Báo cáo khoa học: "Tính toán một số thông số cơ bản của đoàn tàu nhẹ"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Nguyễn Phương Hà Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

56
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trên cơ sở năng lực chuyên chở hành khách, có thể định ra biên chế của đoàn tàu. Căn cứ vào mức độ gia và giảm tốc độ để phát huy tốc độ một cách hợp lý, cần xác định một số thông số cơ bản đảm bảo yêu cầu vận tải của tuyến một cách tối -u. S

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "Tính toán một số thông số cơ bản của đoàn tàu nhẹ"

TÝnh to¸n mét sè th«ng sè c¬ b¶n cña ®oμn tμu nhÑ TS. NguyÔn v¨n chuyªn Bé m«n §Çu m¸y - Toa xe Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc GTVT Tãm t¾t: Trªn c¬ së n¨ng lùc chuyªn chë hμnh kh¸ch, cã thÓ ®Þnh ra biªn chÕ cña ®oμn tμu. C¨n cø vμo møc ®é gia vμ gi¶m tèc ®é ®Ó ph¸t huy tèc ®é mét c¸ch hîp lý, cÇn x¸c ®Þnh mét sè th«ng sè c¬ b¶n ®¶m b¶o yªu cÇu vËn t¶i cña tuyÕn mét c¸ch tèi −u. Summary: Base on passenger transporting capacity, we are able to dicide component parts of train. Depend on reducing and increasing ability, in order to rationalire the velocity and the transport capacity, we find out some original parameters. (2 toa cã ®éng c¬ vµ hai toa kÐo theo) trong t−¬ng lai sÏ lµ 5, 6, 7 vµ 8. Cã nghÜa ®oµn tµu i. ®Æt vÊn ®Ò sÏ cã sè toa kho¶ng tõ 4 ÷ 8 toa phô thuéc LÇn ®Çu tiªn ViÖt Nam triÓn khai x©y vµo chiÒu dµi nhµ ga vµ dung l−îng hµnh dùng tuyÕn ®−êng s¾t nhÑ ®« thÞ tèc ®é cao. kh¸ch. §©y lµ lo¹i h×nh vËn t¶i ®−êng s¾t ®Æc biÖt §oµn xe cÇn ®−îc thiÕt kÕ hiÖn ®¹i, c¸c kh¸c xa víi yªu cÇu cña ®−êng s¾t th«ng hÖ thèng trong ®oµn tµu thiÕt kÕ theo d¹ng th−êng. Lo¹i ®−êng s¾t nµy vËn chuyÓn trong m«®un tiªu chuÈn, thuËn tiÖn cho viÖc thay nh÷ng khu gian rÊt ng¾n kho¶ng 1000m, yªu thÕ, b¶o d−ìng söa ch÷a. Môc tiªu b¶o ®¶m cÇu t¨ng tèc khi khëi ®éng rÊt nhanh vµ gi¶m tiÖn nghi tèi ®a cho hµnh kh¸ch, cã ®é bÒn vµ tèc khi h·m còng rÊt m¹nh. §Ó cã thÓ x©y tuæi thä cao. C¸c thiÕt kÕ cÇn phï hîp víi dùng ®−îc nh÷ng ®oµn tµu nµy cÇn ph¶i tÝnh phong tôc tËp qu¸n ®i l¹i cña ng−êi ViÖt nam, to¸n lùa chän mét sè th«ng sè c¬ b¶n nh− phï hîp víi vãc d¸ng t¹o ®iÒu kiÖn lªn xuèng c«ng suÊt nhá, h×nh thøc truyÒn ®éng, h×nh thøc cho ng−êi giµ, trÎ em, trî lùc tèt cho con ng−êi phanh h·m. §©y lµ nh÷ng néi dung c¬ b¶n cña trong qu¸ tr×nh t¨ng tèc vµ h·m. bµi b¸o. C¸c chi tiÕt cña ®oµn tµu cÇn cã ®é tin cËy cao, hÖ thèng h·m b¶o ®¶m tèt hai chøc ii. néi dung n¨ng h·m th−êng vµ h·m khÈn. 1. Yªu cÇu thiÕt kÕ ph−¬ng tiÖn vËn t¶i VÊn ®Ò m«i tr−êng cÇn ®Æt ra trong qu¸ ®−êng s¾t ®« thÞ tr×nh thiÕt kÕ. HÖ thèng t¹o ra søc kÐo cÇn cã TuyÕn ®−êng s¾t ®« thÞ Hµ Néi - Hµ §«ng hiÖu suÊt cao, kh«ng g©y ®éc h¹i. VËt liÖu sö ®−îc thiÕt kÕ víi ®oµn tµu hiÖn ®¹i gåm 4 toa dông trong chÕ t¹o kh«ng ®−îc chøa ®éc tè
H×nh 1. Biªn chÕ ®oμn tμu nh− c¸c hîp chÊt halogen, ami¨ng. §oµn xe thÓ xÕp thµnh hai nhãm, mét ®Çu tµu kÐo mét sö dông vËt liÖu chèng ch¸y, phï hîp víi toa xe nh− h×nh 1. c¶nh quan m«i tr−êng, Ýt « nhiÔm m«i tr−êng. Toa kÐo cã buång l¸i (TC) thèng nhÊt lÊy C¸c chi tiÕt, ®Æc ®iÓm thuéc phÇn ®iÖn ph¶i träng l−îng kh«ng nhá h¬n 32 tÊn ®−îc nhiÖt ®íi ho¸. Toa ®éng c¬ (M) träng l−îng kh«ng nhá N¨ng l−îng chuyªn chë hµnh kh¸ch ®−îc h¬n 36 tÊn. x¸c ®Þnh tõ n¨ng lùc cña ph−¬ng tiÖn víi thêi 3. TÝnh to¸n c«ng suÊt kÐo cho ®oµn tµu gian gi·n c¸ch tèi thiÓu. C¸c thiÕt bÞ dÉn kh¸ch lªn xuèng ph¶i thuËn tiÖn, t¹o ®iÒu kiÖn 3.1. §Æc tÝnh søc kÐo b¸m lªn xuèng nhanh. Thêi gian gi·n c¸ch ng¾n sÏ Träng l−îng b¸m ®−îc tÝnh bëi träng t¨ng n¨ng lùc vËn t¶i hµnh kh¸ch, gi¶m thêi l−îng ®Ì lªn ray ë c¸c toa xe cã ®éng c¬; gian chê ®îi. Träng l−îng b¸m gåm träng l−îng toa xe, träng l−îng ng−êi ngåi vµ träng l−îng ng−êi C¸c chi tiÕt ®−îc thiÕt kÕ cÇn cã kh¶ ®øng; Träng l−îng 1 ng−êi ViÖt nam khi tÝnh n¨ng dù phßng cao, gi¸ thµnh söa ch÷a thÊp, to¸n lÊy kho¶ng 70kg. c¸c thiÕt bÞ ph¶i ®−îc tiªu chuÈn ho¸, dÔ mua - Víi ®Þnh viªn 6 ng−êi/1m2 hµnh kh¸ch víi thêi gian ng¾n mµ kh«ng ph¶i thiÕt kÕ l¹i. trªn 2 toa xe cã ®éng c¬ lµ 574 ng−êi. C¸c thiÕt bÞ ®iÖn kh«ng sö dông c¸c ®Êu nèi cã sö dông kÑp vµ ghim mµ sö dông c¸c gi¾c - Víi ®Þnh viªn 9 ng−êi/1m2 hµnh kh¸ch c¾m thay thÕ, t¹o kh¶ n¨ng thay thÕ c¸c thiÕt trªn 2 toa xe cã ®éng c¬ lµ 818 ng−êi bÞ nhanh. - Träng l−îng b¸m khi 6 ng−êi/1m2 lµ: HÖ thèng ®iÖn ®éng lùc chän lo¹i 750V DC. P1 = 2x36 + 574x0,07 = 112,18 tÊn §éng c¬ ®iÖn kÐo lµ ®éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu. - Träng l−îng b¸m khi 9 ng−êi/1m2 lµ: 2. Thµnh phÇn ®oµn tµu P2 = 2x36 + 818x0,07 = 129,26 tÊn §oµn tµu gåm toa xe cã buång l¸i ký hiÖu Lùc b¸m tÝnh theo c«ng thøc: lµ TC, toa xe cã l¾p ®éng c¬ ký hiÖu lµ M. Toa Fb = Pi.ψk [KG] (1) cã buång l¸i l¾p ë ®Çu xe. Giai ®o¹n ®Çu ®oµn tµu ®−îc biªn chÕ d¹ng gåm 4 toa ®−îc bè trÝ víi ψk = ƒ(V,R); nh− sau: = TC * M = M * TC =, nÕu sè toa t¨ng trong ®ã: V lµ tèc ®é ®oµn tµu [m/s]; R lµ b¸n lªn sÏ cã d¹ng = TC * M …. M * TC kÝnh ®−êng cong [m] trong ®ã : - TC lµ toa xe cã buång l¸i 8 ψ k = 0,25 + (2) 100 + 20.V - M lµ toa xe cã ®éng c¬ Khi vµo ®−êng cong hÖ sè b¸m ®−îc hiÖu chØnh: = mãc nèi tù ®éng 250 + 1,55R ψ kR = ψ k = (Khi R < 500m) (3) * mãc nèi b¸n vÜnh cöu. 500 + 1,1R TÝnh cho c¸c b¸n kÝnh ®−êng cong H×nh thøc lËp tµu hai ®Çu m¸y kÐo 2 toa R = 150, 200, 250, 300m. xe, cã thÓ gi¶m bít chi phÝ mua toa xe, tiªu Lùc b¸m trong ®−êng cong: hao n¨ng l−îng, sè l−îng thiÕt bÞ, c«ng t¸c b¶o d−ìng söa ch÷a Ýt, biªn chÕ kiÓu nµy cã Fbr = Pi.ψkr [T] (4)
3.2. §Æc tÝnh søc c¶n Pi lµ träng l−îng øng víi c¸c sè ®Þnh viªn [tÊn] Thay sè vµo c¸c c«ng thøc (1), (2), (3) vµ Lùc c¶n ®oµn tµu khi ch¹y trªn ®−êng: (4) ta vÏ ra ®−îc ®Æc tÝnh søc kÐo b¸m nh− ( ) ( ) c¸c h×nh 2, ®å thÞ lùc kÐo b¸m nh− h×nh 3, 4: Wk = ω '0 + ik .2P + ω '0 + ik .2Q [KG] ' (5) ψk, ψkR ψk, ψkR Lùc c¶n ®¬n vÞ cña ®oµn tµu: (ω ) + i k .2P + (ω '0 + i k ).2Q ' ' ωk = 0 [KG/T] (6) 2P + 2Q víi ik lµ ®é dèc quy ®æi %0 §Æc tÝnh søc c¶n biÓu thÞ trªn h×nh 5. H×nh 2. §å thÞ hÖ sè b¸m ψk, ψkR [T] H×nh 5. §å thÞ lùc c¶n ®oμn tμu theo ®é dèc 3.3. TÝnh to¸n lùc kÐo vμnh b¸nh Lùc kÐo vµnh b¸nh ®−îc tÝnh ë tèc ®é H×nh 3. §å thÞ lùc kÐo b¸m khi sè ®Þnh viªn tÝnh to¸n, tèc ®é cÊu t¹o, khi khëi ®éng ký 6 ng−êi/1m2 hiÖu lµ Ftt, Fct, Fkd. Sau khi tÝnh to¸n lÊy theo [T] gi¸ trÞ lín nhÊt trong c¸c lùc ®ã. 3.3.1. Lùc kÐo vμnh b¸nh khi ch¹y ë tèc ®é tÝnh to¸n Fktt = (ω '0 + i k ).2Q + (ω '0 + i k ).2P [KG] (7) ' TÝnh ë c¸c tèc ®é tÝnh to¸n Vtt = 13, 14, 15 ...20 km/h Víi ®é dèc lín nhÊt ik = 40%o, øng víi c¸c tèc ®é tÝnh to¸n ta cã Fktt = 9366,6; 9370,9; 8255,4; 8259,9; 8264,6; 8269,4 [KG]. H×nh 4. §å thÞ lùc kÐo b¸m khi sè ®Þnh viªn 9 ng−êi/1m2
3.3.2. Lùc kÐo vμnh b¸nh khi khëi ®éng ®éng, tèc ®é cÊu t¹o, tèc ®é t−¬ng lai ®−îc: ⎛ 28 ⎞ ⎛ 28 ⎞ Ndtt = 382,16/0,95 = 402 KW Fkd = 2P⎜ ⎜ q + 7 + i kd ⎟ + 2Q⎜ q + 7 + i kd ⎟ [KG] ⎟ ⎜ ⎟ ⎝0 ⎠ ⎝0 ⎠ Ndkd = 5,28/0.95 = 5,55 KW (8) Ndct = 202,37/0,95 = 213 KW TÝnh cho c¸c t¶i träng trôc qo = 13; 13,48; Ntl = 487,67/0.95 = 513,3 KW 14 tÊn/1trôc Dùa vµo kÕt qu¶ tÝnh to¸n trªn ta cã c«ng Víi ®é dèc ikd = 40%o, q0 = 13; 13,48; suÊt tèi thiÓu mét ®éng c¬ tÝnh ë c¸c chÕ ®é 14 tÊn/1trôc, tÝnh ®−îc c¸c gi¸ trÞ lùc khëi kÐo cho ë b¶ng 1. vµnh b¸nh khi khëi ®éng Fkd = 9273,6; 9266,3; B¶ng 1 9258,7 [KG] C«ng suÊt ®oµn C«ng suÊt cho TT 3.3.3. Lùc kÐo vμnh b¸nh khi ch¹y ë tèc tµu ë c¸c chÕ ®é mét ®éng c¬ ®é cÊu t¹o 80km/h 1 Tèc ®é tÝnh to¸n 50,2 KW 2 Tèc ®é khëi ®éng 0,69 KW ω '0 .2Q + ω 0 .2P '' Fkvmax = [KG] (9) 3 Tèc ®é cÊu t¹o 26,6 KW 4 Tèc ®é t−¬ng lai 64,1 KW Fkvmax = 891.16 [KG] ë ®oµn tµu nhÑ c«ng suÊt cho mét ®éng 3.3.4. Lùc kÐo vμnh b¸nh ë tèc ®é cho c¬ cÇn c¨n cø vµo kh¶ n¨ng v−ît qua dèc t−¬ng lai kho¶ng 120km/h 40%o; ®oµn tµu ch¹y trong c¸c khu gian Fkvtl = ω '0 .2Q + ω '0 .2P ' [KG] (10) kho¶ng c¸ch kh«ng ®Çy 1.000m, cÇn ph¶i cã ®é gia vµ gi¶m tèc lín, ph¶i ®¶m b¶o kh¶ Fkvtl = 1431.6 [KG] n¨ng khi mét toa ®éng lùc bÞ sù cè ®oµn tµu 3.4. TÝnh to¸n c«ng suÊt vμnh b¸nh vÉn ®¶m b¶o ch¹y víi kÕ ho¹ch ch¹y tµu ®· (c«ng suÊt kÐo ®oμn tμu) ®Þnh. V× vËy c«ng suÊt cho mét ®éng c¬ C«ng suÊt vµnh b¸nh tÝnh theo c«ng kho¶ng 180kw ®Ó tho¶ m·n sù vËn hµnh b×nh thøc: th−êng cña ®oµn tµu. F.V N= 3.6. X©y dùng ®Æc tÝnh søc kÐo ®oμn tμu [KW] (11) 0,7355 270 270.Nk max F= [KG] F: lùc kÐo ë c¸c chÕ ®é tÝnh to¸n [KG] V.0,7355 V: tèc ®é tÝnh to¸n ë c¸c chÕ ®é khëi Víi Vk = [0, 5, 10, 15, ... 120 km/h] ®éng, tèc ®é tÝnh to¸n, tèc ®é cÊu t¹o [km/h] Sau khi x¸c ®Þnh ®−îc c«ng suÊt vµnh b¸nh khi chän ë c¸c tèc ®é tÝnh to¸n, khëi ®éng ë tèc ®é cÊu t¹o vµ ë tèc ®é 120km/h t−¬ng øng lµ 171,5KW; 5,28KW, 202,7 W vµ 487,67KW 3.5. TÝnh to¸n c«ng suÊt c¸c ®éng c¬ Ndc = Nt.η [KW] (12) Víi η lµ hiÖu suÊt b¸nh r¨ng truyÒn ®éng, η = 0,95. H×nh 6. §−êng ®Æc tÝnh søc kÐo ®oμn tμu T−¬ng øng víi c¸c chÕ ®é tÝnh to¸n, khëi
3.8.2. Qu·ng ®−êng h·m khi h·m th−êng Khi thiÕt kÕ ®Çu m¸y cÇn chän ph−¬ng thøc ®iÒu khiÓn ®éng c¬ ®iÖn kÐo cÇn tho¶ V2 [m] ⇒ S ht = 0,0385 m·n ®Æc tÝnh søc kÐo nh− trªn h×nh 6. a 3.7. Chän gia tèc ®oμn tμu khi kÐo 80 2 ⇒ Sht = 0,0385 = 246,4m Tèc ®é cÊu t¹o cña ph−¬ng tiÖn thiÕt kÕ 1 80km/h. Gia tèc ®oµn tµu tõ 0 ®Õn 40km/h 3.8.3. Thêi gian cÇn thiÕt khi h·m khÈn tõ trong kho¶ng 0,83 ÷ 0,9m/s2, tõ 0 ®Õn 80km/h tèc ®é 80km/h ®Õn 0km/h víi ®é gi¶m tèc lín h¬n 0,85m/s2. 1,3m/s2 Thêi gian t¨ng tèc tõ 0 ®Õn V km/h tÝnh 80 t = 0,278 = 17,1s theo c«ng thøc : 1,3 V a = 0,278 [m/s2] 3.8.4. Qu·ng ®−êng h·m khi h·m khÈn t víi ®é gi¶m tèc 1,3m/s2 Trong ®ã: V lµ gi¸ trÞ cuèi cïng cÇn ph¶i 80 2 t¨ng tèc [km/h]; a lµ gia tèc [m/s2]; S ht = 0,0385 = 189,5m 1,3 t lµ thêi gian t¨ng tèc [s]. KÕt hîp víi ®iÒu kiÖn vËn hµnh, ph−¬ng * Thay sè vμo ta cã: thøc lËp tµu vµ kü thuËt ®iÒu khiÓn VVVF cña Thêi gian cÇn thiÕt ®Ó t¨ng tèc tõ 0 ®Õn tuyÕn ®−êng s¾t Hµ Néi - Hµ §«ng kiÕn nghÞ 40km/h lµ: gia tèc b×nh qu©n khi khëi ®éng lµ 0,83m/s2 (0 ÷ 80km/h), ®é gi¶m tèc b×nh qu©n khi h·m 40 t = 0,278 = 13,4 ÷ 12,3s lµ 1m/s2 (80 ÷ 0km/h). Tèc ®é cao nhÊt cña 0,83 ÷ 0,9 ®oµn tµu lµ 80km/h. Thêi gian cÇn thiÕt ®Ó t¨ng tèc tõ 40 ®Õn 4. Lùa chän hÖ thèng ®iÖn kÐo 80km/h lµ: - HÖ thèng ®iÖn ®éng lùc bao gåm ®éng (80 − 40) = 13s t = 0,278 c¬ ®iÖn kÐo c¸c thiÕt bÞ ®iÖn khÝ cã liªn quan 0,85 ®Õn ®éng c¬ ®iÖn kÐo vµ c¸c d©y dÉn. T¸c dông cña hÖ thèng ®iÖn ®éng lùc lµ ®em ®iÖn Thêi gian t¨ng tèc tõ 0 ®Õn 80km/h n¨ng cña m¹ch ®iÖn chuyÓn thµnh lùc kÐo kho¶ng 26,4 ÷ 25,3s. ®oµn tµu, khi h·m th× ®em ®éng n¨ng cña toa 3.8. Gia tèc ®oμn tμu khi h·m, thêi gian xe chuyÓn thµnh lùc h·m ®iÖn. §©y lµ m¹ch cÇn thiÕt ®Ó gi¶m tèc, qu·ng ®−êng h·m cÇn ®iÖn kÝn, c«ng suÊt lín, dßng ®iÖn lín, cao ¸p. thiÕt HÖ thèng ®iÖn kÐo lµ phÇn cèt lâi cña toa §èi víi ®oµn tµu nhÑ ®é gi¶m tèc khi h·m xe ®éng c¬ ®iÖn, ®¸nh dÊu chñ yÕu tr×nh ®é kü th−êng ph¶i lín h¬n 1m/s2; ®é gi¶m tèc h·m thuËt toa xe, tÝnh n¨ng cña toa xe tèt hay kÐm, khÈn yªu cÇu lín h¬n 1,3 m/s2. gi¸ thµnh vµ chi phÝ vËn hµnh cao hay thÊp vµ sù ®¶m b¶o ch¾c ch¾n cña toa xe lµ nh÷ng 3.8.1. Thêi gian ®Ó h·m th−êng gi¶m tèc chØ tiªu kinh tÕ kü thuËt quan träng, ®Òu g¾n tõ 80km/h ®Õn 0km/h lμ chÆt víi hÖ thèng ®iÖn kÐo. HiÖn nay, hÖ [S] V 80 t = 0,278 ⇒ t = 0,278 = 22,24s thèng ®iÖn kÐo ®−îc sö dông trªn ®−êng s¾t a 1 nhÑ cã thÓ chia lµm hai lo¹i lín: hÖ thèng ®iÖn
kÐo ®iÖn mét chiÒu vµ m¸y ®iÖn xoay chiÒu. viÖc tu söa lín v.v HiÖn nay, m¸y ®iÖn xoay chiÒu chÆn sãng ®· dÇn dÇn thay thÕ m¸y 4.1. HÖ thèng kÐo mét chiÒu ®iÖn mét chiÒu. HÖ thèng kÐo mét chiÒu lµ hÖ thèng ®iÖn 4.2. HÖ thèng m¸y kÐo xoay chiÒu kÐo lÊy m¸y ®iÖn mét chiÒu lµm ®éng c¬ kÐo. HiÖn nay, hÖ thèng kÐo mét chiÒu ®· ®−îc HÖ thèng m¸y kÐo xoay chiÒu lµ hÖ thèng øng dông réng r·i trªn thÕ giíi gåm cã: kÐo lÊy m¸y ®iÖn kÐo xoay chiÒu lµm ®éng c¬. ph−¬ng thøc ®iÒu khiÓn b»ng c¸ch biÕn ®æi M¸y kÐo xoay chiÒu kÕt cÊu ®¬n gi¶n, c«ng ®iÖn trë vµ b»ng m¸y chÆn sãng vµ thay ®æi viÖc tu söa kh«ng nhiÒu, song viÖc ®iÒu khiÓn ®iÖn thÕ. tèc ®é khã h¬n so víi m¸y ®iÖn mét chiÒu. Cho nªn trong qu·ng thêi gian dµi, lÜnh vùc Nguyªn lý c¬ b¶n cña ph−¬ng thøc ®iÒu m¸y kÐo c«ng suÊt lín lu«n lu«n lÊy m¸y ®iÖn khiÓn b»ng c¸ch biÕn ®æi ®iÖn trë lµ th«ng qua mét chiÒu lµ chÝnh . Nh−ng song song víi sù ®iÒu tiÕt ®iÖn trë cña ®éng c¬ m¸y ®iÖn mét xuÊt hiÖn cña nguyªn kiÖn ®iÖn lùc ®iÖn tö chiÒu ®Ó thay ®æi ®iÖn thÕ cña m¸y ®iÖn kÐo, GTO, IGBT vµ LPM còng nh− sù ph¸t triÓn ®¹t môc ®Ých ®iÒu khiÓn tèc ®é cña xe. ¦u cña kü thuËt biÕn dßng ®iÖn lùc ®iÖn tö vµ viÖc ®iÓm cña ph−¬ng thøc ®iÒu khiÓn tèc ®é nµy øng dông kü thuËt ®iÒu khiÓn b»ng vi tÝnh, lµ kÕt cÊu ®¬n gi¶n, kü thuËt chÝnh x¸c, ch¾c khiÕn hÖ thèng m¸y kÐo xoay chiÒu trë thµnh ch¾n, gi¸ rÎ, khuyÕt ®iÓm lín nhÊt lµ tiªu hao hÖ thèng ®iÒu khiÓn tèc ®é cã tÝnh h¬n h¼n nhiÒu n¨ng l−îng, ®Æc biÖt lµ trong t×nh h×nh trong hÖ thèng ®iÒu khiÓn tèc ®é cËn ®¹i. Cô cù ly nhµ ga gÇn, sè lÇn chuyÓn ®éng vµ h·m thÓ cã nh÷ng −u ®iÓm nh− sau: phanh nhiÒu, khiÕn rÊt nhiÒu n¨ng l−îng ®iÖn trë thµnh nhiÖt l−îng, lµm cho gi¸ thµnh vËn - Ch¹y b»ng m¸y ®iÖn kÐo xoay chiÒu, hµnh n©ng cao, h¬n n÷a dßng ®iÖn khi khëi m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé kh«ng cÇn vßng ®éng lín, hµnh kh¸ch c¶m thÊy kh«ng tho¶i c¸ch, chæi ®iÖn v.v..., nÕu so s¸nh víi m¸y m¸i, ®å ®iÖn bÞ va ch¹m nhiÒu, kÝch th−íc lín, ®iÖn kÐo mét chiÒu, th× thÓ tÝch vµ träng l−îng träng l−îng nÆng, c«ng viÖc tu söa nhiÒu. cña nã ®Òu nhá h¬n ë c«ng suÊt m¸y gièng HiÖn nay ng−êi ta Ýt ¸p dông ph−¬ng thøc nµy nhau, do vËy t−¬ng ®èi cã lîi cho viÖc s¾p xÕp trong c¸c dù ¸n x©y dùng míi. thiÕt bÞ d−íi ®¸y xe vµ gi¶m träng l−îng cña b¶n th©n toa xe. §iÒu khiÓn ®iÖn thÕ b»ng c¸ch chÆn sãng mét chiÒu tøc lµ tËn dông m¸y chÆn sãng liªn - Kü thuËt ®iÒu khiÓn VVVF cã thÓ ®iÒu tiÕp ®Ó ®iÒu tiÕt ®iÖn cuèi cïng cña m¸y ®iÖn, khiÓn ®oµn tµu trong ph¹m vi tèc ®é kh¸c ®Ó ®¹t môc ®Ých ®iÒu khiÓn tèc ®é ph−¬ng nhau, nhÊt lµ viÖc øng dông kü thuËt ®iÒu thøc nµy sÏ mang l¹i hiÖu qu¶ lín lµ tiÕt kiÖm khiÓn b»ng vi tÝnh ®· khiÕn sù ®iÒu khiÓn b»ng n¨ng l−îng nãi chung cã thÓ tiÕt kiÖm kho¶ng m¸y biÕn tÇn trë nªn linh ®éng vµ chÝnh x¸c 20- 30 % ®iÖn so víi ph−¬ng thøc biÕn thÕ h¬n, cã thÓ tËn dông c«ng suÊt m¸y ®iÖn vµ ®iÖn b»ng m¸y biÕn ®æi ®iÖn trë, ®Æc biÖt ®é b¸m cña toa xe, thùc hiÖn sù ®iÒu khiÓn mang l¹i hiÖu qu¶ næi bËt vµ gi¶m nhiÒu gi¸ mét c¸ch linh ®éng, phßng ngõa b¸nh xe bÞ thµnh vËn hµnh cho ®−êng s¾t nhÑ ®« thÞ khëi quay tr−ît, cã thÓ n©ng cao tèc ®é t¨ng khi ®éng vµ h·m phanh dån dËp. khëi ®éng vµ gi¶m tèc ®é khi h·m phanh. Nh−ng hÖ thèng kÐo mét chiÒu ®Òu lÊy - ViÖc thay ®æi h−íng kÐo còng nh− sù m¸y ®iÖn kÐo mét chiÒu lµm ®éng c¬, do vËy chuyÓn ®æi t×nh h×nh lµm viÖc tõ kÐo sang h·m m¸y ®iÖn kÐo mét chiÒu cã nh÷ng khuyÕt phanh kh«ng cÇn dïng ®Õn c«ng t¾c, chØ cÇn ®iÓm nh− thÓ tÝch lín, chiÕm kh«ng gian réng, thay ®æi pha m¹ch xung cña m¸y biÕn tÇn lµ
cã thÓ thùc hiÖn ®−îc. Do vËy cã thÓ gi¶m bít m¸y biÕn dßng ®iÖn ng−îc so víi ph−¬ng thøc 1C4M, ®¼ng cÊp chÞu ®ùng cña dßng ®iÖn rÊt nhiÒu c¸c ®−êng d©y ®iÖn vµ sè l−îng còng gi¶m mét nöa, nh− vËy sÏ gi¶m bít khã c«ng t¾c, khèi l−îng c«ng viÖc tu söa Ýt, gi¶m kh¨n trong viÖc chÕ t¹o m¸y biÕn dßng ®iÖn thiÓu träng l−îng thiÕt bÞ ®iÖn, nhê ®ã mµ ng−îc IGBT, gi¸ thµnh m¸y biÕn dßng ®iÖn gi¶m bít träng l−îng cña toa xe còng nh− ng−îc mét pha còng gi¶m xuèng. gi¶m bít sù t¸c ®éng ®èi víi ®−êng ray. Do m¸y ®iÖn ®iÒu khiÓn m¸y biÕn dßng Qua ph©n tÝch so s¸nh c¸c lo¹i hÖ thèng ®iÖn ng−îc bÞ gi¶m, sÏ n©ng cao ®é b¸m cña kÐo nãi trªn, xÐt vÒ tÝnh n¨ng kü thuËt vµ c«ng xe, l−îng tiªu hao ®ång gi¶m xuèng, c«ng viÖc tu söa, ¸p dông kü thuËt chuyÓn ®iÖn suÊt m¸y ®iÖn n©ng cao. Thêi gian vËn hµnh xoay chiÒu VVVF lµ thÝch hîp. Kü thuËt nµy cña tµu ®−îc t¨ng lªn. H¹ thÊp tû lÖ mÊt ®éng ®· ®−îc øng dông réng r·i vµo xe ®iÖn trªn lùc cña tµu bëi m¸y biÕn tÇn g©y nªn sÏ cã lîi c¸c tuyÕn ®−êng s¾t nhÑ ®« thÞ ë c¸c n−íc. cho vËn hµnh. Gi¶m thiÓu dung l−îng cña m¸y biÕn tÇn cã thÓ khiÕn sãng cña m¸y biÕn §èi víi mèi quan hÖ gi÷a m¸y biÕn tÇn vµ tÇn cµng tiÕp cËn sãng dßng chÝnh, gi¶m bít viÖc ®iÒu khiÓn m¸y ®iÖn cÇn ph¶i suy xÐt nh− nhiÔu ®iÖn tö mét c¸ch râ rÖt. sau, 1 m¸y biÕn tÇn cã thÓ ®iÒu khiÓn 4 m¸y ®iÖn kÐo (gäi t¾t lµ 1C4M) vµ 1 m¸y biÕn tÇn Do t¨ng thªm sè l−îng m¸y biÕn dßng ®iÒu khiÓn 2 m¸y ®iÖn (1C2M). Hai ph−¬ng ®iÖn ng−îc sÏ n©ng cao gi¸ thµnh toa xe trªn thøc ®iÒu khiÓn nµy ®Òu cã −u, khuyÕt ®iÓm. møc nhÊt ®Þnh, ®ång thêi còng t¨ng thªm c«ng viÖc söa ch÷a. Tuy nhiªn qua thùc tÕ VÒ ph−¬ng thøc ®iÒu khiÓn b»ng 1C4M, thÊy r»ng gi¸ thµnh cña ®Çu m¸y toa xe sÏ th× yªu cÇu dung l−îng cña m¸y biÕn tÇn cã n©ng kh«ng nhiÒu. thÓ khëi ®éng ®−îc 4 m¸y ®iÖn 180 kW, trong khi ®ã ®¼ng cÊp chÞu ®ùng cña nguyªn kiÖn Nãi tãm l¹i, trong t×nh h×nh gi¸ thµnh ®Çu c«ng suÊt còng cÇn ph¶i n©ng cao mét c¸ch m¸y toa xe kh«ng nhiÒu, ®ång thêi ®Ó mang t−¬ng øng. Bëi vËy viÖc chÕ t¹o m¸y biÕn tÇn tÝnh n¨ng vËn hµnh tèt h¬n cho tµu vµ h¹ thÊp IGBT rÊt khã. tû lÖ mÊt ®éng lùc ®oµn tµu do hai ®Çu m¸y kÐo hai toa xe bëi ch−íng ng¹i m¸y biÕn dßng Mét m¸y biÕn dßng ®iÖn ng−îc ®iÒu ®iÖn ng−îc g©y nªn, ®Ò nghÞ tuyÕn 2 ®−êng khiÓn 4 m¸y ®iÖn, do sù kh¸c nhau vÒ ®Æc s¾t nhÑ ®« thÞ Hµ Néi ¸p dông ph−¬ng thøc tÝnh gi÷a m¸y ®iÖn víi b¸nh xe, tiÕn ®é b¸m cña toa xe khi n©ng cao. Do sù ¶nh h−ëng ®iÒu khiÓn b»ng 1C2M, tøc do mét m¸y biÕn cña kÝch th−íc b¸nh xe lµm cho phô t¶i cña dßng ®iÖn ng−îc ®iÒu khiÓn hai m¸y ®iÖn kÐo. c¸c m¸y ®iÖn kh«ng c©n b»ng, dÉn tíi l−îng §−êng d©y ®iÖn chÝnh sö dông thiÕt bÞ tiªu hao ®ång cña m¸y ®iÖn kÐo t¨ng lªn vµ ®iÒu khiÓn dßng ®iÖn chÝnh ng−îc nh− : IGBT c«ng suÊt cña nã gi¶m xuèng. Thêi gian vËn hoÆc (IPM) VVVF, ¸p dông ph−¬ng thøc ®iÒu hµnh cña tµu còng gi¶m sè l−îng mét c¸ch khiÓn IC2M, tøc mét m¸y biÕn dßng ®iÖn t−¬ng øng. Trong t×nh h×nh dïng hai ®Çu m¸y ng−îc ®iÒu khiÓn hai m¸y ®iÖn kÐo. kÐo hai toa xe, sÏ khiÕn tû lÖ mÊt 1/2 ®éng lùc cña toa xe n©ng cao, kh«ng lîi cho vËn hµnh. §éng c¬ ®iÖn kÐo lµ ®éng c¬ xoay chiÒu Do gi¶m thiÓu m¸y biÕn dßng ®iÖn ng−îc sÏ ba pha, c«ng suÊt liªn tôc cña m¸y ®iÖn tèi mang l¹i phÇn nµo lîi Ých vÒ kinh tÕ, trong khi thiÓu lµ 180 kW, cÊp c¸ch ®iÖn lµ 200, tù ®ã v× ®· gi¶m bít sè l−îng thiÕt bÞ, cho nªn th«ng giã. Mçi ®Çu m¸y toa xe l¾p 4 m¸y ®iÖn c«ng viÖc tu söa còng gi¶m thiÓu. xoay chiÒu 3 pha treo theo h−íng ngang trªn NÕu ¸p dông ph−¬ng thøc ®iÒu khiÓn khung gi¸ chuyÓn h−íng. b»ng 1C2M, sÏ gi¶m thiÓu 50% dung l−îng
III. KÕt luËn C¸c th«ng sè c¬ b¶n sau khi tÝnh to¸n vµ lùa chän thÊy r»ng nã rÊt kh¸c so víi tÝnh to¸n cña ®−êng s¾t nguyªn thuû. Sù kh¸c nhau nµy chñ yÕu do yªu cÇu kü thuËt cña ®oµn tµu nhÑ ph¶i lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn kü thuËt phøc t¹p nh− kho¶ng c¸ch khu gian rÊt ng¾n kho¶ng 1km, trong khi ®ã ®−êng s¾t chÝnh tuyÕn th−êng kho¶ng c¸ch khu gian xÊp xØ 10km. Do kho¶ng c¸ch khu gian ng¾n nh− vËy, trong khi tèc ®é l÷ hµnh rÊt cao kho¶ng 40km/h, ®ßi hái ph¶i gia tèc khi khëi ®éng vµ gi¶m tèc khi h·m rÊt lín. MÆt kh¸c tr¾c däc tuyÕn phøc t¹p tõ hÇm leo lªn cao, ®é dèc cã thÓ tíi 40%o, ®©y còng lµ lý do ®ßi hái ph¶i lùa chän c«ng suÊt lín. Qua viÖc ph©n tÝnh to¸n mét sè th«ng sè cho ®oµn tµu nhÑ thÊy ®−îc, ®oµn tµu nhÑ cã yªu cÇu ®Æc biÖt: nhanh, an toµn, tÇn suÊt ho¹t ®éng lín, nªn cÇn ph¶i ®Æt vÊn ®Ò tù ®éng ho¸ lªn hµng ®Çu. Cã nh− vËy míi ®¶m b¶o ®−îc qu¸ tr×nh vËn hµnh ªm thuËn, cã søc c¹nh tranh víi c¸c ph−¬ng tiÖn giao th«ng kh¸c t¹o ®iÒu kiÖn gi¶m ¸ch t¾c giao th«ng. Tµi liÖu tham kh¶o [1]. NguyÔn V¨n Chuyªn, Tr−¬ng Duy Phóc. Ph−¬ng tiÖn giao th«ng ®iÖn trong thµnh phè - Hµ Néi, 2004. [2]. Tæng c«ng ty giao th«ng vËn t¶i. C¸c tµi liÖu vÒ dù ¸n kh¶ thi tuyÕn ®−êng s¾t Hµ Néi - Hµ §«ng - Hµ Néi, 2004. [3]. NguyÔn V¨n Chuyªn. Søc kÐo ®oµn tµu - Hµ néi, 2002♦