Đề Tài Tính toán kiểm nghiệm khối lượng kéo cho đoàn tàu hàng vận dụng trên tuyến đường sắt Hà Nội – Lào Cai

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VÂN TẢIKHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN ĐẦU MÁY TOA XE VÀ TÀU ĐIỆN METRO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề Tài: Tính toán kiểm nghiệm khối lượng kéo

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VÂN TẢI

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN ĐẦU MÁY TOA XE VÀ TÀU ĐIỆN METRO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề Tài: Tính toán kiểm nghiệm khối lượng kéo cho đoàn tàu hàng

vận dụng trên tuyến đường sắt Hà Nội – Lào Cai

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Duy Kiên

Lớp : 67DCDM21

Chuyên ngành : CNKT Cơ khí đầu máy toa xe và tàu điện metro

Giảng viên hướng dẫn : ThS Phạm Huy Khương

NỘI

DUNG

CHƯƠNG 1 LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN VÀ KIỂM NGHIỆM KHỐI LƯỢNG KÉO ĐOÀN TÀU

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ TUYẾN ĐƯỜNG SẮT

HÀ NỘI – LÀO CAI

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM KHỐI

CHƯƠNG 1

LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN VÀ

KIỂM NGHIỆM KHỐI LƯỢNG

KÉO ĐOÀN TÀU

 1.1 Các loại lực tác dụng lên đầu máy khi vận

hành

1.1.1 Lực kéo đầu máy

a Khái niệm: Lực kéo đầu máy là

ngoại lực cùng chiều với chiều

chuyển động của đoàn tàu do thiết

bị truyền động lực gây ra

b Kí hiệu và đơn vị

- Kí hiệu: F

- Đơn vị: kN

c Phân loại: Căn cứ vào quá trình

truyền công cơ giới, lực kéo đầu

máy chia làm 4 loại:

1.1.2 Lực cản vận hành đoàn tàu

a Khái niệm: Là lực cản tự nhiên cùng phương ngược chiều với chiều chuyển động, cản trở chuyển động đoàn tàu

Trong đó:

1.1.3 Lực hãm đoàn tàu

a Khái niệm và phân loại

Khái niệm:

+ Ngoại lực ngược hướng

vận động của đoàn tàu do

thiết bị hãm sinh ra, có tác

+ Hãm khẩn: trong trường hợp khẩn cấp phải cho dừng đoàn tàu càng nhanh càng tốt

Theo phương thức: Phân

thành hai loại hãm guốc

và hãm động lực

+ Hãm guốc sử dụng gió ép ép guốc hãm vào mặt lăn bánh

xe phát huy tốt ở tốc độ thấp, tốc độ cao tác dụng kém

+ Hãm động lực sử dụng trên đầu máy và toa xe có nguồn động lực phát tốc độ cao ở tốc

độ thấp thì tác dụng kém

 1.2 Hợp lực tác dụng lên đoàn tàu khi vận hành

c = = ; (N/kN) (1.56) + Hợp lực đơn vị chạy đà:

c = = = -ω , (N/kN) (1.57)

▸  

1.3 Lý thuyết tính toán, kiểm nghiệm khối lượng kéo đoàn tàu

1.3.1 Tính toán khối lượng kéo theo độ dốc hạn chế

Gj = (1.60)Trong đó:

Fj – lực kéo tính toán đầu máy, N

P – khối lượng tính toán đầu máy, tấn

ω’o, ω”o – lực cản cơ bản đơn vị của đầu máy, toa xe ở độ dốc hạn

chế, N/kN

ij – độ dốc quy đổi o/oo của độ dốc hạn chế

G – khối lượng kéo

g – gia tốc trọng trường lấy g = 9,8m/s2

Kiểm nghiệm: Nếu khối lượng đoàn tàu xác lập G < Gj thì đoàn tàu có thể

vượt dốc hạn chế an toàn

▸  

1.3.2 Tính toán khối lượng kéo độ dốc đoạn khởi động

Gq = (1.64)

Trong đó:

Fq : lực kéo khởi động tính toán của đầu máy, N

ω’q, ω”q: lực cản khởi động đơn vị của đầu máy toa xe, N/kN

iq: độ dốc quy đổi 0/00 của đoạn khởi động

Kiểm nghiệm: Nếu khối lượng đoàn tàu thành lập G < Gq thì đoàn tàu có thể khởi

động được

▸  

1.3.3 Tính toán khối lượng kéo theo chiều dài hữu hiệu

của nhà ga

Ge = Gc + Gs (1.65) Trong đó:

Le – chiều dài hữu hiệu nhà ga, m

Gc – tổng trọng lượng bình quân mỗi xe hàng, tấn

Lc – chiều dài bình quân mỗi xe hàng, m

Lj – chiều dài đầu máy, m

Ls – chiều dài toa trưởng tàu, m

Gs – khối lượng toa trưởng tàu, tấn

Kiểm nghiệm: Nếu khối lượng đoàn tàu xác lập G< Ge thì đoàn tàu

có thể dừng đỗ ở tất cả các ga trên tuyến

▸  

1.3.4 Tính toán khối lượng kéo theo bán kính cong nhỏ nhất

Khối lượng kéo tính toán theo bán kính đường cong nhỏ được xác định

theo công thức như sau:

Gr = (1.66) Trong đó:

Fr – Lực kéo bám đầu máy, N

ω’o, ω”o – Lực cản cơ bản đơn vị đầu máy toa xe ở tốc độ tính toán,

N/kN

ir – Độ dốc quy đổi tại nơi có bán kính cong nhỏ nhất

Kiểm nghiệm: Nếu khối lượng đoàn tàu xác lập G < Gr thì đoàn

tàu vận hành thông qua đường cong có bán kính nhỏ an toàn

CHƯƠNG 2

GIỚI THIỆU VỀ TUYẾN ĐƯỜNG SẮT

HÀ NỘI – LÀO CAI

▸ Đường sắt Hà Nội - Lào Cai là một

tuyến đường sắt liên vận quốc tế nối Hà Nội

với các tỉnh trung du và miền núi Tây Bắc

Tuyến này có từ thời thực dân Pháp cai trị

Việt Nam

▸ Tuyến Hà Nội - Lào Cai có điểm đầu là ga Hà

Nội và điểm cuối là ga Lào Cai tại thành phố

Lào Cai

▸ Đường sắt Hà Nội - Lào Cai còn kết nối với

tuyến đường sắt Côn Minh - Hà Khẩu

của Trung Quốc

▸ Toàn tuyến dài 297 km trong đó khoảng

111 km là những đoạn cong Tình trạng kỹ

thuật hiện tại lạc hậu, nhiều đoạn đường sắt

xuống cấp Đội đầu tàu phục vụ tuyến đường

sắt Hà Nội - Lào Cai được đánh giá là hiện

đại chỉ sau tuyến Bắc - Nam, nhưng tình trạng

đường sắt kém khiến cho các đầu tàu không

được khai thác hết công suất

2.3 Trắc dọc tuyến Hà Nội – Lào Cai

2.4 Công lệnh tốc độ trên tuyến

Ga Vũ Én đến ga Đoan Thượng :

2.5 Công lệnh tải trọng trên tuyến

2.5.1 Tải trọng đầu máy, toa xe.

2.5.1.1 Tải trọng đầu máy

Với khổ đường 1000mm

Toa xe khách: Tải trọng rải đều không quá 2.4 T/m.

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM KHỐI

LƯỢNG KÉO CHO ĐOÀN TÀU

HÀNG VẬN DỤNG TRÊN TUYẾN

ĐƯỜNG SẮT HÀ NỘI - LÀO CAI

Place your screenshot here

3.1 Lựa chọn đoàn tàu tính toán

Bảng 3.1 Thông số đoàn tàu

hàng tính toán trên tuyến Hà

Nội – Lào Cai

Khối lượng đầu máy tính toán: P = 78 (tấn)

- Khối lượng của đoàn xe: G = 789,5 (tấn)

Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật đầu máy D19E

3.2 Tính toán kiểm nghiệm khối lượng kéo cho đoàn tàu

hàng trên tuyến đường sắt Hà Nội – Lào Cai

3.2.1 Tính toán khối lượng kéo theo độ dốc hạn chế trên

tuyến đường sắt Hà Nội – Lào Cai.

+ Khối lượng đoàn tàu tính toán : P = 78 (tấn)

+ Lực cản cơ bản đơn vị toa xe tại vận tốc v = 14,7 (km/h)

ω”0 = 0,7 + 0,04V + 0,0032V2 = 0,7 + 0,04.14,7 + 0,00032 14,72 = 1,357 (N/kN)

+ Lực cản cơ bản đơn vị đầu máy tại vận tốc v = 14,7 (km/h)

+ Gia tốc trọng trường g =9,8 m/s2.,tải trọng trục q = 13 tấn /trục

ω'0 = 0,65 + + 0,0931V + V2 = 0,65 + + 0,0931 14,7 + 14,72 = 3,159

(N/kN)

3.2.2 Tính toán khối lượng kéo theo độ dốc đoạn khởi động

trên tuyến đường sắt Hà Nội – Lào Cai

Ta có khối lượng kéo đoàn tàu theo độ dốc đoạn khởi động là:

+ Lực kéo đoạn khởi động : Fq = = = 1561,4 (kN)

+ Khối lượng đầu máy tính toán: P = 78 (tấn)

+ Lực cản khởi động đơn vị đầu máy: ω’q = 5 (N/kN)

+ Chọn địa điểm xuất phát đoàn tàu là ga Yên Viên, từ đây ta có độ dốc

quy đổi của địa điểm khởi động iq = 0,6

+ Lực cản khởi động đơn vị toa xe: ω”q = 3 + 0,4 iq = 3 + 0,4 0,6 =3,24

3.2.3 Tính toán khối lượng kéo theo chiều dài hữu hiệu của nhà ga trên tuyến

đường sắt Hà Nội - Lào Cai.

- Theo thông số đoàn tàu xác lập ta có số liệu sau:

+ Chiều dài đầu máy D19E: Lj = 16 (m)

+ Chiều dài toa trưởng tàu : Ls = 8,8 (m)

+ Chiều dài bình quân mỗi toa xe hàng: Lc = 14 (m)

+ Tổng trọng bình quân mỗi toa xe hàng: Gc = 41,6 (tấn)

+Trọng lượng toa trưởng tàu : Gs = 26,2 (tấn)

+Chiều dài hữu hiệu nhà ga ngắn nhất trên tuyến: Le = 300 (m)

 Khối lượng kéo lớn nhất theo chiều dài hữu hiệu nhà ga là:

Ge = Gc + GS = 41,6 + 26,2 = 843,94 (tấn)

Ta thấy: G = 789,5 (tấn) < Gj = 843,94 (tấn)

Kết luận: Đoàn tầu hàng có thể dừng đỗ được ở tất cả các ga trên tuyến

3.2.4 Tính toán Khối lượng kéo theo bán kính đường cong nhỏ trên tuyến

đường sắt Hà Nội - Lào Cai

Khối lượng kéo tính toán theo bán kính đường cong nhỏ được xác định theo

công thức như sau:

+ Khối lượng bám của đầu máy : Pµ = q0 6 = 13 6 = 78 (tấn)

+ Hệ số bám của đầu máy tại tốc độ v = 14,7 (km/h)

= 0,25 + = 0,25 + = 0,294

+ Do đoàn tàu đi vào đường cong có bán kính cong R = 120 m < 600 m

+ Hệ số bám sau khi hiệu chỉnh:

µr = µ (0,67 + 0,00055R) = 0,294 (0,67 + 0,00055.120) = 0,216

+ Lực kéo bám của đầu máy là : Fµ = µ Pµ g = 0,261 78 9,8 = 165,11(kN)

+ Khối lượng đầu máy tính toán : P = 78 (tấn)

+Lực cản cơ bản đơn vị toa xe tại vận tốc v = 14,7 (km/h)

ω”0 = 0,7 + 0,04V + 0,0032V2 = 0,7 + 0,04.14,7 + 0,00032 14,72 = 1,357 (N/kN)

+ Lực cản cơ bản đơn vị đầu máy tại vận tốc v = 14,7 (km/h)

3.3 Xây dựng đồ thị tấn-km cho đoàn tàu hàng trên tuyến đường sắt Hà

Nội – Lào Cai

Bảng 3.3.Các thông số tại các khu gian trên tuyến Hà Nội – Lào Cai

Yên Viên B?c H?ng Tiên Kiên Yên Bái Ph? Lu Lào Cai

1141.08

2138.01 3983.41

1420.39 0

Đồ thị tấn-km cho đoàn tàu hàng D19E - 3208 vận hành trên

tuyến đường sắt Hà Nội – Lào Cai

3.3.1 Phân tích kết quả tính toán

Từ các kết quả tính toán trên Chương III ta thấy được rằng:

Với bất kỳ đoàn tàu nào, khi biết rõ thành phần đoàn tàu, sử dụng phương

pháp tính toán đã xây dựng, chúng ta có thể tính toán kiểm nghiệm khối lượng

kéo đoàn tàu theo độ dốc hạn chế,theo độ dốc đoạn khởi động,theo chiều dài

hữu hiệu nhà ga và bán kính đường cong nhỏ

Phương pháp tính toán khối lượng kéo đoàn tàu đã tính toán được ra khối

lượng kéo tối đa đoàn tàu có thể vận hành trên tuyến đường theo các chỉ tiêu về

độ dốc hạn chế lớn nhất, chiều dài hữu hiệu của nhà ga, độ dốc đoạn khởi động

và bán kính cong nhỏ nhất.Từ đây ta có thể kiểm nghiệm đoàn tàu khi ta xác lập

KẾT LUẬN

Đồ án tốt nghiệp dưới sự hướng dẫn của Thầy ThS Phạm Huy Khương cùng việc nghiên cứu, tìm

hiểu thực nghiệm em đã thu lại được những kết quả sau:

Qúa trình nghiên cứu đã giúp em tìm hiều được về hệ thống đường sắt Việt Nam, đặc biệt là về

tuyến đường sắt Hà Nội - Lào Cai,việc nghiên cứu đã giúp em tìm hiểu được về các trắc dọc,khối lượng

kéo của đoàn tàu vaanh hành trên tuyến và hệ thống mạng lưới đường sắt với các nhà ga hữu hiệu,độ

dốc hạn chế lớn nhất và các khu gian có bán kính cong nhỏ nhất.

Quá trình nghiên cứu đã giúp em hiểu rõ hơn về phương pháp tính toán, kiểm nghiệm cho một đoàn

tàu hàng và từ đây lựa chon ra một đoàn tàu hàng mang ra tính toán, kiểm cho đoàn tàu vận hành trên

Đường sắt Việt Nam, cụ thể hơn đó là đoàn tàu hàng D19E – 3208 Vận dụng trên tuyến đường sắt Hà

Nội - Lào Cai Nhờ đó, nhằm giúp cho việc tính toán, kiểm nghiệm của đoàn tàu hàng trên tuyến đường

này thêm thiết thực và chính xác hơn.

Việc phân tích các yếu tố độ dốc hạn chế lớn nhất, chiều dài hữu hiệu của nhà ga, độ dốc đoạn khởi

động và bán kính cong nhỏ nhất, giúp em tìm ra được khối lượng kéo tối đa mà đoàn tầu có thể vận

hành được trên tuyến, từ đó xác lập đoàn tàu vận dụng sao cho hiệu quả nhất.

Thông qua kết quả tính toán, kiểm nghiệm cho đoàn tàu hàng, từ đó có thể đi sâu hơn trong việc

nghiên cứu nhằm đưa ra giải pháp cụ thể hoá cho các đoàn tàu hàng giúp tận dụng tối đa hiệu quả trong

quá trình chuyên chở và khai thác hàng hoá cách tốt nhất Đảm bảo trong quá trình chuyên chở hàng hoá

vận dụng một cách an toàn, rút ngắn thời gian di chuyển.

Do thời gian và trình độ bản thân có hạn nên đề tài của em còn nhiều hạn chế và thiếu sót, rất mong

sự đóng góp của thầy cô và các bạn nhằm giúp cho đề tài của em thêm hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

CẢM ƠN THẦY CÔ VÀ

CÁC BẠN ĐÃ LẮNG

NGHE !