Giáo trình thiết kế đường sắt - chương 4 Bình đồ và trắc dọc đường sắt

Chia sẻ: Nguyen Hung | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:63

Thêm vào BST

Báo xấu

783
lượt xem 116
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

1. Tuyến đường sắt: là đường xác định vị trí không gian của trục dọc đường sắt tại mức vai đường. Trên đường thứ hai hoặc đường sắt có nhiều đường người ta xác định tuyến cho mỗi đường.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình thiết kế đường sắt - chương 4 Bình đồ và trắc dọc đường sắt

Chương 4 Bình đồ và trắc dọc đường sắt một số khái niệm 1. Tuyến đường sắt: là đường xác định vị trí không gian của tr ục d ọc đường sắt tại mức vai đường. Trên đường thứ hai hoặc đường s ắt có nhi ều đường người ta xác định tuyến cho mỗi đường. chiÒ réng nÒ ® êng u n A cao ® vai ® êng é D C O Tim B Hình 4 . Tuyến đường sắt 2. Bình đồ tuyến: là hình chiếu của tuyến trên mặt phẳng nằm ngang. Trên bình đồ tuyến là các đoạn thẳng được nối với nhau b ởi nh ững đo ạn cong có góc chuyển hướng khác nhau. 3. Trắc dọc: là hình chiếu của tuyến đã được duỗi thẳng ra trên mặt phẳng đứng. Trên trắc dọc tuyến là các yếu t ố có đ ộ d ốc khác nhau và được nối với nhau tại điểm đổi dốc. Các yếu tố bình đồ và trắc dọc nhiều khi được gọi là các yếu t ố của tuyến. Chúng xác định đặc tính của đường sắt v ề mặt xây d ựng và khai thác. Bình diện và trắc dọc đường sắt cần đảm bảo an toàn chuy ển đ ộng cho đoàn tàu có khối lượng tính toán với vận t ốc chạy tàu cho phép l ớn nh ất, t ức là không được trật bánh và đứt móc. Việc thay đ ổi vị trí tuy ến trong không gian không được gây tác động đột ngột tới đường ray và đầu máy toa xe cũng như không gây bất tiện cho hành khách, t ức là cần đ ảm b ảo êm thu ận khi tàu chạy. 4.1. Yếu tố bình đồ đường sắt ở khu gian 4.1.1. Đường thẳng và đường cong. a. Đường thẳng: được xác định bằng chiều dài và hướng của nó, chi ều dài đoạn thẳng được tính từ cuối đường cong nọ đến đầu của đ ường cong kia. Hướng của một đường nào đó là góc h ợp b ởi đ ường đó v ới m ột đ ường khác đã được chọn làm gốc. Hướng gốc được chọn có th ể là kinh tuy ến
thực, kinh tuyến từ, kinh tuyến trục của múi. T ương ứng v ới chúng có các khái niệm: góc phương vị thực, góc phương vị từ, góc định hướng. B¾c B §1 α1 l β1 R 2 l 2 1 β2 δ R 1 α2 § 2 Hình 4 . Đường thẳng và đường cong. δ góc phương vị (theo kim la bàn trong máy kinh vĩ) quay theo chi ều kim đồng hồ : δ = 0 ÷ 3600. αi góc chuyển hướng βi góc trong αi = 1800 βi (4 0) Ri góc hai phương 0÷ 90 0 R1 = 1800 (δ + α1) (4 0) Nếu địa hình cho phép nên thiết kế đoạn thẳng dài một vài km ho ặc dài hơn chiều dài đoàn tàu. Trên tuyến đường sắt liên lục địa úc có đoạn thẳng dài nh ất th ế gi ới là 530km. Trên một tuyến đường sắt của áchentina có đoạn th ẳng dài 330km. ở Nga có đoạn thẳng dài 95km trên tuyến KarbưsevoIrt ưskoe. b. Đường cong: dùng khi tránh chướng ngại, tránh vùng đ ịa chất xấu hoặc giảm khối lượng công trình. Đường cong có thể là đường cong tròn hoặc đường cong có hoà hoãn. Thông số của mỗi đường cong là góc chuyển hướng α (0, rad), bán kính đường cong R (m), hướng rẽ (phải hoặc trái), chiều dài đ ường cong hoà hoãn L0 (m). Các yếu tố đường cong được xác định như sau:
Hình 4 . a. Đường cong tròn; b. Đường cong có hoà hoãn α Đường tang T0 = Rtg (m) (4 0) 2 L0 T = T0 + (m) (4 0) 2 πRα 0 Chiều dài đường cong KT0 = (m) (4 0) 180 KT = KT0 + L0 (m) (4 0) α Phân cự P0 = R(sec 1) (m) 2 (4 0) α L2 P = P0 + δ = R(sec 1) + 0 (m) (4 0) 2 24 R δ lượng dịch trong khi có đường cong hoà hoãn. Lưu ý: Công thức tính các yếu tố đường cong trên đường cong có hoà hoãn là công thức gần đúng. Các yếu tố đường cong được tính sẵn trong b ảng c ắm đ ường cong, khi thiết kế cần phải ghi đầy đủ các yếu tố đường cong trên bình đ ồ cũng nh ư trên trắc dọc. c. Những nhược điểm của đường cong bán kính nhỏ. Hạn chế vận tốc chạy tàu: vận tốc chạy tàu qua đường cong ph ụ thuộc vào siêu cao ray lưng, vào điều ki ện ổn đ ịnh và b ền v ững c ủa đ ường cong, đầu máy toa xe, vào điều kiện đảm bảo tiện nghi cho hành khách. Do vậy nếu vận tốc chạy tàu qua đường cong giảm so với đường th ẳng thì th ời gian chạy tàu tăng dẫn đến chu trình đầu máy toa xe kéo dài và làm tăng s ố lượng đầu máy toa xe. Mặt khác do hãm tàu làm tiêu phí đ ộng năng d ẫn đ ến chi phí vận chuyển tăng. Vận tốc t ối đa khi tàu vào đ ường cong có th ể tính theo công thức sau:
g [Vmax] = 3,6 R ([α lt ] + h) = A R (km/h) (4 0) S1 Trong đó [αlt] gia tốc ly tâm dư cho phép (m/s2) S1 cự ly giữa hai trục ray (m) g gia tốc trọng trường (m/s2) h siêu cao ray lưng (m) R bán kính đường cong (m) 3,6 hệ số đổi từ m/s ra km/h ở nước ta hiện nay vận tốc tối đa khi tàu vào đ ường cong cho c ả hai kh ổ đường được tính theo công thức: Vmax = 4,1 R (km/h) (4 0) V V gií i h¹ n L tµu L tµu 2 K 2 Hình 4 . Hạn chế vận tốc chạy tàu khi qua đường cong bán kính nhỏ Bảng 4- . Vận tốc lớn nhất qua đường cong theo bán kính. R 250 300 350 400 500 600 700 800 1000 1200 1500 Vmax(km/h) (m) 4,1 R 65 75 80 85 90 100 110 120 130 145 160 Tương lai dự kiến muốn tăng vận tốc tầu lên 100 km/h thì bán kính đường cong tròn R ≥ 500m, muốn tăng vận tốc tàu khách lên 120 km/h thì R ≥ 700m. Trường hợp thông thường trong khu gian s ử d ụng bán kính sau: 4000, 3000, 2500, 2000, 1800, 1500, 1200, 1000, 800, 700, 650, 600, 550, 500, 450, 400, 350 ,300, 250, 200, 150, 100 m. Đường 1435 mm quy định Rmax = 4000 m Đường 1000 mm quy định Rmax = 3000 m Giảm hệ số bám lăn giữa bánh xe đầu máy với ray ϕk do trên đường cong ray ngoài và ray trong có độ dài không bằng nhau nên có hi ện t ượng
bánh ngoài vừa lăn vừa trượt dẫn đến sức kéo bám c ủa đầu máy b ị gi ảm và có khi phải giảm bớt khối lượng đoàn tàu. Fk ≤ 1000Ψk ∑ g (N) P Trong đó ∑ khối lượng bám của đầu máy. P Theo tài liệu thí nghiệm của Viện nghiên cứu khoa h ọc đ ường s ắt Liên bang Nga thì R = 400 m ; Ψ giảm 7,5 % R = 300 m ; Ψ giảm 14 % R = 200 m ; Ψ giảm 22 % Tăng duy tu bảo quản kiến trúc tầng trên. + R giảm nên ray chóng mòn do bánh tr ượt trên ray l ực ly tâm đ ẩy ngang. + Độ hao mòn của ray w phụ thuộc cường đ ộ vận chuy ển, bán kính đường cong, chiều dài khung cứng toa xe, vận t ốc chạy tàu, t ải tr ọng tr ục... + Trong đường cong bán kính nhỏ tà vẹt và ph ụ ki ện ph ải tăng và chóng hỏng. w (mm 2/triÖ tÊ t¶i träng) un R (m) Hình 4 . Đồ thị biểu diễn hao mòn ray theo bán kính Chi phí sửa chữa đầu máy và toa xe tăng chủ yếu do chi phí cho các bộ phận chuyển động như vành đai bánh xe. Làm cho đường bị dài thêm ra
T1 T1 T2 T2 α K2 K1 R1 R2 Hình 4 . Làm cho đường dài thêm ra khi R2 < R1 Nếu α = const và giảm R1 > R2 thì đường dài thêm ra một đoạn ∆ L = 2(T1 T2) + K2 K1 (m) (4 0) Thường trong thực tế khi R giảm thì luôn tăng α để bám địa hình, do α tăng lại càng làm đường dài thêm ra. 4.1.2. Bán kính tối thiểu và bán kính hạn chế. Bán kính tối thiểu là bán kính nhỏ nhất dùng tuỳ theo c ấp đ ường, v ận tốc chạy tàu, khối lượng vận chuyển và điều kiện địa hình. Bán kính hạn chế là bán kính nhỏ nhất được phép dùng tuỳ theo cấu t ạo của đầu máy toa xe, nó không thể nh ỏ h ơn n ữa n ếu không tàu ch ạy không an toàn. Ví dụ: Rhc = 75 m cho đầu máy loại nhỏ; Rhc = 150 m cho đầu máy loại lớn. Bảng 4- . Bán kính nhỏ nhất ở chính tuyến Địa hình Địa hình đặc Thứ Cấp Địa hình Khổ đường biệt khó thông tự đường khó khăn thường khăn cao tốc 1435mm 1500 1200 quốc gia 1 I ; II 700 350 250 III 400 300 200 chủ yếu 1000mm 400 200 150 2 quốc gia thứ yếu 300 150 100 4.1.3. Đường cong hoà hoãn (đường cong chuyển tiếp). a. Tác dụng của đường cong hoà hoãn. Để các lực phụ (chủ yếu là lực ly tâm) không phát sinh đ ột ng ột khi tàu chạy từ đường thẳng vào đường cong và ngược lại hoặc chuyển t ừ đ ường cong nọ sang đường cong kia.
α T§ TC mV 2 J= N§ NC R mV 2 mV 2 J= ρ J= ρ R = R1 R = R1 J= 0 J= 0 R= R= Hình 4 . Đường cong hoà hoãn. Thực hiện siêu cao ray lưng. TC T§ NC N§ ho Lo K T'o Lo Hình 4 . Vuốt siêu cao trên đường cong hoà hoãn Thực hiện nới rộng cự ly (gia khoan) từ đường thẳng vào đường cong. T§ TC N§ NC Sct So k Lo Lo Hình 4 . Nới rộng cự ly trên đường cong hoà hoãn b. Chiều dài đường cong hoà hoãn. h L0 = i (4 0) 2 2 7,3V 11,8V hoặc là h = (đường 1435 mm khi lấy S1=1,5m) max 0 mà: h = R R (4 0) hmax = 125 mm 2 8,4V02 5,4Vmax hoặc là h = (đường 1000 mm khi lấy S1=1,07m) h= R R (4 0) hmax = 95 mm Trong đó: h siêu cao ray lưng
Vmax vận tốc lớn nhất của tàu khi qua đường cong R bán kính đường cong i độ vuốt dốc siêu cao Chiều dài đường cong hoà hoãn L0 phải thoả mãn các điều kiện sau: + Độ vuốt dốc siêu cao phải đảm bảo để bánh xe ở trục sau không bò lên mặt đỉnh ray bụng, muốn vậy: i ≤ i0 (4 0) i0 = 1‰ với đường 1435 mm ; đường cải tạo i0 = 2‰ i0 = 2‰ với đường 1000 mm ; đường cải tạo i0 = 2,5‰ + Vận tốc nâng cao bánh xe ray lưng không phát tri ển quá nhanh, mu ốn vậy: i ≤ i2 1 i2 = (4 0) KVmax ở đây Vmax vận tốc lớn nhất (km/h) 1 K hệ số đổi đơn vị khi f0 = 28 mm/s thì K = km/h 10 1 khi f0 = 35 mm/s thì K = km/h 8 f0 vận tốc nâng cao bánh xe cho phép dh dh dh 1 1 = = . = f0. i2 = ds vdt dt V V f0 Trường hợp bất lợi nhất V = Vmax thì i2 = Vmax 1 hVmax hay i2 =  L0 = (4 0) KVmax 3,6 f Bảng 4- . Siêu cao đường cong tính theo hmax = 125 mm (đường 1435 mm) V (km/h) 10 11 30 40 50 60 70 80 90 120 0 0 R (m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 200 35 60 95 250 25 50 75 11 300 25 40 65 0 12 350 20 35 55 90 5
400 15 30 50 80 10 12 450 15 25 40 70 5 0 500 15 25 40 60 95 11 12 550 10 20 35 55 85 0 5 600 10 20 30 50 75 95 11 12 650 10 20 30 45 70 90 0 5 700 10 15 25 40 60 80 10 11 750 10 15 25 40 55 75 5 5 12 800 10 15 25 35 55 70 95 11 5 850 10 15 20 35 50 65 90 0 11 900 10 15 20 30 45 60 80 10 5 120 950 10 15 20 30 45 55 75 0 11 115 1000 10 20 30 40 50 70 95 0 110 1200 10 15 25 40 50 70 90 10 90 1400 10 15 25 35 50 65 85 0 80 1600 10 20 30 40 60 80 95 70 1800 10 15 25 35 50 75 90 60 2000 10 15 25 30 45 65 75 55 3000 15 20 25 40 55 65 35 4000 10 20 25 35 50 60 25 10 10 15 30 40 50 10 10 20 40 45 15 35 30 20 25 Bảng 4- . Siêu cao đường cong tính theo hmax = 80 mm (đường 1000 mm) V (km/h) 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 R (m) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
V (km/h) 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 R (m) 100 15 25 40 60 80 150 15 20 30 40 50 70 80 200 10 15 20 30 40 55 60 65 250 5 10 15 25 35 40 55 60 80 300 5 10 15 20 25 35 45 55 65 80 350 5 10 10 15 25 30 40 45 55 70 80 400 5 5 10 15 20 25 35 40 50 60 70 80 450 5 5 10 15 20 25 30 35 45 55 60 70 500 5 5 10 10 15 20 25 35 40 50 55 65 550 5 10 10 15 20 25 30 35 45 50 60 600 5 5 10 15 20 20 30 35 40 45 55 650 5 5 10 10 15 20 25 30 35 40 50 700 5 5 10 10 15 20 25 30 35 40 45 750 5 5 10 10 15 20 20 25 30 35 45 800 5 5 5 10 15 15 20 25 30 35 40 850 5 5 10 15 15 20 25 30 35 40 900 5 5 10 10 15 20 20 25 30 35 950 5 5 10 10 15 15 20 25 30 35 1000 5 5 10 10 15 15 20 25 30 30 1100 5 5 5 10 10 15 20 25 25 30 1200 5 5 5 10 10 15 15 20 25 25 1300 5 5 5 10 10 15 15 20 20 25 1400 5 5 10 10 10 15 15 20 25 1500 5 5 5 10 10 15 15 20 20 1600 5 5 5 10 10 10 15 15 20 1700 5 5 5 10 10 10 15 15 20 1800 5 5 5 5 10 10 15 15 20 1900 5 5 5 10 10 15 15 15 2000 5 5 5 10 10 10 15 15
Bảng 4- . Chiều dài hoà hoãn (đường 1435 mm quốc gia) Chiều dài hoà hoãn L0 (m) ST Đường cao R (m) Cấp I Cấp II Cấp III T tốc 1 4000 70 50 40 40 30 30 30 20 20 2 3000 90 80 60 50 40 40 40 30 30 3 2500 110 90 70 60 50 50 50 40 40 4 2000 140 110 90 80 70 60 60 50 50 20 20 20 5 1800 170 140 90 80 70 70 60 50 20 20 20 6 1500 110 100 90 80 80 70 60 30 20 20 7 1200 220 180 140 120 100 90 80 30 30 30 8 1000 140 100 120 100 90 40 30 30 9 800 240 190 160 140 150 130 50 40 40 10 700 150 120 120 60 50 40 11 600 220 180 170 150 150 130 70 60 50 12 550 140 130 110 70 60 50 13 500 170 140 140 120 80 70 60 14 450 120 110 90 80 70 15 400 150 130 130 100 90 80 70 16 350 110 100 80 70 60 17 300 150 130 120 100 90 80 70 60 18 250 110 120 100 90 70 60 50 19 200 140 120 110 90 80 70 60 50 110 110 90 80 130 110 100 80 70 100 90 80 70 130 110 90 90 80 70 120 100 90 100 90 80 100 80 70 100 80 70 Ghi chú: Chiều dài đường cong hoà hoãn trong bảng ghi 3 s ố: tr ị s ố l ớn, trị số trung gian và trị số nhỏ. Nói chung tận lượng dùng trị số lớn. Trường h ợp khó khăn ở trắc d ọc lõm, đoạn xuống dốc lớn và dài, tàu hàng một trong hai h ướng đ ạt g ần v ận
tốc tối đa thì cần dùng trị số lớn. ở những đoạn tàu hàng v ận t ốc d ạt tr ị s ố trung bình có thể dùng trị số trung gian. ở đoạn trắc d ọc l ồi, các đo ạn n ằm sát trắc dọc lồi, vận tốc tàu hàng cả hai hướng ch ỉ bằng v ận t ốc tính toán nhỏ nhất thì có thể dùng trị số nhỏ. Bảng 4- . Chiều dài hoà hoãn (đường 1000 mm) Chiều dài đường cong hoà hoãn L0 (m) ST Đường chuyên R (m) Đường chủ yếu Đường thứ yếu T dụng 1 1000 30 20 2 900 30 20 3 800 40 30 20 4 700 40 30 20 5 600 50 40 30 6 550 50 40 30 7 500 60 50 40 20 10 20 10 8 45 60 50 40 30 20 30 20 9 400 60 50 40 30 20 30 20 10 35 60 50 40 30 20 30 20 11 300 60 50 40 30 20 30 20 12 250 60 50 40 40 30 40 30 13 200 50 40 30 40 30 40 30 14 150 40 30 40 30 40 30 15 100 40 30 40 30 4.1.4. Đoạn thẳng giữa hai đường cong. Khi thiết kế bình diện đường sắt trong những tr ường h ợp khó khăn thường phải bố trí đường cong liên tiếp nhau và đoạn thẳng gi ữa hai đ ường cong rất ngắn thậm chí là không có. Chuyển đ ộng c ủa đoàn tàu qua nh ững đường cong này không được êm thuận và an toàn, làm xu ất hi ện nh ững dao động của đầu máy toa xe và gắn liền với nó là gia t ốc gây bất ti ện cho hành khách, cũng như làm xuất hiện những lực gây bất l ợi đ ến tác đ ộng qua l ại
giữa đầu máy toa xe và đường. Vì vậy đoạn thẳng gi ữa hai đ ường cong ph ải đủ dài để dao động tắt dần và ổn định trước khi đoàn tàu vào đ ường cong tiếp theo. Khi chuyển động trên đường cong hoà hoãn do vu ốt siêu cao ray ngoài làm quay đầu máy toa xe quanh trục dọc của nó. Trên nh ững đ ường cong ngược chiều sự quay này vẫn tiếp tục cùng một h ướng khi ch ạy t ừ đ ường cong này sang đường cong khác (xem hình 4.10a). Khi không có đo ạn th ẳng ở giữa hai đường cong trái chiều sự quay nói trên không b ị gián đo ạn và v ẫn đảm bảo độ êm thuận chuyển động. Trong trường hợp hai đường cong cùng chiều hướng quay c ủa đ ầu máy toa xe khi chuyển từ đường cong này sang đường cong khác thay đ ổi (xem hình 4.10b), vì vậy để đảm bảo độ êm thuận của chuyển động cần đoạn thẳng đệm giữa hai đường cong với chiều dài cần thiết. Hình 4 . Chuyển vị góc của đầu máy toa xe theo trục dọc khi chuyển động qua các đường cong: a. ngược chiều ; b. cùng chiều ở một số nước như Đức, áo người ta thường nối các đường cong ng ược chiều mà không cần đoạn thẳng đệm, lúc này vuốt siêu cao được thực hi ện trên cả hai ray (xem hình 411) giống nh ư ở các n ước Liên Xô cũ dùng trong hầm và đường tàu điện ngầm.
Hình 4 . Sơ đồ nối các đường cong ngược chiều không có đoạn thẳng đệm và vuốt siêu cao theo cả hai ray: a. bình diện ; b. trắc dọc đỉnh ray Phân tích tài liệu của nước ngoài thấy rằng với đ ường cong ng ược chiều nếu đủ đặt đoạn thẳng đệm nên thiết kế đoạn th ẳng đ ệm, n ếu đo ạn thẳng đệm quá ngắn thì bỏ đoạn thẳng đệm và kéo dài đường cong chuy ển tiếp sẽ có lợi hơn. Để xác định chiều dài đoạn thẳng đệm giữa hai đ ường cong hoà hoãn người ta thường dùng công thức sau: V d= n (4 0) Trong đó: d chiều dài đoạn thẳng đệm, m V vận tốc chạy tàu, km/h n hệ số thường dùng trên đường sắt của các nước: n = 2 ÷ 5 Công thức trên nhận được từ điều kiện tắt dần các dao đ ộng ngang sau q chu kỳ với tần số dao động riêng q1. Vq d= (4 0) 3,6q1 Trong đó q = 2 ÷ 3 và q1 = 1,5 ÷ 2,5 Hz ; n = 2 ÷ 4,5. Trong thực tế thiết kế của ta hiện nay khi hai đ ường cong cùng chi ều mà đoạn thẳng đệm thiếu và hai bán kính có trị số nh ư nhau có th ể làm thành một đường cong. Nếu mức chênh siêu cao c ủa hai đ ường cong nh ỏ
hơn hay bằng giới hạn nào đó (thí dụ nhỏ hơn hay bằng siêu cao c ủa đ ường cong có R = 2000m) thì có thể trực tiếp nối chúng với nhau. 1 1 1 − ≤ (4 0) R1 R2 2000 Trường hợp ngược lại thì phải dùng đường cong chuyển tiếp để n ối hai đường cong đó với nhau và chiều dài đường cong chuyển ti ếp này là h2 − h1 L= (4 0) 1000i Trong đó: h1, h2 siêu cao của đường cong i độ vuốt dốc siêu cao tính theo Vmax của đường cong có bán kính nhỏ hơn. Quy định về chiều dài đoạn thẳng đệm giữa hai đường cong cùng chi ều và ngược chiều được đưa ra trong các quy phạm thiết kế kỹ thuật đường sắt khổ 1435 mm và 1000 mm. 4.1.5. Góc quay nhỏ nhất. Trong thực tế thiết kế bình diện đường sắt có thể cần đặt góc quay α rất nhỏ, khi đó chiều dài đường cong không l ớn. V ới nh ững tr ường h ợp này cần kiểm tra xem có đặt được đường cong hoà hoãn hay không. α T§ 0 TC0 T§ N§ TC NC L o/2 K min L o/2 L 2 L o/ o/2 Hình 4 . Đoạn cong tròn Kmin có siêu cao không đổi Để đặt được đường cong hoà hoãn cần có điều kiện: 180 57,3 α0 ≥ (L0 + Kmin) = (L0 + Kmin) (4 0) πR R Trong đó: Kmin chiều dài đường cong tròn nhỏ nhất cần thi ết đ ể đoàn tàu chuyển động được êm thuận, lớn hơn cự ly c ứng nh ắc l ớn nh ất của toa xe, thường Kmin = 14 m cho đường 1435 mm và đường 1000 mm. Trường hợp biết α, L cần tìm bán kính nhỏ nhất để đặt được đường cong hoà hoãn:
57,3 R≥ (L0 + Kmin) (m) (4 0) α0 Trường hợp biết α, R cần tìm chiều dài đường cong hoà hoãn lớn nhất: Rα 0 L0 ≤ Kmin (m) 57,3 (4 0) Trên đường 1435 mm và đường 1000 mm khi bán kính l ớn h ơn tr ị s ố sau thì không cần đặt hoà hoãn: Bảng 4- . Giới hạn về bán kính R không cần đặt hòa hoãn Đường 1435 mm Đường 1000 mm Cấp đường Quốc gia Chuyên dụng Quốc gia Chuyên dụng >1000 (chủ I > 4000 > 2000 > 500 yếu) II > 4000 > 1000 >500 (thứ yếu) III >1000 >1000 4.1.6 Những yếu tố bình đồ đường đôi. Khi thiết kế bình diện đường đôi cần đảm bảo khoảng cách cần thi ết giữa hai tim đường gọi là cự ly giữa hai đường M. Trên đ ường th ẳng M không nhỏ hơn 4,2m đối với đường khổ 1000mm và 1435mm (theo Quy phạm kỹ thuật khai thác đường sắt Việt nam 1999 ). Trên đoạn đường cong theo yêu cầu về khổ giới h ạn, đ ể đảm bảo đ ầu máy và toa xe của các đoàn tàu gặp nhau chuyển đ ộng đ ược an toàn thì khoảng cách nhỏ nhất giữa hai tim đường là: M = 4,2 + ∆ (m) Trị số nới rộng ∆ phụ thuộc vào bán kính đường cong và siêu cao ray lưng. Đường cong trên đường đôi thông thường được thiết kế đ ồng tâm. Vì vậy bán kính cong của một đường RI lấy theo quy phạm thiết kế thì bán kính cong của đường còn lại sẽ là RII = RI ± M Chiều dài đường cong chuyển tiếp trên đường đôi lấy theo quy ph ạm thiết kế phụ thuộc vào bán kính đường cong và khu vực vận t ốc có đường kính cong đó.
Việc nới rộng cự ly giữa hai tim đường từ đường thẳng vào đ ường cong (có lượng nới rộng ∆ ) được thực hiện trong phạm vi đường cong chuyển tiếp. Người ta thực hiện nới rộng cự ly giữa hai tim đ ường bằng cách dùng đường cong chuyển tiếp của đường trong có lượng xê d ịch (xem hình 413). Hình 4 . Đảm bảo khổ giới hạn khi nới rộng cự ly giữa hai đường δtr = δng + ∆ (4 0) Trong trường hợp khi đường cong của hai đường nằm trên khu v ực vận tốc như nhau (đặt trên đoạn bằng dài, trên d ốc l ồi ho ặc d ốc lõm) thì theo quy phạm, người ta chọn chiều dài đường cong chuy ển ti ếp cho đ ường ngoài, rồi sau đó tính δng và cuối cùng theo công thức (425) tìm δtrong. Khi đã xác định δtr, chúng ta tìm được chiều dài đường cong chuyển tiếp 2 + Rδ của đường trong theo công thức Lo≈ (4 0) Theo quy định trong quy phạm, chiều dài đường cong chuyển tiếp tính theo (426) làm tròn về phía lớn hơn với bội số của 10m. Trong trường hợp tổng quát, trên các đường có khu v ực v ận t ốc không như nhau, lúc này theo quy phạm người ta ch ọn chi ều dài đường cong chuyển tiếp cho đường có khu vực vận tốc lớn hơn (t ức là cho đ ường mà trên đó tàu chạy xuống dốc). Sau khi đã xác định trị số l ượng d ịch δ cho trường hợp này, cần tính lượng dịch cần thiết δ cho đường thứ hai. Nếu
đường thứ hai là đường trong thì trị số δtr được tính theo (425). Nếu là đường ngoài thì: δng = δtr ∆ (4 0) Khi đã xác định lượng dịch δ cho đường thứ hai thì có thể tìm chiều dài đường cong chuyển tiếp của nó theo công thức (426) . Trong trường hợp cá biệt khi độ nới rộng ∆ lớn dẫn đến δng tính theo công thức (427) có thể âm hoặc rất nhỏ thì chiều dài đ ường cong chuy ển tiếp tính theo công thức (426) có thể nhỏ hơn trị số cho phép theo quy phạm cho khu vực vận tốc đó. Lúc này cần tính lại và ch ọn chiều dài đ ường cong chuyển tiếp của đường ngoài theo quy ph ạm ứng v ới khu v ực v ận t ốc tương ứng rồi theo các công thức (425) và (426) tìm δtr và Lotr. Như hình 413, do δtr>δng và Lotr>Long nên điểm NĐ của đường cong trong nằm xa hơn điểm NĐ của đường ngoài về phía đoạn thẳng đệm. Đi ều này dẫn đến khó khăn khi thiết kế đường cong liên ti ếp trên đ ường đôi trong điều kiện bình diện phức tạp, khi mà muốn đặt đoạn thẳng đệm ng ắn nh ất giữa các đường cong này. Trong trường hợp trên, nếu chiều dài đường cong hoàn hòa c ủa đ ường trong lớn hơn trị số nhỏ nhất quy định trong quy phạm theo vùng v ận t ốc thì có thể giảm chiều dài đường cong chuyển tiếp của đường trong L otr và lấy bằng chiều dài của đường ngoài Long nhưng cần phải làm để trong phạm vi đoạn thẳng đệm giữa các đường cong hoãn hòa có c ự ly gi ữa hai đ ường là 4,2+∆ (hình 414).
Hình 4 . Các đường cong liên tiếp trên đường đôi. Như vậy để có đoạn thẳng đệm tối thiểu khi thiết kế đường cong liên tiếp trên đường đôi có thể phải để cự ly giữa hai đ ường không đ ổi trong su ốt toàn đoạn (trên cả hai đường cong và đoạn thẳng đệm giữa chúng). Cự ly này tương ứng với đường cong có yêu cầu độ nới rộng l ớn nhất. Giải pháp này được chọn chỉ với điều kiện nếu tiết kiệm được chi phí công trình b ằng cách cho các đỉnh đường cong gần nhau. 4.2. Những yếu tố trắc dọc đường sắt 4.2.1. Khái niệm chung. Các yếu tố trắc dọc đường sắt được xác định bởi trị số dốc, chiều dài dốc và phương pháp nối chúng tại các điểm đổi dốc. Trị số dốc có đơn vị ‰, là tỷ số giữa hiệu số cao độ (m) và chiều dài theo hình chiếu bằng của hai điểm ngoài cùng yếu t ố trắc d ọc. ∆h i = tgα = ‰ (4 0) L HB i h HA L
Hình 4 . Dốc dọc i Chiều dài yếu tố trắc dọc là chiều dài dốc tính theo hình chi ếu b ằng. Điểm giao cắt của các yếu tố trắc dọc liền nhau được gọi là đi ểm đ ổi dốc. Khoảng cách giữa các điểm đổi dốc liền nhau xác đ ịnh chi ều dài các yếu tố trắc dọc. 4.2.2. Phân loại dốc trắc dọc. Khi thiết kế đường sắt người ta phân ra: a. Các dốc giới hạn: độ dốc lớn nhất của các yếu t ố trắc d ọc, bao g ồm dốc hạn chế ip, dốc cân bằng icb, dốc gia cường igc, dốc quán tính ij. b. Các dốc thiết kế (các dốc vận doanh): Dốc thực tế i tt, dốc trung bình itb (hay còn gọi là dốc nắn thẳng trong tính s ức kéo), d ốc t ương đ ương l ực cản đường cong ir, dốc dẫn xuất ik, dốc có hại ich và dốc vô hại ivh. 4.2.3. Dốc hạn chế ip. 1. Định nghĩa: Dốc hạn chế là dốc lớn nhất có chiều dài không hạn ch ế mà trên đó tàu hàng với khối lượng tính toán Q do một đầu máy kéo lên d ốc v ới v ận t ốc đều và bằng vận tốc tính toán của đầu máy Vp. Dốc hạn chế và khối lượng đoàn tàu có quan hệ sau: Fkp − ( Pw' 0 +Qw"0 ) g ip = ‰ (4 0) ( P + Q) g Trong đó các ký hiệu được trình bày ở chương 1. Tuyến đường sắt Hà Nội Hải Phòng, Hà Nội Lạng Sơn , Hà N ội Lào Cai, Hà Nội Sài Gòn (năm 1895 1933) đều thiết kế tuyến với d ốc i p = 6‰. 2. ảnh hưởng của độ dốc hạn chế tới một số chỉ tiêu. ảnh hưởng của ip tới chiều dài tuyến: độ dốc hạn chế càng nhỏ thì chiều dài tuyến càng lớn: i1 > i2  L1 < L2. L (km) h i2 i1 L1 L2 i p (% ) Hình 4 . L = f(ip)