Công trình đường sắt Tập 1 - Phần 2 Kết cấu tầng trên đường sắt, nền đường sắt - Chương 2 pps

CHƯƠNG 2
THI T K ðƯ NG RAY
2.1. ð C ðI M C U T O C A ðÔI BÁNH XE
ðư ng ray có tác d ng d n hư ng cho đơi bánh xe và ch u l c t bánh xe truy n xu ng. C u t o b ph n lăn ch y
c a ñ u máy toa xe có quan h m t thi t v i c u t o và hình d ng c a đư ng ray. Vì v y, c n nghiên c u ñ c ñi m c u t o
c a đơi bánh xe.
ðơi bánh xe g m hai bánh l p c ñ nh vào m t tr c. Ngư i ta dùng áp l c c c m nh kho ng 100 t n ñ l p bánh xe
vào đ u tr c.
Bánh xe có hai lo i: Lo i l p ghép và lo i toàn kh i. Lo i l p ghép có ph n trong b ng thép, ph n ngồi (đai bánh
xe) b ng thép t t. Lo i bánh tồn kh i đư c ñúc b ng thép ho c b ng gang.
L i bánh xe có tác d ng d n hư ng cho bánh xe lăn trên ray không b tr t ra ngoài. Chi u dày l i bánh h xác đ nh
t i m t đo tính tốn cách m t lăn trung bình c a bánh xe theo chi u th ng ñ ng là 10 mm. Do m t lăn trung bình c a bánh
xe có th thay đ i v trí khi bánh xe b mịn, trong khi đó đ nh l i bánh xe khơng b mịn th ng đ ng nên chi u dày g bánh
thư ng ñư c xác ñ nh t i m t đo tính tốn cách đ nh l i bánh xe 18 mm theo chi u th ng ñ ng.
Hình 2-1 C ly đơi bánh xe q và c ly ray S
Khi bánh xe còn m i, chi u dày g bánh hmax= 30 mm (ñư ng 1m ), chi u dày hmin= 18 mm ( bánh xe ñã s d ng )

µ - Chi u dày ph thêm c a l i bánh xe, ñ i v i bánh xe c a đ u máy µ = 0 mm, bánh xe c a toa xe có µ = 1 mm
(hình 2-1).
M t lăn c a đai bánh xe là m t nghiêng 1/20, phía ngồi có đ nghiêng 1/10 ( ho c 1/7 ñ i v i bánh xe đ u máy
c a Liên Xơ ). ð nghiêng 1/20 c a m t lăn t o ñi u ki n cho bánh xe có th xê d ch ngang, do đó bánh xe khơng b mịn
t p trung m t ch theo d ng yên ng a, tăng ñư c th i gian s d ng ñai bánh xe. ð nghiêng 1/10 có tác d ng làm cho
bánh xe không b vư ng vào tâm ghi ho c lư i ghi, đ m b o an tồn ch y tàu. Chi u dày bánh xe a = 125 mm – 140 mm
(Hình 2-2).
ðư ng kính bánh xe đư c xác ñ nh t i m t lăn trung bình cách m t ph ng đo chi u dày g bánh 10 mm theo chi u
th ng ñ ng. ðư ng kính bánh xe có nh hư ng r t l n ñ n m t kinh t . Bánh xe có đư ng kính nh tuy ti t ki m ñư c s t
thép, nhưng bánh xe ph i quay s vịng nhi u hơn, đai và g i tr c chóng mịn hơn. Vi t Nam dùng bánh xe toa xe đư ng
kh h p có đư ng kính 750 mm 780 mm. Bánh xe c a toa xe đư ng tiêu chu n có đư ng kính d = 840 mm ÷915 mm.
C ly phía trong c a đơi bánh t : Là kho ng cách giưã hai m t trong c a bánh xe, ñ i v i m t kh ñư ng, tr s t
c a m i đơi bánh đ u như nhau : ñư ng tiêu chu n t = 1353 ± 3 mm, ñư ng kh h p t = 924 ± 3 mm.
Chi u r ng đơi bánh q (hay c ly đơi bánh): Là kho ng cách gi a hai m t ngoài c a l i bánh xe, xác đ nh t i m t

đo tính tốn (Xem hình 2-1).
q = t +2h + 2 µ ± ε (mm)
Trong đó:

t- C ly phía trong c a đơi bánh.

165


h- Chi u dày l i bánh xe.
µ - chi u dày ph thêm c a l i bánh.
ε - ð tăng gi m c ly đơi bánh xe tuỳ theo v trí g i tr c, thư ng ε = 3-4 mm.

Hình 2-2C u t o bánh xe đ u máy cịn m i đư ng tiêu chu n
Các tr c bánh xe có th đư c g n c ñ nh trên giá xe c a ñ u máy ho c toa xe. C ly c ñ nh L0 c a các tr c là
kho ng cách gi a hai tr c ngồi cùng mà trong q trình chuy n đ ng chúng ln song song nhau (hình 2-3).

Hình 2-3C ly c đ nh c a toa xe có hai tr c
ð c i thi n đi u ki n ñi l i c a ñ u máy trên ñư ng cong, ngư i ta l p m t s tr c trên giá chuy n hư ng (Hình 24)
Ví d : đ u máy D12E có hai giá chuy n hư ng, m i giá có hai tr c, c ly c ñ nh L0 là kho ng cách gi a hai tr c
trên giá chuy n hư ng. ð u máy D18E có hai giá chuy n hư ng , m i giá có ba tr c, c ly c ñ nh L0 là kho ng cách gi a
hai tr c ngoài cùng trên m t giá chuy n hư ng, c ly toàn b Ltb c a các tr c là kho ng cách gi a hai tr c ngồi cùng (Hình
2-4)

166


Hình 2-4Xác đ nh chi u dài các b ph n c a toa xe
Lk- chi u dài thân toa xe

Trong đó

Ln- chi u dài tồn b giá xe
Lc- chi u dài c a toa xe
L0- kho ng cách tr c c đ nh
Thí d : Chi u dài tiêu chu n c a toa xe là 11.28 m, toa xe khách dài 18.84 m thì l tính đ i là 1.7, toa xe hàng dài
13.62 m thì l tính ñ i là 1.2
Trong b ng 2-1 dư i ñây gi i thi u kích thư c c a bánh xe và đơi bánh xe c a đ u máy, toa xe ñư ng kh h p và
ñư ng tiêu chu n.
B ng 2-1
Kh
ñư ng

Tên bánh xe

hmax

hmin

tmax

tmin

t0

qmax

qmin

q0

1000

C a ñ u máy

30

18

927

921

924

987

959

985

mm

C a toa xe

30

18

927

921

924

989

956

986

C a ñ u máy

33

23

1356

1350

1353

1422

1396

1419

34

22

1356

1350

1353

1424

1394

1421

Bánh gang toa
xe

34

22

1355

1351

1353

1424

1394

1421

Bánh ñúc l nh
c a toa xe

28.5

23.5

1352

1349

1351

1429

1396

1428

C a xe than
1435
mm

nư c

h (mm)

t (mm)

q (mm)

B ng 2-1a: Lo i ñ u máy toa xe và Rmin
Kh ñư ng

Lo i ñ u máy
T l c 1- 4-1

1000 mm

D12E
D18E
JF6
SL1

1435 mm

GL
Toa xe khách
Toa xa trư ng

ðư ng kính Di đ ng ngang
C ly tr c c
η (mm)
ñ nh Lo (mm) bánh xe d (mm)

∑

4050

1200

2400
3300

1000
1016

4410

1370

Rmin (m)

11
75
75
6

88

3352

6

50

3000

6

40

2400
2700

Ghi chú: ð i v i δmin = 9; ε 1= 2; ð u máy ñi n và ñiezel δmin =13; ε 2 = -2.
Trên hình (2-5) là sơ đ b trí các tr c bánh xe trên đ u máy ñi n B 23. Hình (2-6) là sơ ñ ñ u máy điezel Tí7.
Hình (2-7) là sơ đ b trí các tr c c a ñ u máy hơi nư c Ä c a Liên Xơ. Trong các hình v ñó, Lo là c ly c ñ nh; là ñ
xê d ch ngang c a các tr c.

167


Hình 2-5 Sơ đ b trí các tr c c a đ u máy đi n BЛ23.

Hình 2-6 Sơ đ b trí các tr c trên đ u máy điezel TЭ7 (Liên Xơ).

Hình 2-7 Sơ đ b trí các tr c c a ñ u máy D12E

168


B ng 2-2

ð c tính k thu t cơ b n c a ñ u máy ðiêzel truy n ñ ng thu l c ñang s d ng trên ñư ng s t Vi t Nam
TT

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

ð c tính k thu t
Nư c ch t o
Năm ch t o
Năm s d ng t i VN
Kh đư ng (mm)
Cơng d ng kéo tàu
Lo i đ ng cơ ðiêzel
Cơng su t đ ng cơ (ML)
Phương th c truy n ñ ng
B truy n ñ ng thu l c

H th ng hãm
Công th c tr c
T i tr ng tr c (T/tr c)
T i tr ng ch nh b (T)
Công su t thi t k (ML)
S c kéo kh i ñ ng (KG)
S c kéo dài h n (KG)
T c ñ c u t o (km/h)
T c đ dài h n (km/h)
Bán kính đưịng cong Rmin
Kích thư c gi i h n(mm)

D4H
Liên Xơ
1976-1986
1976
1000
H+K
ID12-400
400
Thu l c
YƠ
Gió ép
B-B (2-2)
6
24
400
7200
5000
50

15
60

D5H
Australia
1966
1993
1000
H+K
Caterpilla
500
Thu l c
Voith
Gió ép
B-B (2-2)
10
40
500
12000
65
46

D8H
Liên Xơ
1981
1978
1435
H+K
84H25/25
800

Thu l c
YƠ
Gió ép
B-B (2-2)
19.5
78
800
90
-

D11H
Rumani
1978
1978
1000
H+K
I2V 1100
Thu l c
GSR30/5.7
Gió ép
B-B (2-2)
14
56
1100
16200
9500
100
20
90

20

Dài
R ng
Cao u cao ñ u ñ m (mm)
Chi
C ly tâm c i chuy n (mm)
C ly tâm tr c bánh (mm)
ðư ng kính bánh xe (mm)
Dung tích nhiên li u (kg)
Dung tích d u bơi trơn (kg)
Dung tích nư c làm mát (l)
Dung tích cát (kg)
S lư ng đ u máy hi n có

9400
2717
3435
825
4700
1400
600
600

10060
2820
3825
825
5310
2134

910
22701
551
2701
57/thùng
13

14290
3200
4440
825
-

14006
2780
3680
825
7200
2350
1000
2000

21
22
23
24
25
26
27
28

29

10.5
457
166

300
17

169


B ng 2-3

ð c tính k thu t cơ b n c a ñ u máy ñiezel truy n ñ ng ñi n ñang s d ng trên ñư ng s t Vi t Nam

TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

14
15
16
17
18
19
20
21

ð c tính k thu t
Nư c ch t o
Năm ch t o
Năm s d ng t i VN
Kh đư ng (mm)
Cơng d ng kéo tàu
Lo i đ ng cơ ðiêzel
Cơng su t đ ng cơ (ML)
Phương th c truy n ñ ng
Tr ng lư ng ðC-MP (kg)
Tr ng lư ng MPðC (kg)
Tr ng lư ng ðCðK (kg)
H th ng hãm
Công th c tr c
T i tr ng tr c (T/tr c)
T i tr ng ch nh b (T)
Công su t thi t k (ML)
S c kéo kh i ñ ng (KG)
S c kéo dài h n (KG)
T c ñ c u t o (km/h)
T c đ dài h n (km/h)

Bán kính đưịng cong Rmin
Kích thư c gi i h n (mm)

D9E
M
1963
1000
H+K
Caterpilla
900
ði nMC-MC
9000
2935
1638
28LV1
B0-B0(20-20)
13
52
900
15600
12000
114
12
75

D12E
CH Séc
1985
1986
1000

H+K
K6S 230DR
1200
ði nMC-MC
11400
3940
1760
Dako
B0-B0(20-20)
14
56
1200
14600
11700
80
16
75

D13E
nð
1983
1985
1000
H+K
ALCO251-D
1300
ði nMC-MC
16123
4046
1816

Dvitmencadi
C0-C0 (30-30)
12
72
1300
21600
16050
96
15.5
75

22

Dài
R ng
Cao u cao ñ u ñ m (mm)
Chi
C ly tâm c i chuy n (mm)
C ly tâm tr c bánh (mm)
ðư ng kính bánh xe (mm)
D tr nhiên li u (l)
D tr d u bơi trơn (kg)
Dung tích nư c làm mát (l)
D tr cát (kg)
S lư ng ñ u máy hi n có

11644
2473
3784
825

5689
2028
1016
2200
3421
456
32

13306
2754
3854
825
6700
2400
1000
2200
385

14328
2730
3635
825
9550
1829-2388
925
3000
280

300
40

280
14

23
24
25
26
27
28
29
30
31

170

D18E
B
1983
1984
1000
H
CKL-8TR 240
1800
ði nXC-MC
15905
4000
1590
Knorr
C0-C0 (30-30)

14
84
1800
25500
19000
105
15.6
75
15500
2880
3875
825
7900
1650
1016
3000
350
400
260
16


2.2. ðƯ NG RAY TRÊN ðƯ NG TH NG
2.2.1. C ly ray trên ñư ng th ng S0
C ly gi a hai ray là kho ng cách gi a hai má tác d ng c a ray ño t i m t đo tính tốn (Hình 2-8).
S0 = q+ δ
Trong đó:

q- Chi u r ng đơi bánh xe.
δ – Chi u r ng ho t đ ng c a đơi bánh xe .

Hình 2-8C ly ray
Quy trình qu n lý k thu t ñư ng s t Vi t Nam quy ñ nh c ly ray S0 ñư c ño t i v trí cách m t ph ng qua ñ nh hai
ray m t ño n f = 16 mm. Trên th gi i có nhi u lo i c ly ray (kh ñư ng), ngư i ta quy ñ nh khi S0 = 1435 mm là ñư ng
tiêu chu n.
Khi S0 > 1435 mm là ñư ng kh r ng.
Khi S0 < 1435 mm là ñư ng kh h p.
Vi t Nam, tuy n ñư ng s t Lưu Xá- Kép – Bãi Cháy là ñư ng tiêu chu n. Tuy n Yên Viên - Lưu Xá và Yên
Viên - ð ng ðăng là ñư ng l ng (1435 mm và 1000 mm). Cịn l i là đư ng s t kh 1000 mm.
Sai s cho phép v c ly ray, ñư ng s t nư c ta quy ñ nh:
ðư ng tiêu chu n : S0 = 1435 ±26 mm
ðư ng kh h p : S0 = 1000 ±24 mm
Xét theo chi u dài, c ly ray khơng đư c thay đ i q đ t ng t, khi t c ñ V≤100 km/h, s bi n ñ i c ly ray theo
chi u dài ph i nh hơn 1mm/m. ð i v i các tuy n ñư ng có t c ñ v > 100 Km/h, m c đ thay đ i c ly khơng đư c vư t
quá 0,5 mm/m. Nghĩa là, mu n chuy n t c ly 998 mm sang 1003 mm thì ph i th c hi n trên m t ño n dài t i thi u là 5
m(≤ 1 ‰)v i ñư ng ch y t c ñ v ≤ 100 Km/h, cịn khi v >100 Km/h thì ph i th c hi n trên m t ño n dài t i thi u 10 m (≤
0,5 ‰).
N u ñ t đơi bánh xe th ng góc v i tim ñư ng, l i m t bánh xe áp sát vào ray, thì gi a l i bánh xe và và má tác
d ng c a ray phía bên kia có m t khe h δ (Hình 2-9).
d

Hình 2-9 Khe h g bánh t ng c ng δ

171


Tr s khe h tiêu chu n
ly ray tiêu chu n S0 :

0

tương ng v i trư ng h p khi đơi bánh xe cịn m i có chi u r ng đơi bánh là q0 và c

δ 0 = S0 – q0
Tr s δ quá nh s làm l i bánh xe và ray chóng mịn, l c c n l n.
Tr s δ quá l n s sinh l c l c ngang l n khi tàu chuy n ñ ng.
Tr s δ max = 45 mm và δ min = 11 mm ñ i v i ñư ng tiêu chu n cũng như ñư ng kh h p.
2.2.2. ð nghiêng c a ray
M t lăn bánh xe có đ nghiêng 1/20 . Vì v y, đ bánh xe ti p xúc t t v i ray, l c truy n t bánh xe trùng v i tr c
ray thì hai ray ph i đ t nghiêng vào trong lịng đư ng v i đ nghiêng 1/20.
ð th c hi n ñ nghiêng c a ray, ñ i v i tà v t g , n u dùng ph ki n gi ray ki u ñơn gi n, ngư i ta ph i ñ o tà
v t ch ñ t ray. Khi dùng ñ m s t, trên m t t m ñ m ñã làm nghiêng 1/20 nên khơng c n đ o tà v t. ð i v i tà v t bê tông,
m t tà v t thư ng ñư c làm nghiêng ñ th c hi n đ nghiêng ray
ð nghiêng đ ray khơng ñư c l n hơn 1/12 và không nh hơn 1/60. Ngư i ta có th căn c vào v t sáng trên ñ nh
ray ñ ki m tra ñ nghiêng c a ray. N u v t sáng l ch ra phía ngồi thì ray đ t nghiêng q. N u v t sáng l ch vào phía
trong có nghĩa là ñ nghiêng chưa ñ . N u v t sáng n m chính giưã đ nh ray nghĩa là ñ nghiêng c a ray ñã ñúng quy ñ nh.
2.2.3. V trí m t ngang đ nh hai ray (thu bình)
Trên đư ng th ng ,đ nh hai ray ph i n m trên m t m t ph ng n m ngang. ðư ng s t kh 1000 mm cho phép m t
bên ray luôn th p hơn 3mm (ñ i v i ñư ng s t tiêu chu n là 4mm) trên m t ño n dài t i thi u 500m. Như v y có th gi m
b t hi n tư ng lư n sóng khi tàu chuy n ñ ng.
ð chênh cao này ñư c ki m tra b ng thư c ño c ly có ng thu (thư c thu bình). M c ñ cao th p không ñư c
vư t quá 1mm/1m.
2.3. ðƯ NG RAY TRÊN DƯ NG CONG
2.3.1. Các ñ c ñi
Trên ñư
1234-

m c a ñư ng ray trên ñư ng cong
ng cong, đư ng ray có m t s đ c đi m sau:
C ly gi a hai ray có th ñư c n i r ng hơn so v i ñư ng th ng ñ ñ u máy, toa xe đi l i d dàng.

Ray lưng có th đ t cao hơn ray b ng (siêu cao).
Dùng ñư ng cong chuy n ti p L0 ñ n i ñư ng th ng v i đư ng cong trịn.
Ph i dùng ray ng n k t h p ray tiêu chu n đ t phía b ng đư ng cong ñ ñ m b o các m i n i ñ i x ng.

5- Trên các ñư ng cong bán kính nh , có th dùng ray ph và các thi t b gia c khác.
6- Ph i n i r ng kho ng cách gi a tim hai ñư ng c nh nhau trên ñư ng cong.
C ly ray trên ñư ng cong ph i ñư c n i r ng ñ tho mãn yêu c u v m t n i ti p c a ñ u máy, toa xe. Y u t nh
hư ng l n nh t ñ n c ly ray trên ñư ng cong là c ly c ñ nh Lo . Khi L0 càng l n địi h i c ly hai ray càng ph i n i r ng.
Nhưng c ly ray cũng ch có th n i r ng đ n m c nào đó, n u q r ng, tàu s tr t bánh. ð c i thi n ñi u ki n chuy n
ñ ng c a ñ u máy trên ñư ng cong, ngư i ta dùng các bi n pháp sau:
- Gi a g i và tr c bánh xe có đ dơ ngang (Hình 2-10)
- Khi giá xe c đ nh có nhi u tr c, các tr c gi a có th dùng lo i bánh xe khơng có l i ho c l i m ng hơn .
-

Các bánh d n ho c bánh sau c a ñ u máy thư ng ñư c b trí thành các giá xe đơn gi n và có ch t liên k t v i giá
xe c ñ nh. Các bánh này có th quay ngang m t góc r t l n, vi c n i ti p c a ñ u máy ch b kh ng ch b i
kho ng cách tr c c ñ nh.

172


Hình 2-10 ð dơ ngang c a đơi bánh xe
2.3.2. N i ti p c a ñ u máy toa xe trên ñư ng cong
N i ti p c a ñ u máy, toa xe trên ñư ng cong có th là d ng n i ti p tĩnh ho c n i ti p ñ ng.
N i ti p ñ ng ch hình thành khi tàu ch y v i t c ñ v > 100 Km/h.
N i ti p tĩnh có các d ng sau:
-

N i ti p t do tĩnh: hình thành khi c ly gi a hai ray ñ r ng, tr c bánh cu i cùng c a giá c ñ nh d dàng chi m
đư c phương bán kính đư ng cong. (Hình 2-11; 2-12; 2-14).

Tâm quay t c th i là giao ñi m gi a tr c d c c a giá xe và đư ng th ng góc v i tr c d c qua tâm ñư ng cong.
n i ti p t do tĩnh, tâm quay n m trên tr c cu i cùng c a giá xe c ñ nh hai tr c. Khi s tr c c a giá xe c ñ nh tăng lên, do
nh hư ng c a ma sát gi a ñai bánh xe và ray, tâm quay t c th i b d ch lên phía trư c. Theo k t qu nghiên c u c a K.J
Seglinski, ñ i v i giá xe c đ nh có ba tr c, tâm quay này d ch lên phía trư c r t ít nên có th xem là v n n m trên tr c sau
cùng c a giá xe c ñ nh. ð i v i giá xe c đ nh có 4 tr c, tâm quay t c th i n m gi a kh ang tr c th 3 và th 4 c a giá xe
c đ nh. (Xem hình 2-14).
- N i ti p gị bó tĩnh: n u c ly gi a hai ray thu h p d n, tr c sau cùng c a giá xe c ñ nh khơng th chi m đư c
phương bán kính n a, khi đó tâm quay t c th i b kích lên phía trư c và hình thành n i ti p gị bó tĩnh.
-

N i ti p nêm tĩnh: n u c ly hai ray ti p t c thu h p, tâm quay t c th i b kích lên phía trư c cho đ n khi nó trùng
v i tâm c a giá xe c ñ nh, hình thành lên n i ti p nêm tĩnh.
- N i ti p gị bó tĩnh bình thư ng: T d ng n i ti p nêm, n u c ly gi a hai ray trong trư ng h p này ñư c m r ng
thêm m t lư ng b ng tr s khe h t ng c ng δ min ta đư c n i ti p gị bó tĩnh bình thư ng.
Trong đi u ki n khai thác bình thư ng, khơng đư c dùng d ng n i ti p gị bó vì như v y l c ma sát r t l n, t n s c
kéo, ray lưng đư ng cong mịn nhanh và kém n đ nh ngang.
2.3.3. Tính đ n i r ng c ly ray trên đư ng cong
Vi c tính ñ n i r ng c ly ray trên ñư ng cong ñư c xu t phát t nh ng ñi u ki n cơ b n sau:
1- C ly ray S c n ph i t i ưu, có nghĩa là c n ñ m b o l c c n chuy n ñ ng nh nh t cũng như đ hao mịn c a ray
và bánh xe là ít nh t, ñ m b o ray và bánh xe ít b hư h ng, đư ng ray khơng b sai l ch trên bình đ , bánh xe
khơng b tr t kh i ñư ng ray, khi ñ c ly ray khơng đư c vư t q c ly l n nh t cho phép.
2- C ly ray khơng đư c nh hơn c ly ray nh nh t cho phép , nghĩa là c n ñ m b o các b ph n lăn ch y c a giá xe
không b k t ch t gi a ray lưng và ray b ng.
2.3.3.1. Tính c ly ray t i ưu
- Khi tính c ly ray t i ưu trên ñư ng cong, ngư i ta dùng sơ đ tính tốn là d ng n i ti p t do tĩnh.

173

- Trong m i trư ng h p, c ly ray t i ưu khơng đư c l n hơn Smax.
- N u k t qu tính tốn c ly ray t i ưu S < So (C ly ray tiêu chu n trên đư ng th ng), thì đi u đó có nghĩa là kích
thư c và đ c ñi m c a các b ph n lăn ch y c a giá xe nghiên c u có th chuy n ñ ng trên ñư ng cong ñã cho mà không
c n m r ng c ly ray.
Trong trư ng h p đó c ly ray s l y theo quy ph m k thu t khai thác, tuỳ thu c vào bán kính đư ng cong.
1- Tính c ly ray t i ưu t ñi u ki n n i ti p c a giá xe c ñ nh hai tr c trong đư ng cong bán kính R (Hình 211).

Hình 2-11

Sơ đ tính c ly ray t i ưu khi đ u máy có hai tr c trong c ly c đ nh

Trong hình 2-11:
q = t + 2h + 2 – Chi u r ng đơi bánh xe
C- Trung tâm quay c a giá xe

λ - Kho

ng cách t trung tâm quay ñ n tr c bánh xe ñ u tiên (Trong trư ng h p này

λ

= Lo)

b1- Kho ng cách t tr c hình h c c a bánh ñ u tiên ñ n ñi m ti p xúc gi a g bánh và ray lưng.
L0- C ly c ñ nh c a các tr c.
S- C l y ray trên đư ng cong.
T hình 2-11 ta có :
(2-1)
S = q + fH
ð tho mãn trư ng h p b t l i nh t, c ly ray S ph i ñ m b o các đơi bánh xe có chi u r ng qmax có th qua

đư ng cong đư c, m t khác, theo quy ph m k thu t khai thác c a Liên Xô, lư ng d tr c ly b ng 4mm, ta có:
(2-2)
S = qmax + fH + 4mm ≤ Smax
Trong đó:
fH là đư ng tên c a ray lưng đư c tính theo cơng th c g n ñúng:
fH ≈

174

(λ + b1 )2
2R

(2-3)


Tr s b1 trong công th c (2-3), theo giáo sư G.M Xakhunhian, đư c tính đ i v i trư ng h p g bánh
khơng b mịn đư c tính theo cơng th c sau:
b1 =

λ (r + t )tgτ
S
R + 0 − (r + t )tgτ
2

(2-4)

Trong đó :

λ

và R có ý nghĩa như ph n trên đã nêu.

So- C ly ray tiêu chu n trên ñư ng th ng.
r- Bán kính m t lăn trung bình c a bánh xe .
t- Kho ng cách theo chi u th ng đ ng t m t lăn trung bình c a bánh xe ñ n ñi m ti p xúc gi a g bánh
v i ray, l y b ng 10mm. (Xem hình 2-12).
t- góc nghiêng c a m t trong g bánh xe v i m t ngang, l y t = 700 ñ i v i bánh xe ñ u máy và t = 600
ñ i v i bánh xe toa xe.

Hình 2-12
Ví d 1: Tính c ly ray t i ưu trên đư ng cong bán kính R = 200 m đ đ u máy có hai tr c trong c ly c ñ nh
chuy n ñ ng qua ñư ng cong. S li u v ñ u máy: bán kính bánh xe r = 500 mm chi u dài c ly c ñ nh Lo = 2400 mm,
chi u r ng phía trong c a đơi bánh tmax= 927 mm, chi u dày ph thêm c a g bánh xe mmax= 0 mm, chi u dày g bánh xe
hmax = 30 mm. Sơ đ tính tốn như hình 2-11.
Theo cơng th c (2-4) ta có:

λ (r + t )tgτ

b1=

S0
− (r + t )tgτ
2
2400(500 + 10 )2.747
b1=
≈ 16.88 mm
1000
− (500 + 10 )2.747
200000 +
2

R+

L y b1= 17 mm
Trong đó:
l = L0=2400 mm
t = 10mm
tg t = tg700= 2,747
S0= 1000 mm
Tính đư ng tên c a ray lưng theo công th c (2-3):

175


fH =

(λ + b1 )2
2R

=

(2400 + 17 )2
2 x 200000

≈ 15 mm

C ly ray t i ưu:
S = qmax+ fH+ 4 mm ≤ Smax
S = (tmax+ 2mmax+2hmax) + fH+ 4 mm
S = (927 + 0 + 2x30) + 15 + 4 = 1006 mm ≤ Smax=1020 mm
ð ñ m b o các lo i đ u máy khác có th chuy n ñ ng qua ñư ng cong, ta l y S = 1020 mm tương ng R = 200 m

theo quy ph m k thu t khai thác ñư ng s t VN 1999
Hình 2-13
Sơ đ tính c ly ray t i ưu khi giá xe c ñ nh có 3 tr c

2- Tính c ly ray t i ưu t ñi u ki n n i ti p c a giá xe c đ nh có 3 tr c trong đư ng cong bán kính R (Hình 213)
ð tho mãn trư ng h p b t l i nh t đ m b o nh ng đơi bánh xe có chi u r ng qmax qua đư ng cong đư c d dàng,
t hình 2-13 ta có:
S = qmax+ fH + 4 mm ≤ Smax
(2-2’)
N u xét ñ n ñ d ch ngang c a các tr c ∑ (xem hình 2-13) ta có:
(2-5)
S = qmax + fH + 4mm - ∑ ≤ Smax
Trong đó qmax và fH có ý nghĩa như trong cơng th c (2-2), fH là đư ng tên tính theo cơng th c (2-3) khi l và b1 đư c
tính theo cơng th c (2-4), ∑ là t ng ñ xê d ch ngang c a các tr c.
Ví d 2: Tính c ly ray t i ưu trên đư ng cong có bán kính R = 200 m đ u máy có 3 tr c trong c ly c ñ nh. S
li u ñ u máy: c ly c ñ nh L0 =1650x2 = 3300 mm, bán kính bánh xe r = 1016:2 = 508 mm, t ng ñ xê d ch ngang c a các
tr c ∑ = 3 mm
Sơ đ tính tốn như hình 2-13
Tính b1 theo cơng th c:

λ (r + t )tgτ

b1 =

S0
− (r + t )tgτ
2
3300(508 + 10 )2.747
b1=
≈ 24 mm

1000
− (508 + 10 )2.747
200000 +
2
R+

Trong đó

176


l = L0 = 3300 mm
t = 10 mm; tgt = tg700 = 2.747
S0 = 1000 mm
Tính fH theo cơng th c (2-3)
fH =

(λ + b1 )2
2R

=

(3300 + 24)2
2 x 200000

≈ 28mm

S = (tmax+2hmax+2µmax)+fH+4mm-∑
S = (927+2x30+0)+28+4-3=1016 mm < Smax = 1020 mm
Ta l y S = 1020 mm tương ng R = 200 m theo quy ph m KTKTñư ng s t VN 1999

3- Tính c ly ray t i ưu t ñi u ki n n i ti p c a giá xe c đ nh có b n tr c trong đư ng cong bán kính R (Hình
2-14)
T Hình 2-14 ta có:
S = q + fH - fB
Tương t các trư ng h p trên, ñ ñ m b o các đơi bánh xe có chi u r ng qmax có th chuy n đ ng qua đư ng cong,
ta có:
S = qmax+fH-fB+4mm ≤ Smax

(2-6)

Trong đó:
qmax và fH có ý nghĩa như trong cơng th c (2-2) và (2-3)
4 mm- Lư ng d tr v c ly ray
fB- ñư ng tên c a ray b ng ng v i dây cung DE trên hình 2-14
fB =

(i − b2 )2

(2-7)

2R

V i i- kho ng cách t trung tâm quay C c a giá xe đ n tr c hình h c c a đơi bánh xe cu i cùng.
b2- kho ng cách t tr c hình h c c a bánh xe cu i cùng ñ n ñi m ti p xúc c a g bánh xe v i ray. ð i v i
các bánh xe có g bánh chưa b mịn, theo giao sư Ơ.M Xakhunhian tính b2 theo công th c sau:
b2 ≈

i (r + t )tgτ
S
R − + (r + t )tgτ

2

(2-8)

Trong đó:
R, r, t và t có ý nghĩa như trong bi u th c (2-4)
S- l y theo quy ph m k thu t khai thác tương ng v i bán kính R c a đưịng cong.
Hình 2-14

Sơ đ tính c ly ray t i ưu khi đ u máy có 4 tr c trong c ly c ñ nh L0

177


Ví d 3: Tính c ly ray t i ưu trên đư ng cong có bán kính R = 200 m đ i v i đ u máy có 4 tr c trong c ly c
đ nh. Bán kính bánh xe r = 600 mm; c ly c ñ nh L0 = 1350x3 = 4050 mm.
Sơ đ tính tốn như hình 2-14
Theo cơng th c (2-4) ta có:
b1

λ (r + t )tgτ

=

S0
− (r + t )tgτ
2
3375(600 + 10 )2.747
b1 =
=28.44 mm

1000
200000 +
− (600 + 10 )2.747
2
R+

L y b1= 28 mm
Trong ñó:
l = L0- i = 4050 – 1350/2 = 3375 mm
r = 600 mm
tgt = tg700=2.747
S0 = 1000 mm
Theo công th c (2-8) ta có:
b2

i (r + t )tgτ
S
R − + (r + t )tgτ
2
675(600 + 10 )2.747
=
≈ 6 mm
1020
+ (600 + 10)2.747
200000 −
2
=

Trong đó:
i = 1350/2 = 675 mm

S = 1020 mm tương ng v i R = 200 m (Quy ph m KTKT đư ng s t)
Tính fH theo cơng th c (2-3), tính fB theo cơng th c (2-7):
Ta có:

fH =

fB =

(λ + b1 )2
2R

(i − b2 )2
2R

=

=

(3375 + 28)2
2 x 200000

(675 − 6)2
2 x 200000

= 28 mm

≈ 1 mm

S = qmax + fH – fB + 4 mm
S = 987 + 28 -1 + 4 = 1018 mm < Smax = 1020 mm

Ta dùng c ly ray S = 1020 mm tương ng v i R = 200 m theo quy ph m KTKT ñư ng s t VN 1999.

Câu h i ôn t p:
Chương 3 . C u t o ghi ñơn
1. V b ghi ñơn ph thông r ph i cho tàu vào ñư ng th ng ( ghi chú chi ti t).
2. V b ghi đơn ph thơng r ph i cho tàu vào ñư ng r . C u t o b ph n ñ u, n i
gi a, tâm ghi.

178


2.3.3.2. Xác ñ nh c ly ray nh nh t cho phép
Khi xác ñ nh c ly ray nh nh t cho phép Smin, tương t như khi xác ñ nh c ly ray t i ưu, ta d a
vào các gi thi t sau:
a/ Sơ đ tính tốn Smin: dùng sơ ñ n i ti p nêm, k t qu tính tốn nh n đư c t sơ đ ñó ñư c c ng
thêm m t lư ng b ng tr s khe h t ng c ng δmin.
b/ N u tính ra c ly ray Smin< So (c ly tiêu chu n trên đư ng th ng) thì ta hi u r ng ñ u máy ho c toa
xe đó có th đi qua đư ng cong mà không c n n i r ng c ly. Trong trư ng h p đó c n l y c ly ray S
theo quy ph m k thu t khai thác tuỳ thu c bán kính R c a đư ng cong.
1/ Tính Smin t đi u ki n n i ti p c a giá xe c ñ nh 2 tr c trong đư ng cong bán kính R
(hình 2-15)

Hình 2-15
Sơ đ tính tốn c ly ray Smin khi giá xe c đ nh có 2 tr c
Trong hình 2-15:
C: trung tâm quay c a giá xe
q = t + 2h + 2µ : chi u r ng đơi bánh xe
λ: Kho ng cách t trung tâm quay C ñ n tr c hình h c c a bánh xe ñ u tiên, trong
trư ng h p này, theo sơ đ tính tốn nó b ng kho ng cách i t trung tâm quay C ñ n tr c hình h c c a
bánh xe tr c sau (tr c th 2 ) và b ng m t n a c ly c ñ nh.

fH :ðư ng tên c a ray lưng ( ng v i dây cung AB )
fB : ðư ng tên c a ray b ng (khi dây cung là A1B1)
b1 : Kho ng cách t tr c hình h c c a bánh xe đ n ñi m ti p xúc c a g bánh xe v i ray lưng.
b2: Kho ng cách t tr c hình h c c a bánh xe đ n ñi m ti p xúc c a g bánh v i ray b ng.
T hình 2-15 ta có:
S = q + fH - fB
Theo gi thi t 1 và ñ đ m b o các đơi bánh xe có chi u r ng qmax có th qua đư ng cong, ta có:
Smin = qmax + fH -fB + 4mm + δmin ≤ Smax

( 2-9)

Trong đó:

183


4mm: lư ng d tr v c ly ray
fH và fB tính theo các cơng th c sau:

L0
+ b1 ) 2
2
2R
L
( 0 − b2 ) 2
2
(i − b2 )
= 2
fB ≈
2R

2R
b1 đư c tính theo cơng th c (2-4)
b2 đư c tính theo cơng th c (2-8)
(λ + b1 ) 2
=
fH ≈
2R

Trong đó:

(

δmin = 11mm
Ví d 4:
Tính c ly ray nh nh t cho phép trên ñư ng cong bán kính R = 200m đ đ u máy có 2 tr c
trong c ly c đ nh có th chuy n đ ng trên đư ng cong. Bán kính bánh xe c a ñ u máy r = 508mm;
tmax = 927mm;
hmax = 30mm; c ly c ñ nh Lo = 2028mm.
Sơ đ tính tốn như hình 2-15.
Tính b1 theo cơng th c (2-4) và b2 theo công th c (2-8) ta có:

λ ( r + t )tg τ

b1 =
R+

S0
− ( r + t )tg τ
2

=

1014 (508 + 10 ). 2, 747
= 7 , 213 mm
1000
− (508 + 10 ). 2,747
200000 +
2

Trong đó: λ = i = 2028/2 = 1014mm
t = 10mm; So = 1000mm
tgτ = tg70o = 2,747

1014 ( 508 + 10 ). 2 , 747
i ( r + t ) tg τ
=
= 7 ,18 mm
1020
S
200000 −
R − + ( r + t ) tg τ
+ ( 508 + 10 ). 2 , 747
2
2
Tính đư ng tên c a ray lưng fH và ñư ng tên c a ray b ng fB :
b2 =

fH =

(λ + b1 ) 2 (1014 + 7,21) 2

=
= 2,6mm
2R
2.200000

(i − b2 ) 2 (1014 − 7,18) 2
=
= 2,5mm
2R
2.200000
Tính c ly ray nh nh t cho phép S:
fB =

Smin = qmax + fH -fB + 4mm + δmin
Smin = (tmax +2µmax+ 2hmax ) + fH -fB + 4mm + δmin ≤ Smax
Smin = (927 + 0 + 2.30) + 2,6 - 2,5 + 4 + 11 = 1002mm<1020mm
Như v y, v i s li u c a ñ u máy ñã cho yêu c u c ly ray nh nh t cho phép là 1002mm. Tuy
nhiên, ñ tho mãn cho các lo i ñ u máy toa xe khác có th chuy n đ ng qua ñư ng cong, ta l y c ly
ray S = 1020mm tương ng v i bán kính R = 200m (theo quy ph m k thu t khai thác ñư ng s t 1999).

184


2/ Xác ñ nh c ly ray nh nh t cho phép t ñi u ki n n i ti p trong đư ng cong bán kính
R c a giá xe c đ nh có 3 tr c

Hình 2.16
Sơ đ tính c ly ray nh nh t cho phép khi ∑η = 0
Khi các tr c khơng có đ dơ ngang (∑η = 0), t hình 2-16 ta có:
S = q + fH

Tương t các trư ng h p trên ta có:
Smin = qmax + fH + δmin + 4mm ≤ Smax

(2-10)

Hình 2-17. Sơ đ tính c ly ray nh nh t cho phép khi ∑η ≠ 0
Khi t ng ñ xê d ch ngang c a các tr c ∑η ≠ 0. (hình 2-16), ta có:
S = q + fH - ∑η .
Tương t các trư ng h p trên ta có:
Smin = qmax + fH - ∑η + 4mm + δmin ≤ Smax

( 2-11)

185


Trong đó fH đư c tính theo cơng th c (2-3)
Khe h t ng c ng δmin = 11mm; t ng ñ xê d ch ngang ∑η rút t lý l ch đ u máy.
Ví d 5:
Tính c ly ray nh nh t cho phép trên ñư ng cong bán kính R = 200m, đ u máy có 3 tr c trong
c ly c đ nh. Bán kính bánh xe r = 508mm, c ly c ñ nh Lo = 1650 +1650 = 3300mm. Sơ đ tính
tốn theo hình 2-16.
Tính b1 theo cơng th c (2-4)

Trong đó:

λ (r + t )tgτ

1650(508 + 10).2,747
≈ 12mm

S0
1000
− (508 + 10).2,747
R+
− (r + t )tgτ 200000 +
2
2
λ = Lo/2 = 3300/2 = 1650mm

b1 =

=

So = 1000mm
tgτ = tg70o = 2,747
Tính đư ng tên c a ray lưng theo công th c (2-3):

fH =

(λ + b1 ) 2 (1650 + 12) 2
=
= 6,9mm ≈ 7 mm
2R
2.200000

Smin = (tmax +2µmax+ 2hmax ) + fH + 4mm + δmin ≤ Smax
Smin = (927 + 0 + 2.30) + 7 + 4 +11 = 1009mm < 1020mm.
Theo k t qu tính tốn ta có c ly ray nh nh t cho phép ñ i v i ñ u máy ñã cho là 1009mm <
Smax = 1020mm. Ta l y c ly ray S = 1020mm tương ng R = 200m (theo QPKTKTðS VN . 1999)
3/ Xác ñ nh c ly ray nh nh t cho phép t ñi u ki n n i ti p c a ñ u máy có 5 tr c trong c ly

c đ nh trên đư ng cong bán kính R
Sơ đ tính tốn theo hình (2-18), bánh xe

tr c gi a khơng có g bánh. Các bánh trên 2 tr c

ngồi cùng có đ xê d ch ngang.
Theo sơ đ hình (2-18), c ly ray nh nh t cho phép ñư c tính theo cơng th c sau:
Smin = qmax + fH -fB - ∑η + 4mm + δmin ≤ Smax
Trong đó: fH và fB cũng ñư c xác ñ nh như trong các trư ng h p trên nhưng tính theo λ và i
như trong hình 2-18.
Ví d 6:
Xác đ nh c ly nh nh t trong ñư ng cong bán kính R = 300m đ đ u máy có 5 tr c trong c ly
c ñ nh Lo = 1460 + 1430 +1430 + 1460 = 5780mm có th chuy n đ ng qua đư ng cong. (hình 2-19).
Bán kính bánh xe r = 660mm. ð xê d ch ngang c a tr c bánh xe

tr c ñ u và tr c cu i là ±6mm, c a

tr c th ba là 0 và c a tr c th 2 và tr c 4 là ± 4mm, ∑η = 10mm. Bánh xe
l ch ±125mm, nó khơng nh hư ng đ n ñi u ki n n i ti p c a đ u máy.

186

tr c d n có đ nghiêng


Hình 2-18

Hình 2-19
Sơ đ tính tốn như hình (2-18). Tìm b1 theo công th c (2-4) và b2 theo công th c (2-8):

λ (r + t )tgτ

2890(660 + 10).2,747
= 18mm
S0
1524
− (660 + 10).2,747
R+
− (r + t )tgτ 300000 +
2
2
i (r + t )tgτ
1430(660 + 10).2,747
b2 =
=
= 9mm
S
1540
+ (660 + 10).2,747
300000 −
R − + (r + t )tgτ
2
2
Trong đó:
λ = 1430 + 1460 = 2890mm
b1 ≈

=

i = 1430mm

tgτ = tg700 = 2,747
S0 = 1524mm
S = 1540mm.
fH ≈

(λ + b1 ) 2 (2890 + 18) 2
=
= 28mm
2R
2.300000

187


fB ≈

(i − b2 ) 2 (1430 − 9) 2
=
= 9mm
2R
2.300000

Smin = (tmax +2µmax+ 2hmax ) + fH -fB - ∑η + 4mm + δmin
Smin = (1443 + 0 + 2.33) + 28 - 9 - 10 + 4 +11 = 1533mm > 1530mm
Trong đó: tmax = 1443mm, hmax = 33mm, δmin = 11mm, S = 1530mm tương ng R = 300m (theo quy
ph m k thu t khai thác đư ng s t Liên Xơ). K t qu tính toán c ly ray nh nh t cho phép l n hơn c
ly ray tương ng R = 300m theo QPKTKT, trong trư ng h p này l y c ly ray theo QPKTKT tương
ng bán kính đã cho.

2.3.3.3. C ly ray tiêu chu n trên ñư ng cong

Quy ph m k thu t khai thác ñư ng s t Vi t Nam năm 1999 quy ñ nh v c ly ray trên ñư ng
cong như sau:
B ng 2.1
ðư ng kh 1000

mm

ðư ng kh 1435

Bán kính cong R(m)

C

ly

mm

và đư ng l ng

ray Bán kính cong

C

ly

S(mm)

R(m)

S(mm)

≥ 501

1000

≥ 651

1435

T 401 đ n 500

1005

T 650 ñ n 451

1440

T 301 ñ n 400

1010

T 450 ñ n 351

1445

T 201 ñ n300

1015

≤ 350

1450

≤ 200

ray

1020

Do c ly ray trên ñư ng cong l n hơn c ly ray trên ñư ng th ng nên ph i vu t n i r ng c ly
phía ray b ng. Vu t c ly ray thư ng ñư c th c hi n trong ph m vi ñư ng cong chuy n ti p, ñ bi n
ñ i c ly không vư t quá 1mm trên m t mét dài (≤1)

2.3.4.ð t ray h bánh trên ñư ng cong
Trên các ñư ng cong bán kính nh , do nh hư ng c a n i ti p, má c a ray lưng và l i bánh xe
b mịn nhanh, đ gi m b t đ mịn c a má ray, ngư i ta ph i ñ t thêm m t thanh ray vào lịng đư ng,
c nh ray b ng g i là ray h bánh.
Khi vào ñư ng cong, n u t t c các bánh xe ñ u khơng t a l i vào má ray thì má ray s khơng
b mịn, đi u đó r t khó th c hi n vì các đ u máy toa xe có c u t o giá xe c đ nh r t khác nhau.
a/ Xét riêng cho m t tr c bánh xe: khe h gi a ray h bánh và ray b ng ñ m b o l i bánh xe t a nh
vào ray lưng ñư ng cong đư c tính như sau:
m = S - T - (h +µ)
Trong đó

(2-12)

m : khe h tính tốn gi a ray b ng và ray h bánh
S : c ly ray ñư c xác ñ nh t d ng n i ti p gị bó tĩnh bình thư ng
h và µ: Chi u dày g bánh và chi u dày ph thêm c a nó
T : c ly phía trong c a đơi bánh

Khi đó ta có:
mmin = Smin - Tmax - (hmax +µ )
mmax = Smax - Tmin - (hmin + µ )

188

}

(2-13)


b/ Xét cho các tr c bánh xe trong giá xe c ñ nh: khe h M gi a ray h bánh và ray b ng ph i ñ m b o
các bánh xe trong giá xe c ñ nh có th qua l i d dàng.
Như v y ta có:
M ≥ maxfk - fb + hmax +µ + z
Trong đó:
fk: kho ng cách tính t má tác d ng c a ray ph đ n m t khơng làm vi c c a g bánh xe,
xác ñ nh trên bán kính th ng góc ( xem hình 2-18). fk ñư c xác ñ ng theo Rk tương t fH .
Khi đó bk đư c tính theo cơng th c:
k +c −t
bk
=
bk
2r + k + t − c

T đó rút ra:

bk = (k + c − t )(2r + k + t − c)
(2-14)

Trong đó C : tr s chênh cao c a m t ñ nh ray h bánh so v i m t ñ nh ray b ng
r: bán kính bánh xe.
k: chi u cao g bánh xe.
t: Kho ng cách t m t ñ nh ray h bánh ñ n ñi m ti p xúc gi a m t không làm vi c c a g
bánh v i má tác d ng c a ray h bánh. (xem hình 2-20), thư ng l y t = 10mm.
z: dung sai c ly đơi bánh, z = 3mm.
Phân tích tr s khe h M tính cho m t tr c riêng l và tr s M tính cho c giá xe c ñ nh ta
th y:
N u M > mmax thì ray h bánh s khơng có tác d ng
N u M ≤ mmin thì t t c các bánh xe s không t a l i vào ray lưng ho c ch t a nh thôi.
ð ray h bánh có tác d ng thì tr s M nên l y g n b ng mmin và nên dùng trong kho ng:
mmin ≤ M < mmax
Chi u r ng khe h gi a ray h bánh và ray b ng ñ i v i ñư ng kh h p ñư c quy ñ nh như sau:
M = 75 ± 3mm
Tr s này tương ñ i l n nhưng do khó khăn trong vi c đóng đinh ghìm gi đ ray h bánh vào
tà v t (trong khe h M) nên v n ph i ch p nh n .
Ray h bánh nên ñ t nghiêng ngư c chi u v i ñ nghiêng c a ray b ng ñ ch ng l c ñ y ngang
t t hơn.
Trong trư ng h p n u bán kính cong quá nh khơng đ m b o n i ti p gị bó tĩnh bình thư ng,
ngư i ta có th dùng c ly ray l n hơn tr s quy ñ nh và ñ t 2 ray h bánh trên ñư ng cong.
Hình 2-20

189


Ray ph đ t phía b ng đư ng cong

2.3.5. Siêu cao ray lưng trên ñư ng cong
Khi tàu chuy n ñ ng trên ñư ng cong, l c ly tâm J đ y toa xe ra phía lưng đư ng cong. Tr s
J =

mv 2 Gv 2
=
R
Rg

l c ly tâm tính theo cơng th c:
N u đồn tàu ch y v i t c đ l n thì l c tác d ng lên ray lưng s l n hơn l c tác d ng lên ray
b ng nhi u và n đ nh ngang c a đồn tàu b nh hư ng. ð gi m b t tác h i c a l c ly tâm này, ngư i
ta ñ t ray lưng cao hơn ray b ng, ñ chênh cao này g i là ñ siêu cao c a ray lưng.
Khi b trí siêu cao, ngư i ta xu t phát t các yêu c u sau:
a/ B o ñ m 2 ray trên ñư ng cong mịn như nhau, đ th i gian s d ng c a hai ray tương ñương nhau.
b/ B o ñ m hành khách khơng c m th y khó ch u do tác d ng c a l c ly tâm, b o ñ m ti n nghi c a
hành khách.
c/ B o ñ m n ñ nh ngang c a đồn tàu.

2.3.5.1.Tính siêu cao đ m b o hai ray mịn đ u nhau
ð th i gian s d ng c a hai ray như nhau thì đ mịn c a chúng theo th i gian ph i như nhau.
Th c t thư ng ch yêu c u ñ mịn theo chi u th ng đ ng c a hai ray tương ñương nhau, mu n v y,
t ng áp l c th ng ñ ng tác d ng lên hai ray ph i b ng nhau. Nghĩa là:
ΣEl = ΣEb
ΣEl , ΣEb : t ng áp l c th ng ñ ng tác d ng lên ray lưng và ray b ng .

Trong đó

Hình (2-21) là sơ đ l c tác d ng lên toa xe trên ñư ng cong.
Trong đó:

G : là tr ng lương toa xe
J : là l c ly tâm

a: kho ng cách t tr ng tâm toa xe ñ n m t lăn c a ray
S1: kho ng cách tim hai ray
α: góc nghiêng gi a m t ph ng qua ñ nh hai ray v i m t ph ng n m ngang.

Khi toa xe

tr ng thái cân b ng, ta có phương trình mơmen đ i v i đi m O

Ta có :

ΣMo = 0

( J cosα − G sin α ) a = ( El − Eb )
Ta có:
sin α =

190

h
S1

S1
2

(2-15)

gi a c ly ray:


Hình 2-21: Sơ đ l c tác d ng vào toa xe đ tính siêu cao

c a ray lưng trên đư ng cong
vì góc α nh nên cosα ≈ 1, do đó ta có :
El − Eb = ( J − G
= G(

h 2a
)
S1 S1

V 2 h 2a
− )
gR S1 S1

( 2-16 )

ð ñ m b o yêu c u 2 ray mịn như nhau thì:
ΣEl = ΣEb nghĩa là v trái c a phương trình ( 2-16) b ng khơng.
Do đó:
h
V2
2a
∑ G gR − ∑ G S = 0 (vì S ≠ 0)
1
1
Rút ra:

ð t

h=

∑ Gv
∑G

S1 ∑ Gv 2
Rg ∑ G

Trong đó:

(2-17)

2

= V 02 : v i Vo là t c đ bình qn gia quy n.
h=

Ta có:

;

S1V02
;
Rg

(2-18)

ΣG : t ng tr ng lư ng c a t t c đồn tàu ch y v i t c đ khác nhau.

N u h tính b ng mm, S1 tính b ng m, V- km/h, R tính b ng m ta có:
- ð i v i đư ng s t kh 1000mm:

V02
(mm)
R
- ð i v i ñư ng tiêu chu n (1435mm) ta có:
h = 8,24

(2-19)

191


V02
(mm)
(2-20)
R
Tính siêu cao theo t c đ bình qn gia quy n V0 th c t là r t khó vì nó địi h i ph i có nhi u
s li u th ng kê v t c ñ và tr ng lư ng c a các đồn tàu chuy n đ ng qua đư ng cong, vì v y ngư i
ta thư ng quy đ i V0 tính theo t c ñ l n nh t Vmax cho phép ch y trên đư ng cong.
h = 11,8

2.3.5.2. Tính siêu cao đ m b o hành khách khơng c m th y khó ch u khi tàu ch y trên ñư ng cong
Khi tính siêu cao ñ m b o 2 ray mịn đ u nhau, t c đ tính tốn là t c đ bình qn gia quy n
Vo do đó l c hư ng tâm Jh sinh ra do th c hi n siêu cao có th khơng tri t tiêu h t l c ly tâm J.
- N u siêu cao chưa ñ : l c ly tâm còn dư ∆J = J -Jh v n tác ñ ng vào hành khách, khi tr s ∆J
l n s làm hành khách m t m i, vì v y ph i h n ch ∆J khơng đư c q l n, t c là:

∆J ≤ [∆J]
Do đó: m.α ≤ m.[α]
Rút ra: α ≤ [α]

α: là gia t c ly tâm cịn dư (chưa đư c cân b ng)

Trong ñó:

[α]: tr s cho phép c a gia t c ly tâm chưa ñư c cân b ng
m: kh i lư ng c a v t chuy n ñ ng

h
V2
α=
− g ≤ [α ]
s1
R

Ta có :

T đó rút ra: h ≥

S1V 2 S1 [α ]
−
Rg
g

Trư ng h p b t l i nh t khi V= Vmax ta có :

SV
S [α ]
≥ 1 max − 1
Rg
g

2

hmin

ð i v i ñư ng kh

(2-21)

h p, v i S1 = 1,05m; g = 9,81m/s2; R(m), V(km/h); α(m/s2) ta có:

2
Vmax
− 107[α ]
( 2-22)
R
ð i v i ñư ng 1435 v i S1 = 1,5m; g = 9,81m/s2; R(m), V(km/h),

hmin ≥ 8,24

α (m/s2), ta có:
2
Vmax
− 153[α ]
(2-22a)
R
Theo k t qu nghiên c u c a V.S Sarico, hành khách c m th y khó ch u khi gia t c ly tâm b ng

hmin ≥ 11,8

0,4 ÷ 0,8m/s2.

Tuỳ đi u ki n ch y tàu, các nư c quy ñ nh tr s gia t c ly tâm chưa ñư c cân b ng cho phép
khác nhau.
Liên xô: [α] = 0,7m/s2; ð c: [α] = 0,65m/s2; M : [α] = 0,5m/s2; Trung Qu c: [α] = 0,6m/s2;

192


Vi t Nam hi n nay dùng [α] = 0,5m/s2
- Khi siêu cao quá l n: L c hư ng tâm Jh > J, khi đó l c hư ng tâm còn dư

∆Jh = Jh - J s làm d u trong

tr c ch y ra ngồi, vì v y cũng ph i h n ch

∆Jh ≤ [∆Jh]
Do đó: m. αh ≤ m. [αh];
Rút ra: αh ≤ [αh];
Do đó ta có: α h =

gh V 2
−
≤ [α h ]
S1
R

B t l i khi tàu ch y ch m ho c ñ trên ñư ng cong, t c V = 0. Do đó ta có:

gh
≤ [α h ]
S1

hmax ≤

Rút ra:

S1 .[α h ]
g

(2-23)

Trong đó: αh: tr s gia t c hư ng tâm còn dư.
[αh]: tr s cho phép c a gia t c hư ng tâm còn dư.
ð c hi n nay quy ñ nh: [αh] = 0,98m/s2.
Khi dùng [αh] = 0,98m/s2 thì hmax = 105mm (đ i v i ñư ng 1000mm) và hmax = 150mm (ñ i v i ñư ng
tiêu chu n).

2.3.5.3. Ki m tra siêu cao ñ m b o n ñ nh ngang c a toa xe trên ñư ng cong

M cñ

n ñ nh ngang c a toa xe trên ñư ng cong ñư c ñánh giá b ng h s

n ñ nh n

S1
n=

2
e

(2-24)

Trong ñó:
S1: kho ng cách tim 2 ray.
e: ð l ch tâm c a h p l c R (xem hình 2-22)
Hình 2-22

O

193