Báo cáo khoa học: "nghiên cứu mối quan hệ giữa một số yếu tố có liên quan đến vận tốc thông qua ghi nhằm nâng cao tốc độ chạy tàu"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Nguyễn Phương Hà Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

74
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khái quát về tốc độ thông qua ghi đ-ờng sắt Vận tốc đoàn tàu phụ thuộc rất nhiều yếu tố nh- đầu máy toa xe, trạng thái đ-ờng sắt, kiến trúc tầng trên, thông tin tín hiệu, chiều dài ga, số l-ợng ga, đ-ờng cong trên tuyến.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "nghiên cứu mối quan hệ giữa một số yếu tố có liên quan đến vận tốc thông qua ghi nhằm nâng cao tốc độ chạy tàu"

nghiªn cøu mèi quan hÖ gi÷a mét sè yÕu tè cã liªn quan ®Õn vËn tèc th«ng qua ghi nh»m n©ng cao tèc ®é ch¹y tμu ncs §µo träng ch−¬ng Kh¸i qu¸t vÒ tèc ®é th«ng qua ghi ®−êng s¾t VËn tèc ®oµn tµu phô thuéc rÊt nhiÒu yÕu tè nh− ®Çu m¸y toa xe, tr¹ng th¸i ®−êng s¾t, kiÕn tróc tÇng trªn, th«ng tin tÝn hiÖu, chiÒu dµi ga, sè l−îng ga, ®−êng cong trªn tuyÕn. Riªng xÐt vÒ ®−êng s¾t ®· cã nhiÒu vÊn ®Ò ¶nh h−ëng ®Õn tèc ®é ®oµn tµu nh− ph−¬ng h−íng, thuû b×nh, phô kiÖn, lo¹i ray, tµ vÑt; lo¹i h×nh ghi, kÕt cÊu ghi... Khi ®oµn tµu qua ghi th× vËn tèc ph¶i gi¶m nªn ¶nh h−ëng chung ®Õn vËn tèc ®oµn tµu trªn tuyÕn. V× vËy, tÝnh to¸n vËn tèc qua ghi ngoµi viÖc ph¶i xÐt ®Õn mét sè yÕu tè nh− tæn thÊt ®éng n¨ng do va ®Ëp khi b¸nh xe vµo ray; ®iÒu kiÖn chèng b¸nh xe tr−ên trªn ray; kh¶ n¨ng tµu bÞ lËt ®æ qua ghi; søc chÞu ®ùng cña vËt liÖu ghi vµ c¸c liªn kÕt; ®iÒu kiÖn ®¶m b¶o ªm thuËn cña kh¸ch ®i tµu ta cßn nghiªn cøu mèi quan hÖ gi÷a b¸n kÝnh ®−êng cong; lùc va ®Ëp th¼ng ®øng t©m ghi; gãc xung kÝch cña ghi; ¶nh h−ëng cña ®é hao mßn th¼ng ®øng t©m ghi... víi vËn tèc. Trong b¸o c¸o khoa häc nµy sÏ ®Ò cËp ®Õn nh÷ng vÊn ®Ò trªn Tèc ®é ®oμn tμu qua ghi Bao gåm tèc ®é th«ng qua h−íng th¼ng vµ tèc ®é th«ng qua h−íng rÏ 1. Tèc ®é qua ghi theo h−íng th¼ng: Cã mét sè nguyªn nh©n ¶nh h−ëng: a. Gãc va ®Ëp vµo ray hé b¸nh: (h×nh 1) βc H×nh 1. Gãc va ®Ëp vμo ray hé b¸nh. NÕu tèc ®é ®oµn tµu qua ghi theo h−íng th¼ng qu¸ lín sÏ ph¸ huû cÊu kiÖn ghi vµ gi¸ xe.
b. Gãc va ®Ëp vµo ray ch©n thá khi tµu ®i theo h−íng A: A βc βc B H×nh 2. B¸nh xe qua kho¶ng trèng cã h¹i cña t©m ghi. Nh− ray hé b¸nh, gê b¸nh xe còng va ®Ëp vµo ray ch©n thá sinh ra lùc va ®Ëp lín khi qua kho¶ng trèng cã h¹i do ®ã nÕu ®Ó tµu ch¹y tèc ®é lín qua ghi còng g©y ra ph¸ háng kÕt cÊu ghi. c. Gãc va ®Ëp vµo ray c¸nh ghi chç yÕt hÇu ghi: Khi ®oµn tµu ®i theo h−íng B gê b¸nh xe tùa s¸t vµo ray c¸nh ghi, gãc xung kÝch nµy phô thuéc vµo sè hiÖu ghi. d. YÕu tè kh«ng tr¬n ph¼ng ë chç kho¶ng trèng cã h¹i: 2. Tèc ®é ®oμn tμu qua ghi theo h−íng rÏ C¸c nguyªn nh©n ¶nh h−ëng ®Õn tèc ®é ®oµn tµu qua ghi theo h−íng rÏ vµ quan hÖ cña c¸c yÕu tè ®ã víi vËn tèc a. Tæn thÊt ®éng n¨ng: Khi tµu ®i tõ ®−êng th¼ng vµo ®−êng rÏ (h×nh 2a) vµ tõ ®−êng th¼ng vµo ®−êng cong cña ghi, do tèc ®é tøc thêi cña toa xe, gê b¸nh xe ®Ëp vµo ®−êng ray, lóc ®ã mét phÇn ®éng n¨ng cña ®oµn tµu bÞ tiªu trõ ®−îc tÝnh nh− sau: ω = V2sin2β c (βc lµ gãc va ®Ëp) Vsinβc βc Vcosβc H×nh 2. §oμn tμu ®i vμo h−íng rÏ cña ghi.
Mèi quan hÖ gi÷a V, βc, ω ®−îc biÓu diÔn qua c¸c ®å thÞ t¹i h×nh 3. H×nh 3. BiÓu thÞ mèi quan hÖ gi÷a V, βc, ω. b. Gia tèc ly t©m ch−a ®−îc tiªu trõ αc: Gia tèc ly t©m αc ®−îc tÝnh: V2 αc = 3 .6 2 R trong ®ã: V tèc ®é ®oµn tµu (km/h); R b¸n kÝnh ®−êng cong dÉn (m). Mèi quan hÖ gi÷a V, βc, ωc, αc, ϕ ®−îc biÓu thÞ qua h×nh 4. H×nh 4. BiÓu diÔn mèi quan hÖ gi÷a gi÷a V, βc, ωc, αc, ϕ. c. §é t¨ng gia tèc ly t©m ch−a ®−îc tiªu trõ: V2 dα c V3 =R= ϕ= L dt R.L V L lµ chiÒu dµi trôc gi¸ cè ®Þnh cña toa xe kh¸ch, th−êng lÊy l = 18 m. d. Gi¶m tèc ®é do tr¾c däc t©m ghi bÞ h¹ thÊp:
ϕ1 vn v ϕ2 o ϕ1 α H×nh 5. B¸nh xe ®oμn tμu khi qua t©m ghi cã ®é tr¾c däc thay ®æi. Tõ h×nh 5 cho thÊy: Vn V0 = cos ϕ1 trong ®ã: Vn lµ vËn tèc theo h−íng chuyÓn ®éng ngang sau khi ra t©m ghi; Vo lµ vËn tèc ®oµn tµu tr−íc khi vµo t©m ghi. Quan hÖ gi÷a b¸n kÝnh ®−êng cong víi vËn tèc Do h−íng rÏ cña ghi cã ®−êng cong trong ghi vµ b¸n kÝnh ®−êng cong nµy còng kh¸c nhau theo tõng lo¹i ghi nªn ®· ¶nh h−ëng ®Õn vËn tèc cña ®oµn tµu khi th«ng qua. V× h¹n chÕ cña gia tèc ly t©m ch−a ®−îc c©n b»ng ta cã quan hÖ gi÷a V, R: V2 Khi kh«ng cã siªu cao: R= 3,6 2 α 0 V2 Khi cã siªu cao: R= h 3,6 2 (α 0 + g ) S V× sù h¹n chÕ l−îng t¨ng lªn cña gia tèc ly t©m ch−a ®−îc c©n b»ng, quan hÖ b¸n kÝnh ®−êng cong víi tèc ®é nh− sau V3 Khi kh«ng cã siªu cao: R= 3,6 3 ψ 0 .b V3 Khi cã siªu cao: R= ⎛ ghV ⎞ 3,6 3 ⎜ ψ 0 + ⎟b ⎜ 3,6 Sb ⎟ ⎝ ⎠ V× sù h¹n chÕ cña gia tèc chuyÓn h−íng ta cã quan hÖ gi÷a b¸n kÝnh ®−êng cong trßn víi tèc ®é: V2 R= 3.6 2.b.ε
V× sù h¹n chÕ cña tæn thÊt ®éng n¨ng ta cã quan hÖ gi÷a b¸n kÝnh ®−êng cong trßn víi tèc 2 δ V2 ®é lµ: R= W0 Do ®ã, tèc ®é lµ hµm sè cña b¸n kÝnh ®−êng cong trßn ®−îc biÓu thÞ lµ ®−êng biÓu diÔn quan hÖ gi÷a vËn tèc qua ghi víi b¸n kÝnh ®−êng cong trßn khi kh«ng cã siªu cao vµ cã siªu cao (h×nh 6). H×nh 6. §−êng quan hÖ gi÷a tèc ®é víi b¸n kÝnh ®−êng cong trßn. Tõ h×nh 6 ta thÊy víi b¸n kÝnh lín ®−êng cong trßn cùc ®¹i th× gia tèc ly t©m ch−a ®−îc c©n b»ng vµ tæn thÊt ®éng n¨ng cã ¶nh h−ëng lín nhÊt tíi tèc ®é, l−îng t¨ng gia tèc ly t©m ch−a ®−îc c©n b»ng cã ¶nh h−ëng thø 2 vµ gia tèc chuyÓn h−íng cã ¶nh h−ëng nhá nhÊt ®Õn tèc ®é. Quan hÖ gi÷a lùc va ®Ëp vn th¼ng ®øng t©m ghi víi tèc ®é r v0 Khi b¸nh xe ®i qua t©m ghi, P tõ ray ch©n thá l¨n vÒ ray t©m ghi ϕ1 AA b¸nh xe cña nã dÇn dÇn rêi khái ϕ1 ray ch©n thá v× b¸nh xe lµ mét h×nh c«n, lµm cho b¸nh xe h¹ xuèng, cßn b¸nh xe l¨n ®Õn ray t©m, do ray t©m cã ®é dèc däc vÒ phÝa ®Çu phÝa t©m ghi lµm cho b¸nh xe n©ng cao dÇn lªn, xem h×nh 7. Do ®ã b¸nh xe ®i qua t©m ghi ta coi nh− còng nh− ®i qua mèi nèi cña ray trªn ®−êng. H×nh 7. B¸nh xe qua t©m ghi.
Lùc va ®Ëp lín nhÊt Ry max ®èi víi ray ch©n thá, khi b¸nh xe ®i thuËn chiÒu vµo t©m ghi, cã thÓ tÝnh b»ng c«ng thøc: maxRy = V mnp uk V - phÇn tèc ®é th¼ng ®øng va ®Ëp cña b¸nh xe ®èi víi t©m ghi (cm /sec); mnp - l−îng chÊt tÝnh ®æi cña t©m ghi t¸c dông t−¬ng hç víi b¸nh xe (KGsec2/cm) uk - lµ ®é cøng tiÕp xóc gi÷a b¸nh xe vµ ray, KG/cm. Do quan hÖ víi c¸c gãc va ®Ëp, lùc va ®Ëp max Ry = Vntgϕ mnp x uk §Ó biÕt ®−îc lùc xung kÝch maxRy cÇn biÕt hÖ sè ®é cøng K gi÷a ray vµ nÒn mãng cña nã vµ m«®un W cña mÆt c¾t cña t©m ghi vµ øng suÊt cho phÐp: [] maxR y σy = ≤ σy 4kW Tõ ®ã tÝnh ®−îc tèc ®é ch¹y cña b¸nh xe chÝnh lµ tèc ®é cho phÐp cña b¸nh xe ®i qua t©m ghi: [] 4 σ y kW Vn = tgφ m np u k mnp = 1,9 KGsec2/cm; m - l−îng chÊt t©m ghi tÝnh theo 1/2 khèi l−îng cña mçi m t©m ghi; K - lµ hÖ sè cøng gi÷a ray vµ nÒn mãng (hÖ sè nÒn ®µn håi). u , cm-1 K= 4 4EI E - m«®un ®µn håi cña t©m ghi KG/cm2; I - m«men qu¸n tÝnh cña mÆt c¾t ë chç ray t©m b¾t ®Çu chÞu t¶i lµ chç ®Çu ray t©m réng 20 mm; u - m«®un ®µn håi cña nÒn mãng (cm4); Quan hÖ gi÷a tèc ®é vμ gãc xung kÝch Khi ®Çu m¸y toa xe ch¹y ng−îc chiÒu vµo h−íng rÏ gãc va ®Ëp cña gê b¸nh víi l−ìi ghi ph¶i x¸c ®Þnh theo sè cho phÐp cña tæn thÊt ®éng n¨ng vµ hÖ sè leo ray.V× h¹n chÕ tæn thÊt Wg ®éng n¨ng ta dïng c«ng thøc quan hÖ gi÷a tèc ®é víi gãc va ®Ëp lµ: sinβy = V Do h¹n chÕ leo ray nªn ta cã quan hÖ gi÷a tèc ®é víi ®¹i l−îng h¹n chÕ leo ray vµ gãc va B ®Ëp theo c«ng thøc: tgβy = 0 . V
Ta thÊy gãc va ®Ëp l−ìi ghi lµ hµm sè cña tèc ®é lµ V = f(βy) s¬ ®å ®−êng biÓu diÔn cña nã (h×nh 8). V (km/h) H×nh 8. BiÓu diÔn quan hÖ gi÷a vËn tèc víi gãc xung kÝch. Quan hÖ gi÷a tèc ®é víi ®é hao mßn th¼ng ®øng t©m ghi Lùc va ®Ëp lín nhÊt Ry max ®èi víi ray ch©n thá, khi b¸nh xe ®i thuËn chiÒu vµo t©m ghi, cã thÓ tÝnh b»ng c«ng thøc sau: maxRy = V mnp uk Trong c«ng thøc trªn: phÇn tèc ®é th¼ng ®øng cña va ®Ëp cña b¸nh xe ®èi víi t©m ghi (cm /Sec); mnp - l−îng chÊt tÝnh ®æi cña t©m ghi t¸c dông t−¬ng hç víi b¸nh xe (KGsec2/cm); uk lµ ®é cøng tiÕp xóc gi÷a b¸nh xe vµ ray KG(cm); tèc ®é va ®Ëp V0 b¸nh xe va ®Ëp t©m ghi lµ: Vn V0 = cos φ1 trong c«ng thøc: Vn - lµ tèc ®é tiÕn lªn cña b¸nh xe ch¹y ϕ - gãc h×nh thµnh gi÷a mÆt ray ch©n víi ®−êng n»m ngang v× gãc ϕ t−¬ng ®èi nhá cã thÓ coi trÞ sè ph©n tèc ®é V cña tèc ®é Vp: V = Vnsinϕ ≈ Vntgϕ Ta tÝnh ®−îc lùc va ®Ëp: max Ry = Vn tgϕ mnp x uk [σ y ] max R y Lùc va ®Ëp cña b¸nh xe ®èi víi t©m ghi σ y = ≤ 4kw Tèc ®é ch¹y cña b¸nh xe còng lµ tèc ®é cho phÐp cña b¸nh xe ®i qua t©m ghi: [] 4 σ y kW Vn = tgφ m np u k
víi: mnp = 1,9 m/K vµ m - l−îng chÊt t©m ghi tÝnh theo 1/2 khèi l−îng cña mçi m t©m ghi; K lµ hÖ sè cøng gi÷a ray vµ nÒn mãng (hÖ sè nÒn ®µn håi): u (cm-1) K= 4 4EI E - m«®un ®µn håi cña t©m ghi KG/cm2; I - m«men qu¸n tÝnh cña mÆt c¾t ë chç ray t©m b¾t ®Çu chÞu t¶i t¹i vÞ trÝ chç ®Çu ray t©m réng 20 mm; u - m«®un ®µn håi cña nÒn mãng (cm4) KÕt luËn Nh÷ng kÕt qu¶ nghiªn cøu vµ nh÷ng ®¸nh gi¸ b»ng thùc nghiÖm trªn ®· ®Òu ®−îc kiÓm to¸n b»ng nhiÒu sè liÖu cña n−íc ngoµi ®Ó c¸c nhµ tÝnh to¸n thiÕt kÕ ghi tham kh¶o, lùa chän. Mét sè c«ng thøc ®−îc chØ ra sö dông c¸c ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n gÇn ®óng cã ®é tin cËy cao. HÇu hÕt c¸c c«ng thøc ®−îc tÝnh to¸n theo c¸c ph−¬ng tr×nh vi ph©n tuyÕn tÝnh bËc cao øng dông kÕt qu¶ cña c¸c thuËt to¸n ¥ le hoÆc søc bÒn vËt liÖu... vµ c¸c chuyªn ngµnh kh¸c. Nh÷ng kiÕn thøc khoa häc nµy ®· ®ãng gãp tÝch cùc cho khoa häc ®−êng s¾t thªm phong phó vµ lµ mét c¬ së lý thuyÕt quan träng trong viÖc lùa chän thiÕt kÕ ghi ®−êng s¾t nh»m môc ®Ých n©ng cao tèc ®é ch¹y tµu trªn tuyÕn. Tµi liÖu tham kh¶o [1] PGS TS. NguyÔn Thanh Tïng (chñ biªn). KÕt cÊu tÇng trªn ®−êng s¾t. §¹i häc Giao th«ng vËn t¶i, 1996. [2] PGS TS NguyÔn Thanh Tïng. Lùc ®éng th¼ng ®øng t¸c dông trªn ®−êng khi ®oµn tµu chuyÓn ®éng V ≥ 100 Km/h. NXB Tr−êng §¹i häc GTVT, Hµ Néi 1997. [3] Sæ tay thiÕt kÕ ghi ®−êng s¾t Trung Quèc. TËp thÓ c¸c t¸c gi¶ C¸c kü s− thiÕt kÕ ®−êng s¾t Trung Quèc [4] Aльбрехт. B. Г, Золотарский А. Ф. СОВРЕМЕННЫЕ ВЕРХНЕГО КОНCТРУКЦИИ СТРОЕРИЯ ЖЕЛЕЗНОДО- РОЖРНОГО ПУTЬ“. Транспорт, МОСКВА 1975