chương 6 phương tiện vận tải

Dự án đờng sắt đô thị hà nội: tuyến Cát Linh Hà Đông

Dự án đầu t

Chơng 6
Phơng tiện vận tải

6.1 Giới thiệu chung
6.1.1 Đặc trng của giao thông đờng sắt đô thị
Hệ thống đờng sắt đô thị có thể phân thành ba loại: hệ thống vận tải nhanh
khối lợng lớn (Mass Rapid Transit System), hệ thống vận tải trung bình (Medium
Capacity Transit System) và hệ thống vận tải nhỏ (Small Capacity Transit System)
Loại tàu cao tốc sức chở lớn yêu cầu tuyến đờng có tiêu chuẩn kỹ thuật cao
nên giá thành xây dựng đắt. Đoàn tàu thờng kéo 4 -10 toa, sức kéo điện, sức chở trên
400 khách/ 1 đoàn tàu, thời gian giãn cách giữa hai chuyến tàu chỉ 2-3 phút, do đó
năng lực rất lớn khoảng 40.000 - 80.000 khách/h. hớng.
Loại tàu có sức chở trung bình gồm Monorail, tàu tự động AGT, LRT.
Loại Monorail gồm loại nằm trên ray còn gọi là loại cỡi (kẹp) Mounted
Monorail (ALWE) và loại treo Suspended Monorail (SAFEGE).
- Loại AGT (Automatic Guided Trassit)
AGT là tên tập hợp của hệ thống vận tải không ngời lái chạy trên đờng dẫn
đặc biệt. hệ thống này bắt đầu hoạt động ở bang Florida (nớc Mỹ) vào năm 1971, ở
Nhật Bản năm 1972 và ở Pháp năm 1973, ở Tây Đức năm 1984. Loại này nói chung
năng lực chuyên chở nhỏ hơn Monorail.
- Loại đờng sắt nhanh chi phí thấp - gọi tắt là đờng sắt nhẹ LRT (Light Rapid
Transit - Dual-rail LRT):
Loại LRT hiện đại chỉ kém loại tàu cao tốc ở tải trọng trục và số toa trong một
đoàn tàu, do đó năng lực chuyên chở dới 30.000 khách/h. Hệ thống vận tải này giống
nh loại đờng sắt thông dụng hiện nay. Loại này có u điểm khi cần thiết chỉ cần cải
tạo không nhiều có thể nâng lên thành hệ thống tàu cao tốc, sức chở lớn (còn gọi là hệ
thống tàu nặng).

Một số loại hình phơng tiện khác nh:
Loại đờng sắt cao tốc (High Speed Surface Transit - HSST)
Hệ thống tàu động cơ tuyến tính LIM (Linear Motor Train System).
Vì vậy tuyến đờng sắt Cát Linh Hà Đông dựa trên số liệu dự báo với năng lực
chuyên chở dới 30.000 khách/h nên lựa chọn loại hình LRT là phù hợp.
6.1.2 Chỉ tiêu chủ yếu của giao thông đờng sắt đô thị
tổng công ty tvtk gtvt (TEDI)

Trang 6 - 1


Dự án đờng sắt đô thị hà nội: tuyến Cát Linh Hà Đông

Dự án đầu t

6.1.2.1 Tham số kỹ thuật chủ yếu của giao thông đờng sắt đô thị loại trung bình
LRT
* Năng lực khách vận
Năng lực khách vận của giao thông đờng sắt đô thị loại trung bình LRT, thiết
kế trong khoảng 10.000 ữ 30.000 khách/h (một chiều giờ cao điểm), tức là nằm giữa
đờng sắt đô thị lớn nh đờng sắt ngầm và ôtô buýt. Tối đa không nên vợt qúa
40.000 khách/ h, vì nh thế đầu t sẽ ở mức cao hơn rất nhiều, hiệu quả kinh tế giảm
thấp.
* Tuyến đờng
Tuyến đờng của giao thông đờng sắt đô thị, có thể là trên mặt đất, trên giá
cao hoặc ngầm dới đất. Khi thiết kế cụ thể, phụ thuộc vào bố cục tổng thể và quỹ đất
của thành phố, hớng di chuyển của hành khách và yêu cầu bảo vệ môi trờng....
Tuyến đờng và bến đỗ cần phối hợp tốt với toàn mạng giao thông của thành
phố liên hệ một cách hữu cơ giữa khu dân c với các khu dịch vụ và công tác thơng
mại, nhà máy, trờng học, bệnh viện, và vui chơi giải trí...

Bán kính nhỏ nhất: Trên tuyến không nhỏ trơn 100 m, nơi đặc biệt không khó
khăn, không nhỏ hơn 50m, bãi xe, không nhỏ hơn 25m.
Độ dốc lớn nhất: trên tuyến là 60%o, để đảm bảo vận hành bình thuận, trên
đờng cong thiết kế có đờng hoà hoãn và đoạn thẳng giữa 2 đờng cong liên tiếp.
* Đờng ray
Đờng ray thờng dùng theo tiêu chuẩn quốc gia, để duy tu bảo dỡng thuận
tiện và sự quản lý thống nhất với các hình thức giao thông đờng sắt thành phố khác.
Trên tuyến dùng ray 50kg/m, trừ đoạn cong ra, đều dùng ray không mối nối,
nhằm nâng cao chất lợng chạy làu, giảm nhỏ tếng ồn.
* Toa xe
Toa xe đờng sắt đô thị phân thành: toa 4 trục, toa 6 trục một khớp và toa 8 trục
hai khớp. Mỗi loại còn chia ra: toa hai buồng lái, toa một buồng lái và toa không buồng
lái. Tất cả các loại toa đều là toa động lực: Toa xe đờng sắt đô thị, có thể chạy độc
lập, cũng có thể nối kết chạy thành đoàn. Trung Quốc thờng dùng toa 6 trục một khớp
hai buồng lái, mô tơ điện kéo một chiều. Khi kết nối thành đoàn, nhiều nhất là 4 toa.
* Bến đỗ
Căn cứ vị trí tuyến đờng, điều kiện địa hình, yêu cầu tổ chức chạy tàu và lu
lợng hành khách lên xuống đợc quyết định vị trí, hình thức và quy mô bến đỗ.
Vị trí bến đỗ, trớc hết xét đến các điểm có khách lên xuống tơng đối tập trung
nh: ga đờng sắt chính tuyến, sân bay, bến cảng, các trung tâm thơng mại, vui chơi

tổng công ty tvtk gtvt (TEDI)

Trang 6 - 2


Dự án đờng sắt đô thị hà nội: tuyến Cát Linh Hà Đông

Dự án đầu t

giải trí, các công sở, nhà máy, trờng học, bệnh viện và các điểm chuyển đổi phơng
tiện giao thông...
Hình thức kiến trúc bến đỗ phải phù hợp cảnh quan đô thị. Không cách bến đỗ
trung bình khoảng 1000m là tốt nhất, vùng ngoại ô có thể dài hơn, trong nội thành có
thể ngắn hơn.
* Hệ thống cấp điện
Hệ thống cấp điện phải an toàn và tin cậy, đây là điều kiện tiên quyết đợc bảo
đảm cho hành khách và trình tự vận hành bình thờng của đoàn tàu. Hệ thống cấp điện
cho giao thông đờng sắt thành phố nói chung, đờng sắt đô thị nói riêng phải thuộc hệ
thống phụ tải cấp I của quốc gia, hơn thế còn phải do hai đờng nguồn cung cấp, trong
đó một đờng phải là đờng cấp chuyên dùng, nhằm bảo đảm cấp điện liên tục.
Chế độ điện áp theo tiêu chuẩn điện áp quốc tế DC 750V và dùng phơng thức
mạng tiếp xúc tại ray thứ 3 hoặc dùng tiếp điện trên cao với điện áp 1500V.
* Hệ thống thông tin tín hiệu
Hệ thống thông tin tín hiệu để bảo đảm an toàn chạy tàu và nâng cao hiệu suất
vận tải; Nói chung, cần thoả mãn các nguyên tắc sau:
- Phải có năng lực bảo đảm an toàn và hiệu suất chạy tàu, phục vụ an toàn tin
cậy và thuận tiện đối với hành khách.
- Cần kết hợp điều kiện thực tế với kỹ thuật tiên tiến, trong điều kiện kinh tế cho
phép, cần lợi dụng tối đa kỹ thuật cao, nâng cao trình độ hiện đại hoá.
- Phù hợp yêu cầu nhất thể hoá thiết bị, khi thiết kế có lợng d để có thể thích
ứng với sự phát triển sau này.
* Bảo vệ môi trờng
Theo sự phát triển của kinh tế và xã hội, yêu cầu của c dân đô thị đối với chất
lợng cuộc sống ngày càng cao, bởi vậy, vấn đề bảo vệ môi trờng trong phát triển
đờng sắt thành phố nói chung phải đặc biệt coi trọng, bao gồm: cảnh quan, ô nhiễm
không khí, tiếng ồn.
6.1.2 Toa xe giao thông đờng sắt thành phố
6.1.2.1 Đặc điểm kết cấu và các tham số kỹ thuật chủ yếu của toa xe đờng sắt
thành phố

Toa xe giao thông thành phố, chẳng những phải đảm bảo an toàn vận hành, tốc
độ nhanh, mà còn có điều kiện phục vụ tốt cho hành khách, đồng thời phù hợp với cảnh
quan đô thị và ít ô nhiễm môi trờng. Để có thể thoả mãn các yêu cầu trên, trong thiết
kế chế tạo toa xe đờng sắt thành phố, đã ứng dụng hàng loạt các kỹ thuật mới nh
dùng vật liệu và kết cấu mới để giảm đô thị trọng lợng toa xe, thiết kế giá chuyển
hớng có tính bình ổn cao, dùng kỹ thuật điều tiết cắt sóng một chiều, hãm tái sinh,
điều áp xoay chiều biến tần
tổng công ty tvtk gtvt (TEDI)

Trang 6 - 3


Dự án đờng sắt đô thị hà nội: tuyến Cát Linh Hà Đông

Dự án đầu t

Hình thức giao thông đờng sắt khác nhau, toa xe sử dụng có sự khác biệt rất
lớn. Đối với đờng sắt ngầm đoàn tàu thờng có 3 loại toa xe 4 trục: toa kéo A có
buồng lái, toa động lực B có cần điện, toa động lực C không có cần điện.
Khi kết nối, toa A luôn ở vị trí hai đầu, các toa B, C có thể thay đổi vị trí với
nhau, thí dụ đoàn tàu kết nối 6 toa có thể là A-B-C-B-C-A hoặc A-B-C-C-B-A. Nếu là
8 toa có thể là: A-B-C-C-B-B-C-A hoặc là A-B-C-B-C-B-C-A.
Đối với giao thông đờng sắt đô thị thờng dùng 3 loại toa xe: 4 trục có động
lực, một đầu có buồng lái, 6 trục một khớp và 8 trục hai khớp, đều là toa có động lực và
có buồng lái ở hai đầu. Toa xe đờng sắt đô thị có thể chạy độc lập hoặc kết nối chạy
thành đoàn.
6.1.2.2 Bộ phận chạy của toa xe đờng sắt thành phố
* Khái quái chung
Bộ phận chạy của toa xe, còn gọi là giá chuyển hớng. Chức năng của giá
chuyển hớng là: liên kết thùng xe với trục bánh, truyền lực thẳng đứng và dẫn hớng

toa xe qua đờng cong. Giữa giá chuyển và thùng xe có thể quay tơng dối với nhau.
Để nâng cao tính năng động lực của toa xe khi vận hành, giữa thùng xe và khung giá
chuyển, giữa khung giá chuyển và bầu dầu trục bánh đều lắp hệ thống treo đàn hồi
thích hợp. Để đảm bảo việc điều tiết tốc độ vận hành hoặc dừng tàu trong khoảng cách
an toàn quy định, trên giá chuyền lắp hệ thống hãm cơ sở.
Đối với giá chuyển động lực, còn có môtơ điện kéo và cơ cấu truyền động, đem
mô men quay của mô tơ chuyển thành lực kéo đoàn làu.
Giá chuyển có nhiều dạng kết cấu khác nhau, nhng nguyên lý tác dụng và các
bộ phận cấu thành rất tơng tự nhau, đều có: bầu dầu trục bánh, hệ treo lò xo, khung
giá và kết cấu liên kết với thùng xe...Giá chuyển toa xe đờng sắt thành phố, ngoài yêu
cầu có mọi tính năng của một giá chuyển toa xe đờng sắt chính tuyến ra, còn phải có
tính giảm chấn tốt hơn, tiếng ồn nhỏ, thích ứng đợc trạng thái tải trọng biến đổi lớn,
tải trọng trục nhỏ, để giảm giá thành xây dựng. Để ngời khuyết tật, ngời cao tuổi, trẻ
em có thể lên xuống xe dễ dàng và an toàn. Có nơi ngời ta còn thiết kế một loại giá
chuyển, gọi là giá chuyển sàn xe thấp.
* Hệ thống truyền động của giá chuyển động lực
Giá chuyển động lực của toa xe đờng sắt thành phố (đờng sắt ngầm và đờng
sắt đô thị), bất kể là dùng mô tơ một chiều hay xoay chiều, đều phải thông qua một hộp
giảm tốc cơ chuyển mô men xoắn của mô tơ chuyển thành mô men quay của trục bánh,
lợi đụng lực bám giữa bánh xe và ray kéo đoàn tàu chạy trên đờng. Căn cứ đặc trng
lắp đặt mô tơ lên giá chuyển hoặc thùng xe và đặc trng truyền động giữa trục môtơ và
khung giá chuyển, có thể phân ra 6 hình thức kết cấu sau đây:
1 Truyền động gối trục vấu:

tổng công ty tvtk gtvt (TEDI)

Trang 6 - 4


Dự án đờng sắt đô thị hà nội: tuyến Cát Linh Hà Đông

Dự án đầu t

Truyền động gối trục vấu là hình thức truyền động sớm nhất của toa xe đờng
sắt thành phố (Tàu điện truyền thống), chỉ cần lắp cặp bánh răng truyền trực tiếp
mômen của mô tơ cho trục bánh xe. Trục mô tơ và trục bánh song song với nhau; Một
phần trọng lợng mô tơ, thông qua hai gối trục vấu tựa trên trục bánh, một phần trọng
lợng mô tơ thông qua hệ treo đàn hồi tựa vào khung giá. Thông thờng tỉ số truyền
của cặp bánh răng lấy là 1:4 đến 1:6, xem hình 6.1.

7
6
1

5

4

3

2

1

Hình 6.1: Truyền động gối trục vấu
1. Mô tơ điện kéo; 2. Hệ treo môtơ đàn hồi; 3. Bánh răng nhỏ trên trục môtơ;
4. Bánh răng nhỏ trên trục bánh xe; 5. Hộp giảm tốc; 6. Gối trục vấu; 7. Đĩa hãm
Do một bộ phận trọng lợng của hệ thống truyền động tựa trên trục bánh xe
khiến khối lợng dới lò xo tăng lớn, ảnh hởng xấu đến chất lợng động lực của giá
chuyển, tăng lợng mài mòn của các chi tiết động, nh: ổ trục, bánh răng và cổ góp.

Ngoài ra, do tính đàn hồi xoắn của loại truyền động này rất thấp, nên cổ góp thờng bị
quá tải, thậm chí bị cháy. Tuy nhiên, cấu tạo của hình thức truyền động này rất đơn
giản, chắc chắn, nên tới ngày nay, vẫn còn đợc sử dụng trên giá chuyển toa xe đờng
sắt đô thị hiện đại.
2 Truyền động trục rỗng - môtơ ngang
Truyền động trục rỗng - mô tơ ngang, treo trên dầm ngang của khung giá
chuyển. Dùng trục mô tơ rỗng và khớp nối đàn hồi cao, dẫn động bánh răng hộp giảm
tốc, với kết cấu này đã khắc phục đợc những nhợc điểm của hình thức truyền động
gối trục vấu nói trên, xem hình 6.2.
Giữa bánh răng nhỏ bộ giảm tốc và Rotor trục rỗng, lắp khớp nối trục cao su lá
thép đàn hồi cao, và có thể di động đợc. Một đầu hộp giảm tốc tựa trên trục bánh, còn
một đầu thông qua gối đỡ có thể điều chỉnh hớng dọc, nối chốt với khung giá chuyển.
Truyền động trục rỗng, trọng lợng nhỏ, làm việc tin cậy, độ bền cao, đợc
dùng rộng rãi trên toa xe đờng sắt thành phố.
tổng công ty tvtk gtvt (TEDI)

Trang 6 - 5


Dự án đờng sắt đô thị hà nội: tuyến Cát Linh Hà Đông

Dự án đầu t

6

8

5

1

3

7

4

2

Hình 6.2: Truyền động trục rỗng - mô tơ ngang
1. Môtơ điện kéo; 2. Bánh răng nhỏ; 3. Trục môtơ; 4. Bánh răng lớn; 5. Trục rỗng; 6.
Khớp nối trục; 7. Hộp giảm tốc; 8. Đĩa hãm
3 Kết cấu yên ngựa, hai trục - dẫn động dọc
Mô tơ điện kéo và hộp giảm tốc nằm dọc khung giá chuyển, giữa hai trục hánh.
Trục mô tơ, sau khi qua bánh răng giảm tốc, nhờ trục rỗng và khớp nối trục cao su liên
kết đàn hồi với trục bánh, xem hình 6.3.
Ưu điểm của dẫn động hai trục dọc là: khoảng cách trục có thể rút ngắn hơn hai
hình thức truyền động 1 và 2 nói trên; Có thể từ 2m trở xuống. Ngoài ra, khi một trục
bánh bị trợt cục bộ, thì trục bánh kia vẫn hoạt động đợc bình thờng, có tác dụng
bảo hiểm; Cũng tơng tự, nếu có một trục bánh bị giảm tải khi tăng hoặc giảm tốc, thì
trục kia sẽ tăng tải khiến tổng mômen ma sát của giá chuyển vẫn không đổi. Khác với
truyền động từng trục riêng rẽ, khi trục bánh bị giảm tải thì có thể gây ra hiện tợng
trợt bánh xe.
Hình thức truyền động hai trục, khiến cho tốc độ góc của hai trục giống nhau,
nếu đờng kính bánh xe của hai trục khác nhau, sẽ có thể tạo thành lực cản vận hành
và mài mòn tăng lên. Ngoài ra, toàn bộ trọng lợng của hệ thống truyền động đợc treo
trên hai trục, nên khối lợng dới lò xo tăng lớn, có ảnh hởng xấu đến tính năng động
lực của giá chuyển.

tổng công ty tvtk gtvt (TEDI)

Trang 6 - 6


Dự án đờng sắt đô thị hà nội: tuyến Cát Linh Hà Đông

Dự án đầu t

1

5

2

4
7
3

6 8

Hình 6.3: Kết cấu yên ngựa, hai trục dẫn động dọc
1. Môtơ điện kéo; 2. Khớp nối trục; 3. Bánh răng nón dẫn động; 4. Trục rỗng;
5. Khớp nối trục cao su; 6. Trục bánh; 7. Hộp giảm tốc; 8. Đĩa hãm.
4 Dẫn động dọc - hai trục đàn hồi
Hình thức truyền động này, môtơ treo đàn hồi trên hai dầm ngang của khung giá
chuyển, Trục môtơ, qua bánh răng giảm tốc dẫn động trục rỗng đầu nối các đăng, rồi
qua khớp nối trục biên cao su, truyền mômen xoắn cho trục bánh, xem hình 6.4. Hình
thức truyền động này có đặc điểm giống nh hình thức truyền động thứ 3, nhng
không có nhợc điểm tăng khối lợng dới lò xo.
1

3

8
7
4

26

5

Hình 6.4: Truyền động dọc - hai trục đàn hồi.
1. Môtơ điện kéo; 2. Khớp nối trục; 3. Bánh răng nón dẫn động; 4. Trục rỗng đấu nối
các đăng; 5. Khớp nối trục; 6. Trục bánh xe; 7. Hộp giảm tốc; 8. Đĩa hãm.

tổng công ty tvtk gtvt (TEDI)

Trang 6 - 7


Dự án đờng sắt đô thị hà nội: tuyến Cát Linh Hà Đông

Dự án đầu t

5 Dẫn động dọc một trục lắp chéo góc
Hai môtơ điện kéo chéo góc trên dầm ngang khung giá chuyển hớng. Việc
truyền mômen xoắn và bánh răng truyền động thông qua một trục biên thực hiện, xem
hình 6.5.
1

2

3

4 5
6

Hình 6.5: Dẫn động dọc - một trục chéo góc
1. Mô tơ; 2. Trục biên; 3. Bánh răng nón dẫn động;
4. Trục bánh; 5. Hộp giảm tốc; 6. Đĩa hãm.
Một đầu hộp giảm tốc treo đàn hồi trên dầm của khung giá chuyển, còn một đầu
treo trên trục bánh, mỗi môtơ kéo riêng rẽ một trục bánh.
6 Mô tơ điện kéo đặt trên bệ
Trục môtơ điện kéo, thông qua khớp nối các đăng, truyền mômen xoắn cho hộp
giảm tốc treo trên giá chuyển hớng và dẫn động trục bánh quay, xem hình 6.6.

1

4

3

2

5

7

6

Hình 6.6: Môtơ điện kéo đặt trên bệ xe
1. Môtơ điện kéo; 2. Hộp giảm tốc; 3. Trục bánh xe; 4. Trục biên;
5. Gối đỡ truyền động; 6. Đĩa hãm; 7. Trang trí hãm

tổng công ty tvtk gtvt (TEDI)

Trang 6 - 8


Dự án đờng sắt đô thị hà nội: tuyến Cát Linh Hà Đông

Dự án đầu t

6.1.3 hệ thống hãm của giá chuyển ĐầU MáY TOA XE THàNH PHố
Cơ cấu chấp hành trong hệ thống hãm khí nén, thờng gọi là hãm cơ sở của giá
chuyển. Căn cứ phơng thức hãm khác nhau chia ra hai hình thức chủ yếu: hãm guốc
mặt lăn bánh xe và hãm đĩa.
6.1.3.1. Hãm guốc mặt lăn bánh xe
Do dới bệ toa xe động lực thờng lắp nhiều thiết bị điện và khí nén, nên rất
khó khăn trong việc sử dụng kết cấu hãm cơ sở giống nh giá chuyền toa xe chính
tuyến, mà thờng sử dụng kết cấu hãm đơn nguyên, xem hình 6.7. Kết cấu bao gồm:
nồi hãm, cơ cấu điều chỉnh guốc hãm..., cấu thành một cụm kết cấu nhỏ gọn, không
còn cơ cấu truyền động nh hãm cơ sở của giá chuyền truyền thống, hiệu suất truyền
động đợc nâng cao.
6.1.3.2. Hãm đĩa
Kết cấu hãm guốc mặt lăn bánh xe đơn giản, nhng công suất hãm bị hạn chế vì
quá lớn sẽ dẫn đến làm sát thơng cặp ma sát nh guốc hãm bị nóng chảy, mặt lăn bi
tróc hoặc bị nứt. Khi cần công suất hãm lớn, có thể dùng hãm đĩa. Kết cấu hãm đĩa
đợc dùng đầu tiên trên giá chuyển toa xe đờng săt ngầm Berlin.
a) Cấu tạo và tác dụng của hãm đĩa.

Cấu tạo của hãm đĩa xem hình 6.7 do nồi hãm đơn nguyên, cơ cấu kẹp, guốc
hãm và đĩa hãm cấu thành

Hình 6.7: Trang trí hãm đĩa KNOOR
tổng công ty tvtk gtvt (TEDI)

Trang 6 - 9


Dự án đờng sắt đô thị hà nội: tuyến Cát Linh Hà Đông

Dự án đầu t

1. Đĩa hãm; 2. Nồi hãm đơn nguyên; 3. Thanh treo; 4. Guốc hãm;
5. Đỡ guốc hãm; 6. Đòn bẩy; 7. Đòn bẩy; 8. Tấm kéo đỡ.
Trong nồi hãm đơn nguyên gồm có: cơ cấu điều chỉnh guốc hãm, cơ cấu kẹp
(3), đỡ guốc hãm (5), đòn bẩy (6) và tấm kéo dỡ (8) cấu thành. Phơng thức treo cơ
cấu kẹp là kiểu treo 3 điểm nồi hãm phù động, tức là hai thanh treo đỡ guốc hãm là 2
điểm treo, còn điểm thứ 3 là tấm kéo đỡ (8).
Khi hãm cán pittông đẩy ra, thân nồi hãm và cán pittông dẫn động hai thanh
đòn bẩy, thông qua cơ cấu kẹp đợc tạo bởi đòn bẩy và tấm đỡ (8), khiến cho guốc
hãm đồng thời ép vào hai mặt ma sát của đĩa hãm.
b) Đặc điểm của hãm đĩa.
- Ma sát đĩa hãm thay thế ma sát guốc hãm - bánh xe nên giảm mài mòn và ảnh
hởng nhiệt đối với mặt lăn bánh xe.
- Tính toả nhiệt của hãm đĩa tơng đối tốt, nên hệ số ma sát ổn định, lực hãm ổn
định. Lợng dung nhiệt của nó cho phép công suất hãm tơng đối lớn.
- Dùng hãm đĩa hiệu quả kinh tế cao.
- Nói chung diện tích guốc hãm đĩa lớn nhiều so với guốc hãm mặt lăn bánh xe,
nên áp lực đơn vị nhỏ, suất mài mòn nhỏ, tuổi thọ sử dụng lớn.

- Khuyết điểm khi sử dụng hãm đĩa là hệ số bám dính bánh xe - ray bị giảm
nhỏ. Nguyên nhân chủ yếu là do mặt lăn bánh xe không đợc sạch nh khi
dùng guốc hãm mặt lăn bánh xe.
c) Phân loại hãm đĩa.
Căn cứ hình thức lắp ráp đĩa hãm khác nhau, chia ra: đĩa hãm trục (đĩa hãm lắp
trên trục xe) và đĩa hãm bánh xe (đĩa hãm lắp trên bánh xe). Nói chung, khi không gian
kết cấu cho phép thì nên dùng hãm đĩa trục xe, xem hình 6.8. Kết cấu bao gồm: bệ lắp
hãm đĩa (2), dùng bu lông lắp vào bệ (1). Tuỳ theo yêu cầu công suất hãm có thể lắp số
đĩa hãm nhiều hơn một, thậm chí tới 4 đĩa trên một trục xe.
Khi không gian kết cấu bị hạn chế, chẳng hạn nh giá chuyển động lực có môtơ
kéo thì không thể lắp đĩa hãm trên trục xe đợc mà dùng đĩa hãm bánh xe, xem hình
6.9. Kết cấu do đĩa thép qua độ (1), dùng bu lông lắp trên bệ bánh xe, đĩa hãm (2) liên
kết với đĩa quá độ.

tổng công ty tvtk gtvt (TEDI)

Trang 6 - 10


Dự án đờng sắt đô thị hà nội: tuyến Cát Linh Hà Đông

Dự án đầu t

Hình 6.8: Hãm đĩa trục xe
1. Bệ lắp đĩa hãm; 2. Đĩa hãm.
Vật liệu đĩa hãm có thể là: gang đúc, thép đúc, thép rèn.., vật liệu guốc hãm
có thể dùng vật liệu hợp thành, vật liệu luyện kim bột., toa xe đờng sắt ngầm và
đờng sắt đô thị tốc độ cao nên thờng dùng cặp ma sát là đĩa hãm gang guốc hãm vật
liệu hợp thành.

Hình 6.9: Hãm đĩa bánh xe
1. Đĩa quá độ; 2. Đĩa hãm.
Việc chọn thành phần vật liệu hợp thành của guốc hãm, ngoài việc cần đảm bảo
hệ số ma sát thích hợp ra, còn cần đặc biệt chú ý vấn đề bảo vệ môi trờng, tức là cần
tránh sử dụng chất liệu có hơi độc khi nhiệt độ cao. Đối với toa xe ngoại ô tốc độ cao
có thể đạt tới 60km/h, yêu cầu công suất hãm lớn thì có thể dùng biện pháp tăng số đĩa

tổng công ty tvtk gtvt (TEDI)

Trang 6 - 11


Dự án đờng sắt đô thị hà nội: tuyến Cát Linh Hà Đông

Dự án đầu t

hãm trên trục, trờng hợp không thể thì có thể thông qua việc chọn cặp bánh ma sát
thích hợp để thoả mãn yêu cầu.
6.1.4. Sự phát triển của giao thông đờng sắt thành phố.
6.1.4.1. Đoàn tàu một ray.
a) Khái quát chung.
Đờng sắt ngoại ô, đờng sắt ngầm, đờng sắt đô thị là các phơng tiện giao
thông thành phố có sức chở lớn, nhng chúng vẫn phải phối hợp với nhau và với các
công cụ giao thông thành phố khác có năng lực khách vận hạng vừa và nhỏ, thì mới
hình thành đợc hệ thống giao thông thành phố hoàn chỉnh, giải quyết hợp lý vấn đề
giao thông của một thành phố hiện đại.
Từ thập kỷ 60 của thế kỷ XX, trên phạm vi toàn thế giới đã tiến hành nghiên cứu
và cho ra đời các phơng tiện giao thông thành phố mới, có năng lực khách vận (một
chiều) 10.000 ữ 20.000 khách/h, cá biệt có thể đạt 30.000 ữ 40.000 khách/h, nh PRT
(Personal Rapid Transit) của Mỹ, tàu VAL (Vehicule Automatic Leger) của Pháp, tàu

NTS (New Transit System) của Nhật, tàu đệm từ M-Bahn của Đức, toa xe môtơ tuyến
tính của Canada, đều là những phơng tiện giao thông thành phố mới, kỹ thuật tiên
tiến, an toàn và tin cậy.
Đờng sắt một ray, tuy không phải là một thành tựu mới đợc sáng tạo nhng
do việc hiện đại hoá khoa học kỹ thuật & công nghệ và đặc trng riêng của nó, nên
Nhật Bản và một số nớc kinh tế phát triển khác rất coi trọng nghiên cứu phát triển loại
hình giao thông này, đa nó từ địa chỉ vận chuyển khách tham quan du lịch trong công
viên lên địa vị một phơng tiện giao thông công cộng thành phố tiên tiến, năng lực
khách vận trung bình, an toàn và không ô nhiễm môi trờng.
Đờng sắt một ray là phơng thức vận tải hành khách bằng toa xe điện động
chạy trên cao, đợc xây dựng trên cao, đi qua giữa thành phố. Có hai hình thức: kiểu
toa xe ngồi và kiểu toa xe treo.
Đờng sắt một ray chiếm dụng đất ít, có thể chạy trong khu vực bán kính nhỏ,
độ dốc lớn, thời gian xây dựng ngắn, giá thành thấp, an toàn, tiếng ồn nhỏ, không ô
nhiễm không khí. Có thể dùng để chở khách đi làm (vé tháng), khách tham quan du
lịch, khách đi mua sắm, đặc biệt phù hợp với các khu vực có địa hình phức tạp, độ cao
thấp khác nhau, lu lợng khách không lớn.
Trên thế giới hiện nay, có 21 tuyến đờng sắt một ray đang hoạt động trong các
đô thị, trong đó có 7 tuyến phục vụ tham quan du lịch, còn lại là phục vụ giao thông
công cộng từ trung tâm thành phố tới sân bay, bến cảng, nhà ga, khu đô thị hoá, khu
dân c.
b) Sự phát triển của đờng sắt một ray.
Đờng sắt một ray có lich sử phát triển lâu đời, Henry Palmer ngời Anh, năm
1821 đã phát minh ra đờng sắt một ray. Năm 1824 Palmer đặt tại cảng Luôn Đôn một
tổng công ty tvtk gtvt (TEDI)

Trang 6 - 12


Dự án đờng sắt đô thị hà nội: tuyến Cát Linh Hà Đông

Dự án đầu t

đờng vận tải hàng, dùng ngựa kéo trên một ray gỗ. Năm 1888, ngời Pháp đặt một
đờng 15km tại ái Nhĩ Lan do đầu máy hơi nớc kéo; Từ đó đờng sắt một ray có động
lực cơ khí bớc vào giai đoạn phát triển ứng dụng, tốc độ cao nhất là 48km/h, tốc độ lữ
hành là 29km/h. Tuyến đờng này đợc sử dụng đến tháng 10 năm 1924. Năm 1893
Langen ngời Đức phát minh đờng sắt một ray kiểu toa xe treo. Năm 1901 bắt đầu
khai thác một tuyến dài 13,3km, trong đó có 10km chạy trên mặt sông. Dùng môtơ
một chiều 600V, tới nay đã qua hơn 100 năm mà không xảy ra sự cố nào. Tiếp theo đó
các nớc Mỹ, Anh, Đức, Pháp lần lợt xây dựng 18 tuyến đờng sắt một ray các loại
hình để thử nghiệm phục vụ triển lãm hoặc chở khách và hàng hoá. do sự phát triển của
tàu điện bánh sắt, ôtô buýt, hơn nữa khi đó kỹ thuật đờng một ray cha phát triển,
năng lực vận tải thấp nên các tuyến một ray nói trên tồn tại không lâu, chỉ có tuyến
một ray kiểu treo của Đức là còn tồn tại tới ngày nay.
Sau đại chiến thế giới thứ II, theo đà phát triển của khoa học kỹ thuật & công
nghệ, đờng sắt một ray lại đợc nghiên cứu phát triển và đợc công nhận là một
phơng tiện giao thông đô thị hữu hiệu, linh hoạt và cơ động. Năm 1952, Axelleonard
Wenner-Gren một nhà công nghiệp ngời Đức (sinh ra ở Thuỵ Điển) tự thiết kế đờng
sắt một ray kiểu toa xe ngồi và xây dựng một tuyến thử nghiệm ở Đức, tới năm 1958
rút ra đợc kết luận là : đờng sắt một ray bêtông cốt thép, giá chuyển hớng bánh lốp
là hình thức kết cấu có hiệu quả tốt nhất, cũng tức là kiểu tàu AIWEG hiện nay, sau đó
các nớc nh Mỹ, Nhật, ýđều xây dựng đờng sắt một ray kiểu này.
Năm 1950, Nhật Bản bắt đầu nghiên cứu và năm 1957 xây dựng tuyến một ray
kiểu toa xe ngồi trong vờn thú Shangye Tokyo để phục vụ khách tham quan, thời gian
sau đó tiếp tục xây dựng ở một số nơi khác làm phơng tiện giao thông công cộng. Một
trong số đó là tuyến từ trung tâm thành phố tới sân bay quốc tế Yutian dài 13,3km,
trong đó chạy trên biển là 7,1km. Dùng môtơ điện kéo một chiều 750V, biên chế đoàn
tàu 6 toa xe, tốc độ lữ hành 48kh/h, gian cách chạy tàu giờ cao điểm là 4,5min, năng
lực khách vận (một chiều) là 7500khách/h, bình quân 12,2 vạn khách/ngày đêm, toàn

tuyến dùng máy tính điều khiển tập trung. Từ thập niên 70 thế kỷ XX trở lại đây, Nhật
Bản đã xây dựng thêm 5 tuyến một ray ở các thành phố khác nhau. Chính phủ Nhật vẫn
thực hiện chế độ trợ giá để tạo điều kiện cho việc phát triển loại phơng tiện giao thông
này.
6.1.4.2. Hệ thống giao thông mới.
Cụm từ "Hệ thống giao thông mới" khởi thuỷ đợc dùng trong báo cáo khoa học
đầy ấn tợng của Mỹ trong thập niên 60 thế kỷ XX, có tên gọi "Vận tải của tơng lai Hệ thống giao thông mới của đô thị". Trong đó đề xuất hàng loạt phơng án giải quyết
tình trạng bức bách của giao thông đô thị, do nền kinh tế Mỹ phát triển tạo ra. Từ đó
gây sự chú ý trên phạm vi toàn thế giới, các nớc phát triển bắt đầu nghiên cứu khai
thác các phơng tiện hiện đại vận tải đô thị, và đều dùng cụm từ "Hệ thống giao thông
mới" để chỉ chung đối với các sáng tạo mới về phơng tiện giao thông đô thị hiện đại.

tổng công ty tvtk gtvt (TEDI)

Trang 6 - 13


Dự án đờng sắt đô thị hà nội: tuyến Cát Linh Hà Đông

Dự án đầu t

"Hệ thống giao thông mới" là một khái niệm rất mơ hồ, mỗi nớc, thậm chí mỗi
thành phố đều có thể lý giải theo các cách khác nhau, tuy nhiên theo nghĩa rộng đều
cho rằng : tất cả các phơng tiện giao thông công cộng hiện đại hoá có khả năng nâng
cao hiệu suất vận tải, chất lợng phục vụ tốt và an toàn, đều có thể gọi là "Hệ thông
giao thông mới".Theo nghĩa hẹp, do tiêu chuẩn khác nhau, nên nội dung cụ thể sẽ khác
nhau. Hiện nay trên thế giới đợc đa số công nhận theo tiêu chuẩn phân loại của Nhật
Bản là: hệ thống giao thông có lợng khách vận trung bình, tốc độ nhanh điều khiển
hoàn toàn tự động; bao gồm giao thông điệm không khí, giao thông đệm từ có ray dẫn
hoặc tự dẫn hớng.

Sự phát triển và ứng dụng giao thông có ray dẫn của Nhật Bản tơng đối có tính
đại biểu. Hệ thống giao thông mới này đợc phát triển trên nền tảng của hai hệ thống
giao thông đờng sắt và đờng bộ. Toa xe mô tơ tuyến tính vận hành trên đờng bê
tông chuyên dùng, giá chuyển dùng bánh lốp, bến đỗ không cần ngời quản lý, vận
hành tự động.
Hệ thống giao thông ray dẫn, có thể quy nạp thành hai loại: kiểu dẫn hớng mặt
cạnh và kiểu dẫn hớng giữa. Mỗi kiểu lại chia ra: loại đơn dụng và loại lợng dụng.
Loại đơn dụng: toa xe chỉ có thể vận hành trên ray dẫn. Loại lỡng dụng toa xe vừa có
thể vận hành trên đờng dẫn vừa có thể vận hành trên đờng bộ phổ thông. Ngời Đức
gọi hệ thống lỡng dụng là O-Bahn. Có thể dùng ôtô buýt hiện có để chạy trên đờng
chuyên dùng. Sau khi ôtô từ đờng bộ tiến vào đờng chuyên dùng, thì lắp bánh dẫn
hớng ngang vào trục ôtô để tiếp xúc với ray dẫn hớng ngang là đợc.
6.1.4.3. Đoàn tàu đệm từ trờng
a) Khái quát chung
Đờng sắt đệm từ là một hệ thống giao thông mới, nó khác hẳn đờng sắt
truyền thống là lợi dụng lực hút hoặc đẩy do hệ thống điện từ sản sinh để nâng đoàn
tàu nổi lên cách mặt ray một khoảng cách nhất định, dùng lực điện từ dẫn hớng và
môtơ tuyến tính trực tiếp đẩy đoàn tàu vận hành.
So với đờng sắt truyền thống, đờng sắt đệm từ trong quá trình vận hành không
có tiếp xúc bánh xe với mặt ray, không có lực cản ma sát, tải trọng thẳng đứng tác
dụng trên ray nhỏ, phù hợp với vận hành tốc độ cao, 500km/h trở lên, không có tiếng
ồn và dao động cơ học, không ô nhiễm môi trờng, lợi dụng tơng đối tốt nguồn năng
lợng, hiệu quả vận tải tơng đối cao, đoàn tàu vận hành bình ổn, độ êm dịu cao. Do hệ
thống đệm từ dùng ray dẫn, nên không có sự cố trật bánh đổ tàu, độ an toàn và tin cậy
cao.
Đoàn tàu đệm từ, do không có các bộ phận ma sát cơ học nh: bánh xe, đờng
ray nên bớt đợc chi phí và công duy tu bảo dỡng. Ngoài ra, đờng sắt đệm từ có
thể tự động hoá toàn bộ, nên tàu đệm từ là một công cụ vận tải có sức cạnh tranh trong
tơng lai.
b) Quá trình phát triển đờng sắt đệm từ trờng.

tổng công ty tvtk gtvt (TEDI)

Trang 6 - 14


Dự án đờng sắt đô thị hà nội: tuyến Cát Linh Hà Đông

Dự án đầu t

Giao thông siêu dẫn nhiệt độ nói chung, trên con đờng phát triển cạnh tranh
với các phơng tiện giao thông khác, một trong các vấn đề quan trọng nhất, là phải
nâng cao tốc độ. Đây là một vấn đề tơng đối khó khăn, vì đờng sắt truyền thống đều
là lợi dụng lực bám dính giữa bánh xe - ray để kéo đoàn tàu, mà hệ số bám dính lại
giảm nhỏ khi tốc độ tăng, còn lực cản vận hành thì lại tăng theo tốc độ. Khi tốc độ vợt
quá giao điểm của đờng đặc tính hệ số bám dính với đờng cong đặc tính lực cản vận
hành, thì tốc độ không thể tăng hơn đợc nữa, có nghĩa là đờng sắt truyền thống chỉ
có thể tăng tốc độ tới một trị số nhất định mà thôi. muốn nâng cao hơn nữa là không
thể, đó là trở ngại không thể vợt qua.
Để có thể vợt qua đợc trở ngại này, con đờng duy nhất là phải nghiên cứu
phát triển đoàn tàu siêu tốc phi bám dính. Việc nghiên cứu trên phạm vi thế giới đã
đợc bắt đầu từ thập niên 60 thế kỷ XX. Việc nghiên cứu mới đầu tập trung vào hai
loại: tàu điện không khí và tàu đệm từ. Qua một thời gian nghiên cứu thử nghiệm,
ngời ta đều thấy rằng về mặt tiêu hao năng lợng và tiếng ồn thì tàu đệm từ có u việt
hơn tàu đệm không khí, nên tới nay ngoài một tuyến 18km tàu đệm không khí thử
nghiệm của Pháp và ôtô, canô đệm không khí của Nhật ra, các nớc hầu nh đã ngừng
việc nghiên cứu tàu đệm không khí, mà tập trung nghiên cứu đờng sắt đệm từ.
Trải qua hơn 30 năm nghiên cứu thử nghiệm, các nớc công nghiệp phát triển
nh Mỹ, Đức, Pháp, Nhật, Anh , đã bớc vào giai đoạn nghiên cứu sử dụng, đặc biệt
khi kỹ thuật siêu dẫn có bớc đột phá.
Trong việc nghiên cứu đờng sắt đệm từ, Đức và Nhật là những bắt đầu sớm

nhất, tuy nhiên hai nớc này có chế thức khác nhau: ngời Đức dùng phơng thức từ
hút thờng dẫn, còn ngời Nhật dùng phơng thức từ đẩy siêu dẫn. Về kết cấu truyền
động và toa xe của hai chế thức nói trên tuy có khác nhau về hình thức treo nổi, dẫn
hớng và đẩy tiến, nhng nguyên lý cơ bản thì giống nhau.
Năm 1934 Herman Kemper nhận giải phát minh tàu điện đệm từ, thì năm 1979
đã xuất hiện đờng sắt đệm từ thử nghiệm biểu diễn ở Tây Đức. Năm 1983 xây dựng
32km ở Amsland (Đức) dùng tàu TR06, tốc độ cao nhất 412km/h, năm 1989 dùng tàu
TR07 đạt tốc độ cao nhất 500km/h. Thời gian sau đó, ngời Đức tiếp tục cây dựng các
tuyến mới, thử nghiệm chở khách, ví dụ năm 1989 xây dựng tuyến nối sân bay Berlin
với ga đờng sắt ngầm dài 1,6km, dùng đoàn tàu 4 toa, mỗi toa chở đợc 80 ngời, tốc
độ cao nhất là 80km/h, gian cách chạy tàu nhỏ nhất là 1 min, năng lực khách vận một
chiều là 2 vạn khách/h, toàn bộ dùng máy tính điều khiển.
Năm 1994, chính phủ Đức đã quyết định xây dựng 285km giữa giữa Berlin Ham buốc, đây là tuyến đờng sắt đệm từ đầu tiên trên thế giới có chiều dài nh thế.
Công trình này dự toán 8,9 tỉ mác, khoảng 5 tỉ USD, kế hoạch sẽ hoàn thành vào năm
2004, tốc độ thiết kế là 400km/h.
Nhật Bản bắt đầu nghiên cứu từ thập niên 60 thế kỷ XX và tới năm 1972 thì bắt
đầu thử nghiệm tàu ML100 đệm từ, với tốc độ 60km/h. Những năm tiếp theo: 75, 77,
tổng công ty tvtk gtvt (TEDI)

Trang 6 - 15


Dự án đờng sắt đô thị hà nội: tuyến Cát Linh Hà Đông

Dự án đầu t

79, 80, 85, 89, hầu nh liên tiếp thực hiện việc thử nghiệm trên các tuyến mới với
tàu ML500 không ngời lái, tốc độ đạt kỷ lục là 517km/h.
Tuy Nhật Bản khi đó đang còn ở trong giai đoạn thử nghiệm, vì lúc này cha
xuất hiện vật liệu siêu dẫn ở nhiệt độ tới hạn cao. Nhng ngời Nhật đã thử nghiệm

toàn diện về kỹ thuật đờng sắt đệm từ nh ứng dụng kỹ thuật siêu dẫn, tính an toàn
vận hành, tính kinh tế, đây là cơ sở đủ tin cậy để bớc vào giai đoạn vận doanh
thơng mại.
Thập kỷ 70 thế kỷ XX, các nớc khác nh Anh, Mỹ, Pháp, Canada, Liên Xô
cũ, cũng bắt đầu nghiên cứu đờng sắt đệm từ và đều cho rằng đây là một công cụ
giao thông đờng sắt có tiền đồ phát triển nhất.
Đức, Pháp, Canada, Australia, Nhật Bản, Hàn Quốc và một số nớc khác, đã
xây dựng quy hoạch mạng giao thông đờng sắt đệm từ trong nớc và xuyên quốc gia
hoặc đang thi công các công trình đờng sắt đệm từ có tổng chiều dài khai thác khoảng
4000km. Ngời ta đã dự đoán hệ thống vận tải tàu đệm từ, cao tốc, an toàn, êm dịu,
thuận tiện sẽ xuất hiện ở nhiều khu vực kinh tế phát triển của thế giới.
6.1.5 Định hớng thiết kế phơng tiện vận tải đờng sắt đô thị
tuyến Cát Linh Hà Đông.
Tuyến đờng sắt đô thị Cát Linh - Hà Đông đợc thiết kế với đoàn tàu hiện đại
gồm 4 toa (2 toa có động cơ và hai toa kéo theo) trong tơng lai sẽ là 5, 6, 7 và 8. Có
nghĩa đoàn tàu sẽ có số toa khoảng từ 4 ữ 8 toa phụ thuộc vào chiều dài nhà ga và dung
lợng hành khách.
Đoàn xe cần đợc thiết kế hiện đại, các hệ thống trong đoàn tàu thiết kế theo
dạng môđun tiêu chuẩn, thuận tiện cho việc thay thế, bảo dỡng sửa chữa. Mục tiêu
bảo đảm tiện nghi tối đa cho hành khách, có độ bền và tuổi thọ cao. Các thiết kế cần
phù hợp với phong tục tập quán đi lại của ngời Việt nam, phù hợp với vóc dáng tạo
điều kiện lên xuống cho ngời già, trẻ em, trợ lực tốt cho con ngời trong quá trình
tăng tốc và hãm.
Các chi tiết của đoàn tàu cần có độ tin cậy cao, hệ thống hãm bảo đảm tốt hai
chức năng hãm thờng và hãm khẩn.
Vấn đề môi trờng cần đặt ra trong quá trình thiết kế. Hệ thống tạo ra sức kéo
cần có hiệu suất cao, không gây độc hại. Vật liệu sử dụng trong chế tạo không đợc
chứa độc tố nh các hợp chất halogen, amiăng. Đoàn xe sử dụng vật liệu chống cháy,
phù hợp với cảnh quan môi trờng, ít ô nhiễm môi trờng. Các chi tiết, đặc điểm thuộc
phần điện phải đợc nhiệt đới hoá.

Năng lợng chuyên chở hành khách đợc xác định từ năng lực của phơng tiện
với thời gian giãn cách tối thiểu. Các thiết bị dẫn khách lên xuống phải thuận tiện, tạo
điều kiện lên xuống nhanh. Thời gian giãn cách ngắn sẽ tăng năng lực vận tải hành
khách, giảm thời gian chờ đợi.
tổng công ty tvtk gtvt (TEDI)

Trang 6 - 16


Dự án đờng sắt đô thị hà nội: tuyến Cát Linh Hà Đông

Dự án đầu t

Các chi tiết đợc thiết kế cần có khả năng dự phòng cao, giá thành sửa chữa
thấp, các thiết bị phải đợc tiêu chuẩn hoá, dễ mua với thời gian ngắn mà không phải
thiết kế lại. Các thiết bị điện không sử dụng các đấu nối có sử dụng kẹp và ghim mà sử
dụng các giắc cắm thay thế, tạo khả năng thay thế các thiết bị nhanh.
Hệ thống điện động lực chọn loại 750V DC. Động cơ điện kéo là động cơ điện
xoay chiều.
6.2 Toa xe có động cơ
6.2.1 Thành phần đoàn tàu.
Đoàn tàu gồm toa xe có buồng lái ký hiệu là TC, toa xe có lắp động cơ ký hiệu
là M. Toa có buồng lái lắp ở đầu xe. Giai đoạn đầu đoàn tàu đợc biên chế dạng gồm 4
toa đợc bố trí nh sau : =TC * M = M * TC =, nếu số toa tăng lên sẽ có dạng =TC * M
. M * TC =
Trong đó : - TC là toa xe có buồng lái
- M là toa xe có động cơ
= móc nối tự động
* móc nối bán vĩnh cửu.
Hình thức lập tàu hai đầu máy kéo 2 toa xe, có thể giảm bớt chi phí mua toa xe,

tiêu hao năng lợng, số lợng thiết bị, công tác bảo dỡng sửa chữa ít, biên chế kiểu
này có thể xếp thành hai nhóm, một đầu tàu kéo một toa xe.

6.2.2 Trọng lợng của toa xe
Toa kéo có buồng lái (TC) thống nhất lấy trọng lợng không nhỏ hơn 32 tấn
Toa động cơ (M) trọng lợng không nhỏ hơn 36 tấn
6.2.3 Định viên đoàn tàu.
Bảng 6.1
Điều kiện chuyên chở

Lợng khách trên mỗi toa

Tổng số

Toa có động cơ M

Toa có buồng lái TC

khách ở 4 toa

Khách ngồi

42

36

156

Khách đứng 6 ngời/1m2

245

230

950

Khách đứng 9 ngời/1m2

367

345

1424

Nếu đứng 6 ngời/m2 đoàn tàu sẽ chứa đợc 1106 ngời
Nếu đứng 9 ngời/m2 đoàn tàu sẽ chứa đợc 1580 ngời
6.2.4 Kích thớc toa xe có động cơ
Kích thớc một số loại to axe trên thế giới đợc thể hiện trong bảng sau
tổng công ty tvtk gtvt (TEDI)

Trang 6 - 17


Dự án đờng sắt đô thị hà nội: tuyến Cát Linh Hà Đông

Dự án đầu t

Bảng 6.2
TT

Các thông số

Trung Quốc

Nhật Bản

loại B
TT

Các thông số

Trị số [mm]

Trị số
[mm]

1

Chiều dài kể cả móc nối

19520

20350

2

Chiều dài thùng xe

19000

19500

3

Chiều rộng lớn nhất của thùng xe

2800

2800

4

Chiều cao toa xe từ đỉnh ray đến đỉnh toa xe với 3800

3610

bánh xe mới và không kể cần tiếp điện bao gồm cả
hệ thống gió và điều hoà không khí
5

Chiều cao từ sàn xe tới trần toa xe ở giữa xe

Khoảng

Khoảng

2100

2100

6

Chiều cao từ đỉnh ray tới mặt sàn toa xe

1100

1120

7

Khoảng cách tâm hai cối chuyển

Khoảng

Khoảng

13000

13800
860

8

Đờng kính bánh xe mới

840

9

Đờng kính bánh xe đã chạy mòn

770

10 Khoảng cách trục trong một giá chuyển hớng

2200

11 Chiều cao từ mặt ray tới tâm móc nối

66010

2100

6.2.5 Trọng lợng toa xe có động cơ:
Trọng lợng toa xe có động cơ là khoảng 36 tấn
6.2.6 Tính toán công suất cho đoàn xe
6.2.6.1 Đặc tính sức kéo bám
Trọng lợng bám đợc tính bởi trọng lợng đè lên ray ở các toa xe có động cơ;
Trọng lợng bám gồm trọng lợng toa xe, trọng lợng ngời ngồi và trọng lợng ngời
đứng; Trọng lợng 1 ngời Việt nam khi tính toán lấy khoảng 70kg
- Với định viên 6 ngời/1m2 hành khách trên 2 toa xe có động cơ là 574 ngời.
- Với định viên 9 ngời/1m2 hành khách trên 2 toa xe có động cơ là 818 ngời
- Trọng lợng bám khi 6 ngời/1m2 là:
P1 = 2x36 + 574x0,07 = 112,18 tấn
-

Trọng lợng bám khi 9 ngời/1m2 là :

tổng công ty tvtk gtvt (TEDI)

Trang 6 - 18


Dự án đờng sắt đô thị hà nội: tuyến Cát Linh Hà Đông

Dự án đầu t

P2 = 2x36 + 818x0,07 = 129,26 tấn
Lực bám tính theo công thức :
Fb = Pi.k [KG]
Với k là hệ số bám trên đờng thẳng theo tiêu chuẩn thiết kế tàu điện ngầm
của Trung Quốc
k =

0,2
1 + 0,0059.V

Khi vào đờng cong hệ số bám đợc hiệu chỉnh:
kR = k =

250 + 1,55R
500 + 1,1R

(Khi R < 500m)

Tính cho các bán kính đờng cong R = 150, 200, 250, 300m
Lực bám trong đờng cong:
Fbr = Pi.kr [T]
Pi là trọng lợng ứng với các số định viên [tấn]
Bảng 6.3: Kết qủa tính hệ số bám k, kR

V [km/h]

k

kr150

kr200

kr250

kr300

0

0.2

0.14511

0.15556

0.16452

0.17229

10

0.18886

0.13703

0.14689

0.15535

0.16269

20

0.17889

0.1298

0.13914

0.14715

0.1541

30

0.16992

0.12329

0.13216

0.13978

0.14638

40

0.16181

0.11741

0.12585

0.1331

0.13939

50

0.15444

0.11206

0.12012

0.12704

0.13304

60

0.14771

0.10717

0.11489

0.1215

0.12724

70

0.14154

0.1027

0.11009

0.11643

0.12193

80

0.13587

0.098582

0.10568

0.11176

0.11704

90

0.13063

0.094783

0.1016

0.10746

0.11253

100

0.12579

0.091266

0.097834

0.10347

0.10836

110

0.12129

0.088

0.094333

0.099767

0.10448

120

0.1171

0.084961

0.091075

0.096321

0.10087

tổng công ty tvtk gtvt (TEDI)

Trang 6 - 19


Dự án đờng sắt đô thị hà nội: tuyến Cát Linh Hà Đông

Dự án đầu t
kR

k, kR

Hình 6.10: Đồ thị hệ số bám k, kR
Từ kết quả tính toán và tham khảo các tài liệu về tàu điện ngầm, hệ số bám có
kể tới các yếu tố bất lợi khi vào đờng cong không sạch ở tốc độ cao, thờng chọn
bằng 0,16.
* Trờng hợp bố trí 6 ngời/1m2
Bảng 6.4: Kết qủa tính lực kéo bám khi số định viên 6 ngời/1m2
V [km/h]

Fb1 [T]

Fb1r150 [T]

Fb1r200 [T]

Fb1r250 [T]

Fb1r300 [T]

0

22.436

16.279

17.45

18.455

19.327

10

21.186

15.372

16.478

17.427

18.251

20

20.068

14.561

15.608

16.508

17.287

30

19.062

13.831

14.826

15.68

16.421

40

18.152

13.171

14.118

14.932

15.637

50

17.325

12.57

13.475

14.251

14.925

60

16.57

12.023

12.888

13.63

14.274

70

15.878

11.521

12.35

13.061

13.678

80

15.242

11.059

11.855

12.538

13.13

90

14.654

10.633

11.398

12.054

12.624

100

14.111

10.238

10.975

11.067

12.156

110

13.606

9.8719

10.582

11.192

11.721

120

13.136

9.5309

10.217

10.805

11.316

tổng công ty tvtk gtvt (TEDI)

Trang 6 - 20


Dự án đờng sắt đô thị hà nội: tuyến Cát Linh Hà Đông

Dự án đầu t
[T]

Hình 6.11: Đồ thị lực kéo bám khi số định viên 6 ngời/1m2
* Trờng hợp bố trí 9 ngời/1m2
[T]

Hình 6.12: Đồ thị lực kéo bám khi số định viên 9ngời/1m2
6.2.6.2 Đặc tính sức cản.
Lực cản toa động lực tính theo:
- Lực cản khi chuyển động đơn vị:
'o = 1,9 + 0,01V + 0,0003V 2

[KG/T]

- Lực cản khi chạy đà đơn vị :
tổng công ty tvtk gtvt (TEDI)

Trang 6 - 21


Dự án đờng sắt đô thị hà nội: tuyến Cát Linh Hà Đông

Dự án đầu t

'ocd = 2, 4 + 0,01V + 0,00035 V 2

[KG/T]

- Lực cản toa xe kéo theo
'o' = 0,7 +

1
(8 + 0,18V + 0,0035 V 2 ) [KG/T]
q0

Với q0 là tải trọng trục [tấn]; V là tốc độ toa xe [km/h]
- Lực cản khởi động đơn vị của đoàn xe :
kd =

28
q0 + 7

[KG/T]

P+Q
Với q 0 = n + n
dm
tx

P là trọng lợng toa xe có động cơ [tấn]
Q là trọng lợng toa xe kéo theo [tấn]
ndm là số trục của toa xe có động cơ
ntx là số trục của toa xe kéo theo
- Lực cản đoàn tàu khi chạy trên đờng :

(

)

(

)

Wk = '0 + i k .2 P + ''0 + i k .2Q

[KG]

- Lực cản đơn vị của đoàn tàu :
k

(
=

'
0

+ i k ).2P + ('0' + i k ).2Q
2P + 2Q

[KG/T]

Với ik là độ dốc quy đổi %0
Bảng 6.5 : Kết qủa tính lực cản đoàn tàu theo độ dốc
V
ik

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0

3484.5 3792.2 4212.8 4746.5 5393.1 6152.8 7025.5 8011.2

9110

5

14472

14779

15200

15734

16380

17140

18013

18998

20097

10

25459

25767

26187

26721

27368

28127

29000

29986

31084

15

36446

36754

37174

37708

38355

39114

39987

40973

42072

20

47433

47741

48162

48695

49342

50102

50974

51960

53059

25

58421

58728

59149

59682

60329

61089

61962

62947

64046

30

69408

69715

70136

70670

71316

72076

72949

73934

75033

35

80395

80703

81123

81657

82304

83063

83936

84922

86020

40

91382

91690

92110

92644

93291

94050

94923

95909

97008

tổng công ty tvtk gtvt (TEDI)

Trang 6 - 22


Dự án đờng sắt đô thị hà nội: tuyến Cát Linh Hà Đông

Dự án đầu t

Hình 6.13 : Đồ thị lực cản đoàn tàu theo độ dốc

6.2.6.3 Tính toán lực kéo vành bánh
1. Lực kéo vành bánh khi chạy ở tốc độ tính toán
- Lực kéo vành bánh ở tốc độ tính toán:
Fktt = ( '0 + i k ).2Q + ( '0' + i k ).2 P

[KG]

Tính ở các tốc độ tính toán Vtt = 13, 14, 15 ....20
Với các độ dốc quy đổi ik = 0 ữ 40%0
Bảng 6.6: Kết qủa tính lực kéo vành bánh ở các tốc độ tính toán
V km/h
ip %o

15

16

17

18

19

20

0

406.56

410.91

415.37

419.94

424.63

429.44

5

1526.6

1530.9

1535.4

1539.9

1544.6

1549.4

10

2646.6

2650.9

2655.4

2659.9

2664.6

2669.4

15

3766.6

3770.9

3775.4

3779.9

3784.6

3789.4

20

4886.6

4890.9

4895.4

4899.9

4904.6

4909.4

25

6006.6

6010.9

6015.4

6019.9

6024.6

6029.4

30

7126.6

7130.9

7135.4

7139.9

7144.6

7149.4

35

8246.6

8250.9

8255.4

8259.9

8264.6

8269.4

40

9366.6

9370.9

9375.4

9379.9

9384.6

9389.4

2. Lực kéo vành bánh khi khởi động
tổng công ty tvtk gtvt (TEDI)

Trang 6 - 23


Dự án đờng sắt đô thị hà nội: tuyến Cát Linh Hà Đông

Dự án đầu t

- Công thức:
28

28

Fkd = 2P

+ i kd + 2Q
+ i kd
q0 + 7

q0 + 7


[KG]

Tính cho các tải trọng trục qo = 13; 13,48; 14 tấn/1trục
Bảng 6.7: Kết qủa tính lực kéo vành bánh khi khởi động
qo [tấn/trục]

13

13.48

14

0

313.6

306.25

298.67

5

1433.6

1426.3

1418.7

10

2553.6

2546.3

2538.7

15

3673.6

3666.3

3658.7

20

4793.6

4786.3

4778.7

25

5913.6

5906.3

5898.7

30

7033.6

7026.3

7018.7

35

8153.6

8146.3

8138.7

40

9273.6

9266.3

9258.7

ikd %o

3. Lực kéo vành bánh khi chạy ở tốc độ cấu tạo
- Công thức
'
''
Fkvmax = 0 .2Q + 0 .2 P

[KG]

Tính Vct = 80km/h
- Kết quả tính
Fkvmax = 891.16 [KG]
4. Lực kéo vành bánh ở tốc độ cho tơng lai khoảng 120km/h
'
''
Fkvtl = 0 .2Q + 0 .2 P

[KG]

- Kết quả tính
Fkvtl = 1431.6 [KG]
6.2.6.4 Tính toán công suất vành bánh (công suất kéo đoàn tàu)
1. Công suất vành bánh chạy ở tốc độ tính toán
N tt =

Ftt .Vtt
0,7355 [KW]
270

Fk lực kéo ở tốc độ tính toán [KG]
Vtt Tốc độ tính toán [km/h]
Bảng 6.8: Kết qủa công suất vành bánh ở các tốc độ tính toán
tổng công ty tvtk gtvt (TEDI)

Trang 6 - 24


Dự án đờng sắt đô thị hà nội: tuyến Cát Linh Hà Đông

Dự án đầu t

V km/h
ip %o
0
5
10
15
20
25
30
35
40

15

16

17

18

19

20

16.588
62.284
107.98
153.68
199.37
245.07
290.76
336.46
382.16

17.883
66.625
115.37
164.11
212.85
261.59
310.34
359.08
407.82

19.207
70.995
122.78

174.57
226.36
278.15
329.94
381.73
433.52

20.56
75.396
130.23
185.07
239.9
294.74
349.57
404.41
459.24

21.945
79.827
137.71
195.59
253.47
311.35
369.23
427.12
485

23.362
84.29
145.22

206.15
267.07
328
388.93
449.86
510.79

Lấy tốc độ tính toán Vtt = 15km/h; độ dốc lớn nhất ik = 40%o.
Vậy Ntt = 382,16 KW
2. Công suất vành bánh khi khởi động
Fkd .Vkd
0,7355 [KW]
270
Fkd lực kéo khi khởi động ứng q0 = 14T/trục, lấy ở ik = 3%o, Fkd = 970,67 [KG]
Vkd Tốc độ khi khởi động [km/h]; Vkd = 2km/h
Nkd = 5,28 KW
3. Công suất khi chạy ở tốc độ cấu tạo
N kd =

Fct .Vct
0,7355 [KW]
270
Fct lực kéo ở tốc độ cấu tạo [KG]
Vct = 80km/h [km/h]
Nct = 202,37 KW
4. Công suất vành bánh khi chạy ở tốc độ tơng lai 120km/h
N ct =

Ftl .Vtl
0,7355 [KW]

270
Ftl lực kéo ở tốc độ 120km/h [KG]
Vtl = 120km/h [km/h]
Ntl = 487,67 KW
6.2.6.5 Tính toán công suất các động cơ trên đoàn tàu chạy ở tốc độ tính toán
N tl =

1. Tổng công suất các động cơ trên đoàn tàu chạy ở tốc độ tính toán
Ndtt = Ntt.
Với là hiệu suất bánh răng truyền động, = 0,95
Ndtt = 382,16/0,95 = 402 KW
2. Tổng công suất của các động cơ cần thiết để khởi động đợc đoàn tàu
Ndkd = Nkd.
Ndkd = 5,28/0.95 = 5,55 KW
3. Tổng công suất của các động cơ cần thiết khi chạy ở tốc độ cấu tạo
tổng công ty tvtk gtvt (TEDI)

Trang 6 - 25