Đồ án thiết kế đường sắt Yên Bái Lào Cai đoạn 3

TKMH Đường Sắt Bộ Môn: Đường Sắt ĐH GTVT
THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT
Tuyến : YÊN BÁI – LÀO CAI
Sinh viên : Hoàng Đình Trường
Lớp : Cầu – Đường Sắt K55
Mã sinh viên : 1408477
Giáo viên hướng dẫn : Trần Anh Dũng
Phần I : Nhiệm vụ và tài liệu ban đầu
I. Nhiệm vụ :
1.Mục đích làm thiết kế môn học :
Việc làm thiết kế môn học, nhằm giúp cho sinh viên làm quen với công việc
thiết kế hiểu rõ và nắm chắc nội dung, phương pháp các công việc , chọn các thông
số cơ bản,thiết kế bình đồ trắc dọc tuyến, thiết kế công trình trực thuộc , so sánh
phương án.
2. Nội dung thiết kế :
1- Nêu nhiệm vụ và tài liệu xuất phát
2- Giới thiệu tóm tắt về các điều kiện tự nhiên và điều kiện xã hội vùng tuyến
đi qua
3- Chọn thông số kỹ thuật cơ bản
4- Tính toán và kiểm tra khối lượng đoàn tàu, chiều dài đoàn tàu, chọn chiều
dài sử dụng và chiều dài nền ga.
5- Vạch tuyến và thiết kế trắc dọc cho các phương án. Tuyến thiết kế 2 khu
gian với tổng chiều dài 15 - 25 km
6- Tính toán phân bố ga theo thời gian đi về trên khu gian
7- Bố trí tính toán công trình thoát nước
8- Tính toán khối lượng đào đắp
3. Các số liệu ban đầu được giao :
- Bình đồ tuyến với tỷ lệ 1/10000.
- Sức kéo: Đầu máy loại Diezel D9E
Hoàng Đình Trường
1
Cầu – Đường Sắt k55

+ Tra bảng trang 36-TCN tính toán sức kéo đoàn tầu đường sắt ( 22TCN 56-84 )
ta có các thông số của đầu máy như sau :
Sức kéo dài hạn : Fkp = 12000 kg.
Sức kéo khởi động : FKkđ = 15600 kg.
Vận tốc dài hạn : Vp = 12 Km/h.
Trọng lượng đầu máy: P = 52 tấn.
Vận tốc cấu tạo: Vmax = 114 Km/h.
Chiều dài đầu máy: Lđầu máy = 11.644 m.
- Toa xe gồm 2 loại.
STT Loại toa
xe
Tỷ lệ
(%)
Tự
trọng
(T)
Tải
trọng
(T)
Chiều
dài
(m)
Loại
má
phanh
Lực ép
má
phanh
(tấn/trục)
1 TQ 35 20 30 11.5 G+P
2 LX 65 22 55 12 KL
- Số liệu dự báo :
Năm thứ 2 5 10
Khối lượng vận chuyển (106
tấn)
Gđi
2 3 5
Khối lượng vận chuyển (106
tấn)
Gvề
2 3 5
Số đoàn tàu khách (đôi tàu/ngày
đêm)
2 3 4
Số đoàn tàu lẻ (đôi tàu/ngày đêm) 1 2 3
- Khổ đường: 1000(mm)
- Độ dốc hạn chế: ip = 7 0
/00
- Hệ số chất hàng: β = 0.85
II. Tài liệu sử dụng:
- Quy phạm thiết kế đường sắt khổ 1000(mm) của Viện thiết kế giao thông.
- Sổ tay thiết kế của Viện thiết kế đường sắt.
2

- Giáo trình khảo sát thiết kế tuyến đường sắt (Trường ĐHGTVT).
- Công trình vượt sông.
- Bản hướng dẫn thiết kế tốt nghiệp.
- Quy trình tính sức kéo đầu máy.
- Đinh mức XDCB của Viện kinh tế (Bộ XD) ban hành năm 1994.
- Bảng giá cả máy (Bộ XD).
Phần II : Giới thiệu tuyến
- Lào Cai là một tỉnh miền núi nằm ở phía Bắc Việt Nam, diện tích tự nhiên
6.383,89km2. Vị trí nằm ở các điểm: Phía Bắc giáp tỉnh Vân Nam - Trung Quốc; phía
Nam giáp tỉnh Yên Bái; phía Đông giáp tỉnh Hà Giang; phía Tây giáp tỉnh Lai Châu.
Lào Cai có 203,5 km đường biên giới với tỉnh Vân Nam - Trung Quốc. Địa hình Lào
Cai rất phức tạp, phân tầng độ cao lớn, mức độ chia cắt mạnh. Hai dãy núi chính là
dãy Hoàng Liên Sơn và dãy Con Voi cùng có hướng Tây Bắc - Đông Nam nằm về
phía đông và phía tây tạo ra các vùng đất thấp, trung bình giữa hai dãy núi này và một
vùng về phía tây dãy Hoàng Liên Sơn.
-Yên Bái là tỉnh miền núi nằm sâu trong nội địa, nằm giữa 2 vùng Đông Bắc và Tây
Bắc. Phía Bắc giáp tỉnh Lào Cai, phía Nam giáp tỉnh Phú Thọ, phía Đông giáp 2 tỉnh
Hà Giang, Tuyên Quang và phía Tây giáp tỉnh Sơn La.. Yên bái có các tuyến giao
thông đường bộ, đường sắt, đường thuỷ từ Hải Phũng, Hà Nội lên cửa khẩu Lào Cai.
Yên Bái nằm ở vùng núi phía Bắc, với địa hình cao dần từ Đông Nam lên Tây Bắc và
được kiến tạo bởi 3 dãy núi lớn đều có hướng chạy Tây Bắc – Đông Nam: pháa Tây
có dãy Hoàng Liên Sơn – Pú Luông nằm giữa sông Hồng và sông Đà, dãy núi cổ Con
Voi kẹp giữa sông Hồng và sông Chảy, phía Đông có dãy núi đỏ vụi nằm kẹp giữa
sông Chảy và sông Lô. Địa hình phức tạp nhưng có thể chia thành 2 vùng lớn: vùng
cao và vùng thấp.Vùng cao có độ cao trung bình 600 m trở lên, chiếm 67,56% diện
tích toàn tỉnh, dân cư thưa thớt, có tiềm năng về đất đai, lâm sản, khoáng sản, có khả
năng huy động phát triển kinh tế - xã hội. Vùng thấp có độ cao dưới 600 m, chủ yếu
là địa hình đồi núi thấp, thung lũng bồn địa, chiếm 32,44 % diện tích tự nhiên toàn
tỉnh.
3

Phần III : Chọn thông số kĩ thuật cơ bản
A. Các thông số kỹ thuật cơ bản:
I. Khổ đường và cấp đường :
1. Khổ đường
- Việc chọn khổ đường thiết kế phụ thuộc vào ý nghĩa tuyến đường, lượng hàng
vận chuyển và điều kiện tiếp giáp với đường lân cận.
- Tuyến đường sắt Lào Cai – Yên Bái là tuyến thuộc mạng lưới đường sắt quốc
gia.
- Khổ đường có ảnh hưởng rất lớn đến khối lượng đào đắp nền đường và khối
lượng kiến trúc tầng trên . Đông thời , ảnh hưởng tới việc duy trì và bảo dưỡng sau
này .
- Nhiệm vụ giao thiết kế khổ đường 1000(mm) thì phù hợp vì giá thành xây dựng
nhỏ, đầu tư ban đầu giảm đi. Nhưng xét tới những năm tương lai như năm thứ 5, 10
có cường độ hoá vận tăng, phải thay đổi đầu máy hoặc phương thức chạy tàu. Do đó
nếu thiết kế theo 1435(mm) thì có điều kiện dùng toa rộng, đầu máy loại to, chở được
nhiều hàng, nhưng giá đầu tư lớn.
- Định hướng chiến lược về khổ đường sắt nước ta:
+ Căn cứ thông báo số 46 TB ngày 26/03/1994 của Thủ tướng Chính phủ đã
định hướng cho ĐSVN chỉ có một khổ đường loại 1000(mm).
+ Căn cứ quyết định số 1553/KHĐT ngày 11/06/1997 của Bộ GTVT quyết
định khổ đường sắt Việt Nam là đường 1000(mm), thời gian đầu là đường đơn, thời
gian sau là đường đôi.
KL : Vậy thiết kế tuyến với khổ đường là 1000(mm) là phù hợp.
2. Cấp đường
4

Cấp đường là một trong những thông số kỹ thuật cơ bản của thiết kế tuyến, có ý
nghĩa về mặt kinh tế, chính trị và quốc phòng. Tuyến Yên Bái – Lào Cai là tuyến
đường sắt thuộc mạng lưới đường sắt quốc gia, nhưng là đường giao thông mang tính
chất địa phương, có khối lượng vận chuyển hàng hoá, hành khách nhỏ, tốc độ tăng
chậm . Do vậy ta chọn cấp đường là đường sắt thứ yếu.
II.Chọn số đường chính :
- Căn cứ năng lực thông qua yêu cầu ở năm thứ 10
Nyc = (1 + p)(nh + nk × ek + nl × el) (đôi tàu/ ngày đêm)
Trong đó:
p = 0,2 là hệ số dự trữ khả năng thông qua
nk = 4 : Số đôi tàu khách.
nl = 3: Số đôi tàu lẻ .
el = 1,5 ; ek = 1,2 hệ số quy đổi tàu khách, tàu lẻ và tàu hàng .
nh là số đôi tàu hàng cần thiết.
H
h
Q
G
n
×
×
×
=
365
106
10
γ
Trong đó:
γ là hệ số xét tới sự vận chuyển không đều γ = 1,1
G10 = 5 (triệu tấn/năm)
QH là trọng lượng của hàng: QH = 905.25 (tấn)
(đã tính ở phần tính sức kéo).
(đôi tàu/ ngày đêm)
Do đó:
Thay số liệu vào ta có năng lực thông qua của tuyến là:
5

Nyc = (1+ 0,2) ( 16.64 + 4×1.2 + 3 × 1.5) = 31.13 (đôi tàu/ ngày đêm)
Căn cứ vào quy phạm thì Nyc > 60 đôi tàu/ ngày đêm thì chọn đường đôi. Vậy chọn số
đường chính là 1.
III. Chọn các loại sức kéo, chọn loại đầu máy , toa xe
Hiện nay, trên thế giới cũng như ở Việt Nam vẫn dùng 3 loại sức kéo cơ bản:
Hơi nước, điện và diezel.
Khi chọn loại sức kéo cũng như đầu máy phải căn cứ vào:
- Khả năng cung cấp đầu máy , nhiên liệu.
- Yêu cầu vận chuyển .
- Tình hình địa hình .
- Ý nghĩa và vai trò của tuyến .
+ Đầu máy hơi nước: Có sức kéo nhỏ, gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức
khoẻ của công nhân và khách hàng.
+ Đầu máy điện: Có sức kéo lớn, leo dốc cao không gây ô nhiễm.
+ Đầu máy diezel: Có hiệu suất cao. Hiện nay ở nước ta đang dùng phổ biến loại
này.
Căn cứ vào nhiệm vụ thiết kế và tình hình hiện nay chọn loại sức kéo diezel
với loại đầu máy D9E có :
FKP = 12000 KG ; VP = 12 Km/h.
P = 52 T; Vmax = 114 Km/h; FKkđ = 15600 KG.
Căn cứ vào lượng hàng vận chuyển hàng hoá , tiêu chuẩn khổ đường , cấp
đường, loại đầu máy, và nhiệm vụ thiết kế được giao, chọn như sau :
+ Toa xe 4 trụcTQ : tải trọng 30T, tự trọng 20 T, dài 11.5 m, chiếm 35%.
+ Toa xe 4 trụcLX : tải trọng 55T, tự trọng 22T, dài 12 m, chiếm 65%.
+ Chiều dài toa xe trưởng : LTXT = 8 m.
6

IV . Độ dốc hạn chế
- Việc lựa chọn độ dốc hạn chế có ảnh hưởng rất lớn tới phương hướng tuyến,
trọng lượng đoàn tàu, công trình phí, vận doanh phí. Chọn dốc hạn chế phải xét
tới:
+ ý nghĩa của tuyến đường.
+ Phải thích ứng với nhiệm vụ vận chuyển đảm nhận.
+ Phải kết hợp với địa hình và tính toán kinh tế.
+ Số đường chính.
+ Trọng lượng đầu máy, sức kéo đầu má.
Để phù hợp với địa hình, các yêu cầu về kỹ thuật, kinh tế: với tuyến này lấy
iP = 70
/00
PHẦN IV : Tính toán và kiểm tra khối lượng đoàn tàu, chiều dài
đoàn tàu, chọn chiều dài sử dụng và chiều dài nền ga.
I. Xác định trọng lượng đoàn tàu, chiều dài Ltàu
1. Tính trọng lượng đoàn tàu và số toa xe
a. tính trọng lượng đoàn tàu
( ' )
''
kp o p
o p
F P w i
w i
− +
+
Theo công thức:
Q =
Trong đó :
Fkp : Lực kéo tính toán đầu máy
Fkp = 12000 kG = 120000 N
ω'
0 : Lực cản cơ bản của đầu máy khi mở máy
w'
0 = 2.2+0.01Vp+0.0003V2
p
7

= 2.2+0.01
×
12 + 0.0003
×
122
= 2.36 Kg/T
ω''o : lực cản cơ bản bình quân của toa xe
+ Với toa xe 4 trục TQ ( bi trượt )
ω''01 =
1
29
9 0.5 cabi
V
q
+
+ ×
1
cabi
q
= αqtt1 + qbì 1 = 0.85
×
30+20= 45.5 (T)
=
1
cabi
q
n
= =11.375 ( T/trục )
Suy ra ω''01 =
1
29
9 0.5 cabi
V
q
+
+ ×
= = 1.29(Kg/T)
+ Với toa xe 4 trục LX ( bi cầu )
ω''02 = a+
02
1
q
( b+cV+dV2
)
Trong đó : a,b,c,d là các hệ số thực nghiệm toa hàng
Loại toa a b c d
4 trục ổ trượt 0.7 3 0.1 0.0025
02
q
: tải trọng trục của toa xe
02
q
=
2
cabi
q
n
=
2 ì 2
tt b
q q
n
α × +
== 17.188 T/Trục
n là số trục của một toa xe ( n=4 )
8

Suy ra ω''02 = 0.7 +
02
1
q
( b+cV+dV2
)
= 0.7 + ( 3+0.1
×
12+0.0025
×
122
)
=0.965 (Kg/T)
Từ 2 loại toa trên ta đưa về lực cản chung cho cả đoàn tàu:
ω"0 = β1ω"01 + β2ω"02
βi =
i i
i i
q
q
γ
γ
×
×
∑
với q1 = 30
×
0.85+20 = 45.5 (T)
q2 = 55
×
0.85+ 22 = 68.75 (T)
γ1 = 35%
γ2 = 65%
β1 =
1 1
1 1 2 2
q
q q
γ
γ γ
×
× + ×
= =0.263
β2 = 1 - β1 =1- 0.263= 0.737
β1 = 0.263; β2 = 0.737
Suy ra ω"0 = β1ω"01 + β2ω"02
= 0,263x1.29 + 0.737x0.965 = 1.05 (Kg/T)
Vậy trọng lượng của đoàn tàu là:
Q =
g
i
w
i
w
Pg
F
p
o
p
o
k
)
'
'
(
)
'
(
+
+
−
=
b. Tính số toa xe
Theo công thức : ni =βiQ / qi
9

β : Tỉ trọng các loại toa xe tính theo trọng lượng
β1 = 0.263 ; β2 = 0.737
Số toa xe 4 trụcTQ: n1 =0.263 = 8.27 (toa)
=> Chọn : n1 = 8 toa
Số toa xe 4 trục LX : n2 = 0.737 = 15.33 (toa)
=>Chọn : n2 = 15 toa
⇒ Tổng số toa xe : n = 8+15 = 23 (toa)
Ta có: QH = n1*α1*qtt1 + n2*α2*qtt2
QH = 8*0,85*30 +15*0,85*55 =905.25(tấn)
2. Tính chiều dài đoàn tàu :
áp dụng công thức
Lt = n1l1 + n2l2 + lđm + ltoa xe trưởng
= 8*11.5 + 15*12 + 11.644 + 8 =291.644(m)
3. Kiểm tra điều khiện khởi động
Sau mỗi lần dừng lại, đoàn tàu lại phải khởi động để thực hiện hành trình của nó.
Ngoài việc phải khắc phục lực cản cơ bản và lực cản phụ do dốc, đoàn tàu còn
phải khắc phục lực cản khởi động nữa.
Lực cản khởi động phát sinh do:
+Dầu ở cổ trục bị chảy xuống dưới, đông đặc lại, làm cho hệ số ma sát tăng. lên
+Tàu dừng, ray bị vừng xuống. Khi tàu chạy, ma sát tăng lên.
+Hiện tượng trên xuất hiện rừ ràng nhất khi đoàn tàu dừng quá 20 phút.
+Phương trình cân bằng lực kéo khởi động của đoàn tàu có dạng:
Fkkđ = P.g.(wkđ + ikkđ) + Q.g.(wkđ + ikkđ)
10

Qkđ =
P
).g
i
(w
F
kkd
kd
kkd
−
+
Fk(kđ) = 156000 N: lực kéo đầu máy khởi động
ωkđ : lực cản cơ bản khi khởi động đoàn tàu
ikkd : đại lượng dốc quy đổi mà trên đó đoàn tàu khởi động( 0
/00)
ikkđ =
kd
kkd
w
P).g
(Q
F
−
+
= = 7.63 (0
/00)
Qkđ = - 52 = 1431 T
⇒ ikkđ = 7.63 (0
/00) > ip = 7 (0
/00)
=> Vậy tàu khởi động được
4. Tính trọng lượng chiều ít hàng
Qih=n(kα*qh+qb)
n :số toa xe n = 23 toa
α : hệ số chất hàng α =0.85
qh = = 46.30 (T) trọng lượng hàng bình quân mỗi toa xe trong đoàn tàu theo
hướng nặng
qb = = 21.30 (T) trọng lượng bì bình quân mỗi toa xe trong đoàn tàu theo
hướng nhẹ
k : Tỉ số luồng hàng hướng nặng và hướng nhẹ
11

k =
h
h
ih
ih
G
G
γ
γ
*
*
Gih; Gh :Cường độ vận chuyển hàng hoá theo hướng nhẹ và hướng nặng.
γih , γh : Hệ số ba động luồng hàng hướng nhẹ và hướng nặng
ở đây lấy γih = γh = 1.1
⇒ k =
1
.
1
*
3
1
.
1
*
5
.
1
= 0.5
⇒ Qih =23(0.5*0.85*46.30+ 21.30) = 942.483(T)
II. Chiều dài dùng được của đường ga và chọn chiều dài ga :
- chiều dài sử dụng của sân ga :
Lsử dụng =Lt + 30 m = 291.644+ 30 = 321.644 (m)
- chiều dài sử dụng sân ga :
Căn cứ vào : +loại hình ga
+loại ga
+Lsử dụng của đường đón tiễn
⇒ Kết hợp với quy trình. Ta chọn như sau:Lsử dụng = 400(m)
Chiều dài đường ga nhường tránh :Lng=450(m)
Chiều dài đường ga trung gian : Lng=520(m)
-Xác định số đường trong ga.
+ Khả năng thông qua cần thiết của năm thứ 2
N = (1+p)*(nh+nkek+nl*el)
Ta có : nh =
H
Q
G
*
365
*
2 γ
== 16.64
lấy nh =18 (đôi tàu/ngày đêm)
Theo qui phạm thiết kế dường sắt khổ 1000 ,ta chọn số đường trong ga là 3.
12

1
:
m
1
:
m
1
:m
1
:
m
1
:
m
III. Bán kính nhỏ nhất:
Việc chọn bán kính nhỏ nhất phải căn cứ vào cấp đường, khổ dường, địa hình
vùng tuyến đi qua, vận tốc chạy tàu và khối lượng vận chuyển của tuyến khi dùng
bán kính tối thiểu nhỏ tuyến sẽ bám sát địa hình , do đó giảm được đáng kể khối
lượng đào đắp và công trình nhân tạo . Nhưng khi dùng bán kính bé làm giảm sức
kéo đầu máy, giảm vận tốc chạy tàu khi vào đường cong, tăng chi phí duy tu và bảo
dưỡng.
Căn cứ vào địa hình của tuyến và quy phạm thiết kế đường sắt khổ 1000 . Ta
chọn bán kính nhỏ nhất Rmin=300(m)
IV . Tiêu chuẩn về nền đường :
Nền đường là bộ phận chịu lực của kiến trúc tầng trên truyền xuống, do đó bất
kỳ trong điều kiện nào cũng phải đảm bảo điều kiện ổn định.
1. Chiều rộng mặt nền đường.
- ở trên đường thẳng nền đào cũng như nền đắp, ta lấy B = 5(m)
- ở trên đường cong, nền đường phải mở rộng thêm một đoạn ở phía lưng
đường cong. Với R < 400(m) thì mở rộng thêm  = 0.25
R
≥
400(m)   = 0.15
B
B
2. Mui luyện
Theo điều 59 Qui trình thiết kế đường sắt khổ 1000 mm ta có: Trắc ngang mui
luyện nền đường là hình thang chiều rộng trên là 1.40 m, ở đường cong mui luyện
vẫn giữ nguyên là 1.40m.
13

3. Ta luy nền đường 1:m B
- Nền đào:
- Nền đắp: 1.4 m
4. Cao độ vai đường
- Hvđ ở đầu cầu lớn và cầu trung: Hvđ ≥ Hp + Hs + Hd + 0.5 m
- Hvđ ở đầu cầu nhỏ và cống: Hvđ ≥ Htt + Hd + 0.5m
5. Rãnh thoát nước
6. Nền đường trong ga
- Mặt nền trong ga làm dốc một mặt i = 20
/00
- Chiều rộng mặt nền trong ga: Căn cứ vào điều 57 QPTKĐS khổ 1000mm ta
chọn chiều rộng nền trong ga B = 15m
PHẦN V : Thiết kế bình đồ trắc dọc tuyến
A Thiết kế bình diện :
- Nguyên tắc thiết kế bình diện:
Dựa vào bình đồ khu vực Yên Bái – Lào Cai ta xác định được các phương án tuyến
đi qua. Mỗi phương án phải đảm bảo tương quan hợp lý giữa chiều dài, khối lượng
công tác, chi phí xây dựng và kinh phí khai thác.
- Các yếu tố đường cong của tuyến phương án chính
14

stt α(độ) R(m) P(m) T(m) KT(m) radian
1 25 800 19.54 177.88 350.06 0.436
2 15 1500 14.68 210.38 418.03 0.262
3 7 2000 3.96 125.91 251.49 0.122
4 21 1000 17.78 189.41 374.39 0.367
5 24 900 21.49 197.85 389.5 0.419
6 32 500 21.37 147.73 287.28 0.559
7 40 400 26.51 148.03 283.56 0.698
8 11 1500 7.49 150.13 299.27 0.192
9 11 1500 8.05 155.61 310.11 0.192
10 15 900 8.39 123.15 244.79 0.262
11 79 400 118.45 329.84 551.64 1.379
12 42 400 29.51 156.45 298.27 0.733
13 10 2200 9.34 202.9 404.66 0.175
II. Thiết kế trắc dọc
Sau khi thiết kế được một đoạn tuyến dài khoảng 3 ÷ 5 (km) trên bình diện, lên
trắc dọc đường đen phản ánh địa hình của tuyến.
Khi thiết kế đường đỏ (biểu thị cao độ vai đường) cần bám sát địa hình để khối
lượng đào đắp là ít nhất.
Cao độ đường đỏ phải đảm bảo các điều kiện sau:
Trên đường đắp dẫn vào cầu lớn, cầu trung:
Hvai đường ≥ H1% + Hs + Hd + 0.5 (m)
Trên đường đắp gần cầu nhỏ và cống:
Hvai đường ≥ H1% + Hd + 0.5 (m)
Ở những đoạn qua ruộng, phải đảm bảo nền đường không bị ngập nước.
Trong đó:
H1% - Chiều cao mực nước tính toán ứng với tần suất 1% (m)
Hs - Chiều cao sóng vỗ (m)
15

Hd - Chiều cao nước dềnh (m)
1. Thiết kế trắc dọc đảm bảo tàu chạy an toàn:
Hiện tượng mất an toàn là do đứt móc đầu máy toa xe. Đứt móc nối dễ xảy ra ở
những nơi mà móc nối đổi trạng thái làm việc đột ngột từ ép chặt sang kéo căng
(chân dốc lõm, dốc bậc thang, dốc lồi ở chân dốc lõm) ở một độ chênh về cao độ và
một trị số dốc nhất định (trường hợp móc nối chuyển trạng thái làm việc từ kéo căng
sang ép chặt thì ít xảy ra hơn).
Để tránh hiện tượng này, người ta thiết kế trắc dọc sao cho móc nối chuyển trạng thái
làm việc một cách từ từ. Điều này được thể hiện ở hiệu đại số của 2 dốc liền nhau và
chiều dài của những dốc đó đủ để đảm bảo độ êm chuyển động của đoàn tàu, chiều
dài nhỏ nhất ≥ 200 (m).
Để đảm bảo tàu chạy an toàn, quy phạm quy định như sau: Hiệu số đại số lớn nhất
của 2 độ dốc liền nhau trên trắc dọc không được vượt quá trị số độ dốc hạn chế
hướng xe nặng (∆i ≤ ip), ngoại trừ 3 trường hợp đoạn dốc có hại sau đây: khi ip ≥ 8 ‰
thì ∆i ≤ ip/2 và khi ip < 8 ‰ thì ∆i ≤ 4 ‰.
 Dốc lõm (1 phía hoặc 2 phía):
H
>
10m
i > 4‰
H
>
10m
‰
i > 4
∆i ≤ ip/2
 Dốc bậc thang:
16

tàu
< 2L
∆i ≤ ip
H
>
10m
‰
i > 4
‰
i > 4
/2
p
i ≤ i
∆
H
>
10m
H
>
10m
≥ 2L tàu
/2
p
i ≤ i
∆
‰
i > 4
‰
i > 4
∆i ≤ ip/2
Lưu ý trong trường hợp này:
Dốc bậc thang là dốc được ngăn cách bởi dốc bằng 0 0
/00 hoặc dốc nhẹ 1 ÷ 20
/00.
Khi xác định chiều cao H của dốc có hại, cần xem xét kỹ. Nếu xuống dốc nối bằng
nhiều đoạn dốc mà trong đoạn này có dốc ≤ 40
/00 nhưng chiều dài dốc < 2Ltàu thì vận
tốc đoàn tàu chạy trên dốc này vẫn chưa được hoà hoãn. Vì vậy, tính chiều cao H phải
tính từ đỉnh chỗ nối tiếp giữa đoạn không có hại (có chiều dài ≥ 2Ltàu) và đoạn có hại
tính đi. Ngược lại, nếu đoạn có dốc ≤ 40
/00 (dốc vô hại) có chiều dài ≥ 2Ltàu thì vận tốc
đoàn tàu chạy trên dốc này đã được hoà hoãn. Vì vậy, tính chiều cao H cần phân đoạn
ra.
 Dốc lồi ở chân dốc lõm:
Đoạn dốc lồi ở chân dốc lõm xảy ra hiện tượng móc nối chuyển trạng thái làm việc từ
ép chặt sang kéo căng. Do đó, phải làm một đoạn dốc đệm nhẹ ở giữa, để đảm bảo ở
chân dốc lõm và đỉnh dốc lồi ∆i ≤ ip/2, còn ở các vị trí khác thì ∆i ≤ ip.
17

/2
p
i ≤ i
∆
‰
i > 4
H
>
10m
≤ 2L tàu
> 2Ltàu
p
i ≤ i
∆
2. Thiết kế trắc dọc đảm bảo tàu chạy liên tục
Để đảm bảo tàu chạy liên tục, khi thiết kế trắc dọc và bình diện tuyến đường cần phải
đảm bảo các điều kiện sau:
Lực cản thực tế không vượt quá lực cản tính toán. Muốn vậy, phải triết giảm các dốc
giới hạn ở những vị trí có đường cong.
Lực cản thực tế không vượt quá lực cản tính toán ở nơi lên dốc vào ga.
3. Triết giảm dốc trên đường cong
Khi tàu vào đường cong, nó chịu một lực cản, do một trong những nguyên nhân
chính sau đây:
Vành bánh phía ngoài siết chặt vào má trong ray lưng dưới tác dụng của lực ly tâm.
Do hiện tượng trượt ngang của đầu máy toa xe khi vào đường cong.
Do các bánh xe trên cùng một trục không chạy trên cùng một chiều dài, bánh xe phía
ngoài phải vượt nhanh lên vì đường phía ngoài dài hơn, nên bánh xe vừa quay vừa
trượt.
Khi tàu vào đường cong, lực cản do đường cong được coi tương đương như lực cản
do độ dốc ir.
Khối lượng đoàn tàu được tính theo điều kiện chuyển động đều với vận tốc tính toán
Vp trên độ dốc giới hạn ip. Do đó, khi vào đường cong thì đoạn có dốc ip phải giảm đi
một lượng tương đương với wr, hay là phải giảm đi một lượng là ir. Như vậy, dốc thực
tế khi đi qua vị trí có đường cong là:
18

i = ip - ir
Trong đó, ir được tính theo các công thức sau:
Nếu chiều dài đường cong lớn hơn chiều dài đoàn tàu: ir =
700
R
Nếu chiều dài đường cong nhỏ hơn chiều dài đoàn tàu: ir =
12,2 o
t
L
α
∗
Nếu tàu nằm trên nhiều đường cong:
Khi tàu nằm một phần trên các đường cong: ir =
( )
1 2
12,2
t
L
α α
∆ + ∆
Khi tàu nằm trọn vẹn trên các đường cong: ir =
( )
1 2
12,2
t
L
α α
+
Khi tàu vào đường cong có bán kính R ≤ 400 (m), hệ số bám lăn giữa bánh xe đầu
máy và ray giảm, dẫn đến lực kéo bám giảm. Do vậy, để đảm bảo kéo hết được Q
tính toán, phải triết giảm độ dốc thêm một lượng là iϕ. Phía lên dốc cũng phải triết
giảm iϕ trên một đoạn có chiều dài bằng chiều dài đoàn tàu, vì khi đầu máy vào
đường cong, hệ số ma sát giữa bánh cái và ray giảm tức khắc trong khi đoàn tàu còn
nằm ngoài đường cong ( Điều 2.1.1 – QPTKKTĐS khổ 1435 mm)
Triết giảm dốc ở đoạn lên dốc trước khi vào ga
19

ga
i
L
ip
≥ Ltàu
- 4 - 4
p
i
tàu
≥ L
sân ga
Do một nguyên nhân nào đó, tàu đến nhưng chưa được phép vào ga mà phải dừng
ngoài ga thì đoạn dốc nơi tàu dừng phải đảm bảo điều kiện khởi động. Muốn vậy:
i ≤ ip – 4
li ≥ Ltàu
4. Thiết kế chiều dài yếu tố trắc dọc
Để giảm khối lượng công trình (công tác đất, công trình nhân tạo...), cần thiết kế
những yếu tố trắc dọc ngắn, có độ dài khác nhau để bám sát địa hình. Tuy nhiên, như
vậy sẽ gặp nhiều nhược điểm trong khai thác vì khi đoàn tàu chuyển động từ yếu tố
trắc dọc này sang yếu tố trắc dọc khác, lực cản phụ do dốc thay đổi sẽ dẫn đến hợp
lực tác dụng vào đoàn tàu cũng thay đổi, và do đó, xuất hiện lực dọc và gia tốc dọc
làm ảnh hưởng đến độ bền của toa xe và tiện nghi cho hành khách.
Ảnh hưởng lớn nhất tới trị số của lực dọc trong đoàn tàu không phải là các điểm đổi
dốc riêng biệt mà là hình dạng của trắc dọc. Khi đoàn tàu nằm đồng thời trên các
điểm lồi, lõm (hoặc là lõm, lồi) thì trong đoàn tàu, lực dọc thay đổi lớn và có tính
xung kích, làm ảnh hưởng đến hàng hoá, hành khách và đầu máy toa xe.
Vì vậy, dưới một đoàn tàu, không nên có quá một điểm đổi dốc, tức là: Ldốc > Ltàu.
Trường hợp khó khăn: Ldốc ≥ Ltàu/2, tức là lúc này, đoàn tàu nằm trên 2 điểm đổi dốc.
Dù khó khăn thế nào thì Ldốc ≥ 200 (m) vì có giảm chiều dài dốc nữa thì khối lượng
công trình cũng không giảm được là bao nhiêu.
20

Theo điều 2.1.4– QPTKKTĐS khổ 1435 mm, trên tuyến đường sắt chủ yếu, thiết kế
với độ dốc hạn chế ip = 5 0
/00 thì chiều dài yếu tố trắc dọc ngắn nhất cho phép là 400
(m).
Có 3 trường hợp được phép dùng dốc có Ldốc = 200 (m):
 Đoạn dốc bằng chia dốc trên trắc dọc hình lồi:
p
i
200
0
i ≤ i ≤ ip
 Đoạn dốc hoà hoãn ở chân dốc có hại và ở dốc lồi:
0 p
i
i < p
i
200
200 200
p
i
i ≤ /2 /2
i ≤ip
p
i ip
21

 Đoạn tranh thủ đi hết dốc hạn chế:
ip
200
p
i - ir
r
- i
ip
5. Bố trí điểm đổi dốc theo bình đồ và công trình nhân tạo
Theo điều 2.1.6 – QPTKKTĐS khổ 1435 mm Đối với Đường sắt cấp I,II khi hiệu số
hai độ dốc liền kề nhau ∆i > 30
/00 thì 2 độ dốc đó phải nối bằng đường cong đứng
hình tròn có bán kính 10000 (m).
Trong trường hợp đường cong nối dốc đứng của trắc dọc trùng với đường cong hoà
hoãn của bình diện, ray lưng vừa phải thực hiện đường cong đứng, vừa phải thực hiện
đường cong bằng và phải vuốt siêu cao.
Để thuận lợi cho công tác bảo dưỡng và sửa chữa đường ray, ở những vị trí này, phải
đảm bảo đường cong đứng không trùng với đường cong hoà hoãn. Muốn thế, điểm
đổi dốc phải cách điểm đầu hoặc điểm cuối của đường cong hoà hoãn một khoảng tối
thiểu là Tđ.
Tđ = 5∆i
Rđ = 10000 (m)
22

PHẦN VI: Phân bố điểm cơ giới
Khi thiết kế đường mới, phải phân bố điểm phân giới để đảm bảo thông xe liên tục và
an toàn với một số lượng cần thiết các đoàn tàu cũng như đảm bảo công tác khai thác:
nhận, trả hành khách và hàng hoá, lập tàu, giải thể tàu, nhường tàu, khám và sửa chữa
đầu máy toa xe, lấy nhiên liệu, lấy nước, thay tổ lái, thay đầu máy, cắt móc toa xe...
Để thoả mãn các mục đích đó, khoảng cách giữa các điểm phân giới phải hợp lý,
không được quá ngắn hoặc quá dài.
Phân bố ga là vấn đề phức tạp vì ga khống chế năng lực thông qua. Mặt khác, khối
lượng vận chuyển luôn thay đổi và ngày một tăng cho nên phải căn cứ vào khối lượng
vận chuyển trong tương lai để phân bố, nếu không thì sau này phải đầu tư nhiều để
cải tạo.
Nếu bố trí ga mau, khả năng thông qua lớn, nhưng thời gian đầu phải đầu tư nhiều và
tuyến sẽ bị dài thêm ra (do ga phải đặt trên dốc nhỏ nên bị tổn thất cao độ). Mặt khác,
ga nhiều thì tàu phải đỗ nhiều lần, làm tăng số lần gia giảm tốc, giảm tốc độ lữ hành,
ảnh hưởng xấu tới chỉ tiêu khai thác.
Nếu bố trí ga thưa thì có giảm được phí tổn công trình, nhưng năng lực thông qua sẽ
thấp, dẫn đến sau một thời gian lại phải cải tạo.
1. Nguyên tắc phân bố điểm phân giới
Có 2 nguyên tắc phân bố điểm phân giới:
Phân bố theo tiêu chuẩn thống nhất.
Phân bố theo tiêu chuẩn riêng của từng tuyến.
Trong đó, tiêu chuẩn thống nhất được áp dụng đối với tuyến đường sắt quốc gia, cụ
thể như sau:
Nếu trên tuyến chỉ có một loại đầu máy thì thống nhất tiêu chuẩn khả năng thông qua
N.
Nếu trên tuyến có nhiều loại đầu máy khác nhau thì thống nhất tiêu chuẩn thời gian
tàu chạy trung bình (tđi + tvề) của nhiều đầu máy.
23

Cũng có khi tiêu chuẩn về thời gian được cho theo một loại đầu máy cụ thể, lúc này,
điều kiện tương đẳng về thời gian tàu chạy ở các khu gian được đảm bảo cho đầu
máy đó. Nhưng khi chuyển sang sử dụng loại đầu máy khác thì điều kiện này dễ bị
phá vỡ. Còn khi phân bố theo thời gian tàu chạy trung bình thì đối với một loại đầu
máy nào đó, có thể không đạt được mức độ tương đẳng cao, nhưng khi chuyển sang
sử dụng một loại đầu máy khác thì điều kiện tương đẳng cũng không bị vi phạm quá
đáng.
Qua nghiên cứu quan hệ giữa cự ly ga và giá thành vận chuyển với các loại đầu máy,
các loại thông tin tín hiệu, người ta tìm ra cự ly ga có lợi nhất là 8 ÷ 12 (km).
Căn cứ vào thời gian tàu chạy và cự ly ga kinh tế nhất, quy trình quy định thời gian đi
về của đoàn tàu trong khu gian nói chung không được quá 36 phút, ở điều kiện khó
khăn có thể tăng lên 38 phút.
Tuyến đường sắt Yên Bái – Lào Cai được thiết kế theo tiêu chuẩn của đường sắt cấp
II, nên ta tiến hành công tác phân bố điểm phân giới theo tiêu chuẩn thống nhất.
2. Yêu cầu bình đồ, trắc dọc tại điểm phân giới
2.1 Bình đồ tại điểm phân giới
Nguyên tắc khi thiết kế bình diện ga: Nền ga phải đặt trên đường thẳng. Nếu đặt ga
trên đường cong thì gặp nhiều khó khăn:
Khó bố trí và khai thác ghi.
Tăng lực cản khởi động (phát sinh wr).
Phải kéo nhiều tín hiệu phát tàu (giảm tầm nhìn các tín hiệu và ghi).
Việc thực hiện các tác nghiệp kỹ thuật gặp nhiều khó khăn (khó dồn tàu).
Những khó khăn trên càng tăng lên khi giảm bán kính đường cong.
Trường hợp địa hình khó khăn, đặt ga trên đường thẳng làm tăng nhiều khối lượng
công trình hoặc là làm cho đường bị dài thêm ra thì cho phép đặt ga trên đường cong
có bán kính R ≥ 1000 (m).
24
Tải bản FULL (file word 51 trang): bit.ly/2Ywib4t
Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ

Ga không nên làm trên đường cong trái chiều, nhất là ga xếp ngang, do làm giảm tầm
nhìn của nhân viên lái tàu và khó dồn tàu. Ga xếp dọc có thể bố trí trên đường cong
trái chiều nhưng phải đảm bảo một đoàn tàu nằm vừa trên đó và đảm bảo đủ tầm nhìn
để dồn tàu an toàn và để tàu chạy qua ga không phải giảm vận tốc.
Trong ga có thể đặt siêu cao, đường cong hoà hoãn, đoạn thẳng giữa các đường cong
như ở trên khu gian nhưng ghi phải đặt trên đường thẳng.
Trên tuyến Yên Bái – Lào Cai đoạn 3 gồm 3 ga:
Ga A Km :0
Ga B: Km 8+700
Ga C: Km 15
Để tránh những khó khăn trên, đáp ứng các yêu cầu về bình đồ của điểm phân giới, ta
bố trí cả 3 ga ở trên đường thẳng.
2.2 Trắc dọc tại điểm phân giới
Ga tốt nhất là đặt trên dốc bằng. Nếu địa hình khó khăn, khi mà ga đặt trên đoạn dốc
bằng dẫn đến tăng khối lượng công tác nền hoặc làm tuyến dài ra thì cho phép đặt
trên dốc, nhưng phải đảm bảo các điều kiện sau đây:
Đảm bảo điều kiện khởi động trên dốc trước khi vào ga và trong ga:
ik(ga) ≤ ik(kđ) = ip – 40
/00
Đảm bảo điều kiện đoàn tàu dừng được trong phạm vi chiều dài sử dụng của đường
đón tiễn nhờ lực ép má phanh của đầu máy:
ik(ga) ≤ 60
/00
Đảm bảo điều kiện toa xe riêng đứng một mình không bị trôi (thường có xét ở các ga
có cắt móc toa xe):
ik(ga) ≤ 2.50
/00
Ở 2 ga liền nhau, một trong 2 ga không được thiết kế dốc > 2.50
/00 để đảm bảo cắt toa
vì lý do kỹ thuật (toa hỏng).
25
Tải bản FULL (file word 51 trang): bit.ly/2Ywib4t
Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ

3. Nội dung phân bố điểm phân giới
Nội dung phân bố điểm phân giới chính là việc phân bố ga sao cho đảm bảo khả năng
thông qua cần thiết và đảm bảo điều kiện tương đẳng về thời gian tàu chạy (đảm bảo
sao cho thời gian chuyển động ở các khu gian như nhau).
Đối với đường đơn, khả năng thông qua cần thiết được xác định theo thời gian một
cặp tàu chiếm dụng khu gian khó khăn nhất.
Khu gian khó khăn nhất là khu gian có chu kỳ chạy tàu lớn nhất.
Chu kỳ chạy tàu là khoảng thời gian cần thiết để thông qua một cặp tàu trên khu gian.
Chu kỳ chạy tàu được xác định từ thời điểm gửi đoàn tàu đầu tiên của nhóm ra khu
gian đến thời điểm gửi đoàn tàu đầu tiên của nhóm sau ra khu gian cũng theo chiều
ấy.
Trên đường cong, nếu góc chuyển hướng tăng lên 100o
thì thời gian đi về còn tăng
thêm 0.44 phút trên các loại độ dốc.(Theo Hướng dẫn làm đồ án tốt nghiệp)
Bảng tính thời gian đi về của đoàn tàu trên mỗi khu gian như sau:
KHU GIAN A– B (Km0 ÷ Km 8 + 700)
STT Khu gian
Cự Ly
(Km)
Độ dốc
Thời gian đi và về
1Km (phút) Cả dốc
1 Ga A 0.4 1.7 2.74 1.096
2 0.4 4.2 3.34 1.336
3 0.5 3.6 3.18 1.59
4 0.5 3.9 3.27 1.635
5 0.5 2.1 2.82 1.41
6 0.7 4.7 3.44 2.408
7 0.75 2.5 2.9 2.175
26
4801085

Đồ án thiết kế đường sắt Yên Bái Lào Cai đoạn 3

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Đồ án thiết kế đường sắt Yên Bái Lào Cai đoạn 3

Similar to Đồ án thiết kế đường sắt Yên Bái Lào Cai đoạn 3 (20)

More from nataliej4

More from nataliej4 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Đồ án thiết kế đường sắt Yên Bái Lào Cai đoạn 3