Xây dựng chương trình tính toán xác định số lượng đầu máy ở các cấp bảo dưỡng, sửa chữa trong ngành đường sắt Việt Nam

Nội dung bài báo này trình bày quá trình xây dựng chương trình tính toán xác định số lượng đầu máy ở các cấp bảo dưỡng sửa chữa, từ đó áp dụng cho việc tính toán xác định số lượng đầu máy ở các cấp bảo dưỡng, sửa chữa trên tuyến Hà Nội - Sài Gòn theo số liệu dự báo về khối lượng vận chuyển hành khách và hàng hóa đến năm 2030. Chương trình cho phép rút ngắn thời gian, đảm bảo tính linh hoạt và thuận tiện trong quá trình tính toán với các phương án khác nhau.

HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 ỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN XÁC ĐỊ Ố LƯỢ ĐẦ Ở Ấ ẢO DƯỠ Ử Ữ TRONG NGÀNH ĐƯỜ Ắ Ệ DEVELOPING A CALCULATION PROGRAM TO DETERMINE THE NUMBER OF LOCOMOTIVES AT MAINTENANCE AND REPAIR LEVELS IN THE VIETNAMESE RAILWAY INDUSTRY VŨ VĂN HIỆP1, ĐỖ ĐỨC TUẤN2*, NGUYỄN HỮU CHÍ Khoa Cơ khí, Trường Đại học Cơng nghệ giao thơng vận tải Khoa Cơ khí, Trường Đại học Giao thơng vận tải Bộ mơn Cơ khí, Phân hiệu Trường Đại học Giao thông vận tải TP Hồ Chí Minh *Email liên hệ: ddtuan@utc.edu.vn Tóm tắt Tổng nhu cầu sức kéo đầu máy ngành đường sắt bao gồm số lượng đầu máy vận dụng làm nhiệm vụ kéo tàu tuyến , làm công tác phụ trợ số lượng đầu máy nằm cấp bảo dưỡng, sửa chữa Nội dung báo trình bày q trình xây dựng chương trình tính tốn xác định số lượng đầu máy cấp bảo dưỡng sửa chữa, từ áp dụng cho việc tính tốn xác định số lượng đầu máy cấp bảo dưỡng, sửa chữa tuyến Hà Nội - Sài Gòn theo số liệu dự báo khối lượng vận chuyển hành khách hàng hóa đến năm 2030 Chương trình cho phép rút ngắn thời gian, đảm bảo tính linh hoạt thuận tiện q trình tính tốn với phương án khác Từ khóa: Chương trình tính toán, bảo dưỡng, sửa chữa, đường sắt Việt Nam Abstract The total demand for locomotive traction in the railway industry includes the number of operational locomotives pulling trains on lines, performing auxiliary works, and the number of locomotives at maintenance, repair levels The article presents the process of developing a calculation program to determine the number of locomotives at maintenance, repair levels, thence applying to calculate the number of locomotives at maintenance, repair levels on the Hanoi Saigon line with the forecast data for the transport volume of passengers and goods to 2023 The program allows shortening time, ensuring flexibility and convenience in the calculation process with different options Keywords: Calculation program, maintenance, repair, Vietnamese railway 52 Mở đầu Việc xác định nhu cầu sức kéo ngành đường sắt nói chung ngành đường sắt Việt Nam nói riêng, bao gồm nội dung sau đây: Cơ sở lý thuyết tính tốn nhu cầu sức kéo cho đầu máy vận dụng Cơ sở lý thuyết tính tốn số lượng đầu máy cấp bảo dưỡng, sửa chữa Xây dựng chương trình tính tốn xác định số lượng đầu máy vận dụng Xây dựng chương trình tính tốn xác định số lượng đầu máy cấp bảo dưỡng, sửa chữa Các nội dung 1, 2, trình bày cơng trình nghiên cứu tác giả nhóm nghiên cứu cơng bố Dưới đây, báo trình bày nội dung nhằm cho phép rút ngắn thời gian, đảm bảo tính linh hoạt thuận tiện q trình tính tốn với phương án khác Mơ hình tổng qt xác định tổng số đầu máy nằm cấp bảo dưỡng, sửa chữa khu đoạn ngày đêm Cơ sở xác định số lượng đầu máy cấp bảo dưỡng sửa chữa ngành đường sắt nói chung trình bày [2] Để tiện theo dõi, nêu lại mơ hình tổng qt xác định tổng số đầu máy nằm cấp bảo dưỡng, sửa chữa toàn ngành ngày đêm sau [2, - 7]: Nsc = m s Li n ji b DT , j + å å i =1 j =1 L BD 3, j m s Li n ji m s Li n ji b SC 3, j + b KY , j + å å å å i =1 j =1 L i =1 j =1 L BD 3, j BD 3, j SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021) HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 m s Li n ji + å å b SC 2, j + i =1 j =1 L BD 3, j m s Li n ji m s Li n ji b BD 3, j b SC1, j + å å å å i =1 j =1 L i =1 j =1 L BD 3, j BD 3, j + d ,vc N vd , ji m s + å å + i =1 j =1 365TDT nam , j d ,vc æ TKY nam , j ö N vd , ji m s ç1 ÷+ å å i =1 j =1 365TKY nam , j ỗ TDT nam , j ữ ố ứ d ,vc æ TSC nam , j N vd , ji m s ỗ1 + ồ i =1 j =1 365TSC nam , j ỗ TSC nam , j è ÷+ ÷ ø d ,vc æ TSC1 thang , j 12 Nvd , ji m s ỗ1 ồ i =1 j =1 365T ỗ 12TSC nam , j SC1 thang , j è d ,vc T N vd , ji æ m s ç - BD ng , j +å å i =1 j =1 TBD ng , j ỗ 30T SC1 thang , j è ÷ ÷ ø ö ÷+ ÷ ø (1) Trong thực tế, loại đầu máy khác có ký hiệu số lượng cấp bảo dưỡng, sửa chữa chu trình sửa chữa khác nhau, mơ hình tổng qt cần thay đổi cho phù hợp cách linh hoạt Xây dựng chương trình tính tốn xác định số lượng đầu máy cấp bảo dưỡng, sửa chữa tuyến Hà Nội - Sài Gịn 3.1 Lưu đồ thuật tốn Trên sở lý thuyết trình bày, ngơn ngữ lập trình Matlab, tiến hành xây dựng chương trình tính tốn xác định số lượng đầu máy cấp bảo dưỡng, sửa chữa với lưu đồ thuật toán thể Hình 3.2 Các thơng số tính tốn Để tính tốn xác định số lượng đầu máy cấp bảo dưỡng, sửa chữa tuyến Hà Nội - Sài Gịn, cần kế thừa thơng số kết tính tốn số lượng đầu máy vận dụng (D19E) trình bày [1], bao gồm: + Khối lượng vận chuyển hành khách hàng hóa SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021) Hình Lưu đồ thuật tốn chương trình Bảng Dự báo KLVC hành khách hàng hóa hành lang Bắc - Nam năm 2030 Hành khách Hàng hóa HN- ĐH- DT- HN- ĐH- DT- ĐH DT SG ĐH DT SG 7,665 7,300 9,125 10,220 10,220 9,855 Đơn vị tính: triệu hành khách/năm; triệu hàng hóa/năm HN-ĐH: Hà Nội - Đồng Hới; ĐH-DT: Đồng Hới Diêu Trì; DT-SG: Diêu Trì - Sài Gịn tuyến Hà Nội - Sài Gòn dự báo cho năm 2030 [1, 8], giới thiệu lại Bảng + Các thông số tuyến đường thể [1], thông số kỹ thuật đầu máy, toa xe thể [1, 4] + Khối lượng đoàn tàu khách đoàn tàu hàng xác định tuyến Hà Nội - Sài Gịn [1] + Số đơi tàu khách tàu hàng xác định tuyến Hà Nội - Sài Gịn [1] + Các phương án tính tốn bao gồm: - Các phương án hệ số bất bình hành [1]: 53 HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 Phương án A: Hệ số bất bình hành kbh=1,15; Phương án B: Hệ số bất bình hành kbh=1,30 - Các phương án thông số thời gian quay vòng đầu máy [1], thể Bảng ố quay vòng đầ ảng Các phương án Các PA1 PA2 PA3 PA4 thông TT số K vận H K H K H K H dụng Tốc độ khu 40 đoạn, 25 45 30 50 35 55 40 Vkd, km/h Thời gian dừng đoạn 7 5 3 (cả bì) cho khu đoạn tuyến Hà Nội - Sài Gòn tương ứng với loại đầu máy, toa xe lựa chọn tương ứng với độ dốc hạn chế khu đoạn Khối lượng thành phần đồn tàu khách tàu hàng (số lượng toa xe thực tế đoàn tàu) khu đoạn sau kiểm nghiệm theo chiều dài hữu hiệu đường ga Khối hàng hóa khành khách đồn tàu kể bì khơng kể bì sở số lượng toa xe thực tế đoàn tàu xác định Số đôi tàu khách tàu hàng tuyến tương ứng với khối lượng vận chuyển hành khách hàng hóa dự báo cho năm 2030, với phương án hệ số bất bình hành khác (kbh=1,15 kbh=1,3) Số lượng đầu máy vận dụng kéo tàu khách tàu hàng khu đoạn tuyến Hà Nội - Sài Gòn phương pháp giải tích, theo hệ số quay vịng đầu máy với phương án khác nhau, A1- A4 B1-B4 Kết tính tốn số lượng đầu máy vận dụng (D19E) tuyến Hà Nội - Sài Gòn [1, 4], giới thiệu Hình trạm, td,tr, h - Tổ hợp phương án: Tổ hợp phương án hệ số bất bình hành phương án thơng số quay vịng đầu máy, ta có phương án sau đây: PA(A1), PA(A2), PA(A3), PA(A4) PA(B1), PA(B2), PA(B3), PA(B4) Ngoài cần bổ sung số thơng số tính tốn sau đây: + Chu kỳ sửa chữa đầu máy D9E [9] cho Bảng ỳ ả ữ ấ Hình Biểu đồ phân bố số lượng đầu máy vận dụng đầ Cấp R đ Cấp Rk Cấp R2 Cấp R1 Cấp Rt Cấp R0 960.000 240.000 120.000 30.000 15.000 1.700 khu đoạn tuyến Hà Nội - Sài Gòn theo phương án A + Lựa chọn đầu máy làm công tác phụ trợ (vận chuyển nhỏ, dồn) đầu máy D12E có chu kỳ sửa chữa thể Bảng [9] ỳ ả ữ ấ đầ Cấp Cấp Cấp Cấp Cấp Tđt Tky Tsc2 Rsc1 Tt 10 năm năm 1,5 năm tháng tháng Cấp T0 ngày đêm 3.3 Các bước tính tốn Trong [1] xác định thơng số sau đây: Hình Biểu đồ phân bố số lượng đầu máy vận dụng khu đoạn tuyến Hà Nội - Sài Gòn theo phương án B Khối lượng đoàn tàu khách tàu hàng tính tốn 54 SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021) HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 3.4 Giới thiệu số giao diện chương trình 3.5 Kết tính tốn Các giao diện chương trình thể Hình 4-6 Kết tổng hợp xác định số lượng đầu máy nằm cấp bảo dưỡng, sửa chữa ngày đêm khu đoạn với hệ số bất bình hành k=1,15 thể Bảng [11] 3.5.1 Kết tính tốn với hệ số bất bình hành k=1,15 Với số đôi tàu khách tàu hàng khu đoạn (Hình 3) chu kỳ sửa chữa đầu máy D19E đầu máy D12E (Bảng 4), tuyến Hà Nội Sài Gòn ngày đêm có tổng số có 30,1998 (làm trịn 31) đầu máy vận dụng kéo tàu khách, tàu hàng tuyến đầu máy vận dụng dồn, vận chuyển nhỏ nằm cấp bảo dưỡng, sửa chữa Ngoài giao diện hiển thị kết số lượng đầu máy kéo tàu khách tàu hàng nằm cấp bảo dưỡng, sửa chữa cụ thể khu đoạn tổng hợp cho tồn tuyến (Hình 7) Hình Giao diện xác định lực thơng qua tuyến đường với k=1,15 ệ ấ ảo dưỡ ố lượng đầ ột ngày đêm ữ ộ ế Hình Biểu đồ phân bố số lượng đầu máy cấp bảo dưỡng, sửa chữa khu đoạn toàn tuyến Hà Nội - Sài Gịn ứng với k=1,15 3.5.2 Kết tính tốn với hệ số bất bình hành k=1,30 Kết tổng hợp xác định số lượng đầu máy nằm cấp bảo dưỡng, sửa chữa ngày đêm khu đoạn với hệ số bất bình hành k=1,30 thể Bảng ệ ổ ến đườ ắ ộ ợ ứ ầ ứ ệ ố ấ Việc tính tốn cho phương án hệ số bất bình hành k =1,30 tiến hành hoàn toàn tương tự SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021) Với phương án này, tuyến Hà Nội - Sài Gịn ngày đêm có tổng số 33,8494 (làm tròn 34) đầu máy vận dụng kéo tàu khách, tàu hàng tuyến đầu máy vận dụng dồn, vận chuyển nhỏ nằm cấp bảo dưỡng, sửa chữa Ngoài giao diện hiển thị kết số lượng đầu máy kéo tàu khách tàu hàng nằm cấp bảo dưỡng, sửa chữa cụ thể khu đoạn tổng hợp cho tồn tuyến (Hình 8) 55 HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 Bảng Kết tính tốn số lượng đầu máy cấp bảo dưỡng, sửa chữa ngày đêm khu đoạn ứng với k=1,15 HN - ĐH ĐH - DT DT - SG Tổng Tổng số lượng đầu máy sửa chữa cấp đại tu ngày đêm 0,0495 0,0531 0,0625 0,1651 Tổng số lượng đầu máy sửa chữa cấp ky ngày đêm 0,1474 0,1581 0,1863 0,4917 Tổng số lượng đầu máy sửa chữa cấp ngày đêm 0,2023 0,2171 0,2557 0,6751 Tổng số lượng đầu máy sửa chữa cấp ngày đêm 1,3290 1,4257 1,6795 4,4341 Tổng số lượng đầu máy bảo dưỡng cấp trung gian ngày đêm 7,3231 7,8559 9,2547 24,4341 9,0513 9,7098 11,4387 30,1998 TT Chỉ tiêu Tổng cộng Bảng Kết tính tốn số lượng đầu máy cấp bảo dưỡng, sửa chữa ngày đêm khu đoạn ứng với k=1,3 TT Chỉ tiêu HN - ĐH ĐH - DT DT - SG Tổng Tổng số lượng đầu máy sửa chữa cấp đại tu ngày đêm 0,0551 0,0593 0,0707 0,1851 Tổng số lượng đầu máy sửa chữa cấp ky ngày đêm 0,1641 0,1765 0,2105 0,5512 Tổng số lượng đầu máy sửa chữa cấp ngày đêm 0,2253 0,2423 0,2891 0,7567 Tổng số lượng đầu máy sửa chữa cấp ngày đêm 1,4800 1,5914 1,8986 4,9700 Tổng số lượng đầu máy bảo dưỡng cấp trung gian ngày đêm 8,1553 8,7694 10,4618 27,3865 10,0799 10,8389 12,9307 33,8494 Tổng cộng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đỗ Đức Tuấn, Vũ Văn Hiệp, Cơ sở xác định nhu cầu sức kéo đầu máy vận dụng ngành đường sắt, Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Số 70.4 tr.340-351, 2019 https://doi.org/10.25073/tcsj.70.4.21 [2] Đỗ Đức Tuấn, Vũ Văn Hiệp, Cơ sở xác định số lượng đầu máy bảo dưỡng, sửa chữa ngành đường sắt, Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Số 70.4 tr.309-319, 2019 https://doi.org/10.25073/tcsj.70.4.18 Hình Biểu đồ phân bố số lượng đầu máy cấp bảo dưỡng, sửa chữa khu đoạn toàn tuyến Hà Nội - Sài Gịn ứng với k=1,3 Kết luận Chương trình tính tốn cho phép xác định số đơi tàu tuyến, xác định thành phần lượng đoàn tàu, từ xác định số lượng đầu máy đầu máy vận dụng khu đoạn theo phương án tốc độ khu đoạn khác số lượng đầu máy cấp bảo dưỡng, sửa chữa cách nhanh chóng, thuận tiện linh hoạt Chương trình tính tốn sở cho việc xây dựng phần mềm tổng hợp tính tốn xác định nhu cầu sức kéo cho ngành đường sắt Việt Nam theo số liệu dự báo nhu cầu vận chuyển cho giai đoạn cụ thể 56 [3] Vũ Văn Hiệp, Đỗ Đức Tuấn, Xây dựng chương trình tính tốn xác định số lượng đầu máy vận dụng ngành đường sắt Việt Nam, Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Số 72.5, 2021 [4] Đỗ Đức Tuấn, Nghiệp vụ đầu máy, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội, 2004 [5] Đỗ Đức Tuấn (Chủ biên), Vũ Duy Lộc, Đỗ Việt Dũng, Nghiệp vụ đầu máy, toa xe, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội, 2014 [6] Рылев Г С., Крюгер П К., Казаков В Н., Виькевич Б И., Айзинбуд С Я., Гутковский В А., Беленький М Н., Локомотиное xозяйство, “Транспорт”, Москва, 1972 [7] Айзинбуд С Я., Локомотиное xозяйство, “Транспорт”, Москва, 1986 SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021) HỘI NGHỊ KH&CN CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC 2021 [8] Bộ Giao thơng vận tải, Dự án đường sắt tốc độ cao trục Bắc - Nam, Báo cáo tiền khả thi, Báo cáo cuối kỳ, tháng 11/2018 [9] Võ Trọng Cang, Tối ưu hóa thời hạn bảo dưỡng, sửa chữa phận chạy đầu máy diesel khai thác điều kiện Việt Nam, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Giao thông vận tải, Hà Nội, 12/2020 SỐ ĐẶC BIỆT (10-2021) Ngày nhận bài: Ngày nhận sửa: Ngày duyệt đăng: 14/6/2021 02/8/2021 19/8/2021 57 ... bảo dưỡng, sửa chữa chu trình sửa chữa khác nhau, mơ hình tổng qt cần thay đổi cho phù hợp cách linh hoạt Xây dựng chương trình tính tốn xác định số lượng đầu máy cấp bảo dưỡng, sửa chữa tuyến... sở lý thuyết trình bày, ngơn ngữ lập trình Matlab, tiến hành xây dựng chương trình tính tốn xác định số lượng đầu máy cấp bảo dưỡng, sửa chữa với lưu đồ thuật tốn thể Hình 3.2 Các thơng số tính. .. tốn Để tính tốn xác định số lượng đầu máy cấp bảo dưỡng, sửa chữa tuyến Hà Nội - Sài Gòn, cần kế thừa thơng số kết tính toán số lượng đầu máy vận dụng (D19E) trình bày [1], bao gồm: + Khối lượng