Báo cáo khoa học: "TÍNH TOÁN THỜI GIAN CHẠY KHÔNG ĐỂ ĐÁNH GIÁ ĐỘ NHẠY CỦA MÁY HÃM ĐOÀN TÀU" ppsx

TÍNH TOÁN THỜI GIAN CHẠY KHÔNG ĐỂ ĐÁNH GIÁ ĐỘ NHẠY CỦA MÁY HÃM ĐOÀN TÀU PGS.. NGUYỄN VĂN CHUYÊN Bộ môn Đầu máy – Toa xe Khoa Cơ khí Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Tron

TÍNH TOÁN THỜI GIAN CHẠY KHÔNG

ĐỂ ĐÁNH GIÁ ĐỘ NHẠY CỦA MÁY HÃM ĐOÀN TÀU

PGS TS NGUYỄN VĂN CHUYÊN

Bộ môn Đầu máy – Toa xe

Khoa Cơ khí

Trường Đại học Giao thông Vận tải

Tóm tắt: Trong quá trình hãm đoàn tàu, quãng đường hãm chia làm hai phần: một phần

sau khi hãm vẫn còn chạy đà, thời gian tương ứng gọi là thời gian chạy không Thời gian chạy

không càng ngắn quãng đường hãm chạy không càng ngắn, máy hãm càng nhạy Một phần

khác là quãng đường hãm thực tế Bài báo nghiên cứu xác định thời gian chạy không cho quá

trình hãm của đoàn tàu

Summary: During the train liraking process, braking distance is the divided into two

pats: one part is still rienning afer braking, the time eoriesponding is ealled idle time The

shorter idle time is, the shorter idle time is, the shorer idle time The shorter idle distance

means that the better brake unit is The article student on determining the idle time for the

train braking process

CT 2

I ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay trong ngành đường sắt đang sử dụng đoàn tàu với các loại đầu máy toa xe trong

đó van hãm rất đa dạng Để tính toán chính xác quãng đường hãm, đánh giá mức độ an toàn

chuyển động của đoàn tàu, chỉ tiêu độ nhậy, cụ thể là thời gian chạy không của đoàn tàu có ý

nghĩa rất quan trọng Bài báo chủ yếu đi sâu nghiên cứu vấn đề này

II NỘI DUNG

2.1 Khoảng cách hãm

Vấn đề hãm đoàn tàu trong tính toán sức kéo và vận dụng thực tế là vấn đề rất quan trọng

và tương đối phức tạp Quy trình quản lý kĩ thuật đường sắt quy định: Cự ly hãm khẩn lớn nhất

không vượt qua 800m phải dừng tàu, bao gồm cả trường hợp khi xuống dốc cao dài Hiện nay,

yêu cầu này đã trở thành một yếu tố hạn chế đối với việc nâng cao tốc độ và trọng lượng kéo

đoàn tàu

Về khái niệm hãm đoàn tàu quy định: Khoảng cách hãm đoàn tàu chạy qua kể từ lúc tài xế

đặt tay hãm vào vị trí hãm đến lúc đoàn tàu dừng lại gọi là cự ly hãm Nó là chỉ tiêu kĩ thuật chủ

yếu phản ánh tổng hợp hiệu quả hãm thực tế và năng lực của thiết bị hãm Để đảm bảo chạy tàu

an toàn tuỳ tình hình đường sắt mỗi nước đều có tiêu chuẩn cự ly hãm khẩn cho phép, gọi là cự

CT 2

li hãm tính toán nằm trong khoảng 800 - 1200m, với đoàn tàu cao tốc có thể dài hơn tới 3000m

P(Kpa)

Khi tài xế thao tác hãm, các guốc hãm không phải lập tức và đồng thời ép vào bánh

xe, sau khi guốc hãm đã ép sát vào bánh xe, áp lực cũng không phải lập tức đạt tới trị số tối đa

mà vì áp suất xilanh hãm có một quá trình tăng (xem hình 1)

Trong đó t0 và tm phân biệt là thời gian tính từ lúc tài xế đặt tay hãm đến khi áp suất xilanh hãm của toa thứ nhất và toa xe cuối cùng đoàn tàu bắt đầu tăng (trong thời gian to đoàn tàu vẫn chạy đà nên to gọi là thời gian chạy không), tc là thời gian hãm nạp gió (thời gian áp lực từ 0 tới trị số dự định) Bởi vậy áp lực guốc hãm và lực hãm toàn bộ đoàn tàu cũng có một quá trình tăng lên Biểu thị qua hình 2

Như vậy quá trình hãm đoàn tàu rõ ràng là

bị chia làm hai đoạn: một đoạn sau khi hãm vẫn còn chạy đà, thời gian tương ứng gọi là thời gian chạy không tk

Cự ly đoàn tàu trong khoảng thời gian tk chạy được gọi là cự ly chạy không Sk Đoạn tiếp theo là quá trình hãm hữu hiệu tính từ thời điểm xilanh hãm áp lực đột biến tăng đến lúc dừng tàu gọi là quá trình thực hãm, thời gian tương ứng được gọi là thời gian hãm thực tế kí hiệu là tc Cự ly hãm tương ứng với tc gọi là cự

ly hãm thực tế Kí hiệu là Sc Vậy cự ly hãm đoàn tàu là:

Sb = Sk +Sc (1) Mức độ tính toán cự ly hãm liên quan với việc chọn thời điểm lực hãm đột biến tăng có thích hợp hay không, nếu chọn thích hợp thì tổng cự ly hãm chạy không và cự ly hãm hữu hiệu bằng cự ly thực tế, tức là giữa thời gian tính toán và thời gian thực tế sẽ tương đồng nhau nghĩa

là cự ly hãm chạy không phải theo nguyên tắc cự ly hãm tương đương quyết định

2.2 Phương pháp tính thời gian và cự ly hãm chạy không

Trong nghiên cứu giả thiết, trong thời gian chạy không, đoàn tàu chạy đà Như vậy trên đường bằng hoặc đường dốc nhỏ, tốc độ đoàn tàu chậm dần, khi xuống dốc cao, dài, khi lực đường dốc lớn hơn lực cản cơ bản thì tốc độ đoàn tàu tăng Nhưng để dễ tính toán nghiên cứu

t(s)

P(Kpa)

Pdm

tc

tc

tm

to

t(s)

P(kPa)

tc

Pdm

tc

tm

to

Hình 1 Quan hệ giữa áp suất xilanh hãm

và thời gian nạp gió

Sc Sk

K

s

Hình 2 Quan hệ giữa áp lực guốc hãm

và quãng đường hãm

giả định trong thời gian chạy không tốc độ đoàn tàu không đổi bằng tốc độ đoàn tàu khi thao tác

hãm Do đó cự ly chạy không có thể tính theo công thức:

Sk = 1000.v t0 k

60.60 =

0 k

v t 3.6 (m) (2) Trong đó: v0 - Tốc độ tàu khi hãm (km/h);

tk - Thời gian chạy không (s);

Sk - Có thể tính hoặc thí nghiệm đo được

Căn cứ vào thí nghiệm giả định nguyên thuỷ về cự ly hãm chạy không biểu hiện ở hình 2,

khi xem xét đến ảnh hưởng của độ dốc có thể vẽ được đường hợp lực hãm đơn vị đoàn tầu,

trong quá trình hãm biến đổi theo thời gian (hình 3)

Trong hình 3, hoành độ biểu thị thời gian

t, tung độ biểu thị hợp lực đơn vị hãm: b + iω;

iω = i + iod, iω gọi là độ dốc đương lượng giả định trong thời gian chạy không, tốc độ không đổi, wod đựơc coi như hằng số và theo trị số tốc độ đầu khi hãm tính toán thành độ dốc Quá trình tăng lực hãm đơn vị theo đường AD xử lý gần đúng thành quan hệ đường thẳng (khi chỉ xét đến lực hãm, gốc toạ

độ là điểm O, sau khi xét lực cản đường dốc gốc toạ độ dịch xuống O') Như vậy có thể căn cứ nguyên tắc cự ly hãm tương ứng xây dựng ra phương trình xác định công thức tính thời gian chạy không biểu thị độ nhậy của máy hãm, với giả thiết bỏ qua to vì to rất nhỏ, như

sau:

b tk

tc to

i ω

i ω

t H

A

E

D B

b +

O

Hình 3 Sự biến đổi giữa lực hãm

theo thời gian hãm

tk = [ 1 - 1- 2 1

3 1+ iω / b ] tc (3) Trong đó: tc - thời gian nạp gió xilanh toàn đoàn tàu

Khi độ dốc đứng lượng iω = 0; tk = 0,425 tc (4)

Công thức (3) chỉ khi iω ≥ -b

3 mới sử dụng Khi iω =

-b

3; tk đã tăng bằng tc Nếu giá trị đại

số của độ dốc đương lượng nhỏ nữa tức là iω < -b

3 thì tk sẽ lớn hơn tc và ra ngoài khái niệm giả định nguyên thuỷ mà hình 2 biểu thị Đó là kết quả đem ảnh hưởng độ dốc đưa vào trị số giả

định thời gian chạy không mà tạo thành, khi đó, công thức (3) xuất hiện số ảo (trong căn số có

số âm) tức là tk biến thành số âm

Để giải quyết vấn đề trên, phải phá vỡ khái niệm giả định nguyên thuỷ về thời điểm giả tưởng lực hãm đột biến tăng hạn chế quá trình lực hãm thực tế tăng dần, xây dựng khái niệm giả định mới như biểu diễn trên hình 4

iω

b tc

tk

t

H

E D

A

o o'

iω

không tính Khi độ dốc đương lượng iω = 0, gốc toạ độ ở điểm O, sau khi xét đến ảnh hưởng lực xuống dốc cao, dài, gốc toạ độ dịch lên đến điểm

O (vì xuống dốc lực đường dốc biến thành lực kéo) Trên hình 4, từ điểm O' đến điểm A, lực đường dốc lớn hơn lực hãm, tốc độ đoàn tàu tăng;

từ A về sau, lực hãm lớn hơn lực xuống dốc, tốc

độ đoàn tàu giảm Tại điểm H, tốc độ đoàn tầu giảm đến tốc độ đầu khi hãm, quá trình chạy không kết thúc, thời điểm lực hãm đột biến tăng đến trị số b Sau điểm E là quá trình hãm hữu hiệu

Từ đó có thể suy diễn ra thời gian chạy không xuống dốc cao, dài như sau:

Hình 4 Sơ đồ giản hóa biểu diễn quan hệ

giữa lực hãm và thời gian hãm

tk =

i

1 + - (1 + 4 )

3 iω b tc 2.(1 + ) b

(5)

CT 2

Phạm vi ứng dụng của công thức (5) là iω ≤ - b

3; nó dùng phối hợp với công thức (3)

y (=tk/tc)

x (=iω/b *9)

D A

B

E

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

5 4 3 2 1 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0

Hình 5 biểu thị mô phỏng quan hệ thời gian chạy không và độ dốc đương lượng

Trong hình 5, hoành độ x = iω/b * 9 khi trị

số của b cố định thì nó đại biểu cho iω, tung độ

y =

tk khi t cố định thì nó là đại biểu của t

m A là điểm phân giới của hai đường cong

Trị số

k

Điể Lω

b của điểm A là

-9

3 =

-1

3 Đường cong bên phải điểm A do công điểm A đ

phức tạp trong vận dụng thực tế trong vận dụng thực tế khôn

Hình 5 Quan hệ thời gian ông

tương đư chạy kh ơng

và tốc độ

thức (3) vẽ ra; bên trái ược vẽ theo công thức (5)

Các công thức lý luận trên khá

g thuận lợi nên thường sử dụng các công thức kinh nghiệm giản hoá thông qua các thí nghiệm như sau:

* Đối với đoàn tàu khách :

(s) (6)

0,18n ) ×(1 - 0,05ij) (s) (8)

ộc lập không phân biệt loại hình, thời gian chạy không tk đều theo hãm

ng thực tế là công thức hãm khẩn mà không có tác dụng giảm cục bộ hãm khẩn

= (1,3 + 0,045n) × (1- 0,05 ij) (s) (10)

Khi hãm khẩn: tk = 3 - 0,07ij

Khi hãm thường: tk = (2,8 + 0,038r )×( 1- 0,03ij) ( s ) (7)

* Đối với đoàn tàu hàng:

Khi hãm khẩn: tk = ( 1,5 +

Khi hãm thường: tk = ( 2,8 + 0,0014nr ) ×(1 - 0,1ij ) (s) (9)

Trong đó: ij - giá trị đại số ‰ của dốc tính toán, khi ij > 0 lấy ij = 0 để tính toán;

r - lượng giảm áp ống hãm (kPa);

n - số toa xe

Khi đầu máy vận hành đ

khẩn 2s để tính

Công thức (8) tro

thì sử dụng công thức sau:

tk

Hai công thức (3) và (5) cũng có thể đơn giản thành công thức theo hàm tuyến tính như các

đường gạch gạch trên hình 5

dùng cho dốc cao, dài, thậm chí ân thành hai đoạn đường

thẳn

III KẾT LUẬN

thiệu cách tính thời gian chạy không một cách chính xác, nhằm giúp những ngườ

Tài liệu tham khảo

yên Sức kéo đoàn tàu, Hà Nội 2001

inh 1996

g

Bài báo giới

i có ý định nghiên cứu sâu sắc về độ nhạy của máy hãm tiếp cận Nó có thể xác định được

thời gian chạy không cho các đoàn tàu có năng lực hãm khác nhau, số toa xe khác nhau, trọng

lượng đoàn tàu khác nhau, từ đó xác định chính xác quãng đường chạy không và gián tiếp xác

định chính xác quãng đường hãm đoàn tàu

[1] Nguyễn Văn Chu

[2] Trường đường sắt Trung Quốc Sức kéo đoàn tầu Bắc K

[3] Vũ Hoài Thu Luận án Thạc sĩ, Hà Nội 2006♦