POWER POINT Thiết kế đường sắt

THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT
Sức kéo đầu máy
 Bình đồ và trắc dọc đường sắt
 Vạch tuyến
 So sánh kinh tế kỹ thuật các phương án
 Lựa chọn các thông số kỹ thuật và phân tích
khả năng vận chuyển thích ứng


06/09/18

1


SỨC KÉO ĐẦU MÁY
1. Khái niệm chung về sức kéo đầu máy và các
lực tác dụng vào đoàn tầu
2. Lực cản chuyển động
3. Lực hãm đoàn tầu
4. Lực kéo và đặc tính lực kéo của đầu máy
5. Phương trình vi phân chuyển động của đoàn
tầu
06/09/18

2


BÌNH ĐỒ & TRẮC DỌC ĐƯỜNG SẮT
1. Yếu tố bình đồ đường sắt ở khu gian
2. Những yếu tố của trắc dọc đường sắt
3. Phân bố điểm phân giới

4. Yêu cầu bình đồ và trắc dọc tại điểm phân giới
5. Thiết kế bình đồ, trắc dọc đường sắt

06/09/18

3


VẠCH TUYẾN
1. Nhiệm vụ vạch tuyến, các phương án về
hướng tuyến
2. Phân loại vạch tuyến
3. Vạch tuyến tự do và vạch tuyến khó khăn
4. Đặc điểm vạch tuyến theo những điều kiện địa
hình và địa chất khác nhau
5. Vạch tuyến qua sông
6. Đánh giá việc vạch tuyến
06/09/18

4


SO SÁNH KINH TẾ KỸ THUẬT CÁC
PHƯƠNG ÁN
1. Những nguyên tắc cơ bản khi so sánh phương
án
2. So sánh phương án theo chỉ tiêu giá tiền
3. Tính khối lượng công trình và giá thành xây
dựng các phương án
4. Tính chi phí khai thác khi so sánh phương án

06/09/18

5


LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ KỸ
THUẬT & PHÂN TÍCH KHẢ NĂNG
VẬN CHUYỂN THÍCH ỨNG
1. Năng lực tính toán và những thông số kỹ thuật
cơ bản
2. Đồ thị khả năng vận chuyển, khả năng thông
qua có thể và yêu cầu
3. Tính khả năng thông qua và khả năng vận
chuyển có thể
4. Phân tích khả năng vận chuyển thích ứng và
lựa chọn thông số kỹ thuật của tuyến đường
06/09/18

6


SỨC KÉO ĐẦU MÁY
1. Khái niệm chung
1.1. Mục đích tính sức kéo đầu máy khi thiết kế
đường sắt
1.2. Mô hình tính của đoàn tầu và các lực tác
dụng lên nó

06/09/18

7


SỨC KÉO ĐẦU MÁY
1. Khái niệm chung
1.1. Mục đích tính sức kéo đầu máy khi thiết kế
đường sắt
Xác định trọng lượng đoàn tầu
Đặc tính và chế độ chuyển động của đoàn tầu
Vận tốc và thời gian chạy tầu
Tiêu hao nhiên liệu

06/09/18

8


Đồ thị quan hệ vận tốc V(s) và thời gian T vào quãng đường S

06/09/18

9


1.2. Mô hình tính của đoàn tầu và các lực tác
dụng lên nó
Giả thiết :
Chất điểm chuyển động
Không xét nội lực, chỉ xét ngoại lực gây ra
chuyển động

Các ngoại lực
Lực kéo F(N,KN)
-

Lực cản chuyển động W (N,KN)
Lực hãm đoàn tầu B (N,KN)

06/09/18

10


Chế độ chạy tầu
 Chế độ kéo : động cơ mở máy
 Chế độ chạy đà : động cơ đóng máy; không sử
dụng hãm; tầu chuyển động dưới tác dụng của
trọng lực hoặc quán tính
 Chế độ hãm : động cơ đóng máy; sử dụng
hãm.

06/09/18

11


QQQQQQQ

ChiÒu chuyÓn ®éng

Quy tắc dấu

W >0

F >0

B >0

W <0

Quy tắc 1 :
Cùng chiều chuyển động
*F>0
*W<0
Ngược chiều chuyển động
*B>0
*W>0
06/09/18

Quy tắc 2 :
Tất cả các lực cùng chiều
chuyển động mang dấu dương
và ngược lại

12


Lực toàn phần : Lực tính cho cả đoàn tầu, cho
đầu máy, cho toa xe, cho một nhóm toa xe.
Ký hiệu : F, W,B (N)
Lực đơn vị : Lực tính cho một đơn vị trọng lực
của đoàn tầu, của đầu máy, của toa xe, của một

nhóm toa xe.
Ký hiệu : f, w,b (kN)
F
f 
( P  Q )g

06/09/18

W
w
( P  Q )g

B
b
( P  Q )g

13


2. Lực cản chuyển động
2.1. Thành phần của lực cản
2.2. Lực cản cơ bản
2.3. Công thức thực nghiệm tính lực cản đơn vị của toa
xe
2.4. Lực cản đơn vị cơ bản của đầu máy
2.5. Lực cản đơn vị cơ bản bình quân của đoàn tầu
2.6. Lực cản phụ
2.7. Các biện pháp làm giảm lực cản
06/09/18

14


2.1. Thnh phn ca lc cn








Lực cản cơ bản Wo,wo - lực cản khi tàu chạy trên đ
ờng thẳng, bằng và rộng thoáng với vận tốc nhất
định.
Lực cản phụ: xuất hiện khi đoàn tầu
+ qua dốc Wi, wi,
+ qua đờng cong Wr, wr
+ khởi động Wkd, wkd
Ngoài ra cần tính đến một số lực cản phụ khác
nh khi có gió to, khi tàu chạy trong hầm...
Lực cản chung - tổng số đại số của lực cản cơ
bản và lực cản phụ đoàn tàu:
W = Wo + Wi + Wr (N)
(4)
w = wo + wi + wr (N/kN)
(5)

06/09/18

15




Lực cản cơ bản luôn luôn xảy ra khi tàu chuyển
động còn lực cản phụ có thể có tuỳ theo điều
kiện chuyển động và đặc tính của trắc dọc
và bình đồ trên đoạn đờng đã cho. Cụ thể là:
+/ Trên đờng bằng:
W = Wo
(N)
(6)
w = wo
(N/kN)
(7)
+/ Trên đờng dốc:
W = Wo + Wi (N)
(8)
w = wo + wi (N/kN)
(9)
+/ Trên đờng cong:
W = Wo + Wr (N)
(10)
w = wo + wr (N/kN)
(11)

06/09/18

16

+/ Lực cản chung đơn vị của đầu máy
w' = wo' + wi' + wr' (N/kN)
(12)
+/ Lực cản chung đơn vị của toa xe
w'' = wo'' + wi'' + wr''
(N/kN)
(13)
+/ Lực cản chung toàn phần của đoàn
tàu
W = w'.P.g + w''.Q.g (N)
(14)
W = (wo' + wi' + wr').P.g + (wo'' + wi'' +
wr'').Q.g
06/09/18

17


2.2. Lực cản cơ bản
2.2.1. Định nghĩa. (Xem 2.1)
2.2.2. Các yếu tố tạo nên lực cản cơ bản.
Lực cản cơ bản phát sinh khi có ma sát giữa các
bộ phận của tàu, giữa tàu và đờng, giữa tàu và
môi trờng không khí. Khi tàu chạy trên đoạn thẳng
và bằng lực cản cơ bản phát sinh do các nguyên
nhân chính sau:
a. Lực cản do ma sát giữa cổ trục và ổ bi;
b. Lực cản do ma sát lăn giữa bánh xe và ray;

c. Lực cản do ma sát trợt giữa đai bánh và ray;
d. Tổn thất động năng;
e. Lực cản không khí.
06/09/18

18


2.3. Công thức thực nghiệm tính lực
cản đơn vị của toa xe.
2.3.1. Công thức thực nghiệm tính lực cản đơn vị cơ
bản cho một toa xe.
a. Đối với toa hàng:
Toa hàng 2 trục Liên Xô
w0" = a + (b + c/qo)V
(N/kN)
(15)
Toa hàng 4,6,8 trục LX
w0" = a + (b + cv + dV2)/qo (N/kN)
Toa hàng 2, 4 trục Trung Quốc
w0" = (29+V)/(9+0,5qca bi) (N/kN)
trong đó a, b, c, d - hệ số thực nghiệm

06/09/18

19

(16)
(17)

Hệ số thực nghiệm ,a,b,c,d toa hàng

Loại toa
Toa 2
Toa 4
trượt
Toa 4
Toa 6
Toa 8

trục
trục ổ
trục ổ lăn
trục ổ lăn
trục ổ lăn

a

b

c

D

1,4
0,7
0,7
0,7
0,7

0,02
8
3
8
6

0,25
0,1
0,1
0,1
0,038

0,0025
0,0025
0,0025
0,0021

Tải trọng trục cuả toa xe
qo = qca bi/n (tÊn/trôc)
(18)
qc¶bi - khèi lîng hµng vµ b×; qc¶bi = qtt + qbi (tÊn)
qtt - khèi lîng tÝnh to¸n cña toa xe (tÊn)
qbi - khèi lîng b× (toa rçng) (tÊn)
 - hÖ sè chÊt hµng, phô thuéc lo¹i hµng vµ lo¹i toa xe
n - sè trôc cña mét toa xe
06/09/18

20

Lực cản đơn vị cơ bản của toa xe hàng 4 trục
trên đờng khổ 1000 mm ở nớc ta đợc tính theo
các công thức sau:
Với toa đặc chạy bằng ổ trợt
w0'' = 1,0 + 0,04V + 0,00032V2 (N/kN) (19)
Với toa rỗng chạy bằng ổ trợt
w0'' = 1,2 + 0,02V + 0,0017V2 (N/kN)

(20)

Với toa đặc chạy bằng ổ lăn
w0'' = 0,7 + 0,04V + 0,0032V2 (N/kN)

(21)

Với toa rỗng chạy bằng ổ lăn
w0'' = 0,9 + 0,02V + 0,0017V2 (N/kN)

(22)

06/09/18

21


Lực cản đơn vị cơ bản của toa xe khách và toa xe
hàng 4 trục trên đờng khổ 1435 mm ở nớc ta đợc
tính theo các công thức sau:
- Với toa xe khách hoặc hàng chạy bằng ổ trợt

w0'' = 2 + (0,007 + m) V2/100
(N/kN) (23)
- Với toa xe khách hoặc hàng chạy bằng ổ lăn
wo''=2,2-80/(V+38)+(0,007+m)V2/100 (N/kN)
(24)
Trong đó m là hệ số bề mặt đợc quy định nh
sau:
m = 0,033 - đối với toa xe khách 4 trục
m = 0,05 - đối với toa xe hàng đặc
m = 0,033 - đối với toa xe hàng rỗng
06/09/18

22


b. §èi víi toa khách:
C«ng thøc tæng qu¸t
w0" = a + bV + cV2
(N/kN)
(25)
Trong ®ã a, b, c - hÖ sè thùc nghiÖm
HÖ sè thùc nghiÖm toa kh¸ch
Loại toa
a
b
C

Toa khách Liên xô
Toa khách Ấn độ

1,4
2,46

0,012
0,026

Víi toa kh¸ch Trung Quèc
w0" = 1,49+20/V+0,00032V2
06/09/18

0,0003
0,00029

(N/kN) (26)
23


2.3.2. Công thức tính lực cản bình
quân của đoàn toa xe.
Trong thực tế đoàn tàu đợc hình thành từ nhiều loại toa xe, lúc
đó:
W0" = w0"(2)Q(2).g + w0"(4)Q(4).g + w0"(6)Q(6).g (N) (27)
w0" = W0/(Q.g)
= (Q(2)/Q)/w0"(2) + (Q(4)/Q)w0"(4) + (Q(6)/Q)w0"(6)

(N/kN)

w0"= 2. w0"(2) + 4. w0"(4) + 6. w0"(6) (N/kN)
(28)
Trong đó:

w0"(2),w0"(4), w0"(6) - lực cản đơn vị cơ bản của từng loại toa (N/kN)
Q2, Q4, Q6 khối lợng các nhóm toa trong đoàn tàu (tấn)
2, 4, 6 tỷ lệ tính theo khối lợng của từng loại toa so với
khối
lợng đoàn tàu
06/09/18

24


2.4. Lực cản đơn vị cơ bản của
đầu
máy.
2.4.1. Khi tàu chạy mở máy.
Đầu máy tàu khách
w0 = 1,9 + 0,01V + 0,0005V2 (N/kN)
Đầu máy tàu hàng
w0 = 2,2 + 0,01V + 0,0003V2 (N/kN)
Đầu máy loại mới
w0 = 1,2 + 0,025V + 0,00016V2 (N/kN)

(31)
2.4.2. Khi tàu chạy đóng máy.
Đối với đầu máy hơi nớc loại mới:
w0d = 3,0 + 0,002V + 0,0009V2
(32)
Đối với đầu máy điêzen loại mới:
w0d = 2,4 + 0,011V + 0,00035V2
(33)
06/09/18

(29)
(30)

(N/kN)

(N/kN)
25