Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ thống tự động hóa cân động tàu hỏa

công trình khoa học cấp nhà nước "Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ thống tự động hóa cân động tàu hỏa"

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.03/06-10

BÁO CÁO TỔNG HỢP

KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG

TỰ ĐỘNG HÓA CÂN ĐỘNG TÀU HỎA

Mã số: KC.03.21/06-10

Cơ quan chủ trì đề tài : Trường đại học GTVT

Chủ nhiệm đề tài : ThS Nguyễn Trung Dũng

8741

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.03/06-10

BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống tự động hóa cân động tàu hỏa

Mã số: KC.03.21/06-10

Chủ nhiệm đề tài: Cơ quan chủ trì đề tài:

(ký tên) (ký tên và đóng dấu)

ThS Nguyễn Trung Dũng

Ban chủ nhiệm chương trình Bộ Khoa học và Công nghệ

(ký tên) (ký tên và đóng dấu khi gửi lưu trữ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

Hà nội, ngày 26 tháng 12 năm 2010

BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I THÔNG TIN CHUNG

1 Tên đề tài:

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống tự động hóa cân động tàu hỏa

Mã số đề tài, dự án: KC.03.21/06-10

Thuộc chương trình (tên, mã số chương trình): Nghiên cứu ứng dụng

và phát triển công nghệ Tự động hóa Mã số: KC.03/06-10

2 Chủ nhiệm đề tài/dự án:

Họ và tên: Nguyễn Trung Dũng

Ngày, tháng, năm sinh: 29/12/1975 Nam/ Nữ: Nam

Học hàm, học vị: ThS

Chức danh khoa học: .Chức vụ: P Trưởng bộ môn

Điện thoại: Tổ chức: 37663446 Nhà riêng: 35581849

Mobile: 0903231460

Fax: 3777344 E-mail: dungnt01@yahoo.com.vn ; dungnt1@uct.edu.vn Tên tổ chức đang công tác: Trường đại học Giao thông vận tải

Địa chỉ tổ chức: Láng thượng, Đống đa, Hà nội

Địa chỉ nhà riêng: Số 239 Phố Quan Nhân - Thanh Xuân - Hà Nội

3 Tổ chức chủ trì đề tài/dự án:

Tên tổ chức chủ trì đề tài: Trường đại học Giao thông Vận tải

Điện thoại: 37663311 Fax: 37669613

E-mail:

Website: www.uct.edu.vn

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: PGS.TS Trần Đắc Sử

Số tài khoản: 931.01.005

Ngân hàng: Kho bạc NN quận Cầu Giấy, Hà Nội

Tên cơ quan chủ quản đề tài: Bộ Giáo dục và Đào tạo

Thời gian (Tháng, năm)

Kinh phí (Tr.đ)

Ghi chú (Số đề nghị quyết toán)

- Lý do thay đổi (nếu có): không có

3 Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài/dự án:

(Liệt kê các quyết định, văn bản của cơ quan quản lý từ công đoạn xác

định nhiệm vụ, xét chọn, phê duyệt kinh phí, hợp đồng, điều chỉnh (thời gian,

nội dung, kinh phí thực hiện nếu có); văn bản của tổ chức chủ trì đề tài, dự

án (đơn, kiến nghị điều chỉnh nếu có)

Số

TT

Số, thời gian ban

4 Tổ chức phối hợp thực hiện đề tài, dự án:

Nội dung tham gia chủ yếu

Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú*

1 Tổng công ty

ĐSVN

Tổng công ty ĐSVN

Tư vấn, tạo điều kiện thử nghiệm, đánh giá sản phẩm

Ý kiến nhận xét, đóng góp

2 Viện KHCN

GTVT

Viện KHCN GTVT

Tư vấn, hợp tác thiết kế, đánh giá sản phẩm

Ý kiến nhận xét, đóng góp

3 Công ty điện

tử công

nghiệp

Công ty điện tử công nghiệp

Tư vấn, chỉ đạo lắp đặt tại hiện trường

Ý kiến đóng góp

- Lý do thay đổi (nếu có): Không thay đổi

5 Cá nhân tham gia thực hiện đề tài, dự án:

(Người tham gia thực hiện đề tài thuộc tổ chức chủ trì và cơ quan phối hợp, không quá 10 người kể cả chủ nhiệm)

Nội dung tham gia chính

Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú*

Th.S (NCS)

Nguyễn Trung

Dũng

Th.S (NCS) Nguyễn Trung Dũng

Quản lý, nghiên cứu tổng quan, hiệu chỉnh hệ thống, viết báo cáo

Tư vấn lựa chọn các loại cảm biến

Báo cáo tổng luận,

Báo cáo phân tích lựa chọn thiết bị

Các thuật toán xử lý

cứu các thuật toán xử lý nâng cao

PGS.TS Lê

Bá Sơn PGS.TS Lê Bá Sơn chọn các giải Tư vấn lựa

pháp kỹ thuật, nghiên cứu các quá trình dao động khi cân

Báo cáo phân tích

TS Nguyễn

Thanh Hải

TS Nguyễn Thanh Hải

Nghiên cứu công nghệ xử

lý tín hiệu cân động đoàn tàu

Thiết kế hệ thống nhận dạng toa xe

Thiết bị nhận dạng đầu máy – toa xe

ThS Đặng

Quang Thạch ThS Đặng Quang Thạch sắm thiết bị, Thư ký, mua

xây dựng phần mềm thu nhận tín hiệu, phần mềm quản lý

Phần mềm

tự động hóa tích hợp

GS.TS Đỗ

Đức Tuấn

GS.TS Đỗ Đức Tuấn

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng của động lực học đoàn tàu

Báo cáo phân tích động lực học đoàn tàu

PGS.TS Đỗ

Việt Dũng

PGS.TS Đỗ Việt Dũng

Thiết kế, tính toán kết cấu

cơ khí Thiết

kế chế thử các chi tiết cho bàn cân, gối đỡ

Thiết kế chi tiết cho phần cơ khí mặt bàn cân

ThS.Nguyễn

Tài Bình

ThS.Nguyễn Tài Bình

Thu thập số liệu chi tiết

về các loại đầu máy và toa xe tại VN

Tư vấn triển khai lắp đặt các thiết bị trên đường sắt

Bộ số liệu chi tiết về các loại đầu máy và toa

xe ở VN

Khảo sát thiết kế phần đường dẫn vào cân

TS Bùi Xuân

Ngó TS Bùi Xuân Ngó phương pháp Nghiên cứu

lọc tín hiệu từ loadcell, thiết

kế lắp đặt phần cảm biến, khuyếch đại Hiệu chỉnh các phần tử trong

hệ thống

Bộ khuếch đại có tính năng lọc nhiễu

KS Đặng

Đình Lâm KS Đặng Đình Lâm đạo lắp đặt tại Tư vấn, chỉ

hiện trường

Ý kiến tư vấn, chỉ đạo công trường

- Lý do thay đổi ( nếu có): không thay đổi

6 Tình hình hợp tác quốc tế:

Số

TT

Theo kế hoạch (Nội dung, thời gian, kinh

phí, địa điểm, tên tổ chức

hợp tác, số đoàn, số lượng

người tham gia )

Thực tế đạt được (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm, tên tổ chức hợp tác, số đoàn, số lượng người tham gia )

Ghi chú*

1 Nội dung: Khảo sát các công

ty chế tạo thiết bị vật tư và

cân tàu hỏa hoàn chỉnh tại

Cộng hòa liên bang Đức

* Nội dung: Khảo sát các công ty chế tạo thiết bị vật tư

và cân tàu hỏa hoàn chỉnh tại Cộng hòa liên bang Đức

Số đoàn : 01

Số người: 04

* Địa điểm: Thành phố Darmstadt – Cộng hòa liên bang Đức

7 Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị:

Số

TT

Theo kế hoạch (Nội dung, thời gian, kinh

phí, địa điểm )

Thực tế đạt được (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm )

Ghi chú*

1 Hội thảo về phương pháp xử

lý cân động Hội thảo về phương pháp xử lý cân động tại

Hà Nội

2 Hội thảo về việc nhận dạng

đầu máy – toa xe

Hội thảo về việc nhận dạng đầu máy – toa xe tại Hà Nội

3 Hội thảo đánh giá chất lượng

sản phẩm

Hội thảo đánh giá chất lượng sản phẩm tại Hà Nội

- Lý do thay đổi (nếu có): không thay đổi

8 Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu:

(Nêu tại mục 15 của thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo sát trong nước và nước ngoài)

Thời gian (Bắt đầu, kết thúc

Theo kế hoạch

Thực tế đạt được

Người,

cơ quan thực hiện

1 Nghiên cứu tổng quan về hệ

thống cân động đường sắt

3/2009

3/2009

1/2009-Nguyễn Trung Dũng,

ĐH GTVT

2 Nghiên cứu phân bố lực tác

động của đoàn tầu lên hệ

thống cân Xây dựng đặc

tính động học của quá trình

đoàn tầu chạy qua cân

6/2009 2/2009-6/2009 Đỗ Việt Dũng, Đỗ

2/2009-Đức Tuấn

ĐH GTVT

3 Thiết kế và chế tạo thử 6/2009- 6/2009- Đỗ Việt

động tầu hỏa Nguyễn Tài

Bình TCty ĐSVN

4 Nghiên cứu và lựa chọn

công nghệ thiết bị cảm biến

lực và bộ khuyếch đại

chuyên dùng cho hệ thống

cân động tầu hỏa

6/2009

6/2009

2/2009-Lê Bá Sơn Nguyễn Trung Dũng,

ĐH GTVT

5 Nghiên cứu xây dựng các

thuật toán xử lý tín hiệu số

DSP để xác định chính xác

trọng lượng đoàn tầu

2/2010

8/2010

2/2009-Nguyễn Thanh Hải, Nguyễn Trung Dũng,Đặng Quang Thạch

ĐH GTVT Bùi Xuân Ngó Viện KHCN GTVT

6 Nghiên cứu các phương

pháp nhận dạng toa xe và

đầu máy của đoàn tầu

10/2010

2/2009-10/2010

6/2009-Nguyễn Trung Dũng,

ĐH GTVT Nguyễn Tài Bình TCty ĐSVN

7 Thiết kế chế tạo hệ thống

cân động đoàn tầu kiểu cố

định

10/2010 12/2009-10/2010 Đỗ Việt Dũng, Đặng

5/2009-Quang Thạch

ĐH GTVT Nguyễn Tài Bình TCty ĐSVN Bùi Xuân Ngó

GTVT

8 Thử nghiệm, hiệu chuẩn hệ

thống cân và đào tạo, hướng

dẫn sử dụng

12/2010

06/2010-12/2010

11/2010-Đỗ Việt Dũng, Nguyễn Trung Dũng

ĐH GTVT

- Lý do thay đổi (nếu có): Một số hạng mục bị chậm tiến độ so với đăng

ký vì các lý do như mua sắm thiết bị, vật tư chậm, thủ tục xin lắp đặt, thử nghiệm tại hiện trường bị kéo dài,

III SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN

1 Sản phẩm KH&CN đã tạo ra:

Thực tế đạt được

Hệ thống cân điện tử

động dùng cho đường

sắt

Hệ thống 01

Yêu cầu khoa học cần đạt

Số

đạt được

Ghi chú

cơ khí

- Dạng format chuẩn AutoCad

- Phù hợp theo tiêu chuẩn của bản vẽ thiết kế cơ khí

- Dạng format chuẩn AutoCad

- Dạng format chuẩn Protel

- Phù hợp theo tiêu chuẩn của bản vẽ thiết kế điện

- Dạng format chuẩn Protel, Orcad

- Đảm bảo đầy

đủ, chi tiết và thuận tiện cho việc lắp đặt

4 Phần mềm cho Chip

DSP của thiết bị xử lý

tín hiệu

- Tích hợp khả năng loại nhiễu

- Ghép nối máy tính

- Nhận tín hiệu

từ bộ khuyếch đại cân

- Phần mềm mang tính mở

- Tích hợp khả năng loại nhiễu

- Ghép nối máy tính

- Nhận tín hiệu từ

bộ khuyếch đại cân

- Phần mềm mang tính mở

xe

- Xác định trọng

lượng cân phù hợp với từng toa

xe trên đoàn tầu

- Ghép nối máy tính quản lý

lượng cân phù hợp với từng toa

xe trên đoàn tầu

- Ghép nối máy tính quản lý

6 Phần mềm nhận dữ

liệu trên máy tính - Kết nối với thiết bị xử lý tín

hiệu và nhận dạng toa xe

- Thân thiện với người sử dụng

- Giao thức truyền thông mang tính bảo mật

- Kết nối với thiết

7 Phần mềm quản lý dữ

liệu trên máy tính

- Liên kết với phần mềm nhận

dữ liệu

- Quản lý dữ liệu trên hệ quản trị SQL Server

- Cho phép truy nhập từ xa qua mạng LAN

- Thống kê các

số liệu về trọng lượng từng toa

xe

- Nhập các cơ sở

dữ liệu về đầu máy và toa xe

- Thân thiện và

dễ sử dụng

- Liên kết với phần mềm nhận

dữ liệu

- Quản lý dữ liệu trên hệ quản trị SQL Server

- Cho phép truy nhập từ xa qua mạng LAN

- Thống kê các số liệu về trọng lượng từng toa

xe

- Nhập các cơ sở

dữ liệu về đầu máy và toa xe

- Thân thiện và

dễ sử dụng

- Lý do thay đổi (nếu có): không thay đổi

Số lượng, nơi công bố (Tạp chí, nhà xuất bản)

1 Các bài báo, báo cáo

khoa học

Các kết quả nghiên cứu mới của đề tài

01 báo cáo hội nghị và đăng tạp chí quốc tế,

03 bài báo tạp chí KHKT GTVT

01 báo cáo Hội nghị toàn quốc về đo lường, 5/2010

- Lý do thay đổi (nếu có): không thay đổi

d) Kết quả đào tạo:

Số lượng

Số

TT

Cấp đào tạo, Chuyên

hoạch

Thực tế đạt được

Ghi chú (Thời gian kết thúc)

Ghi chú (Thời gian kết thúc)

ngày 29/12/2010

- Lý do thay đổi (nếu có): không thay đổi

e) Thống kê danh mục sản phẩm KHCN đã được ứng dụng vào thực tế

Sử dụng tin cậy, chính xác

2 Đánh giá về hiệu quả do đề tài mang lại:

a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:

(Nêu rõ danh mục công nghệ và mức độ nắm vững, làm chủ, so sánh với trình độ công nghệ so với khu vực và thế giới…)

Làm chủ hoàn toàn công nghệ đối với việc thiết kế, chế tạo hệ thống cân tàu hỏa động, đảm bảo các tính năng tương đương với sản phẩm nước ngoài, bổ sung thêm tính năng nhận dạng đầu máy – toa xe, phần mềm thân thiện dễ sử dụng, phù hợp với điều kiện vận hành tại Việt Nam, toàn bộ thiết

bị điện được nhiệt đới hóa đảm bảo làm việc tin cậy trong mọi thời tiết

b) Hiệu quả về kinh tế xã hội:

(Nêu rõ hiệu quả làm lợi tính bằng tiền dự kiến do đề tài, dự án tạo ra

so với các sản phẩm cùng loại trên thị trường…)

• Hệ thống được nghiên cứu phát triển trong nước nên giá thành chỉ bằng khoảng 50 % so với hệ thống nhập ngoại chất lượng tương đương nên sẽ góp phần tiết kiệm ngoại tệ, giảm nhập siêu (mỗi hệ thống khi triển khai sẽ tiết kiệm 50.000$ ÷ 70.000$);

• Ứng dụng sản phẩm của đề tài cho phép nâng cao hiệu quả quản lý, điều hành giao nhận, xuất nhập hàng hóa trên đường sắt, kiểm tra quá tải và các tác nghiệp khác

• Đào tạo đội ngũ cán bộ khoa học trình độ cao về cân tàu hỏa động

3 Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của đề tài, dự án:

Số

Thời gian thực hiện

Ghi chú (Tóm tắt kết quả, kết luận chính, người chủ trì…)

I Kiểm tra định kỳ

Lần 1 08/12/2009 Trưởng đoàn: GS TSKH Cao

Tiến Huỳnh, Chủ nhiệm Chương trình KC.03 Kết luận:

- Đã có cố gắng nhưng khối lượng công việc thực tế còn rất nhiều

- Tập trung lực lượng cao độ và

có giải pháp đẩy nhanh tiến độ, báo cáo kế hoạch cho BCN chương trình

II Kiểm tra định kỳ

Lần 2 22/06/2010 Trưởng đoàn: GS TSKH Cao

Tiến Huỳnh, Chủ nhiệm Chương trình KC.03 Kết luận:

- Chậm nhiều so với tiến độ

- Đề nghị chủ nhiệm đề tài và cơ quan chủ trì nghiên cứu các phương án triển khai chi tiết

- Hoàn thiện các báo cáo chuyên

đề

II Kiểm tra định kỳ

Lần 3 28/07/2010 Trưởng đoàn: GS TSKH Cao

Tiến Huỳnh, Chủ nhiệm Chương trình KC.03 Kết luận:

- Viết báo cáo để có thể xác nhận khối lượng công việc

- Bố trí lực lượng, đề nghị Nhà trường giảm tải cho nhóm đề tài

- Đề nghị ĐSVN giúp đỡ tối đa

- Cần tập trung lực lượng, xác định phương án khả thi

III Nghiệm thu cơ sở 31/12/2010 Các sản phẩm đạt về số lượng

và chất lượng so với Hợp đồng Cần bổ sung các minh chứng đào tạo và bài báo khoa học Hoàn thiện báo cáo tài chính và báo cáo tổng hợp

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

Danh mục các ký hiệu, viết tắt 7

Danh mục các bảng biểu 8

Danh mục các hình vẽ 9

MỞ ĐẦU 15

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ CÁC GIẢI PHÁP CÂN TÀU HỎA ĐỘNG 21 1.1 Các giải pháp cân động trên thế giới 21

1.2 Công nghệ cầu cân 22

1.3 Công nghệ tà vẹt cân 24

1.4 Ray cân 27

1.5 Kết luận 28

CHƯƠNG 2 - QUÁ TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐOÀN TÀU QUA CÂN VÀ CÁC NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN KẾT QUẢ CÂN 29

2.1 Các dạng dao động trên toa xe 30

2.1.1 Các nhân tố dẫn đến dao động 30

2.1.2 Mô hình toán học toa xe 34

2.1.2.1 Mô hình cơ khí toa xe điển hình: 34

2.1.2.2 Dạng hàm lực tác dụng 38

2.2 Kết luận 41

CHƯƠNG 3 - THIẾT KẾ KẾT CẤU CƠ KHÍ –NỀN MÓNG CHO CẦU CÂN TÀU HỎA ĐỘNG 43

3.1 Yêu cầu đối với kết cấu cơ khí của bàn cân: 43

3.2 Kết cấu kỹ thuật của bàn cân: 44

3.3 tính toán kiểm nghiệm độ bền kết cấu khung dầm bàn cân 47

3.3.1 Cơ sở lý thuyết tính toán kiểm nghiệm độ bền khung dầm bàn cân

động toa xe 47

3.3.1.1 các thông số cơ bản của kết cấu khung dầm bàn cân 48

3.3.2 Tính toán khung dầm bàn cân toa xe 48

3.3.2.1 Thiết lập sơ đồ tính 48

3.3.2.2 Các loại tải trọng tác dụng lên khung dầm bàn cân: 50

3.3.3 ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn - phần mềm sap 2000 tính độ bền khung dầm bàn cân toa xe động 54

3.3.3.1 Sơ đồ nguyên tắc đánh giá độ bền kết cấu khung dầm bàn cân toa xe bằng phương pháp PTHH 55

3.3.3.2 Sơ đồ thuật toán tính khung dầm bàn cân bằng phần mềm SAP 2000 56

3.3.3.3 Kiểm nghiệm độ bền kết cấu khung dầm bàn cân động toa xe 57 3.3.4 Xác định ứng xuất một số vị trí phần tử kết cấu khung dầm bàn cân 69 3.3.4.1 Cơ sở lý thuyết xác định ứng suất phần tử kết cấu 69

3.3.4.2 Giá trị ứng suất tại một số mặt cắt phần tử khung dầm bàn cân 70 3.3.5 Nhận xét kết quả kiểm nghiệm độ bền khung dầm bàn cân toa xe 71

3.4 Tính toán thiết kế phần móng cân và đường dẫn 72

3.4.1 Các tiêu chuẩn và quy phạm áp dụng 72

3.4.2 Mô tả chung về kết cấu và tính toán: 72

3.5 Kết luận: 80

CHƯƠNG 4 - HỆ THỐNG NHẬN DẠNG ĐẦU MÁY – TOA XE 83

4.1 Nhiệm vụ cuả hệ thống nhận dạng 83

4.2.2 Cảm biến tiếp cận Hall 85

4.2.3 Cảm biến tiếp cận quang học 86

4.2.4 Nhận xét 87

4.3 Lưu đồ thuật toán nhận dạng: 89

4.4 Cấu trúc phần cứng hệ thống nhận dạng 90

4.5 Phần mềm điều khiển nhận dạng đầu máy toa xe 92

4.5.1 Xác định hướng vào, đầu máy hay toa xe: 92

4.5.2 Xác định vận tốc, khoảng cách trục, khoảng cách giá chuyển, số trục và gửi lên máy tính 92

4.5.3 Gửi tín hiệu đồng bộ lên máy tính trong chương trình cân động 94

4.5.4 Gửi tín hiệu báo tàu chạy sai tốc độ cho phép (3Km/h Æ 20 Km/h) và thực hiện cân lại 94

4.5.5 Chương trình thuật toán trên PLC 94

4.6 Kết luận 96

CHƯƠNG 5 - HỆ THỐNG XỬ LÝ TÍN HIỆU CÂN ĐỘNG ĐOÀN TÀU 97 5.1 Tổng quan về hệ thống xử lý tín hiệu 97

5.2 Nguyên lý xác định tải trọng các giá chuyển hướng thông qua các xung lực động 100

5.3 Xử lý tín hiệu cho cân động đoàn tàu 105

5.3.1 Dạng tín hiệu xung lực của giá chuyển khi qua bàn cân 105

5.3.2 Các thuật toán xử lý tín hiệu 108

5.4 Các phương án tổng thể 109

5.4.1 Phương án 1 109

5.4.2 Phương án 2: 110

5.4.3 Phương án 3: 111

5.4.4 Kết luận: 112

5.6 Thiết kế hệ thống xử lý tín hiệu 1185.7 Một số mạch điện phụ trợ 1255.8 Thiết kế panel vận hành cho tủ cân 1325.9 Tính toán chống sét cho hệ thống 1355.9.1 Sét và các đặc điểm của sét 1355.9.2 Ảnh hưởng của sét đến thiết bị điện nhạy cảm 136

5.9.2.1 Các dạng tác động 1365.9.2.2 Các con đường chính sét xâm nhập vào thiết bị 1375.9.3 kỹ thuật phòng chống sét 1375.9.4 Tính chọn các phần tử chống sét 1375.10 Kết luận 141CHƯƠNG 6 - PHẦN MỀM TỰ ĐỘNG HÓA TÍCH HỢP CÂN ĐỘNG TÀU HỎA 142

6.1 Tài liệu đặc tả và thiết kế phần mềm 1426.1.1 Các thuật toán chính sử dụng trong phần mềm 1426.1.2 Các tác nhân 1456.1.3 Mô hình hệ thống 1456.1.4 Mô tả các module chức năng 146

6.1.4.1 Đăng nhập hệ thống 1466.1.4.2 Giao diện đề xuất 1476.1.4.3 Các luồng trường hợp sử dụng 1496.1.4.4 Cơ sở dữ liệu liên quan 1506.1.5 Thao tác – Cân Tĩnh 151

6.1.5.1 Giao diện đề xuất 1516.1.5.2 Các luồng trường hợp sử dụng 1576.1.5.3 Cơ sở dữ liệu liên quan 157

6.1.6.2 Luồng sử dụng chính 1656.1.6.3 Cơ sở dữ liệu liên quan 1666.1.7 Quản lý cơ sở dữ liệu các danh mục 169

6.1.7.1 Danh mục đầu máy 1696.1.7.2 Danh mục toa xe 1716.1.7.3 Danh mục hàng hóa 1726.1.8 Thống kê – In phiếu cân 1736.1.9 Các chức năng quản trị hệ thống 173

6.1.9.1 Thay đổi mật khẩu người dùng 1736.1.9.2 Quản lý danh mục và phân quyền người dùng 1746.1.9.3 Thiết lập các tham số hệ thống 1746.2 hướng dẫn sử dụng phần mềm tự động hóa tích hợp cân động tàu hỏa 175

6.2.1 Đăng nhập vào hệ thống 1756.2.2 Cân tĩnh 1766.2.3 Cân động 1786.2.4 Quản lý cơ sở dữ liệu đầu máy, toa xe, hàng hóa 1816.2.5 Thống kê – In phiếu cân 1846.2.6 Thay đổi mật khẩu người dùng 1856.2.7 Quản lý danh mục người dùng 1866.2.8 Thiết lập các tham số hệ thống 187CHƯƠNG 7 - CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 1897.1 Các sản phẩm “dạng I ” 1897.1.1 Sơ đồ nguyên lý 1897.1.2 Thông số kỹ thuật 192

7.1.2.1 Các tính năng kỹ thuật của cân : 1927.1.2.2 Thông số đầu đo : 195

7.1.2.4 Hệ thống điều khiển điện tử : 1997.1.2.5 Hệ thống nhận dạng đầu máy – toa xe: 2007.1.2.6 Tủ điện cho thiết bị: 2037.1.2.7 Hệ thống xử lý số liệu và thống kê : 2037.1.3 Phần mềm cân AUTOSCALE 0321 2047.1.4 Quy trình bảo dưỡng sửa chữa 212

7.1.4.1 Các quy định về an toàn thiết bị cân 2127.1.4.2 Các quy định về chạy tàu khi cân 2127.1.4.3 Bảo dưỡng cân 2137.1.5 Quy trình hiệu chỉnh cân tại chỗ (rút gọn) 214

7.1.5.1 Kiểm tra các chỉ tiêu đo lường 2147.1.5.2 Chuẩn cân 2157.2 Các sản phẩm “dạng II” 2187.3 Các sản phẩm “dạng III” 2207.4 Kết quả tham gia đào tạo trên đại học 2217.5 Đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp 221TÁC ĐỘNG ĐỐI VỚI KINH TẾ, XÃ HỘI VÀ MÔI TRƯỜNG 222KẾT LUẬN 223KIẾN NGHỊ 224TÀI LIỆU THAM KHẢO 225

Danh mục các ký hiệu, viết tắt

Xử lý tín hiệu số

Máy tính công nghiệp

Tổ chức đo lường quốc tế

Cân động

Danh mục các bảng biểu

Bảng1-1 so sánh các cấu trúc cơ khí của cân tàu hỏa 21 Bảng 3.1 Bảng thông số kết cấu cơ bản của bàn cân thiết kế 48 Bảng 3.2 Bảng tổng hợp các lực tác dụng trên khung dầm bàn cân toa xe 53 Bảng 3.3 kết quả giá trị nội lực do tải trọng tổng hợp trên kết cấu khung dầm bàn cân toa xe 62 Bảng 3.4 Đặc trưng hình học của phần tử kết cấu bàn cân 70 Bảng 3.5 Giá trị ứng suất tại một số vị trí mặt cắt trên phần tử khung 71 Bảng 6.1 Các tác nhân vào hệ thống 145

Danh mục các hình vẽ

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý cân động toa xe kiểu hầm cân 23 Hình 1.2 Phần quan sát được của cân lúc đã đóng nắp hầm 24 Hình 1.3 Phần hầm lắp đặt thiết bị và bảo dưỡng cân 24 Hình 1.4 Sơ đồ bố trí các đầu đo lực của tà vẹt cân 25 Hình 1.5 Tà vẹt cân 26 Hình 1.6 Sơ đồ bố trí các đầu đo lực của ray cân 27 Hình 1.7 Cân di động 28 Hỉnh 2.1 Mô hình bánh xe lăn qua đầu nối ray 32 Hình 2.2 Dạng dao động lực 33 Hình 2.3 Mô hình I thống nhất xe khách ( hàng ) 2 hệ treo 34 Hình 2.4 Mô hình II thống nhất xe khách ( hàng ) 1 hệ treo trung ương 34 Hình 2.5 Mô hình III thống nhất xe khách ( hàng ) 1 hệ treo bầu dầu 35 Hình 2.6 Nhấp nhô thân xe 38 Hình 2.7 Gật đầu thân xe 39 Hình 2.8 Nhấp nhô khung giá chuyển trước 39 Hình 2.9 Nhấp nhô khung giá chuyển sau 40 Hình 2.10 Mô hình mô phỏng dao động toa xe 40 Hình 2.11 Kết quả mô phỏng 41 Hình 2.12 So sánh toa xe không có hàng (bên trái) và có hàng (bên phải) 41 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý cân động toa xe kiểu hầm cân 43

Hình 3.3 chiếu bằng bàn cân thiết kế 46 Hình 3.4 chiếu cạnh bàn cân thiết kế 47 Hình 3.5 Kết cấu bàn cân hoàn thiện 49 Hình 3.6 Sơ đồ tính khung dầm bàn cân toa xe 50 Hình 3.7 Phân chia phần tử sơ đồ tính khung dầm bàn cân toa xe 50 Hình 3.8 Sơ đồ đặt lực thẳng đứng tĩnh lên khung dầm bàn cân 51 Hình 3.9 Sơ đồ đặt lực thẳng đứng động lên khung dầm bàn cân 52 Hình 3.10 Sơ đồ nguyên tắc đánh giá độ bền kết cấu khung dầm bàn cân 55 Hình 3.11 Thuật toán tính khung dầm bàn cân 56 Hình 3.12 Biểu đồ lực cắt Q (Kgf) do tải trọng Ptinh lên kết cấu khung 57 Hình 3.13 Biểu đồ mômen xoắn Mxoan (Kgf.cm) do tải trọng Ptinh lên kết cấu khung 58 Hình 3.14 Biểu đồ mômen uốn M (Kgf.cm) do tải trọng Ptinh lên kết cấu khung 58 Hình 3.15 Biểu đồ lực cắt Q (Kgf) do tải trọng Pdong lên kết cấu khung 59 Hình 3.16 Biểu đồ mômen xoắn Mxoan (Kgf.cm) do tải trọng Pdong lên kết cấu khung 60 Hình 3.17 Biểu đồ mômen uốn M (Kgf.cm) do tải trọng Pdong lên kết cấu khung 60 Hình 3.18 Biểu đồ lực cắt Q (Kgf) do tải trọng tổng hợp lên kết cấu khung 61 Hình 3.19 Biểu đồ mômen xoắn Mxoan (Kgf.cm) do tải trọng tổng hợp lên kết cấu khung 61

Hình 3.20 Biểu đồ mômen uốn M (Kgf.cm) do tải trọng tổng hợp lên kết cấu khung 62 Hình 3.21 xác định ứng suất phần tử kết cấu 69 Hình 3.22 Phần tử kết cấu trên sơ đồ khung giá tính toán 70 Hình 3.23 Mặt cắt ngang Hố móng 73 Hình 3.24 Một số hình ảnh của bàn cân 81 Hình 3.25 Hố móng và đường dẫn được đổ bê tông – căn chỉnh ray 82 Hình 4.1 Cảm biến tiếp cận kiểu điện cảm 84 Hình 4.2 Hiệu ứng Hall 85 Hình 4.3 Cảm biến quang 87 Hình 4.4 Cảm biến từ được sử dụng 87 Hình 4.5 Bố trí cảm biến phát hiện toa xe 88 Hình 4.6 Lưu đồ thuật toán nhận dạng đầu máy – toa xe 89 Hình 4.7 Cấu trúc phần cứng hệ thống nhận dạng đầu máy – toa xe 90 Hình4.8 Sơ đồ bộ chuyển đổi RS485- RS232 91 Hình 4.9 Kết quả nhận dạng trên giao diện phần mềm 93 Hinh 4.10 Phần cứng thiết bị nhận dạng 96 Hình 5.1 Cấu trúc tổng quát của hệ thống cân 98 Hình 5.2 Thuật toán tổng quát quá trình cân 99 Hình 5.3 Lưu đồ nhập thông tin đoàn tàu 100 Hình 5.4 Mô hình GCH một bậc tự do kích động bởi mặt đường 102 Hình 5.5 Tín hiệu khối lượng khi bánh xe lăn vào bàn cân 106

Hình 5.6 Bố trí bàn cân trên đường ray 106 Hình 5.7a dạng xung lực thực tế đo được 107 Hình 5.7b Sơ đồ khối xử lý tin hiệu cân 108 Hình 5.8 Sơ đồ cấu trúc hệ thống theo phương án thứ nhất 110 Hình 5 9 Sơ đồ cấu trúc hệ thống theo phương án thứ hai 111 Hình 5 10 Sơ đồ cấu trúc hệ thống theo phương án thứ ba 112 Hình 5 11 Điện trở lực căng trong loadcell 113 Hình 5.12 Mạch cầu trong thực tế 114 Hình 5.13 Sơ đồ đấu dây loadcell sử dụng kỹ thuật 6 dây 117 Hình 5.14 Ghép nối 4 loadcell 118 Hình 5.15 Cấu trúc phần cứng của hệ thống 119 Hình 5.16 Sơ đồ khối bộ khuếch đại 120 Hình 5.17 Mạch khuếch đại tín hiệu 120 Hình 5.18 Card chuyển đổi A/D 121 Hình 5.19 Lưu đồ chương trình xử lý tín hiệu cân 123 Hình 5.20 Trang màn hình khi đang cân tàu 124 Hình 5.21 Trang màn hình phục vụ hiệu chỉnh khi cân động 124 Hình 5.22 Mạch cấp nguồn 125 Hình 5.23 Mạch điều khiển truyền thông 126 Hình 5.24 Mạch chỉ thị 127 Hình 5.25 Mạch in hai mặt sau thiết kế 128

Hình 5 26 Sơ đồ khối của bộ khuếch đại và chuyển đổi AD103 được sử dụng 129 Hình 5 27 Sơ đồ khối của bộ khuếch đại và chuyển đổi MX840 được sử dụng 131 Hình 5.28 Giao diện vận hành của tủ cân 133 Hinh5.29 Hình ảnh 3D của tủ cân khi thiết kế 134 Hình 5.30 Mặt trước của tủ cân trong nhà 135 Hình 5.31 Thiết bị cắt lọc sét lan truyền 138 Hình 5.32 Sơ đồ đi dây tủ điều khiển cân 140 Hình 6.1 Thuật toán cân động đoàn tàu 143 Hình 6.2 Lưu đồ thuật toán chương trình giao diện cân 144 Hình 6.3 Mô hình hệ thống 146 Hình 6.4 Màn hình đăng nhập hệ thống 147 Hình 6.5 Màn hình cân tĩnh 151 Hình 6.6 Mẫu phiếu cân Tĩnh 156 Hình 6.7 Màn hình cân động 161 Hình 6.8 Mẫu phiếu cân động 165 Hình 6 9 Danh mục đầu máy, toa xe 172 Hình 6.10 Danh mục hàng hóa 172 Hình 6.11 Giao diện thống kê 173 Hình 6.12 Giao diện quản lý người dùng 174 Hình 6.13 Giao diện hiệu chỉnh cân tại chỗ 175

Hình 7.2 Phương án dự phòng 1 191 Hình 7.3 Phương án dự phòng 2 192 Hình 7.4 Bàn cân ngoài hiện trường 194 Hình 7.5 Loadcell C16A D1 195 Hình 7.6 Hộp nối sử dụng kỹ thuật 6 dây có bù nhiệt và chỉnh góc 196 Hình 7.7 Tủ điện ngoài trời 197 Hình 7.8 Gối đỡ loadcell 198 Hình 7.9 Tủ cân chính 199 Hình 7.10 Cảm biến bánh tàu 201 Hình 7.11 Phần cứng hệ thống nhận dạng đầu máy – toa xe 202 Hình 7.12 Tủ điều khiển hệ thống 203 Hình 7.13 Giao diện trang chủ 205 Hình 7.14 Giao diện cân tĩnh 206 Hình 7.15 Giao diện cân động 207 Hình 7.16 Giao diện nhập CSDL 208 Hình 7.17 Nhập dữ liệu hàng hóa 208 Hình 7.18 Nhập dữ liệu đầu máy – toa xe 209 Hình 7.19 Kết quả thống kê 210 Hình 7.20 Phiếu cân hàng 211

MỞ ĐẦU

Mục tiêu của đề tài

• Làm chủ công nghệ thiết kế, chế tạo hệ thống tự động hoá cân tàu hoả đang chuyển động với tốc độ tối đa 15-20 km/h trên cơ sở công nghệ mới phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam ĐLVN 33-1998 và thỏa mãn yêu cầu của ngành đường sắt Việt Nam

• Chế tạo 1 hệ thống tự động hóa cân động tàu hỏa theo tiêu chuẩn đo lường Việt Nam

• Đào tạo, bồi dưỡng đội ngũ cán bộ có trình độ cao trong các lĩnh vực liên quan của ngành giao thông vận tải

Tổng quan tình hình nghiên cứu

Có thể nói các sản phẩm cân động tầu hỏa chủ yếu là nhập khẩu đồng bộ của các hãng nước ngoài như Schenck, Pfister, TrakBlaze, còn các nhà thầu trong nước chỉ đảm nhiệm vai trò lắp đặt và vận hành hoặc chế tạo một số chi tiết đơn giản

Tập đoàn IMI- Holding đã được phê duyệt mẫu để sản xuất cân tĩnh/động, tuy nhiên đây không phải là sản phẩm nghiên cứu phát triển trong nước mà chỉ là sản phẩm tích hợp với cấp chính xác đăng ký là 1% và tốc độ cân dưới 14 km/h

Cho đến nay ngành đường sắt và một số công ty khai thác khoáng sản cũng đã trang bị các hệ thống cân động đoàn tàu trong đó toàn bộ thiết bị và công nghệ đều nhập ngoại nên mỗi khi hệ thống bị trục trặc đều phải chờ chuyên gia nước ngoài khắc phục hoặc gửi đi bảo hành tại nước ngoài

* Về trang bị cân động đoàn tàu của ngành đường sắt có thể kể ra như sau:

Năm 2005 ngành đường sắt mua 2 hệ thống cân xách tay kiểu kẹp ray loại Line của Railweight (Anh) và PTW của Trakblaze(Úc) để phục vụ cho các nghiệp vụ nội bộ (sử dụng tại Giáp Bát và Lào Cai) Chủng loại cân này cho phép tháo lắp nhanh, tuy nhiên độ chính xác rất thấp và hay bị trục trặc, bên cạnh đó còn đòi hỏi tay nghề cao và kinh nghiệm của công nhân lắp đặt Năm 2000 lắp đặt cân Multibridge của Schenck (Đức) tại Lào Cai Hiện nay,

X-hệ thống cân này đã cũ và độ chính xác cũng rất thấp, không đáp ứng được yêu cầu xuất nhập hàng hóa qua một cửa khẩu quan trọng như cửa khẩu Lào Cai – Hà Khẩu

Năm 1995 lắp đặt cân Multibridge của Schenck (Đức) tại Sóng Thần

Tập đoàn than khoáng sản Việt nam – TKV cũng đã trang bị khá nhiều cân động đoàn tàu phục vụ cho việc giao nhận than Do đặc thù của sản xuất và giao nhận, hầu hết các cân sử dụng ở đây đều là dạng cân tà vẹt của hãng Trakblaze với độ chính xác vừa phải, cụ thể như sau:

Năm 2008 lắp cân LTS4 của Trakblaze (Úc) cho mỏ Đèo Nai và mỏ Cọc Sáu Đây là loại cân kiểu tà vẹt cho độ chính xác 1% với tốc độ cân tàu đến 20 km/h Giá thành lắp đặt một hệ thống cân là khoảng 1,8 tỷ đồng

Năm 2007 lắp căn LTS 4 cho mỏ Mông Dương, Vàng Danh và mỏ Dương Huy

Năm 2001 Lắp cân SIRIUS của Pfister (Đức) cho Công ty tuyển than Cửa Ông Loại cân này sử dụng ray cân chuyên dụng của Pfister

…

Như vậy có thể nhận thấy các công ty khai khoáng có xu thế ưa sử dụng loại cân kiểu tà vẹt cho mục đích giao nhận hàng ( do không yêu cầu cao về độ

tốc độ chạy tàu thấp, thường có 2 đường song song và công tác điều độ chạy tàu đơn giản Trong khi đó, Tổng công ty đường sắt Việt Nam lại chưa từng mua một hệ thống cân động nào kiểu tà vẹt cân hay ray cân Tất cả những cân

mà ngành đường sắt trang bị đều là dạng cầu cân do tính bền vững, chính xác

và độ tin cậy cao của kết cấu này

Điều này cho thấy, những yêu cầu nghiêm ngặt về độ an toàn chạy tàu đối với những công trình có liên quan trực tiếp đến kết cấu của đường sắt vì cường độ khai thác trên các tuyến của ĐSVN rất cao, không chỉ có xe hàng mà nhiều khi cả toa xe chở khách cũng được cân để phục vụ cho các tác nghiệp nội bộ

Luận giải về việc đặt ra mục tiêu và những nội dung cần nghiên cứu của

Đề tài

Vận tải sắt là một loại hình vận tải có khối lượng hàng hóa chuyên chở lớn Đặc thù ngành là chạy trên tuyến cố định, vốn đầu tư lớn, nhưng hiệu quả kinh tế khá cao Có thể chuyên chở được một khối lượng hàng hóa mà không một loại hình vận chuyển đường bộ nào đạt được Trong quá trình phát triển ngành, yêu cầu tự động hóa cũng phát triển theo Một vấn đề khá nan giải đặt

ra là làm sao tự động hóa định lượng hàng hóa nhanh nhất mà không làm ảnh hưởng tới quá trình sản xuất cũng như chuyên chở Đối với những mặt hàng đóng bao bì thì việc này tương đối đơn giản, nhưng các mặt hàng như than, sắt, thép, bê tông, xi măng,… rất khó để xác định

Một giải pháp đưa ra là quá trình định lượng hàng hóa được tiến hành ngay trong quá trình vận chuyển, không làm gián đoạn đến các quá trình khác Đó

là cân động đường sắt Ưu điểm của công nghệ cân này là đảm bảo được tính liên tục của sản xuất và vận chuyển, sai số nhỏ, có thể chấp nhận được (vào

cỡ < 0.5%)

Do tính ưu việt của hệ thống cân động đường sắt như tốc độ cân nhanh, đảm bảo năng lực thông qua của tuyến đường tốt nên việc áp dụng rộng rãi với đường sắt Việt Nam cũng như với những công ty khai khoáng hay sản xuất khác là nhu cầu tất yếu Hiện nay mỗi năm chúng ta nhập vài chục hệ thống cân đường sắt các loại và nhu cầu sẽ còn tăng hàng năm Mặc dù các công ty trong nước đã rất nỗ lực trong việc lắp đặt, chuyển giao và chế tạo một số chi tiết nhằm giảm giá thành sản phẩm nhưng toàn bộ bí quyết công nghệ vẫn do các hãng nước ngoài nắm giữ nên giá trung bình của mỗi hệ thống cân vẫn ở mức khá cao, ngoài ra việc phát triển, sửa chữa, bảo hành cũng là một trở ngại lớn đối với người sử dụng

Việc đầu tư nghiên cứu một cách bài bản để hoàn chỉnh và chiếm lĩnh công nghệ cân động tàu hỏa nhằm tạo ra sản phẩm trong nước có chất lượng tương đương và có sức cạnh tranh cao với sản phẩm cùng loại nhập ngoại là việc làm rất có ý nghĩa mà tính cho tới giờ chưa từng được một đơn vị nào ở Việt Nam triển khai

Về công nghệ, một hệ thống cân bao gồm các thiết bị chính sau: móng cân và mặt bàn cân, thiết bị đo lực( nhóm thiết bị cơ khí); các bộ khuyếch đại và xử

lý tín hiệu, thiết bị nhận dạng toa xe và phần mềm quản lý dữ liệu ( nhóm thiết bị điện tử và CNTT)

* Với các kết cấu cơ khí: có thể chia thành 3 dạng: Cầu cân, ray cân và

tà vẹt cân

Như phân tích ở Bảng 1-1 , ray cân là một loại chi tiết rất chuyên dụng, nó được chế tạo sẵn tại nhà máy của hãng nên người sử dụng thường bị lệ thuộc vào nhà cung cấp Phụ tùng vật tư thay thế cũng rất hiếm nên loại cân sử dụng

Công nghệ cân tà vẹt có ưu điểm là chi phí chế tạo thấp, thời gian thi công (phong tỏa đường ray) nhanh, thông thường chỉ 5-7 ngày Tuy nhiên, độ chính xác và độ tin cậy của hệ thống cân sử dụng công nghệ này không cao Quá trình xử lý tín hiệu sau đo phức tạp do lệ thuộc vào rất nhiều yếu tố, trong một

số trường hợp để tăng độ chính xác người ta phải tăng gấp đôi số lượng đầu

đo và phải khoan lỗ trên ray để lắp đầu đo lực Trong điều kiện chạy tàu, đường sá và môi trường của Việt Nam, chỉ sau một thời gian ngắn chất lượng

và độ chính xác của hệ thống đã giảm đi đáng kể Do vậy công nghệ cân này chỉ có thể áp dụng ở một số nơi không có yêu cầu ngặt nghèo về độ an toàn và

có thể cho phép can thiệp vào đường ray Trong khi đó, điều kiện thực tế của ĐSVN hiện nay chưa cho phép ứng dụng công nghệ này vì đặc trưng của ngành Vì vậy trong đề tài này, nhóm tác giả chọn giải pháp kết cấu cơ khí dạng cầu cân Mặc dù thiết bị chế tạo có kích thước lớn, thời gian thi công lâu (khoảng 15-20 ngày) nhưng lại đảm bảo tính khả thi, bền vững và độ chính xác cao

* Về xử lý tín hiệu sau đo:

Phần xử lý tín hiệu đóng vai trò đặc biệt quan trọng với cân động do đặc tính của tín hiệu từ bộ khuyếch đại là tổ hợp của các tín hiệu như trọng lượng của toa xe, độ dao động theo các lực dọc và ngang toa xe, phản lực từ nền đường

…Do đó để xác định chính xác trọng lượng của từng toa xe cần phải xây dựng thuật toán lọc nhiễu đặc biệt Các hãng nước ngoài thường độc quyền và giữ

bí mật về công nghệ này Đề tài tập trung giải quyết triệt để vấn đề này dựa trên các các công nghệ và thiết bị xử lý tín hiệu rất mạnh và tin cậy như DSP, IPC…Bên cạnh đó còn tiến hành phân tích bài toán động lực học toa xe chạy trên đường sắt một cách khoa học, toàn diện

Ngoài ra đề tài này được đặt ra là để đáp ứng các nhu cầu bức thiết sau:

+Về kinh tế-xã hội: Một mặt đưa ra công nghệ chế tạo trong nước các thiết bị

có nhu cầu lớn trong xã hội, có chất lượng cao, giá thành hạ và phù hợp với điều kiện thực tế Việt Nam

+Về khoa học: nghiên cứu ứng dụng các công nghệ hàng đầu trên thế giới như xử lý tín hiệu số, xây dựng mô hình động học của đoàn tầu Qua quá trình nghiên cứu sẽ nâng cao các kiến thức về kỹ thuật mới, kết quả nghiên cứu này

sẽ có tác dụng lan tỏa hoặc làm tiền đề cho những nghiên cứu mới

+Về đào tạo: góp phần đào tạo nguồn nhân lực có chất lượng cao cho sự nghiệp công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước

1.1 Các giải pháp cân động trên thế giới

Trong lĩnh vực cân động, trên thế giới người ta đã sản xuất ra nhiều loại cân với độ chính xác rất cao Trong mảng cân động dành cho tàu hỏa, xét về công nghệ thì các hãng sản xuất đưa ra 3 giải pháp sau: cầu cân, ray cân, và tà vẹt cân với sự khác nhau chủ yếu là kết cấu cơ khí

Bảng1-1 so sánh các cấu trúc cơ khí của cân tàu hỏa

1 Cầu cân - Sử dụng cả chế độ cân

động (đạt cấp chính xác 0.5) và cân tĩnh (đạt cấp chính xác 0.05%)

- Sử dụng ít đầu đo (4-6 loadcell) và ít bộ khuyếch đại đầu đo (1 bộ)

- Có độ tin cậy và độ bền cao

- Kết cấu cơ khí tách rời giữa phần động và tĩnh do

đó phân bố lực tác động trực tiếp vào LoadCell

- Thời gian lắp đặt lâu (20-30 ngày)

- Các chi tiết cơ khí lớn và phức tạp

- Cần bảo dưỡng thường xuyên phần kết cấu cơ khí (chống ngập nước, vệ sinh hầm cân)

2 Ray cân - Sử dụng cả chế độ cân - Sử dụng đầu đo lực chuyên

HỎA ĐỘNG

động (đạt cấp chính xác 0.5) và cân tĩnh (đạt cấp chính xác 0.05%)

- Kết cấu cơ khí tách rời giữa phần động và tĩnh do

đó phân bố lực tác động trực tiếp vào LoadCell

dụng

3 Tà vẹt - Cho phép cân với tốc độ

chạy tầu cao với độ chính xác phù hợp

- Thời gian dừng tầu để lắp đặt nhanh (khoảng 5 -7 ngày)

- Bảo dưỡng phần cơ khí đơn giản

- Sử dụng nhiều đầu đo và bộ khuyếch đại

- Trong một số trường hợp cần khoan ray để gá lắp đầu

đo

- Lực tác động từ đoàn tầu bị phân bố dọc theo ray và các

tà vẹt không lắp đầu đo dẫn đến độ chính xác không cao

1.2 Công nghệ cầu cân

Hiện nay các hãng thường chế tạo cầu cân để cân trọn vẹn một giá chuyển hướng, khí đó chiều dài bàn cân thường phải đạt tối thiểu 3.5m và các bước triển khai như sau:

- Đổ bê tông, căn chỉnh lại đường ray trong khoảng 50 m

- Làm hầm cân (giống cân ô tô) trong khoảng 4.0 m