1.6. ĐẶC ĐIỂM CẤU ĐOÀN TÀU VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG METRO
1.6.1 Đặc điểm cấu tạo của đoàn tàu .1. Cơ cấu đoàn tàu
- Cấu tạo đoàn tàu Metro 4 hoặc 5 toa bao gồm:
+ T: Toa xe không có động cơ;
+ MC: Toa xe có động cơ và cabin;
+ M: Toa xe có động cơ.
Tàu điện ngầm có thể đi theo hai hướng và đảo chiều với cabin ở cả hai đầu.
- Trong thời gian đầu, khi lượng hành khách chưa đông hì có thể bố trí 2 - 3 toa chở khách, sau đó khi nhu cầu đi lại tăng lên thì tiến hành nối thêm các toa, hay có thể giảm chổ ngồi trên các toa [2].
1.6.1.2. Kích cỡ và kích thước đoàn tàu Các kích cỡ và kích thước được xem xét:
− Chiều dài trung bình của toa xe: 19,7 đến 20 m;
− Chiều dài tối đa kể cả bộ nối của tàu ≤ 80 m (đoàn tàu 4 toa) và 100 m (đoàn tàu 5 toa);
− Chiều cao tối đa của toa xe (từ đỉnh ray đến đỉnh toa xe) bao gồm cả các thiết bị điều hoà không khí: 3900 mm;
− Chiều cao lưu thông danh nghĩa bên trong toa xe: 2,10 m;
− Khoảng cách giữa các trục của giá chuyển hướng: từ 11 đến 13 m;
− Chiều rộng của toa xe: 2,75 m đến 3,0 m;
− Trọng tải trục tối đa 8 người/m²: 15 tấn;
− Khổ đường sắt tiêu chuẩn (1435 mm);
− 4 cửa bên (mỗi phía)/ toa xe, chiều rộng từ 1300 đến 1400 mm [2].
1.6.1.3. Hiệu xuất làm việc và sức kéo
Trên đường ray khô, và bằng phẳng ở mức điện thế danh định đối với khối lượng toa xe AW3 (6 hành khách/m2)
− Gia tốc khi khởi hành: không nhỏ hơn 1m/s2;
− Gia tốc trong khoảng tốc độ từ 0 đến 35 km/h: không nhỏ hơn 0,85m/s²;
− Vận tốc trung bình từ ga đầu cho đến ga cuối là: 30 đến 35 km/h;
− Vận tốc tối đa: 80 km/h;
− Trên đường sắt khô, tuyến thẳng với mức điện áp danh định dành cho trọng lượng toa AW4 (8 hành khách/m²);
− Giảm tốc trong điều kiện thông thường: 0,95 m/s²;
− Giảm tốc khẩn cấp: 1,25 m/s² [2].
1.6.1.4. Công suất và mức độ cấp điện của động cơ
Thiết bị kéo sẽ phải được thiết kế nhằm đáp ứng những yêu cầu về hiệu suất làm việc dựa vào công thức sức cản của tàu (Công thức Davis áp dụng với tàu Metro)
6.4M + 130n + 0.14Mv + [0.046 +0.0065(N-1)] Av² Trong đó:
− M = Trọng lượng của cả đoàn tàu tính bằng tấn;
− v = Tốc độ đoàn tàu km/h;
− n = số lượng trục;
− N = số lượng toa xe của đoàn tàu;
− A = diện tích mặt trước của tàu tính bằng m2 [2].
1.6.1.5. Dự tính tải trọng của đoàn tàu
Tải trọng trục tối đa trong điều kiện AW4 sẽ được giới hạn là 15 tấn tuỳ theo phương tiện được sản xuất bởi nhà chế tạo loại tàu Metro “tiêu chuẩn”. Các điều kiện tải trọng được quy định trong tiêu chuẩn EN13452-2.
Tàu Metro sẽ phải nhẹ và có độ bám ray của bánh xe đủ để tránh trượt quay tại độ dốc tối đa là (4%) [2].
1.6.1.6. Tiếp điện kéo
Điện thế cung cấp cho tàu ở mức danh nghĩa 750 V DC thông qua Ray thứ 3 theo tiêu chuẩn IEC 60850. Guốc tiếp điện được lắp trên cabin lái tàu. Tàu phải có thiết kế sao cho phù hợp để làm việc trong dải điện thế từ 500 đến 900 VDC.
Hệ thống điện tử sẽ phải tuân theo tiêu chuẩn IEC 60571
Hệ thống quay sẽ phải tuân theo tiêu chuẩn IEC 60349 1/2/3 (1999).
Cơ chế hãm phanh nhả điện sẽ được sử dụng càng nhiều càng tốt nhằm hạn chế sự mài mòn phanh do ma sát và để tiết kiệm năng lượng điện [2].
1.6.1.7. Tiếng ồn và độ rung Tiếng ồn bên ngoài tàu
Tiếng ồn khi hành trình (điều kiện ngoài trời) và khi đoàn tàu dừng lại không được vượt quá 70 dBA và 82 dBA với tốc độ chạy của tàu là 80 km/h.
Bên trong tàu
Khi tàu dừng lại ở điều kiện ngoài trời (ở không gian rộng), mức ồn bên trong không vượt quá 75 dBA và thấp hơn 72dBA đến ở vận tốc ổn định là 80 km/h. Mức độ ồn tương đương bên trong có thể chênh lệch 10 dBA ở vận tốc 60 km/h giữa đoạn ngoài trời và trong hầm [2].
1.6.1.8. Cấu trúc thân tàu
Vỏ của thân tàu được làm bằng thép không gỉ hay hợp chất nhôm auxtenit. Chất dẻo gia cường bằng sợi thủy tinh được dùng cho các bộ phận quan trọng như cabin lái tàu cả mặt trước và mặt sau.
Độ bền cơ học của cấu trúc thân toa xe sẽ tuân theo những yêu cầu của tàu Metro nặng tiêu chuẩn của Châu Âu (PIII EN12663, tải trọng nén: 800 kN).
Dùng các mối hàn để nối các bộ phận khác nhau của vỏ thân tàu như (Thành toa xe, mặt trước và sau của toa xe, cấu trúc toa xe, mái, khung sàn xe) [2].
1.6.1.9. Thiết kế bên trong tàu và nội thất
− Sàn nối giữa hai toa xe tối thiểu là 1500 mm;
− Yếu tố về người tàn tật phải được tính đến khi thiết kế bên trong thân tàu;
− Sắp xếp chổ ngồi cho hành khách: ghế được xếp theo hàng dọc với đủ tay vịn, cột để bám;
− Bốn cửa kéo trượt bên ngoài đối với mỗi mặt của toa xe: 1300/1400 mm [2].
1.6.1.10. Điều hòa không khí
Hệ thống sưởi ấm, thông gió, điều hoà không khí (HVAC) được lắp đặt ở trên mái của từng toa xe để luôn đảm bảo nhiệt độ phòng từ 25oC ÷ 29oC trong toàn bộ dải phụ tải nhiệt khi có đông hành khách, các thiết bị điện khác, chiếu sáng, truyền nhiệt và tăng nhiệt độ do mặt trời.
1.6.1.11. Cabin lái tàu
Vị trí trung tâm của người lái tàu là trong cabin lái tàu. Cabin lái tàu được trang bị tất cả các thiết bị để lái và cho các nhu cầu an toàn.
Lái tàu sẽ ngồi tại một vị trí tối ưu để vận hành một cách thoải mái trong các ngày làm việc. Tiêu chuẩn liên quan là UIC 564-2 [2].
1.6.1.12. An toàn trên tàu
Cấu trúc của tàu và những thiết bị hấp thụ năng lượng bổ sung của nó phải được
thiết kế để bảo vệ hành khách và người lái tàu.
Lối thoát hiểm là các cửa bên với các sàn nối giữa các toa xe dọc theo tuyến đi trong hầm và đi trên cao.
Các nguyên liệu được sử dụng trong xây dựng với độ phát/tỏa nhiệt tối thiểu, độ bắt cháy thấp, mức độ lan cháy thấp [2].
1.6.1.13. Các tiêu chuẩn về an toàn chạy tàu
Trên tất cả các đoạn đường sắt mà phải mà phải tuân theo UIC 518, các điều kiện về đường bao liên quan đến ổn định chạy tàu có thể theo UIC 515.
UIC 518 có liên quan đến “Thử nghiệm và chấp thuận các phương tiện đường sắt trên quan điểm về cách ứng xử của động lực - An toàn - Độ mỏi của đường - Chất lượng của hành trình” [2].
1.6.1.14. Hệ thống đẩy
Tàu sẽ được đẩy bằng hệ thống dẫn động mô-tơ không đồng bộ dùng dòng điện xoay chiều 3 pha, với việc kiểm soát điện thế biến thiên và tần số biến thiên (VVVF).
Các động cơ kéo phải được lắp trên khung, tự làm mát bằng không khí hoặc tự làm mát bằng không khí hoàn toàn kín. Công suất danh định mỗi mô-tơ khoảng 175 kW.
Một bộ chuyển đổi sức kéo sẽ được lắp đặt cho mỗi cụm trục kéo của toa có mô- tơ. Bộ chuyển đổi sẽ phải có độ tin cậy, bốn bộ IGBT (hoặc công nghệ mới hơn đã được kiểm nghiệm trên cơ sở kiểm soát VVVF) [2].
1.6.1.15. Hệ thống phanh Hệ thống phanh bao gồm:
− Phanh ma sát điện - khí nén: Khi năng lực hãm phanh động lực bị hạn chế, trường hợp khẩn cấp và hỏng hóc, sẽ phải trang bị phanh ma sát kiểu khí nén;
− Phanh điện - động học (phanh nhả điện và biến trở) sẽ phải được ưu tiên dùng hơn so với loại phanh ma sát kiểu điện - khí nén thông thường, và phải hoàn toàn sử dụng năng lực của nó để đạt được bất cứ tốc độ hãm phanh nào khi đang vận hành;
− Một phanh hãm khi đỗ tàu, nhả bằng khí nén có áp dụng lò xo;
− Cách hoạt động, kích thước của hệ thống phanh phái tuân thủ theo chương 7 của tiêu chuẩn EN 13452 - 2 đối với tuyến Metro nặng [2].
1.6.1.16. Giá chuyển hướng, bộ bánh xe và hệ thống giảm xóc
Giá chuyển hướng bao gồm 2 trục xe kiểu không đệm. Hệ thống giảm xóc chính làm bằng các lò xo cao su - thép hoặc lò xo thép cuộn xoắn đã được kiểm nghiệm sẽ phải được thiết kế để phù hợp với trọng lượng của tàu.
Hệ thống treo giữ thứ cấp phải là lọai khí nén khi họat động, với sự điều chỉnh chiều cao giá chuyển hướng và thân xe tự động, có thể họat động được trong mọi điều kiện chất tải của tàu, nhằm đảm bảo rằng trọng lượng sàn xe là phù hợp với các yêu cầu cho sự tiếp cận của hành khách [2].
1.6.1.17. Hệ thống quản lý tàu
Hệ thống quản lý tàu (TMS) là 1 hệ thống điều khiển dựa trên hệ thống vi xử lý sử dụng phần mềm, thông tin liên lạc... công nghệ mới nhất đã được kiểm chứng để kiểm soỏt và theo dừi những thiết bị chủ yếu của tàu như: cửa, phanh, hệ thống truyền động, các thiết bị phụ và hệ thống điều hoà không khí…vv thông qua mạng thông tin liên lạc của tàu (TCN).
Tất cả các thiết bị có liên quan phải đáp ứng các yêu cầu của Tiêu chuẩn Châu Âu EN 50155 và tương đương IEC 60571 (thiết bị điện tử sử dụng trong đường sắt) [2].
1.6.1.18. Thử nghiệm phương tiện
Thí nghiệm đầu máy toa xe sau khi hoàn thiện thi công và trước khi đưa vào phục vụ.
1.6.2. Các thông số kỹ thuật của hệ thống