) 0 gR S1 * Trªn tuyÕn có nhiều loại toa xe, nhiều đoàn tàu chạy qua nên để đảm bảo ray mòn thì: Eli = Ebi NÕu coi nh c¸c toa xe cã trị số Gi Đặt V Vi gR Gi G V G i i i h 0 S1 → N PV N P i i i i i → h S1 GiVi Rg Gi S1V02 h Rg Vo đợc gọi tốc độ bình quân gia quyền Trong : Eli , Ebi : tổng áp lực thẳng đứng tác dụng lên ray lng ray bụng Vũ Đoàn Quân 78 Bài giảng đờng sắt Gi : trọng lợng toa xe loại (i) Ji : lực ly tâm toa xe loại (i) a: khoảng cách từ trọng tâm toa xe đến mặt mặt phẳng qua đỉnh ray S1: khoảng cách tim hai ray : góc nghiêng mặt phẳng qua đỉnh hai ray với mặt phẳng nằm ngang Ni , Pi : số lợng trọng lợng đoàn tàu có vận tốc Vi - Đối với đờng sắt khổ 1000mm: V02 h 8,42 R - Đối với đờng s¾t khỉ 1435mm: V02 h 11,8 R (mm) (mm) Trong công thức h (mm) ; V0 (km/h) ; R (m) * Nh để tính siêu cao đảm bảo ray mòn ta cần có số liệu thống kế Ni , Pi , Vi Mặt khác thay đổi siêu cao biểu đồ chạy tàu thay đổi nên để tiện cho tính toán ngời ta quy ®ỉi V0 theo Vmax ë VN lÊy V0 = (0,8 – 0,9).Vmax Do vËy : h 5,4 Vmax R Vmax h 7,6 R với đờng sắt khổ 1000mm với đờng sắt khổ 1435mm b-2 Tính siêu cao đảm bảo hành khách không cảm thấy mệt mỏi, khó chịu Thực tế đoàn tàu chạy với vận tốc V i lớn lớn hay nhỏ vận tốc thiết kế siêu cao (V 0) theo quan điểm tồn lực ly tâm d hay hớng tâm d Khi lực có trị sè lín → gia tèc t¬ng øng cđa nã còng lớn ảnh hởng tới tiện nghi hành khách tàu phải hạn chế gia tốc tơng ứng không đợc lớn Theo kết nghiên cứu thực tế nhiều nớc giới hành khách cảm thấy khó chịu gia tốc ly tâm d có trị số 0,4 0,8 m/s2 tác động lặp lặp lại thời gian dài, lớn 0,8m/s2 hành khách cảm thấy khó chịu chí sợ hãi Tuỳ theo điều kiện chạy tàu nớc quy định trị số cho phép khác Việt Nam lấy trị số gia tốc ly tâm d cho phÐp [α0] = 0,5 m/s2 Gia tèc ly tâm toàn phần : Vũ Đoàn Quân J m.V V (m / s ) m Rm R 79 Bài giảng đờng sắt Gia tốc hớng tâm toàn phần : G.sin g h (m / s ) m S1 * Khi Vi > V0 tån t¹i gia tèc ly t©m d → ltd 1 V2 h g bÊt lỵi nhÊt V=Vmax R s1 → §iỊu kiƯn : ltd → SV S h max (*) Rg g 2 V h 8,42 max 109. víi khỉ ®êng 1000mm R h 11,8 Vmax 153. víi khỉ ®êng 1435mm R * Khi Vi < V0 tồn gia tốc hớng tâm d htd 1 → §iỊu kiƯn : htd g h V2 h bÊt lỵi nhÊt V = Vmin s1 R → S SV h h Rg g S1 h Khi Vmin = h g Thờng giá trị [h] = 0,98m/s2 Theo giá trị tính toán xét tới điều kiện khai thác quy trình ĐSVN quy định : hmax = 95mm với đờng sắt khổ 1000mm hmax = 125mm với đờng sắt khổ 1435mm h Lu ý : Theo c«ng thøc (*) ta cã thÓ → Vmax g R S1 hay h Vmax max g R S1 Hay cã thĨ viÕt gän lµ : Vmax A R (km / h) A = 4,1 - víi ®êng khỉ 1000mm A = 4,3 - víi khỉ ®êng 1435mm b-3 Kiểm tra đảm bảo ổn định ngang toa xe đ ờng cong Mức độ ổn định toa xe đờng cong đợc đánh giá hệ số ổn định n : S1 n e Vũ Đoàn Quân 80 Bài giảng đờng sắt + n > toa xe ổn định + n = toa xe trạng thái cân + n < 1toa xe ổn định Để tính hệ số ổn định n, ta lấy mô men điểm A điều kiện cân ta có: S1 S E l 0 2 E l E b S1 Ta cã: N = El + Eb → e = E E l b MA = → N.e + Eb → → E l E b S1 N S1 E l E b n= 2e E l E b e= h Theo môc b-1: El + Eb = N = G.cos + J.sin = G + J S 2a h 2a El- Eb = ( Jcos - G.sin) S = (J – G S ) S 1 v2 h ) R S1 S1 g S1V h S1 g h2 (1 ) (1 ) 2a tt Rg S12 2a tt S1 v2 h 2a.( g ) R S1 S1 ( g → VËy : n= n S1 g 2a tt vµ hƯ sè [n] = * Thùc hiƯn siªu cao : Thùc hiƯn siªu cao thêng đợc giải cách tăng chiều dày ba lát dới tà vẹt ray lng đờng cong nâng ray lng lên nửa siêu cao hạ thÊp ray bơng xng mét nưa siªu cao (h/2) 2.4 Đờng cong chuyển tiếp 2.4.1 Mục đích tính chất ®êng cong chun tiÕp a Mơc ®Ých §Ĩ lùc ly tâm tăng cách từ từ: từ J = (tại NĐ, NC) J = m.V R (tại TĐ, TC) Làm đoạn vuốt nối để thực vuốt siêu cao ray lng từ h=0 h=h0 Làm đoạn vt nèi ®Ĩ thùc hiƯn gia khoan (níi réng cù ly ®êng) tõ S=S0 S=SCT b TÝnh chÊt đờng cong chuyển tiếp + Để lực ly tâm không phát sinh đột ngột khoảng từ NĐ TĐ Lực ly tâm biến đổi từ J = Vũ Đoàn Quân J GV Bán kính đờng Rg 81 Bài giảng đờng sắt cong chuyển tiếp thay đổi R Độ cong biÕn ®ỉi tõ K = K Bố trí đờng cong chuyển tiếp + Để đảm bảo lực xung kích Fxk không phát sinh đột ngột góc vuốt siêu cao phải triệt tiêu NĐ TĐ, tức = vậy: tg = dh NĐ TĐ dl S1V02 A dh dK =A.K A Mµ h dl dl g V× A 0, → dh dk NĐ TĐ dl dl + Để lực phụ không phát sinh đột ngột gia tốc thay đổi góc NĐ TĐ: d dt với góc nghiêng trục bánh xe với mặt phẳng nằm ngang nhá → sin rad h S1 Mµ h S1 V02 g Coi nh vËn tốc đoàn tàu chạy đờng cong chuyển tiếp không đổi V d dh A.dK A dK dl A.V dK ( ) dt S1 dt S1 dt S1 dl dt S1 dl a d 2 A.V d K A.V d K dl A.V d K S1 dl.dt S1 dl dt S1 dl dt d 2 d 2K 0 th× dt dl l + dy dl.sin y sin dl Vũ Đoàn Quân 82 Bài giảng đờng sắt l dl d → dl Nh tính chất đờng cong chuyển tiếp : STT Các đặc trng Tại NĐ Tại TĐ Từ NĐ đến T§ l y sin dl y0 0 Tăng liên tục l k dl 1/R K = 1/ dk/dl 0 Thay đổi liên tục 2 d k/dl 0 Phơng trình đờng cong chuyển tiếp cã d¹ng : y l x3 x2 x x sin 2 ) 6.C 4C l0 b Phơng trình đờng cong chuyển tiếp Khi tốc độ tàu chạy cha cao ngời ta dùng dạng đờng cong thoã mãn yêu cầu đầu bảng Khi siêu cao đợc thùc hiƯn theo lt tun tÝnh víi ®é dèc i : S1 V02 h i l l i. g S1 V02 c C l (*) Đặt i.g (*) phơng trình đờng cong xoắn ốc Clôtôit hệ toạ độ tự nhiên Nếu biểu thị hệ toạ độ Đề phơng trình (*) có dạng: y x3 2.x 293.x (1 ) 6.C 35.C 237000.C Víi C = R.L0 Thờng lấy số hạng đợc phơng trình Parabol dạng bậc 3: y x3 6.C đầu đờng cong parabol bậc = sau tăng dần đến điểm B đạt trị số lớn lại giảm xuống Parabol bậc làm đờng cong chuyển tiếp ®o¹n OB víi ®iỊu kiƯn : R 1,602.C / Góc tiếp tuyến điểm B với trục Ox 24 0541 c Chiều dài đờng cong chuyển tiếp: (Xem mục c Bài Chơng II) - Chiều dài đờng cong chuyển tiếp: L0 = h0 i * h0 - siêu cao ray lng (tính theo điều kiện đảm bảo ray mòn đều) Vũ Đoàn Quân 83 Bài giảng đờng sắt 8,42.V02 5,4.Vmax h0 = hay h0 = R R (®êng 1000 mm) h max = 95 mm h0 = 11,8.V R hay h0 = 7,6.V R max (®êng 1435 mm) hmax = 125 mm Vmax - vËn tèc lín nhÊt cđa tµu qua đờng cong V0- vận tốc bình quân gia quyền V0 = (0,8 0,9).Vmax tuỳ theo điều kiện chạy tàu R - bán kính đờng cong Chiều dài Lo phải đủ dài để độ dốc vuốt dốc siêu cao không lớn + Độ dốc vuốt siêu cao phải đảm bảo để bánh xe trục sau không bò lên mặt đỉnh ray bụng (không trợt bánh) i i0 Đờng 1435 mm : đờng thiết kế i0 = ; đờng cải tạo i0 = §êng 1000 mm : ®êng thiÕt kÕ míi i0 = ; đờng cải tạo i0 = 2,5 Chiều dài Lo phải đủ dài để i không vợt i0 : L0 h/i0 Chiều dài Lo phải đủ dài để tốc độ nâng cao bánh xe ray lng không nhanh i i1 i1 = dh dh dh f ds vdt dt V V Tốc độ nâng cao bánh xe phía ray lng cho phÐp f0 = 28 mm/s 35 mm/s = 1 km/h km/h khó khăn cã thÓ lÊy b»ng 46mm/s = 10 km/h f 1 Trêng hỵp bÊt lỵi nhÊt V = Vmax th× i1 = V = 10.V 8.V max max max Lo h i Lo h.Vmax f0 Sau tÝnh L0 theo ®iỊu kiƯn trên, vào QPTK tơng ứng với bán kính ®êng cong R chän trÞ sè L sát với trị số L0max Nói chung tận lợng sử dụng trị số lớn Trờng hợp khó khăn th× xÐt tíi khu vùc vËn tèc thiÕt kÕ Lo mà lựa chọn Cp ng I II III Giới hạn bán kính không đặt đờng cong chuyển tiếp ng 1435 mm Đường 1000 mm Quốc gia Chuyên dùng Quốc gia Chuyên dùng > 4000 > 2000 >1000 (chủ yếu) > 500 > 4000 > 1000 >500 (thứ yếu) >1000 >1000 Vũ Đoàn Quân 84 Bài giảng đờng sắt * Đảm bảo đủ dài để dốc vuốt siêu cao không lớn (gây trật bánh) * Đảm bảo đủ dài để tốc độ nâng cao bánh xe phía ray lng không lớn * Đảm bảo độ tăng gia tốc ly tâm cân không đợc lớn t Gọi độ tăng gia tốc ly tâm d thì: Mà t L0 V V max → L0 max → Vmax L0 0 NÕu lÊy [α0] = 0,5m/s2 ; V (km/h) ; β0= 0,3 m/s3 th× : L0 ≥ 0,4.Vmax * Đảm bảo tổn thất động không lớn (do bánh xe trục va vào ray lng) Vmax L0 0,08 R * Đảm bảo định vị đợc đờng cong chuyển tiếp thực địa: P L20 0,2 m 24 R Trong thùc tÕ ngêi ta tính L0 theo điều kiện đầu trọn trị số lớn sau vào QPTK tơng ứng với R chọn trị số sát với L max trị số L0 2.5 Đặt ray ngắn đờng cong 2.5.1 Mục đích sở tính toán a Mục đích: Để mối nối đợc đối xứng đờng cong cần phải đặt ray ngắn kết hợp với ray tiêu chuẩn phía bụng đờng cong Các ray ngắn cắt ngắn đoạn tiêu chuẩn K từ ray dài nên gọi ray ngắn tiêu chuẩn b Cơ sở tính toán: Nghiên cứu đoạn đờng cong chắn mặt cắt AA1 BB1 , góc tâm chắn cung AB Từ A B kẻ tiếp tuyến với đờng cong hợp với cánh thẳng góc , = - Tính lợng rút ngắn 2 1 1 1 = AB - A1B1 = l d b d = ( 2 l b ) d = S1 d Vò Đoàn Quân 85 Bài giảng đờng sắt = S1.(2 - 1) = S1. Độ so le hai ray toàn đờng cong chuyển tiếp (từ NĐ đến TĐ) : 0= S1 = S1 L20 S1 L2 SL0 0 = 2.C RL0 2R Độ so le hai ray đờng cong tròn tr : Lo L2o S1. tr= S1. k = S1. 2. S1. 2C 180 180 R Lk R hc tr= S1. k = S1. Độ so le toàn đờng cong tính theo công thức : tc = 20 + tr = S1 ( L0 Lk ) R Trong Lk chiều dài đờng cong tròn lại đặt đờng cong chuyển tiếp Số ray tiêu chuẩn đặt phía lng đờng cong : Nlp= S R 2 L0 KT0' L0 180 lP lp Số ray ngắn đờng cong phÝa bơng : Nng= tc K K: §é rót ngắn tiêu chuẩn Ray dài 12,5m có loại ray ngắn tiêu chuẩn sau: K40, K80 K120 Ray dài 25m có loại ray ngắn tiêu chuẩn là: K40, K80, K120 K160 Vũ Đoàn Quân 86 ... (đề phòng tàu đỗ không vị trí) Chơng Bình đồ trắc dọc đờng sắt 2.1 Các yếu tố bình đồ đờng sắt khu gian Vũ Đoàn Quân 16 Bài giảng đờng sắt 2.1.1 Đờng thẳng đờng cong a Đờng thẳng: đợc xác định... , R cần tìm L0max : R L0 - KTmin 57,3 (m) (m) 2.2 Các yếu tố trắc dọc đờng sắt Vũ Đoàn Quân 22 Bài giảng đờng sắt yếu tố trắc dọc đợc đặc trng bởi: +Chiều dài dốc (bằng chiều dài hình chiếu... w0'' = 0,9 + 0,02V + 0,0017V2 * Toa xe hàng trục đờng khổ 1435 mm Việt Nam: Vũ Đoàn Quân Bài giảng đờng sắt Với toa xe khách hàng chạy ổ trỵt w '' V2 = + (0,007 + m) (N/KN) 100 Với toa xe khách