Nghiên cứu thông số hình học cơ bản của ghi đường sắt cao tốc,luận văn thạc sĩ xây dựng đường sắt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN ĐỨC TÂM NGHIÊN CỨU THÔNG SỐ HÌNH HỌC CƠ BẢN CỦA GHI ĐƯỜNG SẮT CAO TỐC CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT KHÓA 16 Hà Nội - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN ĐỨC TÂM NGHIÊN CỨU THƠNG SỐ HÌNH HỌC CƠ BẢN CỦA GHI ĐƯỜNG SẮT CAO TỐC CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÊ HẢI HÀ Hà Nội - 2012 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT    MỤC LỤC CHƯƠNG I - TỔNG QUÁT VỀ BỘ GHI ĐƯỜNG SẮT CAO TỐC 1.1 Giới thiệu loại hình ghi đường sắt cao tốc 1.1.1 Khái quát trình phát triển đường sắt cao tốc 1.1.1.1 Trước đại chiến giới thứ 1.1.1.2 Giữa hai đại chiến giới 1.1.1.3 Sau đại chiến thứ hai 1.1.2 Sự cần thiết phải tăng tốc độ qua ghi 11 1.1.3 Ghi cho đường sắt cao tốc 12 1.1.4 Các loại hình học ghi đường sắt cao tốc 12 1.1.4.1 Ghi tiếp tuyến 12 1.14.2 Ghi cát tuyến 13 1.1.4.3 Ghi xoắn ốc hay chuyển tiếp 14 1.2 Những nguyên tắc yêu cầu cơng tác lựa chọn thơng số hình học ghi đường sắt cao tốc 18 1.3 Đặt vấn đề nghiên cứu 18 CHƯƠNG II – TÍNH TỐN YẾU TỐ HÌNH HỌC CỦA GHI ĐƯỜNG SẮT CAO TỐC 20 2.1 Lưỡi ghi 20 2.1.1 Hình học lưỡi ghi 20 2.1.2 Góc lưỡi ghi 22 2.1.3 Chiều dài lưỡi ghi 23 2.1.3.1 Lưỡi ghi cong tròn kiểu tiếp tuyến 23 2.1.3.2 Lưỡi ghi dạng đường cong chuyển tiếp kiểu tiếp tuyến 24 2.1.3.3 Lưỡi ghi dạng cong chuyển tiếp kiểu cát thuyến 26 2.2 Phần nối dẫn 27 NGUYỄN ĐỨC TÂM CAO HỌC XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT – K16 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT    2.2.1 Lý thuyết hình học – gia tốc ly tâm chuyển tiếp 27 2.2.1.1 Gia tốc ly tâm – siêu cao không cân 27 2.2.1.2 Tỷ lệ biến đổi – biến thiên gia tốc ly tâm 29 2.2.1.3 Tỷ lệ biến đổi ảo 29 2.2.2 Hình học phần nối dẫn 32 2.2.3 Tính tốn phần nối dẫn 33 2.2.3.1 Đường cong dẫn dạng cong tròn 33 2.2.3.2 Phần đường cong chuyển tiếp ghi 35 2.3 Phần tâm ghi 36 2.3.1 Hình học tâm ghi 36 2.3.1.1 Hình học tâm ghi 36 2.3.1.2 Số hiệu ghi 37 2.3.2 Các kiểu tâm ghi 39 2.3.2.1 Tâm ghi di động ray tâm quay 39 2.3.2.2 Tâm ghi động ray cánh ghi quay 40 2.3.2.3 Dùng trượt lấp đầy gờ bánh tâm ghi tiêu trừ khoảng trống có hại 41 2.4 Tính tốn tốc độ cho phép đồn tàu qua ghi 42 2.4.1 Vận tốc cho phép khơng có chuyển tiếp tới đường cong dẫn 42 2.4.2 Vận tốc cho phép dựa sở khơng bố trí siêu cao đường cong dẫn 43 2.4.3 Vận tốc cho phép dựa điều kiện đầu vào 44 CHƯƠNG - XÁC ĐỊNH KÍNH THƯỚC HÌNH HỌC CƠ BẢN 47 BỘ GHI CÓ SỐ HIỆU PHÙ HỢP VỚI ĐƯỜNG SẮT CAO TỐC Ở 47 VIỆT NAM 47 3.1 Lựa chọn số hiệu ghi phù hợp với đường sắt cao tốc Việt Nam 47 NGUYỄN ĐỨC TÂM CAO HỌC XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT – K16 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT    3.1.1 Điều kiện đặc thù để xây dựng tuyến đường sắt cao tốc Hà Nội – Thành phố Hồ Chí Minh 47 3.1.1.1 Điều kiện tự nhiên đặc thù 47 3.1.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội đặc thù 49 3.1.2 Căn lựa chọn lựa chọn tiêu chuẩn kỹ thuật chủ yếu 51 3.1.2.1 Khái quát 51 3.1.2.2 Xem xét tiêu chuẩn đề xuất 51 3.1.2.3 Cơ sở tiêu chuẩn đề xuất 52 3.1.3 Tiêu chuẩn kỹ thuật chủ yếu đề xuất cho Dự án 52 3.1.4 Lựa chọn loại hình học ghi số hiệu ghi phù hợp với Đường sắt cao tốc Việt Nam 55 3.1.4.1 Lựa chọn loại hình học ghi 55 3.1.4.2 Lựa chọn số hiệu ghi 56 3.2 Tính tốn kích thước hình hình học ghi với số hiệu lựa chọn 56 Kết luận 64 Kiến nghị 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 PHỤ LỤC 67 NGUYỄN ĐỨC TÂM CAO HỌC XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT – K16 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT    MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Đến năm 2020 Việt Nam nhu cầu hành khách sử dụng đường sắt cao tốc 48 nghìn hành khách ngày gia tăng nhanh đưa đường sắt cao tốc vào khai thác Hiện liên doanh tư vấn Việt Nam – Nhật Bản(Vjc) tiến hành lập Báo cáo đầu tư xây dựng công trình Đường sắt cao tốc Hà Nội – TP Hồ Chi Minh Nghiên cứu thơng số hình học ghi cao tốc giúp cho nhà tư vấn thiết kế, chủ đầu tư nắm bắt kiến thức để lựa chọn ghi hợp lý phục vụ cho Đường sắt cao tốc Việt Nam sau Vì việc nghiên cứu đặt cần thiết trước mắt lâu dài Mục tiêu nghiên cứu đề tài Nghiên cứu để đưa yếu tố hình học cần thiết ghi cao tốc Đánh giá sơ lựa chọn loại hình ghi cao tốc phù hợp với Đường sắt cao tốc Việt Nam Đối tượng nghiên cứu Lựa chọn thơng số hình học ghi đường sắt cao tốc hợp lý để lắp đặt đường sắt cao tốc Việt Nam tương lai Phạm vi nghiên cứu Tính tốn chiều dài ghi đường sắt cao tốc, bán kính đường cong dẫn, kích thước đường kính trục ghi Phương pháp nghiên cứu Thông qua việc nghiên cứu tổng quan đường sắt cao tốc ghi đường sắt cao tốc nước giới, luận văn sâu phân tích sở khoa học, so sánh ưu nhược điểm loại hình ghi đề xuất thơng số hình học với số liệu ghi phù hợp với đường sắt cao tốc Việt Nam NGUYỄN ĐỨC TÂM CAO HỌC XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT – K16 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT    CHƯƠNG I – TỔNG QUÁT VỀ BỘ GHI ĐƯỜNG SẮT CAO TỐC 1.1 Giới thiệu loại hình ghi đường sắt cao tốc 1.1.1 Khái quát trình phát triển đường sắt cao tốc Tốc độ khái niệm tương đối mang tính thời gian Ở thời kỳ lịch sử khác nhau, với trình độ khoa học kỹ thuật trang bị kỹ thuật khác nhau, hình thành tiêu chuẩn tốc độ thời kỳ Năm 1825, nước Anh xây dựng tuyến đường sắt giới, năm 1830 tổ chức thi tốc độ tàu hoả tuyến đường Chiếc đầu máy nước mang nhãn hiệu "Hoả tiễn" hình dung nhanh tên lửa, kéo toa 17 tấn, chạy đường tà vẹt gỗ, tốc độ bình quân đạt 22 km/h, nhanh nhiều so với xe ngựa kéo thời Năm 1948, tuyến Lỗ Vinh Trung Quốc chạy đoàn tàu "Nhanh bay", đầu máy nước kéo toa xe khách, tồn hành trình hết 5h, tốc độ lữ hành đạt 60km/h, lúc xem tốc độ tưởng Tốc độ tiêu chí sống cịn giao thơng vận tải đại Sự phát triển đường sắt trăm năm qua, khơng ngừng tìm kiếm, thăm dị khả nâng cao tốc độ Vào cuối kỷ 19, Anh, Pháp chế tạo đồn tàu tốc độ thí nghiệm 145 144 km/h đầu máy nước Năm 1893, Mỹ tạo tốc độ thí nghiệm 181 km/h đường sắt trung ương Newyork Năm 1903, Đức sử dụng đầu máy điện lập đoàn tàu tốc độ thí nghiệm 210km/h, năm 1931 dùng nhóm toa động diezen, chạy thí nghiệm cao tốc Béc lin - Hăm buốc, tốc độ cao đạt 230km/h Sau đại chiến giới thứ 2, hàng không dân dụng đường ôtô cao tốc phát triển mạnh thúc đẩy đường sắt phải nâng cao tốc độ NGUYỄN ĐỨC TÂM CAO HỌC XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT – K16 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT    Ngày 28/3/1955 Pháp dùng đầu máy điện kéo toa xe khách chạy thí nghiệm, tốc độ tức thời cao nhất, hai lần đạt 331 km/h Năm 1981 Đức dùng nhóm toa động điện ICE lại tạo kỷ lục 406.9 km/h Tháng 5/1990 Pháp lại tạo kỷ lục 515.3km/h tầu TGV-A Tháng 12/1993 Nhật Bản sử dụng nhóm toa động điện STAR 21 chạy tuyến Thượng Việt tốc độ đạt 425 km/h Những tốc độ thí nghiệm phải qua số năm sau thức thực vận doanh, chứng tỏ xu vươn tới đỉnh cao tốc độ đường sắt giới Chạy tàu cao tốc tiêu chí quan trọng đại hố đường sắt Tốc độ chạy tàu tốc độ thực thống vận doanh, khơng phải tốc độ thí nghiệm Hiện nay, cách nhìn nhận tương đối thống giới: đường sắt cao tốc đường sắt có tốc độ cao đạt 200km/h, tốc độ lữ hành 150km/h, tốc độ 140-160 km/h tốc độ nhanh, tốc độ 120 km/h tốc độ thường Ở Trung Quốc, tốc độ cao đạt 160km/h (Như tuyến Quảng Châu - Thâm Quyến) gọi chuẩn cao tốc, tốc độ cao đạt 140km/h gọi tốc độ nhanh Tình hình phát triển tốc độ vận doanh giới sau: 1.1.1.1 Trước đại chiến giới thứ Trước đại chiến giới thứ (1914-1918), đường sắt phần lớn nước tư giai đoạn phát triển, xây dựng dồn dập tuyến Hai nước Anh, Mỹ có mạng lưới hồn thành bản, cơng ty bắt đầu lấy việc nâng tốc độ làm thủ đoạn cạnh tranh nhằm thu hút hành khách Năm 1895, đường sắt bên bờ Đại Tây Dương Anh từ London đến A Bac Tin dài 868km dùng đầu máy nước kéo đoàn tàu khách tổng trọng 70 tấn, đỗ ga đường, chạy hết 8h32min, tốc NGUYỄN ĐỨC TÂM CAO HỌC XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT – K16 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT    dộ chạy bình quân 101.6km/h Tuyến đường sắt phía đơng từ London đến A Bec Lin dài 842km sử dụng đầu máy nước kéo tàu khách tổng trọng 105 tấn, vận hành 8h40min, tốc độ chạy bình quân đạt 97km/h Năm 1902 đường sắt trung ương Newyork đường sắt Pin Trô cạnh tranh hai tuyến song song từ New york đến Chicago, vận hành tồn hành trình bình qn hết 24h, công ty thứ chạy 1550 km, tốc độ chạy suốt bình qn 64.5 km/h, cơng ty sau chạy 1460km, tốc độ chạy bình quân 61.0km/h Đầu máy nước sau chạy 50-60 km phải dừng lại lấy nước Để giảm bớt số lần phải dừng lại, công ty đường sắt Anh, Mỹ dùng cách cấp nước máng nước, đầu máy trình chạy, hạ chắn xuống dùng gầu múc nước từ máng nước đường sắt lên đầu máy Đường sắt Anh dùng hai đoàn tàu chạy chiều với tốc độ đường liền để xếp dỡ bưu kiện sang mà không dừng tàu 1.1.1.2 Giữa hai đại chiến giới Trong đại chiến thứ nhất, nước Tây Âu bị ảnh hưởng chiến tranh xu phát triển tốc độ chạy tàu hạ thấp 30 năm sau nhờ sử dụng sức kéo diezen cạnh tranh công ty đường sắt, nên tốc độ chạy tàu đường sắt lại tăng mạnh Đường sắt sử dụng sức kéo nước: vào khoảng năm 30, công ty đường sắt Ai Tơ Phây Mỹ chạy tuyến phía Nam dài 325.9 km đạt tốc độ 134.8 km/h Năm 1936 đoạn đường từ Beclin đến Hăm buốc Đức, đạt tốc độ 200 km/h Năm 1928 tàu TôCáchLan đường sắt bắc London lập kỷ lục suốt chiều dài 630 km từ London đến Ai ty bao dừng tàu, đến năm 1958 Anh ngày có 26 chuyến tàu chạy đầu máy nước, lấy nước máng NGUYỄN ĐỨC TÂM CAO HỌC XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT – K16 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT    nước, chạy khoảng 350 - 480 km mà không dừng tàu Đường sắt sử dụng sức kéo diezen: năm 1934 đường sắt Thái Bình Dương Mỹ chạy đầu máy diezen kéo toa xe khách, tốc độ cao đạt 193 km/h, đoạn đường dài 204 km, tốc độ bình qn 148 km/h Nhóm toa động diezen Đức đường Beclin - Hanoway HaMua, tốc độ cao đạt 160 km/h, tốc độ bình quân 132 - 134 km/h 1.1.1.3 Sau đại chiến thứ hai Trong thời kỳ đại chiến giới thứ hai, đường sắt nước châu Âu bị tàn phá tốc độ chạy tàu bị giảm sút nhiều, đến năm 50, khôi phục mức trước chiến tranh Tốc độ nói chung khoảng 140 km/h, cá biệt đạt 160 km/h, tốc độ lữ hành số sức kéo điện, sức kéo diezen đạt 120 - 135 km/h, sức kéo nước đạt 110 km/h Sau đại chiến giới thứ hai, đường ôtô cao tốc hàng không dân dụng bước hưng thịnh Lượng vận tải hàng hoá, hành khách đường sắt ngày giảm sút, kinh doanh thua lỗ, có lúc gọi "doanh nghiệp buổi chiều tà" Để cạnh tranh với đường ôtô cao tốc hàng không dân dụng, đường sắt cao tốc phải bước phát triển Sau năm 50, Nhật dự kiến phát triển đường sắt cao tốc Tháng 10 năm 1964 tuyến New ToKaiDo từ Tokyo đến OSaKa dài 515 km khai thơng Năm 1965 đồn tàu "ánh sáng" chạy với tốc độ cao 210 km/h, dọc đường dừng lại hai ga, thời gian lữ hành 3h10min, tốc độ lữ hành 162.8km/h Từ Tokyo đến OSaKa, thời gian tàu thời gian máy bay tương đương nhau, giá vé đường sắt lại rẻ hơn, thời gian giãn cách cách chuyến tàu ngắn, nên phần nhiều hành khách máy bay chuyển sang tàu, lượng vận chuyển hành khách đường sắt tăng lên hàng năm, lợi nhuận tăng theo Năm 1975, NGUYỄN ĐỨC TÂM CAO HỌC XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT – K16 56 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT    đổi tàu vào ghi khỏi ghi Tuy nhiên loại có lưỡi ghi tâm ghi dài phức tạp Kiến nghị: Qua việc phân tích loại hình học ghi xin kiến nghị chọn loại hình học ghi có lưỡi ghi xoắn ốc hay chuyển tiếp với đường cong trịn đơn kéo dài từ gót lưỡi ghi đến cuối tâm ghi cho đường sắt cao tốc Việt Nam 3.1.4.2 Lựa chọn số hiệu ghi Với dự án đường sắt cao tốc Việt Nam tốc độ thiết kế 350km/h, tốc độ khai thác 300km/h Để đoàn tàu qua ghi với vận tốc từ 200km/h trở lên (ghi đường vượt) thiết yêu cầu phải dùng ghi có độ mở nhỏ Dựa theo kinh nghiệm thiết kế ghi đường sắt cao tốc nước giới áp dụng vào với Việt Nam kiến nghị sử dụng ghi có số hiệu N từ 40 trở lên 3.2 Tính tốn kích thước hình hình học ghi với số hiệu lựa chọn L L A B L  O D LS C Rs L Rc Rc Hình 3-1: Sơ đồ hình học ghi lựa chọn * Các số liệu đầu vào cho sau: - Dải vận tốc thiết kế: 200km/h, 210km/h, 220km/h - Số hiệu ghi tương ứng N = 40; 43; 46 (Góc chuyển hướng tương ứng α = 1025’36”; 1019’56”; 1014’43”) NGUYỄN ĐỨC TÂM CAO HỌC XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT – K16 57 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT    - Toa xe tính tốn có cự ly hai tâm giá chuyển hướng: 17.5m - Gia tốc ly tâm dư: 0,506m/s2 - Biến thiên gia tốc ly tâm dư vào ghi: 0,61m/s3 - Siêu cao thiếu lớn nhất: 80mm - Khoảng cách má tác dụng ray má tác dụng ray lưỡi ghi vị trí gót ghi h = 150mm Sau bước tính tốn: Bước 1: Xác thơng số hình học bản: - Lựa chọn bán kính cong đầu lưỡi ghi Rs: Áp dụng công thức (2.2-10) thông số đầu vào ta có: Rs  V3 3, 63.L. => Siêu cao thiếu tương ứng, theo công thức (2.2-6): hthiếu = 11,8 V2 Rs - Lựa chọn bán kính đường cong dẫn Rc: Áp dụng cơng thức (2.2-9) ta có: V2 Rc  3, 62. => Siêu cao thiếu tương ứng, theo công thức (2.2-6): hthiếu = 11,8 V2 Rc - Chọn chiều dài lưỡi ghi Ls theo công thức (2.1-5):         6.R.Rs h.(2.Rc  Rs ) Ls  2.Rc  Rs   Bước 2: Kiểm tra vận tốc cho phép đoàn tàu qua ghi: - Vận tốc cho phép dựa sở không chuyển tiếp đường cong dẫn, theo công thức (2.4-1) ta có: V  4,  R  70 NGUYỄN ĐỨC TÂM (km/h) CAO HỌC XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT – K16 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT 58 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT    - Vận tốc cho phép dựa cớ sở khơng bố trí siêu cao đường cong dẫn, theo cơng thức (2.4-3) ta có: R.hthieu 11,8 V (km/h) Bước 3: Tính tốn kích thước ghi chọn: Các kích thước tính dựa theo cơng thức thành lập phụ lục - Chiều dài đoạn L1 L2: Theo công thức (C-7) phụ lục ta có: y2   L1  T1  sin    l X   X  l  L2  3.cos cos  Với giá trị trung gian tính theo cơng thức đây: T1  R.tg   L0 24.R.sin  (3.T2  2.l ).R.L0 tg  X (2.R.L0 tg   l ) L0  Rs Ls Rs  R l  L0  Ls T2  R.tg   L0 L  24.R.tg  β= α + θ  rad  l2 2.R.L0 - Chiều dài đoạn cong tròn: Larc = R.(β – θ)rad  rad  NGUYỄN ĐỨC TÂM L0 2.R CAO HỌC XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT – K16 59 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT    - Khoảng cách tim đường theo phương vng góc với đường ray hướng thẳng cuối ghi: CD = L1.sinα - Chiều dài ghi L: L = L1 + L2 Các thơng số kích thước hình học số hiệu ghi tính toán ghi theo bảng đây: Bảng 3-3: Các thơng số hình học kiểm tra vận tốc đồn tàu qua ghi Stt Xác định thơng số hình học Ký hiệu V= 200km/h N = 40 Rs (m) Giá trị tính tốn 15832.67 hthiếu 6099.64 hthiếu Ký hiệu V= 210km/h N = 43 Rs (m) lựa chọn Theo Theo công công thức thức (2.4-1) (2.4-3) 16000 6100 55.811 hình học 273.34 209.62 Giá trị tính tốn 18594.41 lựa chọn Theo Theo công công thức thức (2.4-1) (2.4-3) 18600 NGUYỄN ĐỨC TÂM Kết luận Các thơng số hình học (mm) hthiếu ghi thỏa mãn thiết kế hthiếu Rc (m) lựa chọn với vận tốc 56 Giá trị Kết luận Các thông số 77.4 (mm) Ls (m) Giá trị 29.5 (mm) Rc (m) Kiểm tra vận tốc qua ghi V (km/h) 28.0 6724.86 286.62 219.69 lựa chọn 6700 ghi thỏa mãn 77.7 với vận tốc CAO HỌC XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT – K16 60 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT    (mm) thiết kế Ls (m) 59.20 Giá trị Ký hiệu V= 220km/h 59 21379.26 chọn công công thức thức (2.4-1) (2.4-3) Các thông số hthiếu hình học 26.7 Rc (m) Kết luận 21400 (mm) N = 46 Theo lựa tính tốn Rs (m) Theo Giá trị 6724.86 301.37 7400 lựa chọn 230.88 ghi thỏa mãn hthiếu (mm) với vận tốc 77.2 Ls (m) 62.747 thiết kế 63 Bảng 3-4: Các kích thước ghi số hiệu N = 40 Giá trị trung gian Lo l (m) (m) [1]  [2]  [3]  [4]  90.50 34.50 1029’1 003’4 5 9” 3” 0”  Giá trị cần tìm T1 T2 X y2 L1 L2 L Larc CD (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) [5]  [6]  [7]  [8]  [9]  [10]  [11]  [12]  [13]  [14]  0025’3 81.39 122.33 103.63 0.11 77.09 92.13 169.22 113.21 1.91 3   Bảng 3-5: Các kích thước ghi số hiệu N = 43 Giá trị trung gian Lo l (m) (m) [1]     [2]  [3]  [4]  [5]  92.50 33.50 1023’3 0 ” 003’7 0023’43 NGUYỄN ĐỨC TÂM ” ” Giá trị cần tìm T1 T2 X y2 L1 L2 L Larc CD (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) [6]  [7]  [8]  [9]  [10]  [11]  [12]  [13]  [14]  83.07 124.80 106.60 0.09 79.13 95.53 174.66 115.66 1.84 0 CAO HỌC XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT – K16 61 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT    Bảng 3-6: Các kích thước ghi số hiệu N = 46 Giá trị trung gian Lo l (m) (m) [1] [2]    [3] [4] [5] Giá trị cần tìm T1 T2 X y2 L1 L2 L Larc CD (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] 96.064 33.064 1017’21” 002’39”0022’19” 85.618 129.130 110.757 0.086 81.790 99.657 181.447 118.441 1.778 Bảng 3-7: Bảng tổng hợp yếu tố, kích thước hình học thơng số ghi số hiệu 40, 43 46 Stt Tên gọi Ký hiệu N=40 N=43 N=46 Đơn vị Vận tốc thiết kế V 200 210 220 km/h Bán kính đầu lưỡi ghi Rs 16000 18600 21400 m Siêu cao thiếu (tương ứng với Rs) hthiếu 29.5 28.0 26.7 mm Tỉ lệ biến đổi ảo VTR 93.7 93.3 93.2 mm/s Chiều dài lưỡi ghi Ls 56 59 63 m Thời gian vượt qua t1 1.01 1.06 1.13 s Bán kính đường cong dẫn Rc 6100 6700 7400 m Siêu cao thiếu (tương ứng với R) hthiếu 77.4 77.7 77.2 mm 47.5 49.1 49.0 mm/s Tỉ lệ biến đổi đường cong chuyển tiếp TR 10 Chiều dài đường cong tròn Larc 11 Thời gian vượt qua t2 12 Chiều dài ghi L 13 Thời gian vượt qua ghi t 3.05 3.04 3.07 s 14 Khoảng cách tim đường cuối ghi CD 1.919 1.840 1.778 m 113.215 115.660 118.441 2.04 1.98 1.94 169.223 174.667 181.447 m s m   NGUYỄN ĐỨC TÂM CAO HỌC XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT – K16 62 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT    160 141,15 140 Siªu cao thiÕu (mm) TØ lƯ biÕn ®ỉi ¶o (mm/s) TØ lƯ biÕn ®ỉi thùc (mm/s) 100 93,7 77,4 80 77,4 60 47,5 47,5 40 169,223 0,00 -40 56 -20 8,75 29,5 20 -8,75 Siªu cao thiếu, mm Tỉ lệ biến đổi, mm/s 120 Cong tròn Cong chuyÓn tiÕp -60 -20 20 40 60 80 100 120 140 180 160 Khoảng cách theo chiều di ghi, m Hình 3-2: Đồ thị thể siêu cao thiếu, tỉ lệ biến đổi thực ảo ghi có số hiệu N = 40 160 142,39 140 Siªu cao thiếu (mm) Tỉ lệ biến đổi ảo (mm/s) Tỉ lƯ biÕn ®ỉi thùc (mm/s) 100 93,3 77,7 80 77,7 60 49,1 49,1 40 174,667 -40 59 8,75 -20 0,00 28 20 -8,75 Siªu cao thiÕu, mm TØ lƯ biến đổi, mm/s 120 Cong tròn Cong chuyển tiếp -60 -20 20 40 60 80 100 120 140 160 180 Khoảng cách theo chiều di ghi, m Hỡnh 3-3: Đồ thị thể siêu cao thiếu, tỉ lệ biến đổi thực ảo ghi có số hiệu N = 43 NGUYỄN ĐỨC TÂM CAO HỌC XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT – K16 63 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT    160 142,17 140 Siªu cao thiếu (mm) Tỉ lệ biến đổi ảo (mm/s) Tỉ lệ biÕn ®ỉi thùc (mm/s) 100 93,2 77,2 80 77,2 60 49 49 40 181,447 -40 63 8,75 -20 0,00 26,7 20 -8,75 Siªu cao thiÕu, mm TØ lƯ biÕn ®ỉi, mm/s 120 Cong trßn Cong chun tiÕp -60 -20 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Khoảng cách theo chiều di ghi, m Hỡnh 3-4: Đồ thị thể siêu cao thiếu, tỉ lệ biến đổi thực ảo ghi có số hiệu N = 46 Kiến nghị: Chọn số hiệu ghi N = 40 với tốc độ thiết kế 200km/h cho đường sắt cao tốc Việt Nam NGUYỄN ĐỨC TÂM CAO HỌC XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT – K16 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT 64 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT    KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Hiện dự án đường sắt cao tốc Việt Nam đề xuất thông số kỹ thuật bản, việc nghên cứu thơng số hình học ghi dự kiến áp dụng cho đường sắt cao tốc cần thiết Từ việc nghiên cứu thơng số hình học ghi dùng cho đường sắt cao tốc so với đường sắt thông thường nhận thấy có số khác biệt: - Lưỡi ghi đường sắt cao tốc dùng lưỡi ghi cong tròn dạng đường cong chuyển tiếp - Đường cong nối dẫn dạng đường cong trịn với bán kính lớn sử dụng dạng đường cong chuyển tiêp - Chiều dài ghi dài với góc mở nhỏ số hiệu ghi lớn - Yêu cầu điều kiện đầu vào chặt chẽ để đạt điều kiện tiện nghi cho hành khách Thơng qua việc phân tích ưu nhược điểm loại hình ghi chúng tơi thấy ghi đường sắt cao tốc áp dụng cho Việt Nam nên sử dụng loại ghi dạng đường cong chuyển tiếp có số hiệu ghi N=40 Kiến nghị Đề tài nghiên cứu thơng số hình học ghi dùng cho đường sắt cao tốc Đây sở để thiết kế hình học chi tiết cho ghi đường sắt cao tốc tính tốn kết cấu đường ray ghi NGUYỄN ĐỨC TÂM CAO HỌC XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT – K16 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT 65 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT    Kết nghiên cứu đề tài sử dụng làm tài liệu chuyên đề để giảng dạy cho chuyên ngành đường sắt trường Đại học, Cao đẳng Giao thông vận tải Việt Nam Đề tài dừng nội dung lựa chọn thơng số hình học cho ghi cần tiếp tục nghiên cứu đề tài luận văn sau NGUYỄN ĐỨC TÂM CAO HỌC XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT – K16 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT 66 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT    TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] KS Lê Văn Cử, Ths Bùi Thị Trí , PGS.TS Nguyễn Thanh Tùng - Kết cấu tầng Đường sắt, 2009 [2] Cấp kỹ thuật đường sắt 22 TCN 362-07 [3] Báo cáo đầu tư xây dựng cơng trình đường sắt cao tốc Hà Nội T.P Hồ Chí Minh – Tư vấn Nhật Việt 2009 [4] Cấp kỹ thuật đường sắt 22 TCN 362-07 [5] Quyết định số 1436/QĐ – TTg ngày 10/09/2009 thủ tướng phủ phê duyệt điều chỉnh quy hoạch tổng thể phát triển ngành giao thông vận tải đường sắt Việt Nam đến năm 2020 tầm nhìn xa đến năm 2050 [6] Quyết định số 1686/QĐ-TTg ngày 20/11 năm 2008 thủ tướng phủ phê duyệt chiến lược phát triển giao thông vận tải đường sắt Việt Nam đến năm 2020 tầm nhìn đến năm 2050 [7] Railroad design and rehabilitation by Donald L.Basham, P.E,Dr.James W Wright, P.E, Kathleen I.Ferguson, P.E, Dr.Get W.Moy, P.E, 2000 [8] American railway engineering and Maintenance og way association – Practical Guide to Raiway Engineering, 2003 [9] Modern railway track, Second Edition by Coenvaad Esveld, 2001 [10] Turnout for High Speed by T.R.Natarajan [11] High Speed Turnouts and Its Design Calculation by A.K.Pramannik [12] Dự án đường sắt cao tốc California (Bản tiếng Anh), 2009 [13] Track Design Handbook, 05 June 2010 [14] T.G.IAKOBIEVA tác giả - Đường sắt 2001 (bản tiếng Nga) NGUYỄN ĐỨC TÂM CAO HỌC XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT – K16 67 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT    PHỤ LỤC A – Các yếu tố đường cong chuyển tiếp Phương trình đường cong: y  x3 x3  6.C 6.R.L0 R – bán kính đường cong Lo – Chiều dài đường cong chuyển tiếp R s  y 4s l /3 l Lo/2 Lo/2 Lo Các yếu tố đường cong chuyển tiếp: - Tung độ: y - Lượng dịch: S  l3 6.R.L0 (A-1) L2 o 24.R (A-2) - Hệ số góc tiếp tuyến: tg  - Bán kính cong vị trí l: Rl  l2 2.R.L0 R.L0 l (A-3) (A-4) B – Đường cong tròn nối đầu đường cong chuyển tiếp Trong trường hợp đường cong chuyển tiếp bố trí đầu đường cong trịn hình vẽ NGUYỄN ĐỨC TÂM CAO HỌC XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT – K16 68 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT    z2 z1 T2  To Lo t  T1 To  s R   O Xác định thông số đường cong: - Chiều dài đường tang T0: T0  R.tg  (B-1) - Các đại lượng phụ trợ:  L0 s   z1  sin  24.R.sin     z  s.cotg   L0  24.R.tg  (B-2) - Chiều dài toàn đường tang hai nhánh: T1  T0  z1  R.tg   T2  T0  z2  t  R.tg L0 24.R.sin    L0 L  24.R.tg  (B-3) (B-4) - Chiều dài đường cong tròn lại: KT0’ = R.(β – θ)rad NGUYỄN ĐỨC TÂM (B-5) CAO HỌC XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT – K16 69 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT    Với:  rad  L0 2.R C – Tìm chiều dài L1 L2 cho trước R, Rs, Ls α R R Rs Ls L2 C B y1  l /3 A l D F L1   T1 y2 E X T2 - Xác định L0 l Ta có: L0 – Ls = l Và theo công thức (A-4): Rs  Giải ta được: R.L0 l Rs Ls   L0  Rs  R  l  L  L s  (C-1) - Xác định góc β: β=α+γ Với:  rad  (C-2) l2 2.R.L0 Xét tam giác đồng dạng ΔABF ΔACE ta có: BF AF  CE AE hay l / y1  X y2 Theo cơng thức (A-1) ta có: NGUYỄN ĐỨC TÂM y1  l3 6.R.L0 CAO HỌC XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT – K16 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT 70 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT     y2  X l 2.R.L0 Mặt khác ta có: (C-3) X = T2 – 2.l/3 + y2.cotgβ (C-4) Từ công thức (B-7) (B-8) giải được: (3.T2  2.l ).R.L0 tg  X (2.R.L0 tg   l ) (C-5) Thay X công thức (B-9) vào (B-7) ta có: (3.T2  2.l ).l tg  y2  (2.R.L0 tg   l ) (C-6) - Chiều dài đoạn L1 L2 theo hình vẽ ta có: y2   L1  DE  T1  sin    l X   X  l  L2  AD  cos 3.cos  NGUYỄN ĐỨC TÂM (C-7) CAO HỌC XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT – K16