Xem mẫu
- 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
- li hãm tính toán nằm trong khoảng 800 -
P(kPa) )
P(Kpa
1200m, với đoàn tàu cao tốc có thể dài hơn tới
tc
3000m.
Pdm
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
t(s)
t(s)
(xem hình 1).
to
tc
tm
Trong đó t0 và tm phân biệt là thời gian
Hình 1. Quan hệ giữa áp suất xilanh hãm tính từ lúc tài xế đặt tay hãm đến khi áp suất
và thời gian nạp gió
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
K
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
CT 2
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
s dừng tàu gọi là quá trình thực hãm, thời gian
tương ứng được gọi là thời gian hãm thực tế kí
Sk Sc
hiệu là tc. Cự ly hãm tương ứng với tc gọi là cự
Hình 2. Quan hệ giữa áp lực guốc hãm
ly hãm thực tế. Kí hiệu là Sc. Vậy cự ly hãm
và quãng đường 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
- 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:
1000.v0 .t k v .t
= 0 k (m)
Sk = (2)
60.60 3.6
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).
b + iω Trong hình 3, hoành độ biểu thị thời gian
t, tung độ biểu thị hợp lực đơn vị hãm: b + iω;
tk
D
B 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
b trị số tốc độ đầu khi hãm tính toán thành độ
dốc. Quá trình tăng lực hãm đơn vị theo
E
đường AD xử lý gần đúng thành quan hệ
A
O đường thẳng (khi chỉ xét đến lực hãm, gốc toạ
iω CT 2
H độ là điểm O, sau khi xét lực cản đường dốc
O'
t
tc
to gốc toạ độ dịch xuống O'). Như vậy có thể
căn cứ nguyên tắc cự ly hãm tương ứng xây
Hình 3. Sự biến đổi giữa lực hãm
theo thời gian hãm 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:
2 1
tk = [ 1 - 1- . ] . tc (3)
3 1+ iω / b
Trong đó: tc - thời gian nạp gió xilanh toàn đoàn tàu.
Khi độ dốc đứng lượng iω = 0; tk = 0,425 tc (4)
b b
Công thức (3) chỉ khi iω ≥ - mới sử dụng. Khi iω = - ; tk đã tăng bằng tc. Nếu giá trị đại
3 3
b
số của độ dốc đương lượng nhỏ nữa tức là iω < - thì tk sẽ lớn hơn tc và ra ngoài khái niệm giả
3
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.
b + iω Trong hình 4 không vẽ ra to mà bỏ qua to
không tính. Khi độ dốc đương lượng iω = 0, gốc
tc
toạ độ ở điểm O, sau khi xét đến ảnh hưởng lực
D E
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
A
o' H
b
đường dốc lớn hơn lực hãm, tốc độ đoàn tàu tăng;
iω
từ A về sau, lực hãm lớn hơn lực xuống dốc, tốc
độ đoàn tàu giảm. Tại điểm H, tốc độ đoàn tầu
o
t
giảm đến tốc độ đầu khi hãm, quá trình chạy
tk
không kết thúc, thời điểm lực hãm đột biến tăng
đến trị số b. Sau điểm E là quá trình hãm hữu hiệu.
Hình 4. Sơ đồ giản hóa biểu diễn quan hệ
Từ đó có thể suy diễn ra thời gian chạy không
giữa lực hãm và thời gian hãm
xuống dốc cao, dài như sau:
i
1
1 + - (1 + 4. ω )
3 b .t
tk = (5)
c
iω
2.(1 + )
b
CT 2
b
Phạm vi ứng dụng của công thức (5) là iω ≤ - ; nó dùng phối hợp với công thức (3).
3
y (=tk/tc)
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
10
9
số của b cố định thì nó đại biểu cho iω, tung độ
8
tk
7
y= khi tc cố định thì nó là đại biểu của tk.
E
6
tc
5
4
Điểm A là điểm phân giới của hai đường
3
2
cong.
A
1 D
B
-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5
x (=iω/b *9)
Lω 9 1
của điểm A là - = - .
Trị số
b 3 3
Hình 5. Quan hệ thời gian chạy không
và tốc độ tương đương
Đường cong bên phải điểm A do công
thức (3) vẽ ra; bên trái điểm A được vẽ theo công thức (5).
Các công thức lý luận trên khá phức tạp trong vận dụng thực tế trong vận dụng thực tế
không 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 :
Khi hãm khẩn: tk = 3 - 0,07ij (s) (6)
Khi hãm thường: tk = (2,8 + 0,038r )×( 1- 0,03ij) ( s ) (7)
* Đối với đoàn tàu hàng:
Khi hãm khẩn: tk = ( 1,5 + 0,18n ) ×(1 - 0,05ij) (s) (8)
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 độc lập không phân biệt loại hình, thời gian chạy không tk đều theo
hãm khẩn 2s để tính.
Công thức (8) trong thực tế là công thức hãm khẩn mà không có tác dụng giảm cục bộ hãm
khẩn thì sử dụng công thức sau:
tk = (1,3 + 0,045n) × (1- 0,05 ij) (s) (10)
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.
Trong đó: BAD là đoạn dùng để tính ở đường bằng và dốc nhỏ; CT 2
BE dùng cho dốc cao, dài, thậm chí BE còn có thể phân thành hai đoạn đường
thẳng.
III. KẾT LUẬN
Bài báo giới thiệu cách tính thời gian chạy không một cách chính xác, nhằm giúp những
người 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.
Tài liệu tham khảo
[1]. Nguyễn Văn Chuyên. Sức kéo đoàn tàu, Hà Nội 2001.
[2]. Trường đường sắt Trung Quốc. Sức kéo đoàn tầu Bắc Kinh 1996.
[3]. Vũ Hoài Thu. Luận án Thạc sĩ, Hà Nội 2006♦
nguon tai.lieu . vn
