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 THƠNG 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: h Giới thiệu chung Kết cấu hạ tầng giao thông đường sắt Phương tiện giao thông đường sắt Tổ chức giao thông đường sắt Điều khiển giao thông đường sắt An toàn vận tải đường sắt h Giới thiệu chung Đường sắt, hay vận tải đường sắt, loại hình vận chuyển/vận tải hành khách hàng hóa phương tiện có bánh thiết kế để chạy loại đường đặc biệt là đường ray (đường rầy) Giao thơng hàng hóa đường sắt ở Việt Nam Đường ray bao gồm hai thanh thép chạy song song đặt cố định xuống chịu lực bằng gỗ, bê tông hay sắt thép (gọi chung tà vẹt) khoảng cách hai ray (gọi khổ đường) trì cố định Các ray tà vẹt đặt cải tạo có khả chịu lực nén lớn rải đá, nền bê tông, v.v Chạy đường ray là đoàn tàu – chuỗi phương tiện tự vận hành – đầu tàu, không tự vận hành – toa tàu nối với Tiếp xúc với đường ray bánh thép Các toa tàu di chuyển đường ray với lực ma sát nhiều so với phương tiện dùng bánh cao su trên đường thơng thường đầu tàu dùng kéo toa tàu sử dụng lượng hiệu Ưu điểm vận tải đường sắt Vận chuyển hàng hóa đường sắt hình thức vận chuyển giới hiệu cần đầu tư lớn Đường ray tạo bề mặt phẳng cứng giúp bánh tàu lăn với lực ma sát ít Ví dụ, toa tàu bình thường mang 125 hàng hóa bốn trục bánh Khi xếp đầy tải, tiếp xúc bánh với đường sắt bề mặt rộng đồng xu Điều giúp tiết kiệm năng lượng, nhiên liệu so với loại hình vận chuyển khác ví dụ đường nhựa Đồn tàu có mặt trước tiếp xúc nhỏ so với trọng lượng chúng chuyên chở, nhờ giảm lực cản khơng khí giảm lượng tiêu tốn Trong điều kiện tốt, đoàn tàu cần lượng so với vận chuyển đường từ 50% đến 70% với khối lượng vận chuyển (hoặc số hành khách) Hơn nữa, đường ray tà vẹt phân phối lực nén đoàn tàu khắp, cho phép mang tải lớn vận chuyển đường mà hao mòn đường lại thấp Vận tải đường sắt sử dụng diện tích không gian hiệu quả: khoảng thời gian, hai đường sắt đặt vận chuyển nhiều hàng hóa hành khách so với đường bốn xe Với lý trên, vận chuyển đường sắt loại hình vận chuyển cơng cộng chủ yếu nhiều quốc gia Ở Châu Á, hàng triệu người sử dụng đường sắt phương tiện lại thường xuyên tại Ấn Độ, Trung Quốc, Hàn Quốc và Nhật Bản Đường sắt phổ biến ở Châu Âu h Nhược điểm vận tải đường sắt Nhược điểm lớn ngành vận tải đường sắt có lẽ vốn đầu tư cao, kèm với thu hồi vốn tương đối chậm Xét phạm vi, quy mô lưu thông: tàu hỏa chạy trục chính, có sẵn đường ray Mà hệ thống đường ray Việt Nam chưa thể động loại hình khác đường bộ, đường thủy hay đường hàng không h h Phân loại • Đường sắt quốc gia (National railways) đường sắt phục vụ nhu cầu vận tải chung nước, vùng kinh tế liên vận quốc tế • Đường sắt thị (Urban railways) đường sắt phục vụ nhu cầu lại hàng ngày hành khách thành phố, vùng phụ cận, bao gồm đường sắt ngầm, đường sắt cao, đường sắt mặt đất số loại hình giao thơng thị tự động dẫn hướng • Đường sắt chuyên dùng (Specialized railways) đường sắt phục vụ nhu cầu vận tải riêng tổ chức, cá nhân h Các cấp đường sắt thị • Đường sắt thị chun chở khối lượng lớn; • Đường sắt thị chun 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 đường tàu điện ngầm (Metro, Subway, MRT) • Đặc trưng kỹ thuật vận hành – Tuyến cách ly hoàn toàn Trong thành phố, toàn phần lớn chiều dài tuyến nằm mặt đất Ở ngoại tuyến mặt đất cầu cạn – Bán kính đường cong tối thiểu: theo quy định 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 mức cao – Thời gian gián cách đoàn tàu cao (có thể đạt phút/chuyến/hướng) Đường sắt thị chun chở khối lượng trung bình • Năng lực chun chở từ 20.000 đến 40.000 người/hướng/giờ • Loại hình đặc trưng đường sắt nhẹ (Light Rail Transit) • Đặc trưng kỹ thuật vận hành – Tuyến cách ly hoàn toàn, cao chủ yếu cao h – Bán kính đường cong lớn 100 m, trường hợp khó khăn giảm xuống 50 m – Tổ chức điều hành chạy tàu tự động Các loại đường sắt đô thị khác • Năng lực chuyên chở 20.000 người/hướng/giờ • Loại hình đặc trưng đường sắt ray (Monorail), đường xe điện truyền thống (Tram), đường cho loại phương tiện giao thơng có dẫn hướng khác như: đồn tàu mơtơ tuyến tính (Linear Motor Train; Sky Train), đoàn tàu chạy đệm từ (Magnetic Levitation System) v.v – Đặc trưng kỹ thuật vận hành – Vị trí xây dựng: cao, mặt đất, mặt đất – Giao cắt: trường hợp khó khăn cho phép chung giao cắt đồng mức với đường đô thị – Tổ chức chạy tàu tự động, bán tự động theo tín hiệu đèn màu đường đô thị Hệ thống thông tin Hệ thống thông tin đường sắt cao tốc cận cao tốc • Hệ thống thông tin phải hỗ trợ hiệu cho việc quản lý, khai thác đường sắt thuận lợi cho người sử dụng dịch vụ đường sắt • Hệ thống thông tin phải lắp đặt đường truyền dẫn chuyên dùng riêng biệt; sử dụng cáp quang, kết hợp với thông tin vô tuyến thuộc băng tần khác nhau, kể thông tin vệ tinh; trang bị mạch vịng từ hệ thống thơng tin nội từ đường truyền dẫn công ty viễn thông khác để đảm bảo thông tin thơng suốt tình h • hệ thống thông tin phải đảm bảo đường truyền dẫn thiết bị đầu cuối dự phòng 1+1, hoạt động ổn định, chắn, phục vụ cho hệ thống điều khiển chạy tầu dịch vụ thông tin khác Hệ thống tín hiệu đường sắt cao tốc cận cao tốc • Hệ thống Tự động giám sát điều hành chạy tàu: Có chức khống chế đường chạy, giám sát vận hành đoàn tàu, lập điều chỉnh kế hoạch chạy tàu, tự động điều chỉnh tốc độ vận hành đồn tàu • Hệ thống Tự động bảo đảm an toàn chạy tàu (ATP) có chức năng: Kiểm sốt, khống chế tốc độ đồn tàu, bảo đảm khoảng cách đoàn tàu; Bố trí đường chạy đồn tàu dồn tàu, bảo đảm quan hệ liên khoá; Giám sát khống chế tốc độ vận hành 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 vị trí, đóng mở cửa đồn tàu đến ga; Lưu giữ thao tác lái tàu; Kết cấu hạ tầng giao thông đường sắt - Tuyến đường sắt gồm phần bản: Nền đường, cầu cống, kè, kiến trúc tầng trên, thơng tin tín hiệu, nhà ga - Trắc dọc đường sắt không gian: + Điểm phân giới: điểm quan trọng công tác chạy tàu: Đường phân giới phát triển đường (ga); Đường phân giới khơng phát triển đường: Điểm hiệu, cột tín hiệu; + Khu gian - Bình diện: Khu gian Ga - Mặt cắt ngang đường sắt Bình đồ khu gian Bình đồ khu gian • Đường thẳng đường cong: Đường thẳng xác định chiều dài hướng nó; - Chiều dài: tính rừ cuối đường cong đến đầu đương cong kia; h -Hướng đường góc hợp đường với đường khác chọn làm gốc (góc phương vị) Đường cong: - Dùng tránh chướng ngại, tránh vùng địa chất xấu làm giảm khối lượng công trình, - Đường cong đường cong trịn hay đường cong hịa hỗn; - Thơng số đường cong góc chuyển hướng , bán kính cong, chiều dài đường cong hịa hỗn Bình đồ, trắc dọc tai điểm phân giới ga - Ga tốt đặt đường thẳng, khó khăn đặt đường cong Bán kính đường cong phải theo quy phạm thiết kế; - Ga 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 khơng nên bố trí đường cong, đặc biệt đường cong trí chiều Ga xếp dọc có thẻ bố trí đường cong trí chiều phải đảm bảo đồn tàu nằm vừa -Dốc dọc lớn mà tàu khởi động phụ thuộc vào độ dốc hạn chế ngồi cịn phụ thuộc vào đầu máy -Chiều dài ga có ý nghĩa quan trọng phải xét theo phát triển tương lai cải tạo kéo dài ga khối lượng công trình tăng lên mà phải sửa chữa bình diện, trắc dọc đầu ga, chí phải cải tạo phương hướng đoạn đường Chiều dài ga phụ thuộc: -Sơ đồ phát triển đường ga: ga xếp dọc, xếp ngang, nửa dọc nửa ngang; h -Chiều dài sử dụng đường đón tiễn; -Số đường ga Kiến trúc tầng 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 truyền lực xuống tà vẹt • Hiện nay, có nhiều loại ray khác thường phân loại theo trọng lượng 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 ray với tà vẹt ray với ray để giữ cự ly ray tốt đảm bảo ray không bị xô Phụ tùng nối ray phải đảm bảo có độ bền cao đặc biệt tà vẹt bê tong có tuổi thọ cao, yêu cầu phụ tùng nối giữ ray phải có độ bền tương ứng Thêm vào phải có độ đàn hồi cao Ngồi phụ tùng nối giữ ray phải có khả giữ cự ly đường khơng đổi, điều chỉnh cự ly ray dễ dàng, xác • Các chi tiết phải đơn giản, gọn nhẹ, dễ chế tạo sửa chữa thuận tiền đơn giản kiểm tra, thay • Phụ kiện giữ ray có nhiều loại tùy thuộc vào loại tà vẹt (bê tơng, gỗ, sắt) Tà vẹt • Tà vẹt kết cấu đỡ ray có tác dụng chịu lực đoàn tàu truyền xuống truyền lực xuống lớp đá ba lát Nhờ tà vẹt tạo đàn hồi truyền lực nên đường làm việc tốt Ray ghìm giữ vào tà vẹt thành khung kết cấu ổn định tầng đá ba lát, bảo đảm yêu cầu kỹ thuật đặt ray khai thác đường h • Yêu cầu tà vẹt: tà vẹt phải có độ bền, độ đàn hồi khả chống mòn tốt, vận chuyển, chế tạo lắp đặt 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 tà vẹt Nó chịu lực từ tà vẹt Nó chịu lực từ tà vẹt truyền xuống truyền lực xuống đường Lớp đá ba lát cịn có tác dụng thoát nước, đảm bảo phần kết cấu tầng khô làm lớp đệm đàn hồi để giảm lực xung kích bánh xe • Vật liệu làm đá ba lát phải cần rắn chắc, ổn định, không bị vỡ vụn chèn, chịu phá hoại thời tiết, không bốc bụi tàu chạy, nước chảy không bị trôi, không cho cỏ mọc Phương tiện giao thông đường sắt Định nghĩa - Phương tiện giao thông đường sắt đầu máy, toa xe, toa xe động lực, phương tiện chuyên dùng di chuyển đường sắt (sau gọi tắt phương tiện) - Tàu phương tiện giao thông đường sắt lập đầu máy toa xe đầu máy chạy đơn, toa xe động lực, phương tiện động lực chuyên dùng di chuyển đường sắt - Phương tiện chun dùng tơ ray, gng máy, cần trục, máy chèn đường, máy kiểm tra đường phương tiện khác di chuyển đường sắt - Toa xe động lực toa xe có lắp động để tự di chuyển đường sắt - Toa xe khách toa xe dùng để chở khách, bao gồm toa xe động lực toa xe không động lực đoàn tàu điện tự hành chở khách, toa xe động lực đoàn tàu diesel tự hành chở khách toa xe khách kéo đầu máy Những toa xe vừa có khoang hành khách, vừa có khoang hành lý gọi toa xe khách - Toa xe hàng toa xe dùng để chở hàng hoá hành lý, bao gồm toa xe động lực toa xe khơng động lực đồn tàu điện chở hàng, toa xe động lực đoàn tàu diesel chở hàng toa xe hàng kéo đầu máy - Toa xe chuyên dùng toa xe có cấu tạo trang bị đặc thù để thực mục đích riêng như: kiểm tra đường sắt, kiểm tra đường điện, cứu viện mục đích khác h - Toa xe đặc biệt toa xe khách lắp đặt trang thiết bị tiện nghi đặc biệt bên xe - Toa xe khách tiếp cận người khuyết tật toa xe khách phải đáp ứng thêm yêu cầu kỹ thuật riêng để người khuyết tật tiếp cận sử dụng Tổ chức giao thông đường sắt Tổng quan Tổ chức chạy tầu đường sắt môn khoa học chuyên nghiên cứu kỹ thuật điều khiển trình khai thác vận tải đường sắt Đối tượng nghiên cứu tồn công việc liên quan đến điều hành khai thác vận tải đường sắt Điều khiển chạy tầu đường sắt có nhiệm vụ sau: • • • Tổ chức công tác khai thác đường sắt cách hợp lý, khoa học Đáp ứng đầy đủ nhu cầu vận chuyển xã hội với chi phí vận tải nhỏ Nghiên cứu, áp dụng thành tựu khoa học kỹ thuật tiên tiến vào lĩnh vực vận tải đường sắt Căn vào nhiệm vụ Tổ chức chạy tầu đường sắt có nội dung sau: • • • • Nghiên cứu quy trình cơng nghệ vận tải đường sắt yếu tố liên quan Quá trình khai thác vận tải đường sắt Hệ thống nhà ga điều hành công tác nhà ga đường sắt Tổ chức luồng xe kế hoạch lập tầu đường sắt h • • Biểu đồ chạy tầu lực thông qua đường sắt Kế hoạch ngày điều khiển huy chạy tầu Điều khiển giao thông đường sắt Hệ thống thơng tin tín hiệu • • • • • Thiết bị tín hiệu góp phần định nâng cao lực vận chuyển đảm bảo an toàn chạy tầu; Thiết bị tín hiệu hệ thống điều khiển chạy tầu dồn tầu đường sắt nhằm đảm bảo thực cách tốt nhất, an toàn tác nghiệp: Đón gửi tầu, dồn tầu, giải thể thành lập đoàn tầu Hệ thống thiết bị tín hiệu ga thực việc khống chế điều khiển hoạt động chạy tầu dồn tầu phạm vi ga Nó cho phép đồn tầu từ khu gian vào đỗ lại ga chạy thơng qua ga; Cho phép đồn tầu rời ga khu gian đến ga kế cận; Cho phép dồn dịch giải thể lập đoàn tầu theo mục đích vận chuyển Tất tác nghiệp phải giám sát, khống chế điều khiển cách chặt chẽ để bảo đảm an toàn chạy tầu nâng cao lực chạy tầu hiệu suất lao động Tầm nhìn tín hiệu • • • • • Tín hiệu vào ga, thơng qua, phịng vệ, ngăn đường 800m; Tín hiệu ga, bãi đường chính, tín hiệu vào bãi, tín hiệu báo trước tín hiệu dốc gù 400m; Tín hiệu ga, bãi đường phụ, tín hiệu dồn tàu, tín hiệu dẫn đường loại biểu thị khác 200m; Ở nơi đường cong, địa hình kiến trúc che khuất khơng bảo đảm tầm nhìn quy định cho phép giảm tầm nhìn tín hiệu vào ga, thơng qua, phịng vệ, ngăn đường xuống cịn 400m, trường hợp cá biệt 400m phải lớn 200m Quy định đặt cột tín hiệu • • • • Tín hiệu cố định phải đặt bên trái đường sắt theo hướng tàu chạy Tín hiệu khơng bảo đảm tầm nhìn quy định phải có tín hiệu lặp lại Tại nơi giao đường sắt đường có mật độ giao thơng cao phải đặt tín hiệu đường ngang h • • • Phía trước hai đầu cầu đường sắt mà mặt cầu dùng chung với đường phải đặt tín hiệu phịng vệ Khoảng cách từ mố cầu đến tín hiệu bên 100m Trên đường sử dụng cột cao, đường phụ sử dụng cột thấp An toàn vận tải đường sắt Nguyên nhân gây tai nạn - Đoàn tàu thường vận chuyển với vận tốc cao, vậy, chúng nặng có qn tính lớn khơng thể đường ray nên việc dừng tàu cần khoảng cách lớn Cho dù vận tải đường sắt coi hình thức vận chuyển an tồn nhất, có khả xảy tai nạn Những vụ tai nạn nhiều hình thức, từ việc trật bánh đâm va trực tiếp hai đoàn tàu va chạm với phương tiện giao thông đường bộ ở đoạn giao cắt Đâm va với phương tiện đường Hoa Kỳ xảy hàng ngàn vụ hàng năm, giết chết khoảng 500 người; Anh khoảng 30 vụ năm gây thương vong khoảng 12 người Biện pháp an toàn - Những biện pháp an toàn quan trọng vận tải đường sắt sử dụng hệ thống tín hiệu đường sắt quản lý tốt đoạn giao cắt với đường Cịi tàu báo hiệu có mặt tàu hỏa khu vực tín hiệu đường sắt giúp trì khoảng cách đồn tàu Ở Anh, nguyên nhân nửa số vụ tai nạn phá hoại bất cẩn Các tuyến đường sắt chia thành khu vực vùng nhỏ để điều tiết cho đảm bảo có đoàn tàu đường ray thời điểm Điều độ giao thông đường sắt tiến hành giống quản lý không lưu So với vận tải đường bộ, đường sắt an toàn Số liệu hàng năm cho thấy Hoa Kỳ Anh có 40.000 3.000 người chết tai nạn đường bộ, thương vong tai nạn đường sắt 1.000 20 h h