Môn thường thức điều khiển giao thông chủ đề giao thông đường sắt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHÂN HIỆU TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN ĐIỆN ĐIỆN TỬ MÔN THƯỜNG THỨC ĐIỀU KHIỂN GIAO THÔNG Chủ Đề GIAO THÔNG ĐƯỜNG SẮT TP Hồ Chí Minh 26 12[.]

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHÂN HIỆU TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ MÔN : ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

-MÔN : THƯỜNG THỨC ĐIỀU KHIỂN GIAO THÔNG

Chủ Đề : GIAO THÔNG ĐƯỜNG SẮT

TP.Hồ Chí Minh 26-12- 2022

Mục lục:

1 Giới thiệu chung

2 Kết cấu hạ tầng giao thông đường sắt

3 Phương tiện giao thông đường sắt

4 Tổ chức giao thông đường sắt

5 Điều khiển giao thông đường sắt

6 An toàn trong vận tải đường sắt

1 Giới thiệu chung

Đường sắt, hay vận tải đường sắt, là loại hình vận chuyển/vận tải hành khách và hàng

hóa bằng phương tiện có bánh được thiết kế để

chạy trên loại đường đặc biệt là đường

ray (đường rầy)

Giao thông hàng hóa bằng đường sắt ở Việt

Nam Đường ray bao gồm hai thanh thép chạy

song song đặt cố định xuống nền là các thanh

chịu lực bằng gỗ, bê tông hay sắt thép (gọi

chung là thanh tà vẹt) và khoảng cách giữa hai

thanh ray (gọi là khổ đường) được duy trì cố

định Các thanh ray và tà vẹt đặt trên nền đã

được cải tạo có khả năng chịu lực nén lớn như

nền rải đá, nền bê tông, v.v Chạy trên đường

ray là đoàn tàu – một chuỗi các phương tiện tự vận hành – là đầu tàu, hoặc không tự vận hành – là toa tàu nối với nhau Tiếp xúc với đường ray là bánh thép Các toa tàu di

chuyển trên đường ray với lực ma sát ít hơn rất nhiều so với các phương tiện dùng

bánh cao su trên đường thông thường và do đó đầu tàu dùng kéo các toa tàu sử dụng năng lượng hiệu quả hơn

Ưu điểm của vận tải đường sắt

Vận chuyển hàng hóa đường sắt là hình thức vận chuyển cơ giới trên bộ hiệu quả nhưng cần đầu tư lớn Đường ray tạo bề mặt rất phẳng và cứng giúp các bánh tàu lăn với lực ma sát ít nhất Ví dụ, một toa tàu bình thường có thể mang 125 tấn hàng hóa trên bốn trục bánh Khi xếp đầy tải, tiếp xúc của mỗi bánh với đường sắt chỉ trên bề mặt rộng bằng một đồng xu Điều này giúp tiết kiệm năng lượng, nhiên liệu so với các loại hình vận chuyển khác ví dụ đường nhựa Đoàn tàu có mặt trước tiếp xúc nhỏ so với trọng lượng chúng chuyên chở, nhờ đó giảm lực cản không khí và giảm năng lượng tiêu tốn Trong điều kiện tốt, một đoàn tàu cần ít năng lượng hơn so với vận chuyển đường bộ từ 50% đến 70% với cùng một khối lượng vận chuyển (hoặc cùng số hành khách) Hơn nữa, đường ray và các thanh tà vẹt phân phối lực nén của đoàn tàu đều khắp, cho phép mang tải lớn hơn vận chuyển đường bộ mà hao mòn đường lại thấp hơn

Vận tải đường sắt sử dụng diện tích và không gian hiệu quả: trong cùng khoảng thời gian, hai làn đường sắt đặt có thể vận chuyển nhiều hàng hóa và hành khách hơn so với một con đường bốn làn xe Với các lý do trên, vận chuyển đường sắt là loại hình vận chuyển công cộng chủ yếu ở rất nhiều quốc gia Ở Châu Á, hàng triệu người sử dụng đường sắt

là phương tiện đi lại thường xuyên như tại Ấn Độ, Trung Quốc, Hàn Quốc và Nhật Bản Đường sắt cũng rất phổ biến ở Châu Âu

Nhược điểm của vận tải đường sắt

Nhược điểm lớn nhất trong ngành vận tải đường sắt có lẽ là vốn đầu tư cao, kèm với đó là thu hồi vốn tương đối chậm Xét về phạm vi, quy mô lưu thông: tàu hỏa chỉ chạy trên trục chính, có sẵn đường ray Mà hệ thống đường ray tại Việt Nam hiện chưa thể cơ động được bằng các loại hình khác như đường bộ, đường thủy hay đường hàng không

Phân loại

• Đường sắt quốc gia (National railways) là đường sắt phục vụ nhu cầu vận tải chung của

cả nước, từng vùng kinh tế và liên vận quốc tế

• Đường sắt đô thị (Urban railways) là đường sắt phục vụ nhu cầu đi lại hàng ngày của hành khách ở thành phố, vùng phụ cận, bao gồm đường sắt đi ngầm, đường sắt đi trên cao, đường sắt đi trên mặt đất và một số loại hình giao thông đô thị mới tự động dẫn hướng

• Đường sắt chuyên dùng (Specialized railways) là đường sắt phục vụ nhu cầu vận tải riêng của tổ chức, cá nhân

Các cấp đường sắt đô thị

• Đường sắt đô thị chuyên chở khối lượng lớn;

• Đường sắt đô thị chuyên chở khối lượng trung bình;

• Các loại đường sắt đô thị khác

Đường sắt đô thị chuyên chở khối lượng lớn

• Năng lực chuyên chở từ 40.000 người/ hướng/giờ trở lên

• Loại hình đặc trưng là đường tàu điện ngầm (Metro, Subway, MRT)

• Đặc trưng kỹ thuật và vận hành

– Tuyến được cách ly hoàn toàn Trong thành phố, toàn bộ hoặc phần lớn chiều dài tuyến nằm dưới mặt đất Ở ngoại ô tuyến có thể đi trên mặt đất hoặc trên cầu cạn

– Bán kính đường cong tối thiểu: theo quy định của Tiêu chuẩn đường sắt đô thị loại hình vận chuyển nhanh khối lượng lớn (MRT) - Yêu cầu kỹ thuật chung TCVN 8585

– Tổ chức, điều hành chạy tàu tự động hóa ở mức cao

– Thời gian gián cách giữa các đoàn tàu cao (có thể đạt dưới 2

phút/chuyến/hướng)

Đường sắt đô thị chuyên chở khối lượng trung bình

• Năng lực chuyên chở từ 20.000 đến 40.000 người/hướng/giờ

• Loại hình đặc trưng là đường sắt nhẹ (Light Rail Transit)

• Đặc trưng kỹ thuật và vận hành

– Tuyến được cách ly hoàn toàn, đi trên cao hoặc chủ yếu đi trên cao

– Bán kính đường cong lớn hơn hoặc bằng 100 m, trường hợp khó khăn có thể giảm xuống 50 m

– Tổ chức điều hành chạy tàu tự động

Các loại đường sắt đô thị khác

• Năng lực chuyên chở dưới 20.000 người/hướng/giờ

• Loại hình đặc trưng là đường sắt một ray (Monorail), đường xe điện

truyền thống (Tram), đường cho các loại phương tiện giao thông mới có

dẫn hướng khác như: đoàn tàu môtơ tuyến tính (Linear Motor Train; Sky

Train), đoàn tàu chạy trên đệm từ (Magnetic Levitation System) v.v

– Đặc trưng kỹ thuật và vận hành

– Vị trí xây dựng: trên cao, trên mặt đất, dưới mặt đất

– Giao cắt: trong trường hợp khó khăn cho phép đi chung và giao cắt đồng mức

với đường bộ đô thị

– Tổ chức chạy tàu tự động, bán tự động hoặc theo tín hiệu đèn màu đường bộ

trong đô thị

Hệ thống thông tin

Hệ thống thông tin đường sắt cao tốc và cận cao tốc

• Hệ thống thông tin phải hỗ trợ hiệu quả cho việc quản lý, khai thác đường sắt và thuận lợi cho người sử dụng dịch vụ đường sắt

• Hệ thống thông tin phải được lắp đặt trên đường truyền dẫn chuyên dùng riêng biệt; sử dụng cáp quang, kết hợp với thông tin vô tuyến thuộc các băng tần khác nhau, kể cả thông tin vệ tinh; được trang bị mạch vòng từ hệ thống thông tin nội bộ hoặc từ đường truyền dẫn của các công ty viễn thông khác để đảm bảo thông tin luôn được thông suốt trong mọi tình huống

• hệ thống thông tin phải đảm bảo đường truyền dẫn và thiết bị đầu cuối được dự phòng 1+1, hoạt động ổn định, chắc chắn, phục vụ cho các hệ thống điều khiển chạy tầu và các dịch vụ thông tin khác

Hệ thống tín hiệu đường sắt cao tốc và cận cao tốc

• Hệ thống Tự động giám sát và điều hành chạy tàu: Có chức năng khống chế các đường chạy, giám sát vận hành của đoàn tàu, lập và điều chỉnh kế hoạch chạy tàu, tự động điều chỉnh tốc độ vận hành của đoàn tàu

• Hệ thống Tự động bảo đảm an toàn chạy tàu (ATP) có chức năng: Kiểm soát, khống chế tốc độ đoàn tàu, bảo đảm khoảng cách giữa các đoàn tàu; Bố trí đường chạy của các đoàn tàu và dồn tàu, bảo đảm quan hệ liên khoá; Giám sát và khống chế tốc độ vận hành của đoàn tàu theo tốc độ cho phép;

• Hệ thống tự động lái tàu (ATO): Khởi động, vận hành đoàn tàu theo tốc độ cho phép; Khống chế đoàn tàu dừng đúng vị trí, đóng mở cửa đoàn tàu khi đến ga; Lưu giữ các thao tác của lái tàu;

2 Kết cấu hạ tầng giao thông đường sắt

- Tuyến đường sắt gồm các phần cơ bản: Nền đường, cầu cống, kè, kiến trúc tầng trên, thông tin tín hiệu, nhà ga

- Trắc dọc đường sắt không gian:

+ Điểm phân giới: điểm quan trọng của công tác chạy tàu: Đường phân giới phát triển đường (ga); Đường phân giới không phát triển đường: Điểm hiệu, cột tín hiệu;

+ Khu gian

- Bình diện: Khu gian và Ga

- Mặt cắt ngang đường sắt

Bình đồ ở khu gian

Bình đồ ở khu gian

• Đường thẳng và đường cong:

Đường thẳng được xác định bằng chiều dài và hướng của nó;

- Chiều dài: được tính rừ cuối đường cong nọ đến đầu của đương cong kia;

-Hướng của đường là góc hợp bởi đường đó với một đường khác đã được chọn làm gốc (góc phương vị)

Đường cong:

- Dùng khi tránh chướng ngại, tránh vùng địa chất xấu hoặc làm giảm khối lượng công trình,

- Đường cong có thể là đường cong tròn hay đường cong hòa hoãn;

- Thông số của mỗi đường cong là góc chuyển hướng , bán kính cong, chiều dài đường cong hòa hoãn

Bình đồ, trắc dọc tai điểm phân giới ga

- Ga tốt nhất đặt trên đường thẳng, khó khăn có thể đặt

trên đường cong Bán kính đường cong phải theo quy

phạm thiết kế;

- Ga trên đường cong:

+ Giảm tầm nhìn, bố trí tín hiệu ga khó khăn;

+ Tăng lực cản khởi động;

+ Các tác nghiệp kỹ thuật ( giải thể, lập tàu) khó khăn hơn;

+ Khó đặt ghi;

-Ga xếp ngang không nên bố trí trên đường cong, đặc biệt trên các đường cong trí chiều nhau Ga xếp dọc có thẻ bố trí trên đường cong trí chiều nhưng phải đảm bảo 1 đoàn tàu nằm vừa trên đó

-Dốc dọc lớn nhất mà tàu có thể khởi động được phụ thuộc vào độ dốc hạn chế ngoài ra còn phụ thuộc vào đầu máy

-Chiều dài ga có ý nghĩa quan trọng phải xét nó theo sự phát triển tương lai bởi vì khi cải tạo kéo dài nền ga không những khối lượng công trình tăng lên mà phải sửa chữa cả bình diện, trắc dọc 2 đầu ga, thậm chí phải cải tạo cả phương hướng của 1 đoạn đường

Chiều dài ga phụ thuộc:

-Sơ đồ phát triển đường trong ga: ga xếp dọc, xếp ngang, nửa dọc nửa ngang;

-Chiều dài sử dụng của đường đón tiễn;

-Số đường trong ga

Kiến trúc tầng trên đường sắt

• Ray

• Phụ tùng giữ ray

• Tà vẹt

• Lớp đá ba lát

Ray

• Ray dùng để dẫn hướng cho bánh xe, trực tiếp chịu lực từ bánh xe truyền xuống và truyền lực đó xuống tà vẹt

• Hiện nay, có nhiều loại ray khác nhau và thường được phân loại theo trọng lượng của

nó theo đơn vị 1m ray (P25, P27, P30 P38, P43, P50, v.v.)

Phụ tùng giữ ray

• Phụ tùng nối giữ ray dùng để liên kết chặt giữa ray với tà vẹt và giữa ray với ray để giữ

cự ly ray được tốt và đảm bảo ray không bị xô Phụ tùng nối ray phải đảm bảo có độ bền cao đặc biệt đối với tà vẹt bê tong có tuổi thọ cao, do đó yêu cầu phụ tùng nối giữ ray phải có độ bền tương ứng Thêm vào đó nó phải có độ đàn hồi cao Ngoài ra phụ tùng nối giữ ray phải có khả năng giữ cự ly đường không đổi, có thể điều chỉnh cự ly ray dễ dàng, chính xác

• Các chi tiết phải đơn giản, gọn nhẹ, dễ chế tạo và sửa chữa thuận tiền và đơn giản trong kiểm tra, thay thế

• Phụ kiện giữ ray có nhiều loại tùy thuộc vào loại tà vẹt (bê tông, gỗ, sắt)

Tà vẹt

• Tà vẹt là một kết cấu đỡ ray nó có tác dụng chịu lực do đoàn tàu truyền xuống và truyền lực đó xuống lớp đá ba lát Nhờ tà vẹt tạo sự đàn hồi khi truyền lực nên đường làm việc tốt hơn Ray được ghìm giữ vào tà vẹt thành một khung kết cấu ổn định trong tầng đá ba lát, bảo đảm các yêu cầu kỹ thuật khi đặt ray và khai thác đường

• Yêu cầu đối với tà vẹt: tà vẹt phải có độ bền, độ đàn hồi và khả năng chống mòn tốt, vận chuyển, chế tạo và lắp đặt được thuận tiện, dễ dàng, thời gian sử dụng lâu, giá thành rẻ

Lớp đá ba lát

• Lớp đá ba lát có tác dụng đảm bảo ổn định cho ray và tà vẹt Nó chịu lực từ tà vẹt Nó chịu lực từ tà vẹt truyền xuống và truyền lực đó xuống nền đường Lớp đá ba lát còn có tác dụng thoát nước, đảm bảo các bộ phần kết cấu tầng trên luôn khô ráo và làm lớp đệm đàn hồi để giảm lực xung kích của bánh xe

• Vật liệu làm đá ba lát phải cần rắn chắc, ổn định, không bị vỡ vụn khi chèn, chịu được phá hoại của thời tiết, không bốc bụi khi tàu chạy, nước chảy không bị trôi, không cho cỏ mọc

3 Phương tiện giao thông đường sắt

Định nghĩa

- Phương tiện giao thông đường sắt là đầu máy, toa xe, toa xe động lực, phương tiện chuyên dùng di chuyển trên đường sắt (sau đây gọi tắt là phương tiện)

- Tàu là phương tiện giao thông đường sắt được lập bởi đầu máy và toa xe hoặc đầu máy chạy đơn, toa xe động lực, phương tiện động lực chuyên dùng di chuyển trên đường sắt

- Phương tiện chuyên dùng là ô tô ray, goòng máy, cần trục, máy chèn đường, máy kiểm tra đường và phương tiện khác có thể di chuyển trên đường sắt

- Toa xe động lực là toa xe có lắp động cơ để tự di chuyển trên đường sắt.

- Toa xe khách là toa xe dùng để chở khách, bao gồm cả toa xe động lực và toa xe không

động lực của đoàn tàu điện tự hành chở khách, toa xe động lực của đoàn tàu diesel tự hành chở khách và toa xe khách được kéo bởi đầu máy Những toa xe vừa có khoang hành khách, vừa có khoang hành lý cũng được gọi là toa xe khách

- Toa xe hàng là toa xe dùng để chở hàng hoá hoặc hành lý, bao gồm cả toa xe động lực

và toa xe không động lực của đoàn tàu điện chở hàng, toa xe động lực của đoàn tàu diesel chở hàng và toa xe hàng được kéo bởi đầu máy

- Toa xe chuyên dùng là toa xe có cấu tạo và trang bị đặc thù để thực hiện các mục đích

riêng như: kiểm tra đường sắt, kiểm tra đường điện, cứu viện hoặc các mục đích khác

- Toa xe đặc biệt là toa xe khách được lắp đặt các trang thiết bị tiện nghi đặc biệt bên

trong xe

- Toa xe khách tiếp cận người khuyết tật là toa xe khách phải đáp ứng thêm các yêu

cầu kỹ thuật riêng để người khuyết tật tiếp cận sử dụng

4 Tổ chức giao thông đường sắt

Tổng quan

Tổ chức chạy tầu trên đường sắt là môn khoa học chuyên nghiên cứu kỹ thuật điều khiển quá trình khai thác vận tải đường sắt Đối tượng nghiên cứu của nó là toàn bộ các công việc liên quan đến điều hành khai thác vận tải đường sắt Điều khiển chạy tầu trên đường sắt có những nhiệm vụ chính như sau:

• Tổ chức công tác khai thác đường sắt một cách hợp lý, khoa học

• Đáp ứng đầy đủ nhu cầu vận chuyển của xã hội với chi phí vận tải nhỏ nhất

• Nghiên cứu, áp dụng các thành tựu khoa học kỹ thuật tiên tiến vào lĩnh vực vận tải đường sắt

Căn cứ vào các nhiệm vụ trên Tổ chức chạy tầu trên đường sắt có những nội dung chính như sau:

• Nghiên cứu quy trình công nghệ vận tải đường sắt và các yếu tố liên quan

• Quá trình khai thác vận tải đường sắt

• Hệ thống nhà ga và điều hành công tác nhà ga đường sắt

• Tổ chức luồng xe và kế hoạch lập tầu trên đường sắt

• Biểu đồ chạy tầu và năng lực thông qua đường sắt

• Kế hoạch ngày và điều khiển chỉ huy chạy tầu

5 Điều khiển giao thông đường sắt

Hệ thống thông tin tín hiệu

• Thiết bị tín hiệu góp phần quyết định nâng cao năng lực vận chuyển và đảm bảo an toàn chạy tầu;

• Thiết bị tín hiệu là hệ thống điều khiển chạy tầu và dồn tầu trên đường sắt nhằm đảm bảo thực hiện một cách tốt nhất, an toàn nhất các tác nghiệp: Đón gửi tầu, dồn tầu, giải thể và thành lập các đoàn tầu

• Hệ thống thiết bị tín hiệu trong các ga thực hiện việc khống chế và điều khiển các hoạt động chạy tầu và dồn tầu trong phạm vi ga

• Nó cho phép các đoàn tầu từ khu gian vào đỗ lại trong ga hoặc chạy thông qua ga; Cho phép đoàn tầu rời ga ra khu gian đến ga kế cận; Cho phép dồn dịch giải thể hoặc lập các đoàn tầu theo mục đích vận chuyển

• Tất cả các tác nghiệp trên phải được giám sát, khống chế và điều khiển một cách chặt chẽ để bảo đảm an toàn chạy tầu và nâng cao được năng lực chạy tầu và hiệu suất lao động

Tầm nhìn tín hiệu

• Tín hiệu vào ga, thông qua, phòng vệ, ngăn đường ít nhất 800m;

• Tín hiệu ra ga, ra bãi trên đường chính, tín hiệu vào bãi, tín hiệu báo trước và tín hiệu dốc gù ít nhất 400m;

• Tín hiệu ra ga, ra bãi trên các đường phụ, tín hiệu dồn tàu, tín

• hiệu dẫn đường và các loại biểu thị khác ít nhất 200m;

• Ở những nơi do đường cong, địa hình hoặc kiến trúc che khuất không bảo đảm tầm nhìn quy định trên thì cho phép giảm tầm nhìn của tín hiệu vào

ga, thông qua, phòng vệ, ngăn đường xuống còn ít nhất 400m, trường hợp cá biệt có thể dưới 400m nhưng phải lớn hơn 200m

Quy định đặt cột tín hiệu

• Tín hiệu cố định phải đặt ở bên trái đường sắt theo hướng tàu chạy

• Tín hiệu không bảo đảm tầm nhìn quy định phải có tín hiệu lặp lại

• Tại nơi giao nhau giữa đường sắt và đường bộ có mật độ giao

• thông cao phải đặt tín hiệu đường ngang