Tiêu chuẩn Việt Nam số TCVN14565-1:2025 tiêu chuẩn quốc gia TCVN 14565-1:2025 (ISO 20138-1:2018) về Ứng dụng đường sắt - Tính toán hiệu năng hãm (hãm dừng, hãm giảm tốc và hãm khi đứng yên) - Phần 1: Thuật toán tổng quát sử dụng phương pháp tính giá trị trung bình

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 14565-1:2025

ISO 20138-1:2018

ỨNG DỤNG ĐƯỜNG SẮT -

TÍNH TOÁN HIỆU NĂNG HÃM (HÃM DỪNG, HÃM GIẢM TỐC VÀ HÃM KHI ĐỨNG YÊN) -

PHẦN 1: THUẬT TOÁN TỔNG QUÁT SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH GIÁ TRỊ TRUNG BÌNH

Railway applications -

Calculation of braking performance (stopping, slowing and stationary braking) -

Part 1: General algorithms utilizing mean value calculation

Lời mở đầu

TCVN 14565-1:2025 hoàn toàn tương đương với ISO 20138-1:2018.

TCVN 14565-1:2025 (ISO 20138-1:2018) do Trường Đại học Công nghệ Giao thông Vận tải biên soạn, Bộ Xây dựng đề nghị, Ủy ban Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Quốc gia thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ TCVN 14565: 2025, Ứng dụng đường sắt - Tính toán hiệu năng hãm (hãm dừng, hãm giảm tốc và hãm khi đứng yên), gồm các phần:

TCVN 14565-1:2025 (ISO 20138-1:2018), Phần 1: Thuật toán tổng quát sử dụng phương pháp tính giá trị trung bình;

TCVN 14565-2:2025 (ISO 20138-2:2019), Phần 2: Các thuật toán tổng quát sử dụng tính toán từng bước.

Lời giới thiệu

Tiêu chuẩn này mô tả các phương pháp luận để tính toán hiệu năng hãm, chẳng hạn như quãng đường hãm, gia tốc hãm, công suất và năng lượng đối với phương tiện đường sắt. Các phép tính này có thể được sử dụng tại bất kỳ giai đoạn nào của quá trình đánh giá (thiết kế, chế tạo, thử nghiệm, thẩm tra, điều tra, v.v.) đối với phương tiện đường sắt.

Mục tiêu của tiêu chuẩn này là cho phép ngành công nghiệp đường sắt và các đơn vị khai thác sử dụng chung một phương pháp tính toán.

Tiêu chuẩn này được công bố thành hai phần riêng biệt (TCVN 14565-1 (ISO 20138-1) và TCVN 14565-2) (ISO 20138-2), các phần này bổ sung cho nhau và có thể được sử dụng riêng rẽ, tùy theo yêu cầu của người sử dụng.

Phần thứ nhất của tiêu chuẩn mô tả một phương pháp tính toán chung cho các ứng dụng đường sắt, áp dụng cho tất cả các quốc gia. Phần này mô tả các thuật toán/công thức tổng quát sử dụng giá trị trung bình làm dữ liệu đầu vào để thực hiện tính toán đối với thiết bị hãm và hiệu năng hãm, xét theo quãng đường hãm dừng, quãng đường hãm giảm tốc và độ an toàn của hãm đỗ, cho tất cả các loại đoàn tàu và phương tiện đơn lẻ. Ngoài ra, các thuật toán này còn cung cấp cách thức để so sánh kết quả của các phương pháp tính toán hiệu năng hãm khác.

Phần thứ hai của tiêu chuẩn trình bày chi tiết phương pháp luận tính toán theo từng bước, sử dụng các giá trị tức thời của lực hãm do từng loại thiết bị hãm đang vận hành cung cấp trong suốt thời gian hãm dừng/giảm tốc.

Hai phần riêng biệt của tiêu chuẩn có liên quan đến nhau nhưng có thể được sử dụng độc lập, tùy theo yêu cầu của người sử dụng.

ỨNG DỤNG ĐƯỜNG SẮT - TÍNH TOÁN HIỆU NĂNG HÃM (HÃM DỪNG, HÃM GIẢM TỐC VÀ HÃM KHI ĐỨNG YÊN) - PHẦN 1: THUẬT TOÁN TỔNG QUÁT SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH GIÁ TRỊ TRUNG BÌNH

Railway applications - Calculation of braking performance (stopping, slowing and stationary braking) - Part 1: General algorithms utilizing mean value calculation

1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các phương pháp luận để tính toán hiệu năng hãm đối với phương tiện đường sắt.

Tiêu chuẩn này mô tả các thuật toán/công thức tổng quát sử dụng giá trị trung bình làm dữ liệu đầu vào để thực hiện tính toán đối với thiết bị hãm và hiệu năng hãm, xét theo quãng đường hãm dừng/giảm tốc, hãm khi đứng yên, công suất và năng lượng cho mọi loại phương tiện đường sắt, dù là phương tiện độc lập hoặc tàu, liên quan đến quãng đường hãm.

Các phép tính có thể được sử dụng tại bất kỳ giai đoạn nào của quá trình đánh giá (thiết kế, chế tạo, thử nghiệm, thẩm tra, điều tra, v.v.) đối với phương tiện đường sắt. Tiêu chuẩn này không đưa ra các tiêu chí chấp nhận cụ thể (đạt/không đạt).

Tiêu chuẩn này không sử dụng làm hướng dẫn thiết kế để lựa chọn hệ thống hãm và không quy định các yêu cầu về hiệu năng. Tiêu chuẩn này cũng không cung cấp phương pháp để tính toán quãng đường hãm kéo dài khi mức độ bám khả dụng bị vượt quá (hiện tượng trượt bánh xe).

Tiêu chuẩn này đưa ra các ví dụ về tính toán các lực hãm cho các loại thiết bị hãm khác nhau và tính toán quãng đường hãm dừng cũng như hãm khi đứng yên liên quan đến phương tiện độc lập hoặc tàu.

2 Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi (nếu có).

TCVN 14565-2 (ISO 20138-2), Ứng dụng đường sắt - Tính toán hiệu năng hãm (hãm dừng, hãm giảm tốc và hãm khi đứng yên) - Phần 2: Các thuật toán tổng quát sử dụng tính toán từng bước.

3 Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau:

3.1 Tàu (train)

Cấu hình vận hành bao gồm một hoặc nhiều đơn nguyên.

3.2 Đoàn tàu (trainset)

Đơn nguyên có cấu hình cố định, có thể vận hành như tàu.

3.3 Đơn nguyên (unit)

Một thành phần của cấu hình tàu, có thể bao gồm một hoặc nhiều phương tiện.

3.4 Phương tiện (vehicle)

Thành phần riêng lẻ của một đơn nguyên.

VÍ DỤ: Đầu máy, toa xe khách, toa xe hàng, toa khách có buồng lái.

3.5 Lực giữ (retention force)

Lực có giá trị lớn hơn hoặc bằng tổng của các ngoại lực và lực kéo xuống dốc do trọng lực gây ra.

3.6 Lực hãm (brake force)

Lực cản hãm (retarding force)

Lực được tạo ra bởi một loại thiết bị hãm hoặc bởi các ngoại lực.

CHÚ THÍCH 1: Khối lượng động (tổng khối lượng tĩnh và khối lượng quay) được hãm bởi các lực hãm.

CHÚ THÍCH 2: Các lực cản hãm có tác dụng dừng hoặc giảm tốc một phương tiện hoặc một đơn nguyên.

CHÚ THÍCH 3: Trong một số trường hợp (ví dụ: hãm từ ray), lực hãm bằng với lực cản hãm. Trong các trường hợp khác, cần phân biệt lực hãm và lực cản hãm, ví dụ trong tính toán độ bám cần thiết.

4 Ký hiệu

Trong tiêu chuẩn này, áp dụng các ký hiệu chung được đưa ra trong Bảng 1.

Bảng 1 - Ký hiệu

3.6 5 Tính toán quãng đường dừng và giảm tốc

Ký hiệu	Định nghĩa	Đơn vị
A_b	Diện tích tiếp xúc trên mỗi guốc hãm	m²
A_c	Diện tích xi lanh hãm	m²
A_p	Diện tích tiếp xúc trên mỗi má hãm	m²
a	Mức tín hiệu đầu ra nhỏ nhất xác định (thường là 5% hoặc 10%)	%
a_e	Gia tốc hãm tương đương	m/s²
a_e,grad	Gia tốc hãm tương đương có tính đến ảnh hưởng độ dốc và quán tính	m/s²
a_e_{,grad_simple}	Gia tốc hãm tương đương bỏ qua quán tính	m/s²
a_e,z	Gia tốc hãm tương đương tác động trong dải tốc độ, z	m/s²
α	Góc dốc	^o
b	Mức tín hiệu đầu ra lớn nhất xác định (thường là 90% hoặc 95%)	%
C₁	Hệ số đặc trưng của tàu, không phụ thuộc vào tốc độ	N
C₂	Hệ số đặc trưng của tàu, tỷ lệ với tốc độ	N/(m/s)
C₃	Hệ số đặc trưng của lực cản khí động học do lực cản (áp suất, lực cản ma sát bề mặt)	N/(m/s)²
D	Đường kính bánh xe	m
F	Lực	N
F_AMg	Lực hút của một nam châm	N
F_AMg,st	Lực hút của một nam châm vĩnh cửu	N
F_B	Lực hãm ma sát	N
F_Bb	Lực cản hãm hỗn hợp	N
F_BED	Lực cản hãm của hãm điện động	N
	Lực cản hãm trung bình của hãm điện động	N
F_BED,max	Lực cản hãm lớn nhất của hãm điện động	N
F_BFR	Lực cản hãm của hãm thủy lực	N
	Lực cản hãm trung bình của hãm thủy lực	N
F_BFR,max	Lực cản hãm lớn nhất của hãm thủy lực	N
	Lực hãm trung bình của thiết bị hãm loại n	N
F_B,ind	Lực cản hãm không phụ thuộc độ bám (không liên quan tiếp xúc giữa bánh xe-ray), ví dụ: hãm từ ray nam châm vĩnh cửu	N
F_B_,i_nd,z	Lực cản hãm không phụ thuộc độ bám theo từng loại thiết bị	N
F_B,st	Tổng lực hãm tĩnh tác dụng lên ray	N
F_B,ax,st	Lực hãm tĩnh tác dụng lên bộ trục bánh xe đó	N
	Lực cản hãm phụ thuộc độ bám (liên quan đến tiếp xúc giữa bánh xe-ray) do hãm đỗ (i là chỉ số phân loại bộ trục bánh xe)	N
	Lực cản hãm phụ thuộc độ bám (liên quan đến tiếp xúc giữa bánh xe-ray)	N
	Phần lực còn lại của khối lượng cần giữ	N
F_b	Lực guốc hãm	N
	Lực hãm đỗ tác dụng lên mặt lăn bánh xe từ một đơn nguyên hãm đỗ độc lập	N
F_b,ax	Lực guốc hãm đơn	N
F_b,ax,s_t	Lực guốc hãm đơn tĩnh	N
F_b_,t_ot	Tổng lực hãm tác dụng lên tất cả bề mặt đĩa hãm hoặc tổng lực guốc hãm	N
F_b,tot,st	Tổng lực hãm tĩnh tác dụng lên tất cả bề mặt đĩa hãm hoặc tổng lực guốc hãm tĩnh
F_Cr,H	Lực tác dụng lên tay quay hoặc vô lăng quay	N
F_c	Lực bên trong xi lanh	N
F_cl	Lực kẹp	N
F_cl,n	Lực kẹp của calliper hãm	N
f_D	Lực kéo xuống dốc do trọng lực	N
F_d,ax	Tỷ lệ lực kéo xuống dốc cần được chống lại trên mỗi bộ trục bánh xe khi tác dụng hãm đỗ	N
	Ngoại lực trung bình	N
F_G	Ngoại lực (ví dụ: lực gió)	N
F_g	Lực đầu ra của cơ cấu hãm đỗ	N
Fg	Trọng lượng	N
F_g_,ax	Tải trọng trục tĩnh	N
F_H	Lực giữ	N
F_Mg,st	Lực hãm đỗ của một nam châm vĩnh cửu	N
F_Mg,st,tot	Tổng lực hãm đỗ của tất cả nam châm vĩnh cửu trên một phương tiện	N
F_N	Tải trọng trục tĩnh vuông góc với ray khi hãm đỗ	N
F_N,ax	Tải trọng trục tĩnh vuông góc với ray trên mỗi bộ trục bánh xe khi tác dụng hãm đỗ	N
F_N_,i	Tải trọng trục tĩnh vuông góc với ray trên mỗi bộ trục bánh xe khi tác dụng hãm đỗ (i là chỉ số phân loại bộ trục bánh xe)	N
F_N,rem	Tải trọng trục tĩnh còn lại vuông góc với ray	N
F_PB	Tổng lực hãm đỗ tác dụng lên ray	N
F_PB,ax	Lực hãm đỗ trên mỗi bộ trục bánh xe tác dụng lên ray	N
F_Perp	Lực vuông góc	N
F_Perp,ax	Lực vuông góc tác dụng lên trục bánh xe	N
F_p	Lực đẩy piston	N
F_pad	Lực tác dụng lên một bề mặt đĩa hãm độc lập	N
F_pad,n	Lực tác dụng lên bề mặt đĩa hãm loại n	N
F_pull	Lực tác dụng lên giá chuyển hướng	N
F_pull,st	Lực tĩnh tác dụng lên giá chuyển hướng	N
F_Ra	Lực cản hãm do sức cản tàu	N
	Lực cản hãm trung bình do sức cản tàu	N
F_R_a,st	Lực cản tĩnh của đoàn tàu	N
F_r	Lực cản hãm tức thời tác dụng lên ray do thiết bị hãm tạo ra	N
	Lực cản hãm trung bình tác dụng lên ray do thiết bị hãm tạo ra	N
F_rECB	Lực cản hãm tức thời của hãm dòng điện xoáy tuyến tính	N
	Lực cản hãm trung bình của hãm dòng điện xoáy tuyến tính	N
F_rECB,max	Lực cản hãm lớn nhất của hãm dòng điện xoáy tuyến tính	N
F_rMg	Lực hãm của một nam châm	N
F_rMg,_t_ot	Tổng lực cản hãm của tất cả nam châm trên một phương tiện	N
	Lực hãm trung bình của thiết bị hãm loại n	N
F_SP	Lực lò xo hãm đỗ	N
F_S,C	Lực phục hồi của đơn nguyên hãm hoặc lực lò xo tác dụng	N
F_S,R	Lực phục hồi (ví dụ: bộ điều chỉnh khe hở)	N
F_s_t	Lực hãm tĩnh của tàu	N
F_st,ax	Lực hãm tĩnh có thể truyền tác dụng lên bộ trục bánh xe	N
F_s_t_,n	Lực hãm tĩnh tác dụng lên bộ trục bánh xe của từng loại hãm cố định/giữ/đỗ, n.	N
F_s,rig	Lực phục hồi	N
F_t	Lực tiếp tuyến	N
F_wind	Lực gió tác dụng lên tàu	N
g	Gia tốc trọng trường	m/s²
η_Cbl	Hiệu suất cáp	-
η_c	Hiệu suất bên trong của đơn nguyên hãm	-
η_G	Hiệu suất truyền động bánh răng	-
η_R	Hiệu suất tổng thể của cơ cấu truyền động hãm	-
η_R,st	Hiệu suất tĩnh tổng thể của cơ cấu truyền động hãm	-
η_r_i_g	Hiệu suất của cơ cấu truyền động hãm / calliper	-
η_rig,st	Hiệu suất tĩnh của calliper	-
I	Dòng điện	A
i	Độ dốc của đường (dương: lên dốc, âm: xuống dốc)	-
i_Cbl	Tỉ số cơ học của cáp	-
i_c	Tỉ số truyền động của đơn nguyên hãm	-
i_G	Tỉ số truyền động của bánh răng	-
i_max	Độ dốc lớn nhất có thể đạt	-
i_max,roll	Độ dốc lớn nhất có thể đạt đối với lăn	-
i_{max, slide}	Độ dốc lớn nhất có thể đạt đối với trượt	-
i_r_ig	Tỉ số truyền động của cơ cấu hãm	-
i_rig_,_ax,n	Tỷ số đòn bẩy trên mỗi dầm hãm	-
i_r_ig,_C	Tỉ số truyền của calliper (hãm đỗ)	-
i_r_ig,n	Tỉ số truyền của calliper	-
i_s,_rig	Tỷ số truyền động của cơ cấu hãm đối với lực phục hồi	-
J	Momen quán tính	kg^.m²
k₀_,k₂	Hệ số (do nhà cung cấp đưa ra)	-
k₁	Hệ số (do nhà cung cấp đưa ra)	s/m
k1_v,k2_v	Hệ số mô tả xi lanh hãm chủ động hoặc thụ động	-
l_a,l_b	Chiều dài cá hãm chính	m
l_a,n,l_b,n	Chiều dài cá hãm của calliper	m
l_e	Chiều dài cá hãm chính (hãm đỗ)	m
l_c,l_d	Chiều dài cá hãm giá chuyển	m
M	Khối lượng cần được giữ của phương tiện/đơn nguyên/ tàu	kg
m_dyn	Khối lượng động	kg
m_rot	Khối lượng quay tương đương	kg
m_ro_t,ax	Khối lượng quay tương đương của bộ trục bánh xe được hãm	kg
m_s_t	Khối lượng tĩnh	kg
m_st,_ax	Khối lượng tĩnh của từng bộ trục bánh xe	kg
μ_Mg	Hệ số ma sát trung bình của nam châm (guốc từ)	-
μ_Mg,st	Hệ số ma sát tĩnh của nam châm vĩnh cửu (guốc từ)	-
μ_m	Hệ số ma sát trung bình của guốc/má hãm	-
μ_st	Hệ số ma sát tĩnh của guốc/má hãm	-
N	Số loại thiết bị hãm	-
n_PB,ax	Số bộ trục bánh xe có tác dụng hãm đỗ	-
n_Bea_m	Số lượng dầm hãm	-
n_BW	Số bộ trục bánh xe có hãm	-
n_Disc	Số đĩa hãm	-
N_face	Số mặt ma sát của đĩa hãm	-
n_Mg	Số nam châm trên một phương tiện	-
n_SP	Số đơn nguyên hãm lò xo	-
n₁,n₂	Giá trị công suất trong dải tốc độ trên v_cha (theo nhà cung cấp)	-
P_m_ax,n	Công suất lớn nhất của loại thiết bị hãm n	w
p	Áp suất	N/m²
p_ab	Áp suất riêng trên mỗi guốc hãm	N/m²
p_ap	Áp suất riêng trên mỗi má hãm	N/m²
p_c	Áp suất xi lanh hãm	Pa
r_m	Bán kính quét trung bình của má hãm trên bề mặt đĩa hãm	m
S_H	Hệ số an toàn giữ cố định	-
S_R	Hệ số an toàn chống lăn	-
S_st	Hệ số an toàn cho hãm khi đứng yên	-
	Hệ số an toàn chống trượt	-
S	Quãng đường dừng/giảm tốc	m
S_B_,n	Quãng đường di chuyển khi tác dụng thiết bị hãm loại n	m
S_grad	Quãng đường dừng/giảm tốc trên đường dốc	m
s₀	Quãng đường chạy không tương đương	m
t	Thời gian	s
t_a	Thời gian trễ (thời gian chết)	s
t_a_,n	Thời gian trễ (thời gian chết) cho thiết bị hãm loại n	s
t_ab	Thời gian tác dụng hãm	s
t_ab,n	Thời gian tác dụng hãm cho thiết bị hãm loại n	s
t_b	Tổng thời gian phản hồi (t_α + t_ab)	s
t_e	Thời gian phản hồi tương đương	s
t_e_,n	Thời gian phản hồi tương đương cho thiết bị hãm loại n	s
	Giá trị độ bám trung bình cần thiết giữa bánh xe và ray cho các bộ trục bánh xe được hãm	-
	Giá trị tạm thời độ bám trung bình cần thiết giữa bánh xe và ray cho các bộ trục bánh xe được hãm trong Bước lặp i	-
	Độ bám khả dụng	-
	Hệ số bám cần thiết để chống lại lực đường dốc và ngoại lực cho mỗi bộ trục bánh xe được hãm	-
	Hệ số bám cần thiết để chống lại lực đường dốc cho mỗi bộ trục bánh xe được hãm	-
	Độ bám tĩnh lớn nhất cho phép hoặc sẵn có giữa bánh xe và ray	-
	Hệ số bám lớn nhất cần thiết của mỗi bộ trục bánh xe được hãm	-
	Độ bám cần thiết lớn nhất của mỗi bộ trục bánh xe được hãm	-
v	Tốc độ	m/s
v_c_ha	Tốc độ đặc trưng (tương ứng với lực cản hãm lớn nhất)	m/s
v_fin	Tốc độ cuối cùng	m/s
v_max	Tốc độ lớn nhất	m/s
v₀	Tốc độ ban đầu	m/s
v₁...v₄	Các tốc độ cụ thể	m/s
v_0,Mg	Tốc độ kích hoạt hãm từ ray	m/s
v_1,Mg	Tốc độ ngắt hãm từ ray	m/s
W_B	Năng lượng tiêu tán bởi các hệ thống hãm	J
W_B,_n	Năng lượng tiêu tán bởi thiết bị hãm loại n	J
W_Ra	Năng lượng tiêu tán bởi sức cản tàu	J
W_to_t	Tổng năng lượng	J
Y	Phần trăm tín hiệu đầu ra	-
z	Số bước trong dải tốc độ	-
z	Số lượng dải tốc độ	-

5.1 Yêu cầu chung

Một tóm tắt về phương pháp luận để xác định các lực hãm tác dụng lên tàu được thể hiện trong Hình A.1.

Các thuật toán trong tiêu chuẩn này sử dụng các giá trị trung bình và được áp dụng khi thời phản hồi nhỏ hơn 20% thời gian có lực hãm lớn nhất. Đối với các trường hợp có thời gian phản hồi lớn hơn (ví dụ: hãm từ tốc độ ban đầu thấp) hoặc khi các giá trị tức thời và thuật toán được sử dụng, hoặc khi ưu tiên các bước thời gian hữu hạn thì phải sử dụng TCVN 14565-2 (ISO 20138-2).

Phương pháp tính giá trị trung bình không nhằm mục đích sử dụng cho việc ước lượng hoặc đánh giá các giá trị cực hạn, ví dụ: hệ số ma sát nhỏ nhất lớn nhất của cặp ma sát. Các giá trị đầu vào cho tính toán được sử dụng mà không áp dụng dung sai.

Các lực cản hãm được diễn giải trong tiêu chuẩn này là các lực tác dụng song song với ray.

Các tham số thiết kế của hệ thống hãm cần thiết để thực hiện tính toán phải được xác định ở cấp độ trục bánh xe, giá chuyển hướng, phương tiện, đơn nguyên hoặc tàu. Trong phạm vi tiêu chuẩn này, thuật ngữ chung "phương tiện’’ được sử dụng.

Các phép tính phải được thực hiện cho từng loại thiết bị hãm (ví dụ: hãm đĩa, hãm mặt lăn, hãm điện động). Tất cả các loại thiết bị hãm khác nhau áp dụng cho bộ trục bánh xe, giá chuyển hướng, phương tiện, đơn nguyên hoặc tàu phải được xác định và đưa vào tính toán.

Khi thiết bị hãm được lắp trên tàu được sử dụng trong các điều kiện khác nhau, ví dụ: trạng thái tải, dải tốc độ, lệnh hãm, v.v., thì mỗi điều kiện hoặc trạng thái hãm phải được xem xét cùng với ảnh hưởng tương đến lực hãm tạo ra.

Điều này xác định cách tính toán lực hãm được tạo ra bởi từng loại thiết bị hãm liên quan đến lực cản hãm tại ray. Nói chung, việc tính toán quãng đường dừng và giảm tốc là dựa trên giả thiết đường thẳng và phẳng.

Phụ lục C đưa ra ví dụ về tính toán hãm đối với các loại phương tiện và đơn nguyên khác nhau.

Các điều sau đây xem xét lực hãm được tạo ra bởi các loại thiết bị hãm thông dụng. Nếu sử dụng các loại thiết bị hãm khác (ví dụ: các loại mới hoặc hiện đại), thì nên áp dụng các phương pháp tính toán lực hãm thay thế.

Hình 1 đưa ra cái nhìn tổng quan về các loại thiết bị hãm.

5.1 Hình 1 - Tổng quan về các lực cản hãm tác dụng lên đơn nguyên

5.2 Đặc tính của phương tiện

5.2.1 Khối lượng tĩnh, mst

Khối lượng tĩnh mst của phương tiện và/hoặc khối lượng tĩnh của bộ trục bánh xe mst,ax được đánh giá trong điều kiện tĩnh và phải được sử dụng để xác định lực hãm cần thiết hoặc yêu các cầu về độ bám tương ứng cho từng điều kiện vận hành áp dụng.

Khi có sự khác nhau về khối lượng tĩnh trên mỗi bộ trục bánh xe mst,ax, do cách bố trí của phương tiện khác nhau, lực hãm phải được tính toán cho từng bộ trục bánh xe.

5.2.2 Khối lượng quay tương đương, mrot

Khối lượng quay tương đương mrot là sự quy đổi tuyến tính của mômen quán tính do:

- Sự quay của các bộ trục bánh xe, và

- Các chi tiết quay được ghép với bộ trục bánh xe trong quá trình hãm.

Khối lượng quay tương đương phải được xác định bằng phương pháp lý thuyết hoặc được thiết lập từ kết quả của các thử nghiệm. Kích thước bánh xe áp dụng cho khối lượng quay tương đương phải được xác định.

Giá trị của khối lượng quay tương đương có thể được xác định dưới dạng phần trăm của khối lượng tĩnh.

Khi có các khối lượng quay khác nhau, ví dụ: sự kết hợp giữa các bộ trục bánh xe dẫn hướng và bộ trục bánh xe kéo theo, khối lượng quay phải được xác định cho từng loại bộ trục bánh xe.

Đối với những bộ trục bánh xe mà giá trị mômen quán tính J do khối lượng quay đã biết, khối lượng quay tương đương sử dụng mômen quán tính được tính theo công thức (1):

5.2.2 Trong đó:

mrot là khối lượng quay tương đương, tính bằng kg.

J là mômen quán tính,

D là đường kính bánh xe.

(1)

5.2.3 Khối lượng động, mdyn

Để phục vụ cho mục đích tính toán, khối lượng động mdyn là tổng của khối lượng tĩnh và khối lượng quay tương đương của đối tượng được xét, ví dụ: bộ trục bánh xe, giá chuyển hướng, phương tiện, đơn nguyên, v.v., theo công thức 2:

5.2.3 Trong đó:

mdyn là khối lượng động, đơn vị kg;

mst là khối lượng tĩnh, đơn vị kg;

mrot là khối lượng quay tương đương, đơn vị kg.

(2)

5.2.4 Đường kính bánh xe

Đường kính bánh xe, D, là đường kính tại điểm tiếp xúc lăn giữa bánh xe và ray.

Khi phương tiện được trang bị các bánh xe có kích thước khác nhau (do thiết kế, không phải do mòn), mỗi kích thước bánh xe phải được xác định.

CHÚ THÍCH 1: Đường kính bánh xe dùng để tính toán quãng đường dừng và giảm tốc thông thường là đường kính bánh xe lớn nhất.

CHÚ THÍCH 2: Đường kính bánh xe dùng để xác định độ bám cần thiết , thường là đường kính bánh xe nhỏ nhất.

5.3 Đặc tính của các loại thiết bị hãm phụ thuộc độ bám giữa bánh xe/ray

5.3.1 Xi lanh hãm cơ bản

Điều này mô tả cách tính lực piston như là lực đầu ra của xi lanh hãm.

Bước đầu tiên là tính toán lực bên trong xi lanh Fc (xem công thức 3):

Hiệu suất, tỷ số, lực cản ma sát và môđun đàn hồi, v.v. không được xem xét đến trong công thức tính toán lực bên trong xi lanh.

5.3.1 Hình 2 - Nguyên lý cơ bản của xi lanh tác dụng bằng áp suất

5.3.1 Trong đó:

pc là áp suất xi lanh hãm, tính bằng Pa;

Ac là diện tích xi lanh hãm, tính bằng m2;

Fc là lực bên trong xi lanh, tính bằng N.

Có hai loại xi lanh hãm: loại chủ động và loại thụ động. Loại chủ động sử dụng áp suất xi lanh hãm để tạo ra lực đẩy piston. Loại thụ động sử dụng lực lò xo để tạo ra lực đẩy piston (xem Hình 3).

5.3.1 Hình 3 - Nguyên lý cơ bản của xi lanh chủ động (trái) và xi lanh thụ động (phải)

Bước thứ hai là tính toán lực đẩy piston, FP, dựa trên lực bên trong xi lanh hãm có xét đến hiệu suất truyền động và tỷ số truyền của đơn nguyên hãm. Công thức (4) cho phép tính lực đẩy piston cho xi lanh chủ động và thụ động:

5.3.1 trong đó:

FP là lực đẩy piston, tính bằng N;

pc là áp suất xi lanh hãm, tính bằng Pa;

Ac là diện tích xi lanh hãm, tính bằng m2;

ηc là hiệu suất của đơn nguyên hãm;

ic là tỷ số truyền động của đơn nguyên hãm;

FS,C là lực phục hồi của đơn nguyên hãm hoặc lực lò xo tác dụng, tính bằng N.

Bảng 2 - Các hệ số k1v và k2v cho xi lanh hãm chủ động và thụ động

5.3.1 Để đơn giản hóa, một xi lanh hãm tổng quát, được minh họa trong Hình 4, được sử dụng trong toàn bộ tiêu chuẩn này thay cho xi lanh hãm chủ động và thụ động.

5.3.1 Hình 4 - Minh họa xi lanh hãm tổng quát

(3)

(4)

	Xi lanh chủ động (hãm bằng áp suất)	Xi lanh thụ động (hãm bằng lò xo)
k1_v	1	-1
k2_v	-1	1

5.3.2 Hãm mặt lăn

Lực đẩy piston của xi lanh hãm được truyền tới các guốc hãm, có xét đến các tỷ số truyền cơ học cụ thể, hiệu suất của cơ cấu truyền động hãm và các lực cản đối kháng. Lực guốc hãm cho bố trí như thể hiện trong Hình 5 được tính toán theo Công thức (6).

5.3.2 Hình 5 - Bố trí điển hình của hãm mặt lăn kiểu ôm

Giá trị lý thuyết lớn nhất của lực tại điểm tác dụng lên giá chuyển hướng Fpull được tính theo Công thức (5):

5.3.2 Giả thiết giá chuyển hướng được lắp với các dầm hãm, lực hãm lý thuyết lớn nhất tác dụng lên một guốc hãm đơn Fb,ax được tính theo Công thức (6):

5.3.2 trong đó:

Bảng 3 - Công thức cho bố trí guốc hãm một phía và hai phía

5.3.2 CHÚ THÍCH 1: Do dầm hãm, trên mỗi trục bánh xe có hai guốc hãm. Do đó, nhân trong Công thức (6) được dùng để tính lực guốc hãm đơn Fb,ax. Đối với Hình 5, có bốn dầm hãm trên mỗi giá chuyển hướng nghĩa là có tám guốc hãm trên mỗi giá chuyển hướng. Đối với Hình 6, hai dầm hãm trên mỗi giá chuyển hướng nghĩa là có bốn guốc hãm trên mỗi giá chuyển hướng.

Tổng lực guốc hãm được tính theo Công thức (9):

5.3.2 CHÚ THÍCH 2: Hiệu suất tổng thể của cơ cấu truyền động hãm, ηR, bao gồm tất cả các hiệu suất riêng của các bộ phận và cơ cấu truyền động.

Áp suất lý thuyết lớn nhất trên mỗi guốc hãm được tính theo Công thức (10):

5.3.2 trong đó:

Fpull là lực tác dụng lên giá chuyển hướng, tính bằng N;

Fb,ax là lực guốc hãm đơn, tính bằng N;

Fb,tot là tổng lực guốc hãm, tính bằng N;

Fp là lực đẩy piston [xem Công thức (4)], tính bằng N;

irig là tỷ số truyền động của cơ cấu hãm;

irig,ax,n là tỷ số truyền động trên mỗi dầm hãm;

la,lb là chiều dài cánh tay đòn của cá hãm chính, tính bằng m;

lc,ld là chiều dài cánh tay đòn của cá hãm giá chuyển, tính bằng m;

FS,R là lực phục hồi, ví dụ: bộ điều chỉnh khe hở guốc hãm/má hãm, tính bằng N;

ηR là hiệu suất tổng thể của cơ cấu truyền động hãm;

pab là áp suất riêng trên mỗi guốc hãm, tính bằng N/m2;

Ab là diện tích tiếp xúc trên mỗi guốc hãm, tính bằng m2.

Lực hãm trung bình tác dụng lên ray phụ thuộc vào hệ số ma sát của guốc hãm và độc lập với đường kính bánh xe, được tính theo Công thức (11):

5.3.2 trong đó:

là lực hãm trung bình tác dụng lên ray do thiết bị hãm sinh ra, tính bằng N;

Fb,tot là tổng lực guốc hãm, tính bằng N;

μm là hệ số ma sát trung bình của guốc hãm.

CHÚ THÍCH 3: Phương pháp xác định hệ số ma sát trung bình của guốc hãm nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này.

Nếu các tỷ số truyền trong giá chuyển hướng bằng nhau, có thể đơn giản hóa như trong Công thức (12):

5.3.2 Công thức (9) có thể được đơn giản hóa bằng:

- Công thức (6) và (7) cho giá chuyển hướng với bố trí guốc hãm một phía (xem Hình 6), hoặc

- Công thức (6) và (8) cho giá chuyển hướng với bố trí guốc hãm hai phía (xem Hình 5)

thành công thức (13):

5.3.2 VÍ DỤ Giá chuyển hướng ba khối.

Hình 6 - Bố trí điển hình của guốc hãm một phía

Khi lc=ld, Công thức (13) có thể được đơn giản hóa thành Công thức (14) cho giá chuyển hướng có hai trục bánh xe:

5.3.2 trong đó:

Fb,tot là tổng lực guốc hãm, tính bằng N;

Fb,ax là lực guốc hãm đơn, tính bằng N;

Fpull là lực tác dụng lên giá chuyển hướng, tính bằng N;

irig,ax,n là tỷ số truyền động trên mỗi dầm hãm;

nBeam là Số dầm hãm;

ηR là hiệu suất tổng thể của cơ cấu truyền động hãm.

(5)

(6)

Bố trí guốc hãm

một phía (hãm đơn)

hai phía (hãm kép)

i_ri_g,ax,n

(7)

xem Hình 6

(8)

xem Hình 5

(9)

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

5.3.3 Đơn nguyên hãm mặt lăn

Lực đẩy piston của xi lanh hãm được truyền tới các guốc hãm, có xét đến các tỷ số truyền động cơ học cụ thể, hiệu suất của cơ cấu truyền động hãm và các lực cản đối kháng. Lực guốc hãm đối với bố trí như thể hiện trong Hình 7 được tính theo Công thức (15).

Về nguyên lý cũng tương tự như đối với thiết kế xi lanh hãm tác dụng bằng lò xo.

5.3.3 Hình 7 - Đơn nguyên hãm mặt lăn đại diện

5.3.3 trong đó:

Fb là lực đẩy guốc hãm, tính bằng N;

FP là lực piston [xem Công thức (4)], tính bằng N;

irig là tỷ số truyền động của cơ cấu hãm;

ηrig là hiệu suất của cơ cấu hãm;

Fs,rig là lực phục hồi, tính bằng N;

is,rig là tỷ số truyền cho lực phục hồi.

Nói chung, is,rig = 1, do đó Công thức (15) có thể được đơn giản hóa thành Công thức (16):

5.3.3 Lực hãm trung bình tác dụng lên ray do đơn nguyên hãm mặt lăn tạo ra phụ thuộc vào hệ số ma sát của guốc hãm và độc lập với đường kính bánh xe, được tính theo Công thức (17):

5.3.3 trong đó:

là lực hãm trung bình tác dụng lên ray do đơn nguyên hãm mặt lăn tạo ra, tính bằng N;

Fb là lực guốc hãm, tính bằng N;

μm là hệ số ma sát trung bình của guốc hãm.

CHÚ THÍCH: Phương pháp xác định hệ số ma sát trung bình của guốc hãm nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này.

(15)

(16)

(1)

5.3.4 Hãm đĩa

Lực đẩy piston của xi lanh hãm được truyền tới các má hãm, có xét đến các tỷ số truyền động cơ học của calliper, hiệu suất và các lực đối kháng. Lực má hãm riêng lẻ (trên một mặt của đĩa) đối với bố trí như thể hiện trong Hình 8 được tính theo Công thức (18).

Nguyên lý cũng tương tự đối với thiết kế xi lanh hãm tác dụng bằng lò xo (xem 6.7.4).

5.3.4 Hình 8 - Bố trí điển hình của calliper đĩa hãm

Bước đầu tiên là tính toán lực đẩy piston FP, có xét đến hiệu suất cơ học [xem Công thức (4)]. Lực FS,C xét đến các lực cản đối kháng bao gồm, ví dụ: lực cản đối kháng trong bộ điều chỉnh khe hở guốc hãm/má hãm.

Bước thứ hai là tính toán lực má hãm Fpad,n tác dụng lên một mặt đĩa hãm, như thể hiện trong Công thức (18):

5.3.4 Tỷ số truyền động của calliper được tính như trong Công thức (19):

5.3.4 Áp suất tiếp xúc riêng của má hãm pap được tính theo Công thức (20):

5.3.4 Lực kẹp của calliper hãm Fcl,n tác dụng lên một đĩa riêng lẻ có hai mặt đĩa được tính theo Công thức (21):

5.3.4 trong đó:

Fpad là lực tác dụng lên một mặt đĩa hãm, tính bằng N;

Fpad,n là lực tác dụng lên một mặt đĩa hãm riêng lẻ, tính bằng N;

Fp là lực đẩy piston [xem Công thức (4)], tính bằng N.

irig,n là tỷ số truyền động của calliper;

ηrig là hiệu suất của calliper;

la,n,lb,n là chiều dài cá hãm của calliper, tính bằng m;

Fcl,n là lực kẹp của calliper hãm, tính bằng N;

pap là áp suất riêng trên mỗi má hãm, tính bằng N/m2;

Ap là diện tích tiếp xúc trên mỗi má hãm, tính bằng m2.

Lực cản hãm tác dụng tại điểm tiếp xúc với ray và phụ thuộc vào đường kính bánh xe, bán kính quét trung bình và hệ số ma sát của má hãm như thể hiện trong Hình 9.

5.3.4 CHÚ DẪN:

1 đĩa hãm

2 bánh xe

a Hướng chạy

Hình 9 - Sơ đồ thể hiện mối quan hệ giữa bán kính quét trung bình và đường kính bánh xe

Lực cản hãm trung bình tác dụng lên ray do thiết bị hãm tạo ra có thể được tính theo Công thức (22):

5.3.4 trong đó:

là lực cản hãm trung bình tác dụng lên ray do thiết bị hãm sinh ra, tính bằng N;

Fcl là lực kẹp, tính bằng N;

ndisc là số lượng đĩa hãm;

μm là hệ số ma sát trung bình của má hãm;

rm là bán kính quét trung bình của má hãm trên bề mặt đĩa, tính bằng m;

D là đường kính bánh xe, tính bằng m.

CHÚ THÍCH 1: Phương pháp xác định hệ số ma sát trung bình của má hãm và bán kính quét trung bình nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này.

CHÚ THÍCH 2: Bán kính quét trung bình của má hãm trên bề mặt đĩa hãm cũng được gọi là bán kính hãm.

Lực tiếp tuyến F1 do đĩa hãm của giá chuyển hướng phản ứng lại có thể được tính theo Công thức (23):

5.3.4 trong đó:

F1 là lực tiếp tuyến, tính bằng N;

Fcl là lực kẹp, tính bằng N;

μm là hệ số ma sát trung bình của má hãm.

a) Hai mặt đĩa hãm

b) Bốn mặt đĩa hãm

(18)

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

5.3.5 Hãm điện động

Lực hãm của hãm điện động FBED thường được biểu diễn bằng một đường cong đặc trưng. Hình 10 thể hiện đường cong lực hãm đặc trưng minh họa có thể đạt được bởi hãm điện động.

5.3.5 Hình 10 - Lực hãm đặc trưng minh họa của hãm điện động

Đoạn đường cong ứng với tốc độ cao hơn v1 (phụ thuộc vào ) được sử dụng với hãm điện động và hãm tái sinh khi điện áp phải được giới hạn do khả năng tiếp nhận của đường dây cấp điện.

Đoạn đường cong từ v1 đến v2 biểu thị dải công suất khả dụng đang giới hạn lực hãm điện động (dạng hypebol, phụ thuộc vào ).

Đoạn đường cong từ v2, đến v3 đặc trưng bởi lực hãm không đổi FBED,max, bị giới hạn bởi độ bám sẵn có hoặc các điều kiện động học dọc.

Đoạn đường cong từ v3 đến v4 là phần của đường cong khi lực hãm điện động giảm xuống do đặc tính của động cơ điện kéo.

Một ví dụ về tính toán lực hãm điện động được nêu trong Phụ lục D.3.

5.3.6 Hãm thủy lực

Lực cản hãm của hãm thủy lực FBFR thường được biểu diễn bằng một đường cong đặc trưng. Hình 11 minh họa đường cong lực hãm đặc trưng có thể đạt được bởi hãm thủy lực (còn được gọi là hãm thủy động).

5.3.6 Hình 11 - Lực cản hãm đặc trưng minh họa của hãm thủy lực

Đoạn của đường cong ứng với tốc độ cao hơn v1 được xác định bởi giới hạn công suất của hệ thống làm mát của hãm thủy lực.

Đoạn của đường cong từ v1 đến v2 là lực hãm lớn nhất của hãm thủy lực FBFR,max.

Đoạn của đường cong dưới v2 là phần mà lực hãm giảm dần do đặc tính của hãm thủy lực.

Một ví dụ về tính toán lực hãm của hãm thủy lực FBFR,max được nêu trong D.4.

5.3.7 Hãm truyền động thủy lực

Giữ chỗ (Reserved).

5.3.8 Hãm dòng điện xoáy quay

Giữ chỗ (Reserved).

5.4 Đặc tính của thiết bị hãm không phụ thuộc vào độ bám

5.4.1 Hãm từ ray

Lực cản hãm sinh ra bởi hãm từ ray FrMg không phải là hằng số và phụ thuộc vào:

- hệ số ma sát của các phần tử hãm từ ray tiếp xúc với ray;

- lực hút FAMg, lực này phụ thuộc vào đặc tính từ của guốc từ và vật liệu ray.

Lực hãm của một nam châm hãm từ ray có thể được tính theo Công thức (24):

5.4.1 Trong đó

FrMg là cản hãm của một nam châm, tính bằng N;

FAMg là lực hút của một nam châm, tính bằng N;

μMg là hệ số ma sát trung bình của nam châm (mặt cực).

Nói chung, lực cản hãm của một nam châm hãm từ ray tăng lên khi tốc độ giảm. Nó được biểu diễn bằng một đường cong (xem Hình 12).

5.4.1 Hình 12 - Lực cản hãm minh họa của một nam châm hãm từ ray so với tốc độ

Việc áp dụng hãm từ ray thường bị giới hạn trong một dải tốc độ vận hành giữa v0,Mg và v1,Mg (y0,Mg: tốc độ kích hoạt hãm từ ray; v1,Mg: tốc độ ngắt hãm từ ray). Đối với các tốc độ ngoài dải này, hãm từ ray không được áp dụng.

Do đó, giá trị trung bình của hệ số ma sát phụ thuộc vào dải tốc độ vận hành của hãm từ ray.

Một ví dụ tính toán lực hãm của hãm từ ray được nêu trong D.1.

CHÚ THÍCH 1: Việc lựa chọn dải tốc độ vận hành phụ thuộc vào các đặc tính cơ học của hãm từ ray.

Tổng lực cản hãm của tất cả nam châm trên một phương tiện FrMg,tot có thể được tính theo Công thức (25):

5.4.1 trong đó:

FrMg,tot là tổng lực cản hãm của tất cả nam châm trên một phương tiện, tính bằng N;

nMg là số lượng nam châm trên một phương tiện;

FrMg là lực cản hãm của một nam châm, tính bằng N.

CHÚ THÍCH 2: Một phương tiện luôn được trang bị các nam châm cùng kiểu được bố trí thành từng cặp.

(24)

(25)

5.4.2 Hãm dòng điện xoáy tuyến tính

Lực hãm của hãm dòng điện xoáy tuyến tính FECB phụ thuộc vào:

- khoảng hở giữa các nam châm của hãm dòng điện xoáy và mặt đỉnh ray;

- cường độ từ trường (số vòng dây của cuộn từ và dòng kích từ);

- dải tốc độ vận hành bao gồm cả vùng chuyển tiếp (fade in/out).

5.4.2 Hình 13 - Dòng điện vận hành điển hình và lực cản hãm của hãm dòng điện xoáy tuyến tính theo tốc độ

Khe hở vận hành nhìn chung là không đổi trong suốt quá trình áp dụng. Do đó, giá trị trung bình của lực cản hãm phụ thuộc vào dòng điện kích từ I và tốc độ vận hành của hãm dòng điện xoáy.

Một ví dụ về tính toán lực cản hãm của hãm dòng điện xoáy tuyến tính được nêu trong D.2.

CHÚ THÍCH: Việc lựa chọn dài tốc độ vận hành phụ thuộc vào đặc tính của hãm dòng điện xoáy tuyến tính.

5.4.3 Lực cản hãm trung bình do sức cản tàu

Lực cản hãm trung bình do sức cản tàu là một thành phần của lực giảm tốc tàu do kết cấu/hình dạng tàu gây ra. Đặc tính của sức cản tàu phải được xác định bằng cách so sánh với một tàu hiện có tương tự, hoặc dựa trên việc tính toán hoặc thử nghiệm cụ thể. Khi các giá trị được thiết lập từ các kết quả thử nghiệm, các điều kiện thử nghiệm này phải tương tự với các điều kiện vận hành dự kiến.

CHÚ THÍCH 1: Lực cản hãm trung bình do sức cản đoàn tàu có thể bỏ qua đối với các phép tính hãm không xét đến khối lượng quay, chẳng hạn như toa xe hàng có sử dụng hãm mặt lăn.

Lực cản hãm tức thời do sức cản tàu FRa tại một tốc độ cụ thể v được xác định theo Công thức (26):

5.4.3 trong đó:

FRa là lực cản hãm tức thời do sức cản tàu, tính bằng N;

C1+C2.v là lực cản cơ học và lực cản quán tính do luồng không khí cho thiết bị kéo và thiết bị phụ trợ cũng như hệ thống điều hòa không khí, tính bằng N;

C3.v2 là lực cản khí động do lực cản áp suất và lực cản ma sát bề mặt, tính bằng N;

v là tốc độ, tính bằng m/s.

Lực hãm trung bình gần đúng do sức cản tàu , từ tốc độ ban đầu v0 đến tốc độ cuối vfin , có thể được suy ra từ Công thức (26) và được tính theo Công thức (27):

5.4.3 trong đó:

• là lực hãm trung bình do sức cản tàu, tính bằng N;

• C1 là hệ số đặc trưng của tàu không phụ thuộc vào tốc độ, tính bằng N;

• C2 là hệ số đặc trưng của tàu tỷ lệ với tốc độ, tính bằng ;

• C3 là hệ số đặc trưng của sức cản khí động học do lực cản áp suất và lực cản ma sát bề mặt, tính bằng ;

• v0 là tốc độ ban đầu, tính bằng m/s;

• vfin là tốc độ cuối, tính bằng m/s.

CHÚ THÍCH 2: Việc xác định giá trị của các hệ số C1, C2, C3 nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này.

CHÚ THÍCH 3: Việc xác định sức cản tàu trong hầm nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này.

(26)

(27)

5.4.4 Hãm khí động học

Giữ chỗ (Reserved).

5.4.5 Hãm điện động sinh ra bởi động cơ cảm ứng tuyến tính

Giữ chỗ (Reserved).

5.5 Đặc tính thời gian

5.5.1 Xác định đặc tính thời gian của thiết bị hãm

Xác định đặc tính thời gian của thiết bị hãm phải được công bố để phục vụ cho mục đích tính toán hãm. Trong phạm vi của tiêu chuẩn này, thông thường đặc tính thời gian thường được xem xét cho từng loại thiết bị hãm khi lực hãm của thiết bị này lớn hơn không.

Việc tính toán không xét đến đặc tính nhả hãm mà chỉ xét đến các đặc tính hãm. Đối với các phép tính cụ thể về quãng đường giảm tốc, có thể xem xét sử dụng đặc tính nhả hãm.

5.5.2 Thời gian phản hồi tương đương, te

Khi có yêu cầu tác dụng hãm, thường sẽ có một khoảng thời gian trễ ban đầu, sau đó là giai đoạn lực hãm tăng dần trước khi đạt đến lực hãm lớn nhất tương ứng với yêu cầu tác dụng hãm.

Để phục vụ mục đích tính toán, thời gian phản hồi của thiết bị hãm thường được giản lược (xem Hình 14) thành:

- giai đoạn khi thiết bị hãm chưa tác dụng, và

- giai đoạn khi thiết bị hãm tác dụng hoàn toàn.

5.5.2 Hình 14 - Phản hồi thực tế của thiết bị hãm so với phản hồi tương đương giản lược

Một phương pháp để xác định thời gian phản hồi tương đương te được nêu trong Công thức (28):

5.5.2 trong đó:

te là thời gian phản hồi tương đương, tính bằng s;

ta là thời gian trễ ban đầu (thời gian chết), tính bằng s;

tab là thời gian tác dụng hãm (build-up time), tính bằng s;

tb là tổng thời gian phản hồi (tα+tab), tính bằng s;

a là mức tín hiệu đầu ra nhỏ nhất xác định (thường là 10% hoặc 5%), tính bằng %;

b là mức tín hiệu đầu ra lớn nhất xác định (thường là 95% hoặc 90%), tính bằng %;

Y là phần trăm tín hiệu đầu ra.

CHÚ THÍCH 1: Việc xác định thời gian tác dụng hãm tab nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này.

CHÚ THÍCH 2: Các phương pháp khác để xác định thời gian phản hồi tương đương te được nêu trong ISO/TR 22131.

Đối với các đơn nguyên hoặc tàu sử dụng kết hợp các loại thiết bị hãm khác nhau, cần phải xét đến thời gian tác dụng hãm của các loại thiết bị hãm không sử dụng khí nén, ví dụ: hãm động năng, hãm từ ray, hãm dòng điện xoáy.

Các công thức tính năng hãm trong tiêu chuẩn này sử dụng các giá trị trung bình và có thể áp dụng khi thời gian phản hồi tương đương nhỏ hơn 20% thời gian đạt lực hãm lớn nhất.

Đối với các đơn nguyên hoặc đoàn tàu sử dụng kết hợp các loại thiết bị hãm khác nhau, Công thức (28) được chuyển thành Công thức (29):

5.5.2 trong đó:

te,n là thời gian phản hồi tương đương cho loại thiết bị hãm cụ thể n, tính bằng s;

ta,n là thời gian trễ (thời gian chết) cho loại thiết bị hãm cụ thể n, tính bằng s;

tab,n là thời gian tác dụng hãm cho loại thiết bị hãm cụ thể n, tính bằng s.

te,n là thời gian phản hồi tương đương của từng loại thiết bị hãm hoạt động trong tàu. Nếu thời gian phản hồi của hệ thống bị ảnh hưởng bởi tốc độ lan truyền của tín hiệu điều khiển, thì yếu tố này phải được xem xét.

Thời gian phản hồi tương đương te của tàu có thể được tính theo Công thức (30) khi xét tổng số loại thiết bị hãm ở cấp đối tượng đang xem xét, ví dụ: tổng số giá chuyển hướng được lắp với mỗi loại thiết bị hãm.

5.5.2 trong đó:

là lực hãm trung bình của loại thiết bị hãm n, tính bằng N;

te là thời gian phản hồi tương đương, tính bằng s;

te,n là thời gian phản hồi tương đương cho loại thiết bị hãm cụ thể n, tính bằng s.

CHÚ THÍCH 3: Thời gian phản hồi tương đương của tàu te cũng có thể được xác định từ đường cong giảm tốc thu được trong quá trình thử nghiệm hãm động của đoàn tàu.

(28)

(29)

(30)

5.6 Đặc tính ban đầu và đặc tính vận hành

5.6.1 Các lực trên đường dốc

Các thành phần của trọng lượng Fg [xem Công thức (31)] trên đường dốc gồm: lực kéo xuống dốc do trọng lực FD và lực vuông góc FPerp, có thể được tính theo Công thức (32) và (33).

5.6.1 Hình 15 - Các lực trên đường dốc

5.6.1 trong đó:

Fg là trọng lượng, tính bằng N;

mst là khối lượng tĩnh, tính bằng kg;

g là gia tốc trọng trường tiêu chuẩn, tính bằng m/s2;

FD là lực kéo xuống dốc do trọng lực, tính bằng N;

FPerp là lực vuông góc, tính bằng N;

α là góc dốc, tính bằng độ (°).

	(31)
	(32)
	(33)

5.6.2 Lực kéo xuống dốc do trọng lực phụ thuộc vào độ dốc

Độ dốc được xác định trong Hình 15 theo Công thức (34):

5.6.2 Mối quan hệ giữa l,b,h được cho trong Công thức (35):

5.6.2 Thay thế h và l, mối quan hệ giữa sin(α) và độ dốc i được thiết lập trong Công thức (36):

5.6.2 Lực kéo xuống dốc do trọng lực FD có thể được tính theo Công thức (32) và (36) như trong Công thức (37):

5.6.2 Thay thế trong Công thức (37) với Công thức (31), lực kéo xuống dốc do trọng lực được biểu diễn trong Công thức (38):

5.6.2 Trong đó

FD là lực kéo xuống dốc do trọng lực, tính bằng N;

Fg là trọng lượng, tính bằng N;

mst là khối lượng tĩnh, tính bằng kg;

g là gia tốc trọng trường tiêu chuẩn, tính bằng m/s2;

i là độ dốc của đường ray.

Đối với các độ dốc không lớn hơn 1/100 (10 ‰), độ dốc cũng được biểu diễn theo Công thức (39):

5.6.2 Đối với các độ dốc không lớn hơn 1/100 (10 ‰), lực kéo xuống dốc do trọng lực có thể được đơn giản hóa thành Công thức (40):

5.6.2 trong đó:

FD là lực kéo xuống dốc do trọng lực, tính bằng N;

mst là khối lượng tĩnh, tính bằng kg;

g là gia tốc trọng trường tiêu chuẩn, tính bằng m/s2;

i là độ dốc của đường ray.

Khi độ dốc của đường ray thay đổi trong quá trình tính toán hiệu năng hãm, cần phải xác định độ dốc trung bình tương đương.

CHÚ THÍCH: Phương pháp xác định độ dốc của đường ray nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này.

(34)

(35)

(36)

(37)

(38)

(39)

(40)

5.6.3 Phối hợp hãm (Blending)

Để đạt được tính năng hãm yêu cầu, thông thường sử dụng kết hợp các lực cản hãm của các hệ thống hãm khác nhau. Khi hiệu năng của các hệ thống riêng lẻ thay đổi trong quá trình tác dụng hãm, khái niệm phối hợp hãm nên đảm bảo điều chỉnh sự đóng góp từ các hệ thống đó để duy trì hiệu năng hãm yêu cầu (xem Hình 16). Không có khái niệm phối hợp chung, mà tùy thuộc ứng dụng cụ thể.

5.6.3 Hình 16 - Ví dụ lý tưởng hóa về phối hợp hãm điện động và hãm ma sát theo tốc độ

Lực cản hãm phối hợp FBD có thể được tính theo Công thức (41):

5.6.3 Trong đó

FBD là lực cản hãm phối hợp, tính bằng N;

FBED là lực cản hãm của hãm điện động, tính bằng N;

FB là lực hãm ma sát, tính bằng N.

Khi lực cản hãm phối hợp FBD là hằng số trong suốt quá trình tác dụng hãm, việc tính toán quãng đường dừng sẽ sử dụng một giá trị duy nhất này.

Nếu lực cản hãm phối hợp FBD không phải là hằng số trong quá trình tác dụng hãm, việc tính toán quãng đường dừng phải được thực hiện trên nhiều khoảng tốc độ khác nhau tương ứng với các giá trị khác nhau của FBd.

(41)

5.6.4 Giá trị độ bám trung bình cần thiết giữa bánh xe/ray cho bộ trục bánh xe được hãm

Giá trị độ bám trung bình cần thiết giữa bánh xe/ray cho bộ trục bánh xe được hãm được xác định từ tổng lực cản hãm trung bình của các loại thiết bị hãm khác nhau trên mỗi bộ trục bánh xe, khối lượng tĩnh trên bộ trục bánh xe mst,ax và độ dốc của đường ray i.

Giá trị độ bám trung bình yêu cầu giữa bánh xe/ray cho trục bánh xe được hãm có thể được tính theo Công thức (42):

5.6.4 trong đó:

là giá trị độ bám trung bình cần thiết giữa bánh xe/ray cho bộ trục bánh xe được hãm;

N là số loại thiết bị hãm;

là tổng lực cản hãm trung bình của tất cả các loại thiết bị hãm trên mỗi bộ trục bánh xe, tính bằng N;

mrot,ax là khối lượng quay tương đương, tính bằng kg;

ae là gia tốc hãm tương đương, tính bằng m/s2;

mst,ax là khối lượng tĩnh trên mỗi bộ trục bánh xe, tính bằng kg;

g là gia tốc trọng trường tiêu chuẩn, tính bằng m/s2;

i là độ dốc của đường ray (dương khi lên dốc / âm khi xuống dốc).

CHÚ THÍCH: Phương pháp xác định giá trị độ bám cho phép nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này.

(42)

5.7 Tính toán quãng đường dừng và giảm tốc dựa trên các giá trị trung bình

5.7.1 Lực cản hãm trung bình theo quãng đường

Lực cản hãm trung bình phải được sử dụng để tính toán quãng đường hãm. Nếu lực cản hãm tức thời là hằng số, thì không phụ thuộc vào dải tốc độ. Lực cản hãm trung bình theo quãng đường do tất cả các thiết bị hãm cùng tạo ra có thể được tính theo Công thức (43):

5.7.1 trong đó:

là lực cản hãm trung bình tác dụng lên ray do thiết bị hãm sinh ra, tính bằng N;

Fr là lực cản hãm tức thời tác dụng lên ray do thiết bị hãm sinh ra, tính bằng N;

v0 là tốc độ ban đầu, tính bằng m/s;

vfin là tốc độ cuối (bằng 0 trong trường hợp quãng đường dừng), tính bằng m/s;

v là tốc độ, tính bằng m/s.

với

5.7.1 và trong trường hợp lực hãm không đổi:

5.7.1 trong đó:

S là quãng đường dừng / giảm tốc, tính bằng m;

mdyn là khối lượng động, tính bằng kg.

Khi đồng nhất Công thức (44) và Công thức (45) theo cơ sở quãng đường, ta thu được Công thức (43). Nếu các lực cản hãm tức thời được xác định trong các dải tốc độ khác nhau, thì tích phân phải được tính toán cho từng dải tốc độ và cuối cùng cộng lại. Kết quả là lực cản hãm trung bình thu được cho tất cả các dải tốc độ.

(43)

(44)

(45)

5.7.2 Gia tốc hãm tương đương αe dựa trên các lực cản hãm

Gia tốc hãm tương đương theo quãng đường hãm được tính bằng tổng các lực cản hãm trong quá trình hãm chia cho khối lượng động, như nêu trong Công thức (46), và áp dụng cho toàn bộ đoàn tàu, có xét đến các ngoại lực tác dụng lên tàu. Gia tốc hãm tương đương này biểu thị giá trị gia tốc trung bình với các lực hãm được tác dụng hoàn toàn đối với tất cả các loại thiết bị hãm.

Các ngoại lực trung bình là các lực tác dụng lên phương tiện/tàu và không do chính phương tiện/ tàu tạo ra (ví dụ: gió).

Gia tốc hãm tương đương αe được tính theo Công thức (46):

5.7.2 trong đó:

αe là gia tốc hãm tương đương, tính bằng m/s2;

là lực cản hãm trung bình của loại thiết bị hãm n, tính bằng N;

là ngoại lực trung bình theo hướng tác dụng, tính bằng N;

mdyn là khối lượng động, tính bằng kg.

(46)

5.7.3 Quãng đường chạy không tương đương, s0

Quãng đường chạy không tương đương s0 là quãng đường lý thuyết được tính toán mà không có giảm tốc hay gia tốc trên đoạn đường bằng, được xác định theo Công thức (47):

5.7.3 (47)

trong đó:

s0 là quãng đường chạy không tương đương, tính bằng m;

v0 là tốc độ ban đầu, tính bằng m/s;

te là thời gian chạy không tương đương, tính bằng s.

(47)

5.7.4 Quãng đường dừng và giảm tốc trên đường bằng

Quãng đường dừng hoặc giảm tốc trên đường bằng được tính là quãng đường chạy giữa thời điểm bắt đầu ra lệnh hãm và khi đạt được tốc độ cuối cùng, được xác định theo Công thức (48):

5.7.4 trong đó:

S là quãng đường dừng / giảm tốc, tính bằng m;

te là thời gian phản hồi tương đương, tính bằng s;

v0 là tốc độ ban đầu, tính bằng m/s;

vfin là tốc độ cuối cùng (bằng 0 trong trường hợp quãng đường dừng), tính bằng m/s;

αe là gia tốc hãm tương đương, tính bằng m/s2.

Để tính đến sự thay đổi của lực cản hãm trong các dải tốc độ khác nhau, quãng đường dừng/giảm tốc s được tính theo Công thức (49):

5.7.4 trong đó:

αe,z là gia tốc hãm tương đương trong dải tốc độ z , tính bằng m/s2;

z là số bước dải tốc độ;

Z là số dải tốc độ.

CHÚ THÍCH: Các phương pháp khác để xác định quãng đường dừng và giảm tốc được nêu trong ISO/TR 22131.

(48)

(49)

5.7.5 Quãng đường dừng và giảm tốc dựa trên các độ dốc khác nhau

5.7.5.1 Quãng đường dừng và giảm tốc trên đường dốc

Quãng đường dừng và giảm tốc trên dốc sgrad có thể được tính theo Công thức (50). Phép tính này xét đầy đủ ảnh hưởng của độ dốc đường ray và quán tính quay.

5.7.5.1 với:

5.7.5.1 trong đó:

sgrad là quãng đường hãm dừng/giảm tốc trên đường dốc, tính bằng m;

ts là thời gian phản hồi tương đương, tính bằng s;

v0 là tốc độ ban đầu, tính bằng m/s;

vfin là tốc độ cuối cùng (bằng 0 trong trường hợp quãng đường dừng), tính bằng m/s;

mst là khối lượng tĩnh, tính bằng kg;

mdyn là khối lượng động, tính bằng kg;

g là gia tốc trọng trường tiêu chuẩn, tính bằng m/s2;

i là độ dốc của đường ray (dốc dương = đi lên / dốc âm = đi xuống);

αe là gia tốc hãm tương đương, tính bằng m/s2;

αe,grad là gia tốc hãm tương đương có xét đến ảnh hưởng của độ dốc và quán tính, tính bằng m/s2.

(50)

(51)

5.7.5.2 Quãng đường dừng và giảm tốc trên dốc (giản lược)

Quãng đường dừng và giảm tốc trên dốc sgrad được nêu trong Công thức (50) có thể được giản lược như trong Công thức (52). Trong phép tính giản lược này, sự thay đổi tốc độ trong thời gian chạy không và ảnh hưởng của quán tính quay được bỏ qua. Công thức giản lược có giá trị trong các điều kiện sau:

- độ dốc lớn nhất của đường ray không vượt quá 1/100 (10 ‰);

- tốc độ ban đầu không nhỏ hơn 50 km/h;

- thời gian phản hồi tương đương của hệ thống hãm đoàn tàu không lớn hơn 3 s.

Trong giới hạn này, sai số dự kiến từ việc sử dụng Công thức (52) là nhỏ hơn 5 %.

5.7.5.2 với:

5.7.5.2 trong đó:

sgrad là quãng đường hãm dừng/giảm tốc trên dốc, tính bằng m;

v0 là tốc độ ban đầu, tính bằng m/s;

te là thời gian phản hồi tương đương, tính bằng s;

vfin là tốc độ cuối cùng (bằng 0 trong trường hợp quãng đường dừng), tính bằng m/s;

ae,grad,imple là gia tốc hãm tương đương khi bỏ qua quán tính, tính bằng m/s2;

αe là gia tốc hãm tương đương, tính bằng m/s2;

g là gia tốc trọng trường tiêu chuẩn, tính bằng m/s2;

i là độ dốc của đường ray.

CHÚ THÍCH: Các phương pháp khác để xác định quãng đường dừng và giảm tốc được nêu trong ISO/TR 22131.

(52)

(53)

5.8 Tính toán động học bổ sung

5.8.1 Yêu cầu chung

Các phép tính sau đây được thực hiện bổ sung cho tính toán quãng đường dừng và giảm tốc hoặc tính toán gia tốc hãm. Chúng có thể được sử dụng để đánh giá thiết kế của hệ thống hãm, đặc biệt liên quan đến sự tiêu tán năng lượng hãm bởi các loại thiết bị hãm khi áp dụng.

Các phép tính sau đây có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các giá trị lực trung bình hoặc giá trị lực tức thời.

5.8.2 Năng lượng hãm

5.8.2.1 Tổng năng lượng, Wtot

Tổng năng lượng Wtot là tổng năng lượng tiêu tán của tất cả các loại thiết bị hãm tác dụng và sức cản tàu như nêu tại 5.4.3, bằng với sự chênh lệch liên quan giữa động năng và thế năng, được xác định trong Công thức (54):

5.8.2.1 trong đó:

Wtot là tổng năng lượng, tính bằng J;

WB là năng lượng tiêu tán bởi các hệ thống hãm, tính bằng J;

WRa là năng lượng tiêu tán bởi sức cản tàu, tính bằng J;

g là gia tốc trọng trường tiêu chuẩn, tính bằng m/s2;

i là độ dốc của đường ray;

mdyn là khối lượng động, tính bằng kg;

mst là khối lượng tĩnh, tính bằng kg;

v0 là tốc độ ban đầu, tính bằng m/s;

vfin là tốc độ cuối cùng, tính bằng m/s;

s là quãng đường dừng/giảm tốc (khoảng cách giữa v0 và vfin), tính bằng m.

CHÚ THÍCH: Trong Công thức (54), thế năng được biểu diễn bởi , tức là chênh lệch độ cao giữa điểm bắt đầu và điểm kết thúc của quá trình hãm.

(54)

5.8.2.2 Năng lượng tiêu tán bởi từng loại thiết bị hãm, WB,n

Năng lượng WB,n tiêu tán bởi từng loại thiết bị hãm n có thể được tính toán từ lực cản hãm trung bình như nêu trong Công thức (55):

5.8.2.2 trong đó:

WB,n là năng lượng tiêu tán bởi thiết bị hãm loại n , tính bằng J;

là lực cản hãm trung bình của thiết bị hãm loại n , tính bằng N;

SB,n là quãng đường mà thiết bị hãm loại n được áp dụng, tính bằng m.

(55)

5.8.3 Công suất hãm lớn nhất của từng loại thiết bị hãm, Pmax,n

Công suất hãm lớn nhất Pmax,n của từng loại thiết bị hãm n có thể được tính theo Công thức (56), khi lực cản hãm là hằng số:

5.8.3 trong đó:

Pmax,n là công suất lớn nhất của thiết bị hãm loại n, tính bằng W;

là lực cản hãm trung bình của thiết bị hãm loại n, tính bằng N;

v0 là tốc độ ban đầu, tính bằng m/s.

CHÚ THÍCH: Nếu lực cản hãm của thiết bị hãm loại n thay đổi trong quá trình áp dụng, công suất lớn nhất Pmax,n của thiết bị hãm loại n có thể không xảy ra tại tốc độ ban đầu v0.

6 Hãm khi đứng yên

(56)

6.1 Yêu cầu chung

Hãm khi đứng yên cung cấp các chức năng sau:

- hãm giữ (holding brake);

- hãm cố định (immobilization brake);

- hãm đỗ (parking brake).

6.2 Hãm giữ

Hãm giữ được sử dụng để ngăn tàu di chuyển trong các điều kiện quy định và trong một khoảng thời gian nhất định khi năng lượng của hệ thống hãm được bổ sung.

Hãm giữ cung cấp các chức năng sau:

- giữ cho tàu đứng yên trong khi dừng tại ga;

- giữ cho tàu đứng yên trên đường dốc trong khi khởi hành ngang dốc.

CHÚ THÍCH: Hãm giữ đôi khi được cung cấp bởi phương tiện dẫn đầu và/hoặc chỉ bởi đầu máy.

6.3 Hãm cố định

Hãm cố định giữ tàu ở vị trí đứng yên trong các điều kiện tải trọng thích hợp trong một khoảng thời gian nhất định và ít nhất là trên một dốc. Hãm cố định thường được kích hoạt bằng việc tác dụng hãm thường hoặc hãm khẩn cấp mà chỉ sử dụng năng lượng hãm được lưu trữ trên tàu.

6.4 Hãm đỗ

Hãm đỗ giữ tàu ở trạng thái đứng yên trong một cấu hình đã được thiết lập trong một khoảng thời gian không xác định cho đến khi được nhả ra một cách có chủ đích.

6.5 Tính toán hãm khi đứng yên

6.5.1 Yêu cầu chung

Việc tính toán hãm khi đứng yên thường không được thực hiện đối với hãm cố định, vì tất cả các bộ trục bánh xe đều đã tác dụng hãm thường/khẩn cấp. Trong trường hợp hãm đỗ và hãm giữ, chỉ một số lượng hạn chế các bộ trục bánh xe được hãm, do đó cần phải tính toán hiệu năng hãm khi đứng yên.

CHÚ THÍCH: Chức năng hãm đỗ và hãm giữ có thể được cung cấp bởi các trục bánh xe khác nhau trong cấu hình đoàn tàu.

Nguyên tắc của luồng thuật toán được trình bày trong Hình B.1.

6.5.2 Các đặc tính chung

Các tham số cần được xác định gồm:

- số lượng bộ trục bánh xe được hãm đỗ cho từng loại thiết bị hãm phụ thuộc vào độ bám;

- số lượng bộ trục bánh xe được hãm giữ cho từng loại thiết bị hãm phụ thuộc vào độ bám;

- số lượng các loại thiết bị hãm không phụ thuộc vào độ bám;

- tải trọng trục của các bộ trục bánh xe được hãm đỗ và hãm giữ;

- hệ số ma sát tĩnh (guốc hoặc má hãm);

- khối lượng tĩnh của phương tiện/đơn nguyên/tàu;

- độ dốc;

- lực gió;

- lực cản lăn.

Mỗi loại thiết bị hãm được sử dụng cho hãm giữ và/hoặc hãm đỗ phải được tính toán cụ thể.

Tất cả các loại thiết bị hãm áp dụng cho một bộ trục bánh xe phải được xác định và xem xét.

6.6 Hệ số ma sát tĩnh

Hệ số ma sát tĩnh là đặc tính chính của các loại thiết bị hãm ma sát cần được xem xét trong tính toán hiệu năng hãm khi đứng yên.

CHÚ THÍCH: Phương pháp xác định hệ số ma sát tĩnh của guốc/má hãm nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này.

6.7 Lực hãm đỗ do thiết bị hãm tạo ra

6.7.1 Hãm đỗ kiểu trục vít (hãm mặt lăn)

Có nhiều giải pháp kỹ thuật khác nhau để tạo ra lực đầu ra của hãm đỗ. Ví dụ được trình bày trong Hình 17 là một giải pháp điển hình sử dụng hãm mặt lăn.

6.7.1 CHÚ THÍCH 1: Điểm tác dụng của lực bánh răng FG có thể là điểm tác dụng của lực đẩy piston.

CHÚ THÍCH 2: Các đường nét đứt thể hiện các bố trí hãm mặt lăn bổ sung.

Hình 17 - Hãm tay kiểu trục vít điển hình (hãm mặt lăn)

Lực bánh răng FG được tạo ra bởi lực vô lăng hoặc lực tay quay FCr,H , và được truyền tới các guốc hãm có xét đến các tỷ số truyền động cơ khí cụ thể (bao gồm cơ cấu hãm tay), hiệu suất của cơ cấu truyền động hãm và các lực phản kháng.

Trong ví dụ thể hiện ở Hình 17, lực đầu ra của cơ cấu hãm đỗ FG có thể được tính theo Công thức (57):

6.7.1 trong đó:

FG là lực đầu ra của cơ cấu hãm đỗ, tính bằng N;

FCr,H là lực tay quay hoặc lực vô lăng quay, tính bằng N;

iG là tỷ số truyền động của bánh răng;

ηG là hiệu suất truyền động bánh răng.

Giá trị lý thuyết lớn nhất của lực tĩnh tại điểm tác dụng trên giá chuyển hướng Fpull,st có thể được tính theo Công thức (58):

6.7.1 Giá trị lý thuyết lớn nhất của lực tĩnh tác dụng lên một guốc hãm đơn Fb,ax,st có thể được tính theo Công thức (59):

6.7.1 Bảng 4 - Công thức cho bố trí guốc hãm một phía và hai phía

6.7.1 Tổng lực guốc hãm tĩnh có thể được tính theo Công thức (62):

6.7.1 trong đó:

Fpull,st là lực tĩnh tác dụng lên giá chuyển hướng, tính bằng N;

FG là lực đầu ra của cơ cấu hãm đỗ, tính bằng N;

FS,C là lực phản kháng của thiết bị hãm hoặc lực lò xo, tính bằng N;

irig là tỷ số truyền động;

la,lb là chiều dài cá hãm chính, tính bằng m;

le là chiều dài cá hãm chính (hãm đỗ), tính bằng m;

lc,ld là chiều dài cá hãm giá chuyển, tính bằng m;

FS,R là lực phản kháng, ví dụ như bộ điều chỉnh khe hở guốc hãm / má hãm, tính bằng N;

Fb,tot,st là tổng lực guốc hãm tĩnh, tính bằng N;

Fb,ax,st là lực guốc hãm tĩnh đơn, tính bằng N;

irig,ax,n là tỷ số truyền động trên mỗi dầm hãm;

ηR,st là hiệu suất tĩnh tổng thể của cơ cấu truyền động hãm.

Tổng lực hãm tĩnh tác dụng lên ray do hãm đỗ được tính theo Công thức (63):

6.7.1 trong đó:

FB,st là tổng lực hãm tĩnh tác dụng lên ray, tính bằng N;

Fb,tot,st là tổng lực guốc hãm tĩnh, tính bằng N;

μst là hệ số ma sát tĩnh của guốc hãm.

CHÚ THÍCH: Phương pháp xác định hệ số ma sát tĩnh của guốc hãm nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này.

(1)

(58)

(59)

Bố trí guốc hãm

Một phía (hãm đơn)

Hai phía (hãm kép)

i_rig_,_ax,n

xem Hình 6

xem Hình 5

(1)

(63)

6.7.2 Đơn nguyên hãm mặt lăn tác dụng bằng lò xo

Lực hãm đỗ tác dụng bằng lò xo được truyền tới guốc hãm, có xét đến các tỷ số truyền động cơ khí cụ thể, hiệu suất của cơ cấu truyền động hãm và các lực phản kháng. Ví dụ trong Hình 18 là một giải pháp điển hình sử dụng đơn nguyên hãm mặt lăn tác dụng bằng lò xo.

6.7.2 Hình 18 - Đơn nguyên hãm mặt lăn tác dụng bằng lò xo (minh họa)

Lực guốc hãm đối với bố trí như thể hiện ở Hình 18 được tính theo Công thức (64):

6.7.2 trong đó:

Fb,st là lực hãm đỗ tác dụng lên mặt lăn bánh xe từ một đơn nguyên hãm đỗ, tính bằng N;

FSP là lực lò xo hãm đỗ, tính bằng N;

irig là tỷ số truyền động;

ηrig là hiệu suất của cơ cấu truyền động hãm;

FS,rig là lực phản kháng, tính bằng N;

iS,rig là tỷ số truyền động cho lực phục hồi.

Nói chung, is,rig = 1, do đó Công thức (64) có thể giản lược thành Công thức (65):

6.7.2 Tổng lực hãm đỗ tác dụng lên ray phụ thuộc vào số lượng các đơn nguyên hãm đỗ tác dụng bằng lò xo và hệ số ma sát tĩnh của guốc hãm, đồng thời độc lập với đường kính bánh xe, được xác định trong Công thức (66):

6.7.2 trong đó:

FPB là tổng lực hãm đỗ tác dụng lên ray, tính bằng N;

Fb,st là lực hãm đỗ tác dụng lên mặt lăn bánh xe từ một đơn nguyên hãm đỗ, tính bằng N;

μst là hệ số ma sát tĩnh của guốc hãm;

nSP là số lượng các đơn nguyên hãm lò xo.

CHÚ THÍCH: Phương pháp xác định hệ số ma sát tĩnh μst của guốc hãm nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này.

(64)

(65)

(66)

6.7.3 Hãm đỗ tác dụng bằng trục vít (hãm đĩa)

Có nhiều giải pháp kỹ thuật khác nhau để tạo lực đầu ra của cơ cấu hãm đỗ. Ví dụ trong Hình 19 là một giải pháp minh họa sử dụng hãm đĩa.

6.7.3 Hình 19 - Bố trí hãm tác dụng bằng trục vít của hãm đĩa

Lực hãm đỗ FG được truyền tới má hãm, có xét đến các tỷ số truyền động của calliper, hiệu suất và lực phản kháng. Ví dụ trong Hình 19 sử dụng hãm tay kiểu trục vít và lực đầu ra của cơ cấu hãm đỗ FG được tính theo Công thức (67):

6.7.3 trong đó:

FG là lực đầu ra của cơ cấu hãm đỗ, tính bằng N;

FCr,H là lực tay quay hoặc lực vô lăng quay, tính bằng N;

iG là tỷ số truyền động của bánh răng;

ηG là hiệu suất truyền động của bánh răng.

Tổng lực Fb,tot tác dụng lên tất cả các bề mặt đĩa trong bố trí thể hiện ở Hình 19 có thể được tính theo Công thức (68):

6.7.3 trong đó:

Fb,tot là tổng lực tác dụng lên tất cả các bề mặt đĩa hãm, tính bằng N;

FG là lực đầu ra của cơ cấu hãm đỗ, tính bằng N;

ηCbl là hiệu suất cáp;

iCbl là tỷ số truyền cơ khí của cáp;

FS,C là lực phản kháng của thiết bị hãm hoặc lực lò xo, tính bằng N;

nface là số lượng bề mặt đĩa hãm;

irig,C là tỷ số truyền động của calliper (hãm đỗ);

ηrig là hiệu suất của calliper hãm.

Tổng lực hãm đỗ tác dụng lên ray FPB có thể được tính theo Công thức (69):

6.7.3 trong đó:

FPB là tổng lực hãm đỗ tác dụng lên ray, tính bằng N;

Fb,tot là tổng lực tác dụng lên tất cả các bề mặt đĩa hãm, tính bằng N;

μst là hệ số ma sát tĩnh của má hãm;

rm là bán kính quét trung bình của má hãm trên bề mặt đĩa hãm, tính bằng m;

D là đường kính bánh xe, tính bằng m.

CHÚ THÍCH: Phương pháp xác định hệ số ma sát tĩnh μst của má hãm nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này.

(67)

(68)

(69)

6.7.4 Bố trí đơn nguyên hãm đĩa tác dụng bằng lò xo

Lực hãm đỗ tác dụng bằng lò xo được truyền tới các má hãm, có xét đến các tỷ số truyền động cơ khí của calliper, hiệu suất và các lực phản kháng. Lực má hãm riêng lẻ (một bề mặt của đĩa) cho bố trí như trong Hình 20 có thể được tính theo Công thức (70).

6.7.4 Hình 20 - Bố trí điển hình của calliper đĩa hãm tác dụng bằng lò xo

Lực Fpad,n tác dụng lên một bề mặt đĩa hãm riêng lẻ được tính theo Công thức (70):

6.7.4 trong đó:

6.7.4 Fpad,n là lực tác dụng lên một bề mặt đĩa hãm, tính bằng N;

FSP là lực lò xo hãm đỗ, tính bằng N;

irig,n là tỷ số truyền động của calliper;

ηrig,st là hiệu suất tĩnh của calliper;

la,n,lb,n là các chiều dài cá hãm của calliper, tính bằng m.

Tổng lực do lò xo sinh ra tác dụng lên các bề mặt đĩa hãm được tính theo Công thức (72):

6.7.4 trong đó:

Fb,tot,st là tổng lực hãm đỗ tác dụng lên các bề mặt đĩa hãm, tính bằng N;

Fpad,n là lực tác dụng lên một bề mặt đĩa hãm, tính bằng N;

nface là số lượng bề mặt đĩa hãm.

Tổng lực hãm đỗ tác dụng lên ray có thể được tính theo Công thức (73):

6.7.4 trong đó:

FPB là tổng lực hãm đỗ tác dụng lên ray, tính bằng N;

Fb,tot,st là lực hãm đỗ tác dụng lên các bề mặt đĩa hãm, tính bằng N;

μst là hệ số ma sát tĩnh của má hãm;

rm là bán kính quét trung bình của má hãm trên bề mặt đĩa hãm, tính bằng m;

D là đường kính bánh xe, tính bằng m.

CHÚ THÍCH: Phương pháp xác định hệ số ma sát tĩnh μst của má hãm nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này.

(70)

(71)

(72)

(73)

6.7.5 Lực của hãm từ ray nam châm vĩnh cửu

Lực hãm đỗ của một nam châm vĩnh cửu có thể được tính theo Công thức (74):

6.7.5 trong đó:

FMg,st là lực hãm đỗ của một nam châm vĩnh cửu, tính bằng N;

FAMg,st là lực hút của một nam châm vĩnh cửu, tính bằng N;

μMg,st là hệ số ma sát tĩnh của nam châm vĩnh cửu (guốc từ).

CHÚ THÍCH: Phương pháp xác định lực hút và hệ số ma sát tĩnh của nam châm vĩnh cửu nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này.

Tổng lực hãm đỗ của tất cả các nam châm vĩnh cửu trên phương tiện FMg,st,tot có thể được tính theo Công thức (75):

6.7.5 trong đó:

FMg,st,tot là tổng lực hãm đỗ của tất cả các nam châm vĩnh cửu trên một phương tiện, tính bằng N;

nMg là số lượng nam châm trong một phương tiện;

FMg,st là lực hãm đỗ của một nam châm vĩnh cửu, tính bằng N.

(1)

(75)

6.8 Lực hãm tĩnh cho từng bộ trục bánh xe

Lực hãm tĩnh cho từng bộ trục bánh xe FB,ax,st là tổng các lực hãm tĩnh của từng loại thiết bị hãm phụ thuộc vào độ bám (hãm cố định/ hãm giữ/ hãm đỗ) tác dụng lên bộ trục bánh xe đó, Fst,n, được xác định theo Công thức (76):

6.8 trong đó:

FB,ax,st là lực hãm tĩnh tác dụng lên bộ trục bánh xe đó, tính bằng N;

Fst,n là lực hãm tĩnh tác dụng lên bộ trục bánh xe từ mỗi loại thiết bị hãm cố định/ hãm giữ/ hãm đỗ η, tính bằng N.

Các lực hãm tĩnh riêng lẻ có thể bị giới hạn bởi độ bám sẵn có. Do đó cần xác định lực truyền được. Lực hãm tĩnh riêng lẻ là giá trị nhỏ hơn giữa lực truyền được nhờ độ bám hoặc lực hãm tĩnh đã áp dụng. Lực này được tính theo Công thức (77):

6.8 trong đó:

Fst,ta là lực hãm tĩnh có thể truyền tác dụng lên bộ trục bánh xe, tính bằng N;

FB,ax,st là lực hãm tĩnh tác dụng lên bộ trục bánh xe đó, tính bằng N;

g là gia tốc trọng trường tiêu chuẩn, tính bằng m/s2;

mst,ax là khối lượng tĩnh trên mỗi bộ trục bánh xe, tính bằng kg;

là độ bám sẵn có;

i là độ dốc của đường ray.

CHÚ THÍCH: Phương pháp xác định giá trị độ bám sẵn có nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này.

(76)

(77)

6.9 Tổng lực hãm khi đứng yên của tàu

Lực hãm tĩnh của tàu là tổng tất cả các lực hãm tĩnh bao gồm cả lực của các thiết bị hãm phụ thuộc độ bám và hãm không phụ thuộc độ bám, được xác định theo Công thức (78):

6.9 trong đó:

Fst là lực hãm khi đứng yên của tàu, tính bằng N;

Fst,ax là lực hãm khi đứng yên có thể truyền tác dụng lên bộ trục bánh xe đó, tính bằng N;

FB,ind là lực cản hãm không phụ thuộc độ bám (không liên quan tới tiếp xúc bánh xe - ray), ví dụ: lực của hãm ray nam châm vĩnh cửu, tính bằng N.

(78)

6.10 Tính toán an toàn hãm khi đứng yên

Việc tính toán an toàn hãm khi đứng yên được thực hiện nhằm kiểm tra xem tàu có được trang bị đủ lực hãm đỗ/ hãm giữ để ngăn đoàn tàu di chuyển ở bước đầu tiên (xem 6.11) và đảm bảo phân bố lực hãm hợp lý ngăn các bộ trục bánh xe bị trượt ở bước thứ hai (xem 6.12). Cả hai điều kiện này đều phải được đảm bảo để duy trì trạng thái đứng yên của tàu.

Khả năng giữ đoàn tàu đứng yên cũng có thể được biểu thị thông qua độ dốc lớn nhất (xem 6.13).

Nếu phương tiện/đơn nguyên/tàu có tải trọng trục khác nhau và/hoặc thiết bị hãm đỗ tạo ra lực hãm khác nhau, thì việc tính toán an toàn chống trôi và chống trượt cần phải được thực hiện theo các phương pháp được nêu trong 6.14.

6.11 Tỷ số an toàn cho hãm khi đứng yên

Tỷ số giữa lực hãm khi đứng yên của tàu và các lực có xu hướng làm tàu chuyển động phải lớn hơn 1 và có thể được tính theo Công thức (79):

6.11 trong đó:

Sst là tỷ số an toàn cho hãm tĩnh;

Fst là lực hãm khi đứng yên của tàu, tính bằng N;

FD là lực kéo xuống dốc do trọng lực, tính bằng N;

Fwind là lực cản gió tác dụng lên tàu, tính bằng N;

FRa là lực cản hãm do lực cản chạy tàu, tính bằng N.

Đối với lực kéo xuống dốc và/hoặc lực gió và lực cản chạy tàu, tham khảo 5.6.2 và 5.4.3.

(1)

6.12 Hệ số bám yêu cầu đối với từng bộ trục bánh xe hãm đĩa

Hệ số bám cần thiết để đảm bảo rằng mỗi bộ trục bánh xe được hãm sẽ không bị trượt được xác định từ lực hãm đỗ, tải trọng trục tĩnh và ảnh hưởng của độ dốc. Có thể được tính theo Công thức (80):

6.12 Với:

6.12 Trong đó:

là hệ số bám cần thiết cho từng bộ trục bánh xe được hãm;

FPB,ax là lực hãm đỗ tác dụng trên mỗi bộ trục bánh xe tác dụng lên ray, tính bằng N;

mst,ax là khối lượng tĩnh trên mỗi bộ trục bánh xe, tính bằng kg;

g là gia tốc trọng trường tiêu chuẩn, tính bằng m/s2;

i là độ dốc của đường ray;

Fcl là lực kẹp, tính bằng N;

ndjsc là số lượng đĩa hãm;

μm là hệ số ma sát trung bình của guốc hãm/ má hãm;

rm là bán kính quét trung bình của má hãm trên bề mặt đĩa hãm, tính bằng m;

D là đường kính bánh xe, tính bằng m;

a là góc dốc (xem Hình 15), tính bằng độ (°).

Nói chung, có một giá trị bám lớn nhất được quy định cho thiết kế của hệ thống hãm khi đứng yên.

Giá trị tính toán phải nhỏ hơn hoặc bằng giá trị lớn nhất cho phép .

CHÚ THÍCH 1: Phương pháp xác định giá trị bám lớn nhất cho phép nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này.

CHÚ THÍCH 2: Công thức (80) có thể được điều chỉnh để đánh giá hệ số bám yêu cầu cho hãm giữ.

CHÚ THÍCH 3: Đối với hãm bloc hoặc hãm mặt lăn, Công thức (81) được thay thế bằng Công thức (63) hoặc (66).

(80)

	(81)
	(82)
	(83)

6.13 Độ dốc lớn nhất có thể đạt được

Độ dốc lớn nhất có thể đạt được được xác định từ lực hãm khi đứng yên sẵn có, lực gió và lực xuống dốc.

Khi độ dốc tăng, lực kéo xuống dốc tăng và có thể dẫn đến lực giữ không đủ. Nếu độ dốc của đường ray lớn hơn imax, phương tiện sẽ bắt đầu di chuyển do trượt hoặc lăn. Do đó, độ dốc lớn nhất có thể đạt được cần được tính cho cả hai trường hợp, imax,slide và imax,roll.

Khả năng bám để ngăn trượt và các điều kiện giới hạn cho lăn phải được kiểm tra đối với từng bộ trục bánh xe riêng lẻ.

Khi tất cả các bộ trục bánh xe đều được hãm, độ dốc lớn nhất có thể đạt được đối với trượt, imax,silde, được tính theo Công thức (84):

6.13 Khi tất cả các bộ trục bánh xe đều được hãm, độ dốc lớn nhất có thể đạt được đối với lăn, imax,roll, được tính theo Công thức (85):

6.13 Trong đó:

imax,slide là độ dốc lớn nhất có thể đạt được đối với trượt;

FPB là tổng lực hãm đỗ tác dụng lên ray, tính bằng N;

Fwind là lực gió tác dụng lên đoàn tàu, tính bằng N;

mst là khối lượng tĩnh, tính bằng kg;

g là gia tốc trọng trường tiêu chuẩn, tính bằng m/s2;

imax,roll là độ dốc lớn nhất có thể đạt được đối với lăn;

FRa,st là lực cản tĩnh của tàu, tính bằng N.

CHÚ THÍCH: Phương pháp xác định lực cản tĩnh của đoàn tàu và lực gió nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này.

(84)

(85)

6.14 Phương pháp tính toán an toàn cho phương tiện với mối quan hệ khác nhau giữa lực hãm và tải trọng trên mỗi bộ trục bánh xe

6.14.1 Yêu cầu chung

Đối với việc tính toán hãm đỗ và hãm giữ, cần xét đến tỷ lệ khối lượng của phương tiện/đơn nguyên/tàu phải được giữ bởi các bộ trục bánh xe được trang bị thiết bị hãm đỗ/ hãm giữ. Trong phương tiện/đơn nguyên có thể có các bộ trục bánh xe có hoặc không có thiết bị hãm khi đứng yên.

Tương tự như 5.6.1, các lực hãm đỗ tác dụng lên một bộ trục bánh xe đơn lẻ như minh họa trong Hình 21 bao gồm:

- thành phần lực kéo xuống dốc phải được các bộ trục bánh xe có hãm đỗ chống lại, Fd,ax:

- tải trọng tĩnh trục vuông góc với ray trên mỗi bộ trục bánh xe có hãm đỗ, FN,ax;

- tải trọng tĩnh trục Fg,ax do trọng lực.

và có thể được tính theo Công thức (86), (87) và (88).

6.14.1 Hình 21 - Ảnh hưởng của độ dốc lên tải trọng tĩnh trục

6.14.1 trong đó:

Fg,ax là tải trọng tĩnh trục, tính bằng N;

Fd,ax là thành phần lực xuống dốc phải được kháng lại bởi các bộ trục bánh xe có hãm đỗ, tính bằng N;

FN,ax là tải trọng tĩnh trục vuông góc với ray trên mỗi bộ trục bánh xe có hãm đỗ, tính bằng N;

α là góc dốc, tính bằng độ (°);

mst,ax là khối lượng tĩnh trên mỗi bộ trục bánh xe, tính bằng kg;

g là gia tốc trọng trường tiêu chuẩn, tính bằng m/s2.

	(86)
	(87)
	(88)

6.14.2 Giá trị độ bám trung bình giữa bánh xe/đường ray

Giá trị độ bám trung bình cần thiết giữa bánh xe/đường ray cho các bộ trục bánh xe được hãm, , được xác định từ thành phần lực kéo xuống dốc phải được kháng lại trên mỗi bộ trục bánh xe có hãm đỗ Fd,ax và tải trọng tĩnh trục vuông góc với ray FN,ax trên mỗi bộ trục bánh xe có hãm đỗ, được tính theo Công thức (89):

6.14.2 Trong đó:

là giá trị bám trung bình yêu cầu giữa bánh xe/đường ray cho các bộ trục bánh xe được hãm;

Fd,ax là thành phần lực xuống dốc phải được kháng lại trên mỗi bộ trục bánh xe có hãm đỗ, tính bằng N;

FN,ax là tải trọng tĩnh trục vuông góc với ray trên mỗi bộ trục bánh xe có hãm đỗ, tính bằng N.

CHÚ THÍCH Trong trường hợp tải trọng trục được phân bổ đều dọc toàn bộ phương tiện và lực hãm tĩnh tác dụng đều trên mỗi bộ trục bánh xe, giá trị bám trung bình tương ứng với giá trị bám của từng bộ trục bánh xe.

(89)

6.14.3 An toàn chống lăn

Để ngăn ngừa hiện tượng lăn, tổng lực hãm đỗ tác dụng lên ray FPB phải có khả năng kháng lại lực kéo xuống dốc FD do trọng lực gây ra bởi khối lượng tĩnh mst và các ngoại lực Fext (ví dụ: gió), được tính theo Công thức (90):

6.14.3 Lực kéo xuống dốc FD có thể được tính theo Công thức (91):

6.14.3 An toàn chống lăn, SR, áp dụng cho phương tiện/đơn nguyên/tàu và biểu thị mối quan hệ giữa tổng lực hãm đỗ tác dụng lên ray FPB, lực cản tĩnh của tàu FRa,st và các lực hãm không phụ thuộc độ bám FB,ind so với lực xuống dốc do trọng lực FD và các ngoại lực Fext, được tính theo Công thức (92):

6.14.3 Trong đó:

SR là hệ số an toàn chống lăn;

FPB là tổng lực hãm đỗ tác dụng lên ray, tính bằng N;

FRa,st là lực cản tĩnh của tàu, tính bằng N;

FB,ind là lực hãm không phụ thuộc vào độ bám (không liên quan đến tiếp xúc bánh xe - ray), ví dụ: lực hãm từ ray vĩnh cửu, tính bằng N;

FD là lực kéo xuống dốc do trọng lực, tính bằng N;

Fext là các ngoại lực (ví dụ: lực gió), tính bằng N;

mst là khối lượng tĩnh, tính bằng kg;

g là gia tốc trọng trường tiêu chuẩn, tính bằng m/s2;

α là góc dốc (xem Hình 15), tính bằng độ (°).

(90)

(91)

(92)

6.14.4 An toàn chống trượt

6.14.4.1 Xem xét chung

Ở cấp tàu, an toàn chống trượt là khả năng của các bộ trục bánh xe được hãm giữ cho phương tiện/đơn nguyên/tàu đứng yên so với các lực kéo xuống dốc và các ngoại lực.

Cần xác định tỷ lệ khối lượng phải được giữ M cho từng bộ trục bánh xe riêng lẻ được trang bị hãm đỗ để so sánh độ bám yêu cầu với độ bám lớn nhất sẵn có.

Bắt đầu với việc tính toán các lực bằng Công thức (32), sau đó được chuyển đổi thành Công thức (37) và (38), lực hãm phụ thuộc vào độ bám (liên quan đến tiếp xúc bánh xe - ray), , có thể được tính theo Công thức (93):

6.14.4.1 trong đó:

là lực hãm phụ thuộc vào độ bám (liên quan đến tiếp xúc bánh xe - ray), tính bằng N;

FD là lực kéo xuống dốc do trọng lực, tính bằng N;

FB,ind là lực hãm không phụ thuộc vào độ bám (không liên quan đến tiếp xúc bánh xe - ray), ví dụ: lực hãm ray từ tính vĩnh cửu, tính bằng N;

Fext là ngoại lực (ví dụ: lực gió), tính bằng N.

Với

6.14.4.1 trong đó:

FD là lực kéo xuống dốc do trọng lực, tính bằng N;

mst là khối lượng tĩnh, tính bằng kg;

g là gia tốc trọng trường tiêu chuẩn, tính bằng m/s2;

i là độ dốc của đường.

Ở cấp bộ trục bánh xe (wheelset level), giá trị độ bám trung bình cần thiết giữa bánh xe/đường ray cho các bộ trục bánh xe được hãm, , có thể được tính theo Công thức (94):

6.14.4.1 trong đó:

là giá trị độ bám trung bình cần thiết giữa bánh xe/đường ray cho các bộ trục bánh xe được hãm;

là lực hãm phụ thuộc vào độ bám (liên quan đến tiếp xúc bánh xe - ray), tính bằng N;

FPerp là lực vuông góc, tính bằng N.

Với:

6.14.4.1 trong đó:

FPerp là lực vuông góc, tính bằng N;

Fg là trọng lượng, tính bằng N;

α là góc dốc, tính bằng độ (°);

mst là khối lượng tĩnh, tính bằng kg;

g là gia tốc trọng trường tiêu chuẩn, tính bằng m/s2.

Giá trị bám lớn nhất cần thiết, , đối với mỗi bộ trục bánh xe được hãm có thể được tính theo Công thức (96):

6.14.4.1 trong đó:

là giá trị độ bám lớn nhất cần thiết cho mỗi bộ trục bánh xe được hãm;

là lực hãm phụ thuộc vào độ bám (liên quan đến tiếp xúc bánh xe - ray) được sinh ra bởi hãm đỗ tác dụng, tính bằng N.

FPerp,ax là lực vuông góc tác dụng trên bộ trục bánh xe, tính bằng N.

Hệ số bám cần thiết để chống lại lực kéo xuống dốc và các ngoại lực tác dụng bởi mỗi bộ trục bánh xe được hãm có thể được xác định theo Công thức (97):

6.14.4.1 trong đó:

là hệ số bám cần thiết để chống lại lực kéo xuống dốc và các ngoại lực bởi mỗi bộ trục bánh xe được hãm;

là hệ số bám lớn nhất cần thiết bởi mỗi bộ trục bánh xe được hãm;

là giá trị độ bám trung bình cần thiết giữa bánh xe/đường ray cho các bộ trục bánh xe được hãm.

An toàn chống trượt, , biểu thị mối quan hệ giữa hệ số bám tĩnh lớn nhất hoặc cho phép, , và hệ số bám cần thiết để chống lại lực kéo xuống dốc và các lực bên ngoài bởi mỗi bộ trục bánh xe được hãm, và có thể được tính theo Công thức (98):

6.14.4.1 trong đó:

là hệ số an toàn chống trượt;

là hệ số bám tĩnh lớn nhất hoặc cho phép giữa bánh xe/đường ray;

là hệ số bám cần thiết để chống lại lực kéo xuống dốc và các ngoại lực bởi mỗi bộ trục bánh xe được hãm.

CHÚ THÍCH: Giá trị (hệ số bám tĩnh lớn nhất hoặc cho phép) là giá trị đã cho và phương pháp xác định nó nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này.

Hệ số bám lớn nhất cần thiết bởi mỗi bộ trục bánh xe được hãm, , có thể được tính theo Công thức (99):

6.14.4.1 trong đó:

là hệ số bám lớn nhất cần thiết bởi mỗi bộ trục bánh xe được hãm;

FPB,ax là lực hãm đỗ tác dụng lên ray bởi mỗi bộ trục bánh xe, tính bằng N;

FN,ax là tải trọng trục tĩnh vuông góc với ray cho mỗi bộ trục bánh xe được trang bị hãm đỗ, tính bằng N.

Nếu không có yêu cầu đối với lực cản đoàn tàu hoặc các lực bên ngoài, và các bộ trục bánh xe tạo ra cùng một lực hãm đỗ, công thức có thể được giản lược.

Lực kéo xuống dốc cần được chống lại bởi mỗi bộ trục bánh xe có hãm đỗ Fd,ax có thể được tính theo Công thức (100):

6.14.4.1 trong đó:

Fd,ax là phần lực kéo xuống dốc cần được chống lại bởi mỗi bộ trục bánh xe có hãm đỗ, tính bằng N;

M là khối lượng cần được giữ của phương tiện/đơn nguyên/đoàn tàu, tính bằng kg;

g là gia tốc trọng trường tiêu chuẩn, tính bằng m/s2;

α là góc dốc (xem Hình 21), tính bằng độ (°);

nPB,ax là số lượng bộ trục bánh xe có hãm đỗ.

Nếu các hãm đỗ riêng lẻ tạo ra lực khác nhau, thì lực kéo xuống dốc cần phải được phân bổ theo tỷ lệ đóng góp của từng hãm đỗ để ngăn ngừa trượt.

Lực hãm đỗ khả dụng trên mỗi bộ trục bánh xe tác dụng lên ray, FPB,ax, phải lớn hơn lực kéo xuống dốc Fd,ax, như được nêu trong Công thức (101):

6.14.4.1 Hệ số bám cần thiết để chống lại lực kéo xuống dốc bởi mỗi bộ trục bánh xe được hãm, có thể được tính theo Công thức (102):

6.14.4.1 trong đó:

Fd,ax là phần lực kéo xuống dốc cần được chống lại bởi mỗi bộ trục bánh xe có hãm đỗ, tính bằng N;

FN,ax là tải trọng trục tĩnh vuông góc với ray trên mỗi bộ trục bánh xe có hãm đỗ, tính bằng N;

FPB,ax là lực hãm đỗ trên mỗi bộ trục bánh xe tác dụng lên ray, tính bằng N;

là hệ số bám cần thiết để chống lại lực kéo xuống dốc bởi mỗi bộ trục bánh xe được hãm.

An toàn chống trượt, St,slide, biểu thị mối quan hệ giữa hệ số bám tĩnh lớn nhất hoặc cho phép giữa bánh xe/đường ray, , và hệ số bám cần thiết để chống lại lực xuống dốc bởi mỗi bộ trục bánh xe được hãm, và có thể được tính theo Công thức (103):

6.14.4.1 trong đó:

St,slide là hệ số an toàn chống trượt;

là hệ số bám tĩnh lớn nhất hoặc cho phép giữa bánh xe/đường ray;

là hệ số bám cần thiết để chống lại lực kéo xuống dốc bởi mỗi bộ trục bánh xe được hãm.

Hệ số bám lớn nhất cần thiết bởi mỗi bộ trục bánh xe được hãm, , có thể được tính theo Công thức (104):

6.14.4.1 trong đó:

FN,ax là tải trọng trục tĩnh vuông góc với ray trên mỗi bộ trục bánh xe có hãm đỗ cho một bộ trục cụ thể, tính bằng N;

FPB,ax là lực hãm đỗ trên mỗi bộ trục bánh xe tác dụng lên ray, tính bằng N.

(93)

(38)

(94)

	(33)
	(95)

(96)

(1)

(89)

(99)

(100)

(101)

(102)

(103)

(104)

6.14.4.2 Quy trình tổng quát

Các phương pháp phức tạp hơn là cần thiết (ví dụ phương pháp được mô tả trong 6.14.4.2 và thể hiện ở B.3) nếu có sự khác biệt đáng kể trong phân bố lực hãm đỗ tác dụng lên các bánh xe hoặc trong phân bố khối lượng tĩnh tổng thể (ví dụ có các bộ trục không được hãm đỗ) trên tất cả các bộ trục của thành phần được xét (phương tiện/đơn nguyên/tàu).

Để giữ cho phương tiện/đơn nguyên/đoàn tàu đứng yên an toàn trên dốc, cần xác định giá trị của lực bám trung bình yêu cầu giữa bánh xe/đường ray cho các bộ trục bánh được hãm, , như tính theo Công thức (89). Nếu tất cả các hệ thống hãm được lắp đặt đều đảm bảo yêu cầu mức bám lớn nhất cao hơn tại mỗi bộ trục bánh xe (với i là chỉ số phân loại các bộ trục bánh xe), thì kết luận là lực hãm đã được thiết lập đủ. Khi đó, hệ số bám cần thiết để chống lại lực kéo xuống dốc bởi mỗi bộ trục, , sẽ bằng với giá trị lực bám trung bình yêu cầu giữa bánh xe/đường ray cho các bộ trục bánh xe được hãm, .

Tuy nhiên, nếu với một hoặc vài bộ trục bánh xe, lực hãm của một hệ thống hãm dẫn đến mức bám lớn nhất nhỏ hơn giá trị lực bám trung bình yêu cầu giữa bánh xe/đường ray cho các bộ trục bánh xe được hãm, , thì một phần khối lượng phải được phân bổ lại cho các hệ thống hãm khác và các bộ trục bánh xe khác tương ứng. Để xác định những bộ trục bánh xe này, kết quả của lực bám lớn nhất cần thiết bởi mỗi bộ trục bánh xe, , sẽ được sắp xếp theo thứ tự tăng dần.

Ở bước tiếp theo, một thủ tục lặp sẽ được thực hiện, và việc đánh giá sẽ bắt đầu từ bộ trục bánh xe có yêu cầu độ bám thấp nhất và kết thúc ở bộ trục bánh xe có yêu cầu độ bám cao nhất (xem Hình B.2), bắt đầu với .

Hệ số bám cần thiết để chống lại lực kéo xuống dốc bởi mỗi bộ trục bánh xe, sẽ bị giới hạn (trong thời gian này) ở giá trị tạm thời của lực bám trung bình yêu cầu giữa bánh xe/đường ray cho các bộ trục bánh xe được hãm được sử dụng trong bước lặp i, và có thể được tính theo Công thức (105):

6.14.4.2 Nếu độ bám yêu cầu lớn nhất của mỗi bộ trục bánh xe được hãm, của bộ trục bánh xe thứ nhất nhỏ hơn thì sẽ bằng đối với bộ trục bánh xe này.

Lực còn lại của khối lượng cần giữ, có thể được tính lại theo Công thức (106):

6.14.4.2 Theo các bước của quy trình lặp trong sơ đồ B.3, tải trọng tĩnh còn lại vuông góc với ray, FN,rem, có thể được tính lại theo Công thức (107):

6.14.4.2 Để xác định một mức mới của cho các bộ trục bánh xe có độ bám lớn nhất yêu cầu lớn hơn , lực còn lại của khối lượng cần giữ, , phải được phân bổ đồng đều cho tất cả các bộ trục còn lại của phương tiện/đơn nguyên/tàu và có thể được tính lại theo Công thức (106).

Các bước lặp trong Công thức (106) và (107) phải được lặp lại cho từng bộ trục bánh xe để phân bổ khối lượng cần giữ về mặt ảo sang các bộ trục bánh xe khác như được nêu trong Công thức (106) và như thể hiện trong Hình B.2.

Tàu được coi là bắt đầu chuyển động khi xảy ra một trong các trường hợp sau:

- Độ bám yêu cầu lớn nhất của mỗi bộ trục bánh xe được hãm, , tại tất cả các bộ trục bánh xe đều nhỏ hơn giá trị ban đầu của độ bám trung bình yêu cầu giữa bánh xe/đường ray đối với bộ trục bánh xe được hãm, ;

- Tồn tại ít nhất một bộ trục bánh xe với hệ số bám yêu cầu để chống lại lực kéo xuống dốc của mỗi bộ trục bánh xe được hãm, , lớn hơn giá trị độ bám lớn nhất cho phép hoặc có thể có giữa bánh xe/đường ray, .

Trong đó:

là giá trị của độ bám trung bình yêu cầu giữa bánh xe/đường ray cho bộ trục bánh xe được hãm;

là giá trị tạm thời của độ bám trung bình yêu cầu giữa bánh xe/đường ray cho bộ trục bánh xe được hãm tại bước lặp i;

là độ bám lớn nhất yêu cầu bởi mỗi bộ trục bánh xe;

là độ bám tĩnh lớn nhất cho phép hoặc có thể có giữa bánh xe/đường ray;

là độ bám yêu cầu để chống lại lực kéo xuống dốc bởi mỗi bộ trục bánh xe;

FN là tải trọng tĩnh vuông góc với ray trên mỗi bộ trục có hãm đỗ, tính bằng N;

FN,ax là tải trọng tĩnh vuông góc với ray trên một bộ trục cụ thể có hãm đỗ, tính bằng N;

FN,rem là tải trọng tĩnh còn lại vuông góc với ray, tính bằng N;

là lực bám (liên quan đến tiếp xúc bánh xe/đường ray) yêu cầu, tính bằng N;

là lực còn lại của khối lượng cần giữ, tính bằng N.

(105)

(106)

(107)

6.14.5 Lực giữ

Ở mức tối thiểu, tổng các lực cản hãm phụ thuộc độ bám (liên quan đến tiếp xúc bánh xe/đường ray), , phải lớn hơn lực kéo xuống dốc do trọng lực và các ngoại lực Fext để ngăn tàu di chuyển, và có thể được tính như trong Công thức (108):

6.14.5 Trong đó:

là lực cản hãm phụ thuộc độ bám (liên quan đến tiếp xúc bánh xe/đường ray), tính bằng N;

FD là lực kéo xuống dốc do trọng lực, tính bằng N;

FD là lực bên ngoài (ví dụ: lực gió), tính bằng N;

FB,ind là lực hãm không phụ thuộc độ bám (không liên quan đến tiếp xúc bánh xe/đường ray), ví dụ: lực hãm từ ray vĩnh cửu, tính bằng N;

FRa là lực cản hãm tức thời do sức cản tàu, tính bằng N.

Đối với các hệ thống hãm không phụ thuộc độ bám, toàn bộ lực hãm được xét đến. Trong trường hợp các hệ thống hãm phụ thuộc độ bám bánh xe/đường ray, chỉ lực truyền tối thiểu mới được xét đến. Trong các trường hợp này, các hệ số an toàn bổ sung, SR (an toàn chống lăn) và (an toàn chống trượt), có thể được đưa vào như biên an toàn cho lực giữ, FH, được tính như trong Công thức (109):

6.14.5 Trong đó:

FH là lực giữ, tính bằng N;

Fb,ind,z là lực hãm không phụ thuộc bám (không liên quan đến tiếp xúc bánh xe/đường ray) cho từng loại thiết bị, tính bằng N;

FN,j là tải trọng trục tĩnh vuông góc với ray trên mỗi bộ trục bánh xe có hãm đỗ (chỉ số i dùng để sắp xếp các bộ trục bánh xe), tính bằng N;

là hệ số bám tĩnh lớn nhất hoặc cho phép giữa bánh xe/đường ray;

là hệ số an toàn chống trượt;

SR là hệ số an toàn chống lăn;

là lực cản hãm phụ thuộc độ bám (liên quan đến tiếp xúc bánh xe/đường ray) do hãm đỗ tác dụng (chỉ số i dùng để sắp xếp các bộ trục), tính bằng N.

Phương pháp này dựa trên giả định về hệ số bám lý thuyết lớn nhất, vốn không phải lúc nào cũng phù hợp với hệ số bám thực tế tác động trên tàu. Để có giá trị thực tế, lực bám thực tế có thể được tính toán (xem B.3).

(108)

(109)

6.14.6 An toàn lực giữ

Độ an toàn lực giữ, SH, thể hiện mối quan hệ giữa lực giữ, FH, và các ngoại lực, Fext, và được tính theo Công thức (110), trong đó FD được xác định theo Công thức (37):

6.14.6 Trong đó:

SH là độ an toàn lực giữ;

FH là lực giữ, tính bằng N;

FD là lực kéo xuống dốc do trọng lực, tính bằng N;

Fext là ngoại lực (ví dụ: lực gió), tính bằng N.

Ở mức tối thiểu, phải đạt được mức an toàn, SH,min. Kết quả được xác định cho toàn bộ đơn nguyên.

Trong trường hợp tĩnh, không có sự phân biệt giữa độ dốc lên và độ dốc xuống. Các ngoại lực, Fext, có thể làm giảm hoặc tăng tác động của lực kéo xuống dốc do trọng lực, FD.

(110)

Phụ lục A

(tham khảo)

Phương pháp tính toán quãng đường dừng và giảm tốc

Quy trình tính toán được tóm tắt trong Hình A.1 và Hình A.2, và giả định rằng đối tượng được xem xét đối với hãm ma sát là một bộ trục bánh xe riêng lẻ.

Hình A.1 - Phương pháp tính toán quãng đường dừng và giảm tốc (Phần 1)

Hình A.2 - Phương pháp tính toán quãng đường dừng và giảm tốc (Phần 2)

Phụ lục B

(tham khảo)

Quy trình tính toán hãm khi đứng yên

B.1 Khái quát

Quy trình tính toán được tóm tắt trong Hình B.1 và Hình B.2, và giả định rằng đối tượng được xem xét đối với hãm ma sát là một bộ trục bánh xe độc lập.

B.2 Phương pháp tính toán hãm khi đứng yên

Hình B.1 - Quy trình tính toán hãm khi đứng yên

B.3 Quy trình tính toán lực giữ

CHÚ DẪN:

F_d,ax tỷ lệ lực đường dốc cần được chống lại trên mỗi bộ trục bánh xe có trang bị hãm đỗ, tính bằng N

giá trị hệ số bám trung bình yêu cầu giữa bánh xe/đường ray cho bộ trục bánh xe được hãm

hệ số bám lớn nhất yêu cầu bởi mỗi bộ trục bánh xe được hãm

hệ số bám yêu cầu để chống lại lực đường dốc cho mỗi bộ trục bánh xe được hãm

F_Perp lực vuông góc, tính bằng N

F_N,ax tải trọng tĩnh vuông góc với đường ray trên mỗi bộ trục bánh xe có trang bị hãm đỗ, tính bằng N

F_N tải trọng tĩnh vuông góc với đường ray trên mỗi bộ trục bánh xe có trang bị phanh đỗ cho một bộ trục bánh xe cụ thể, tính bằng N

F_N,rem tải trọng tĩnh còn lại vuông góc với đường ray, tính bằng N

lực hãm phụ thuộc độ bám (liên quan đến tiếp xúc bánh xe/đường ray), tính bằng N

lực còn lại của khối lượng cần giữ, tính bằng bằng N

lực hãm phụ thuộc độ bám (liên quan đến tiếp xúc bánh xe/đường ray) sinh ra bởi hãm đỗ được áp dụng (với i là chỉ số dùng để sắp xếp các bộ trục bánh xe), biểu thị bằng N

Hình B.2 - Quy trình tính toán lực giữ

Phụ lục C

(Tham khảo)

Ví dụ về tính toán hãm

C.1 Toa xe hàng với hai giá chuyển hướng/bốn bộ trục bánh xe/cơ cấu hãm trung tâm với một xi lanh hãm và 16 guốc hãm

C.1.1 Khái quát

Xem Hình C.1

Bảng C.1 - Loại thiết bị hãm

Thứ tự giá chuyển hướng

Bộ trục bánh xe

Loại thiết bị hãm và tham chiếu điều khoản

1 và 2

Hệ thống hãm chính:

- Cơ cấu hãm trung tâm với guốc hãm phối hợp, hãm mặt lăn (xem 5.3.2)

Hãm đỗ:

- Hãm tay bằng trục vít tác động lên tất cả bánh xe (xem 6.7.1)

3 và 4

C.1.2. Ví dụ tính toán hãm cho toa xe hàng

Bảng C.2 - Toa xe hàng - Dữ liệu đầu vào

Giá chuyển hướng số	Mô tả	Ký hiệu	Giá trị ví dụ	Đơn vị
-	Diện tích xi lanh hãm	A_c	706,9-10^-4	m²
-	Áp suất xi lanh hãm	p_c	0,38	MPa
-	Lực hồi vị của thiết bị hãm	F_S,C	1500	N
-	Hiệu suất nội tại của thiết bị hãm	η_c	1	-
-	Tỷ số truyền nội tại của cơ cấu hãm	i_c	1	-
1 và 2	Chiều dài tay đòn cá hãm chính l_a	l_a	0,515	m
1 và 2	Chiều dài tay đòn cá hãm chính l_b	l_b	0,325	m
1 và 2	Tỷ số truyền	i_rig	1,584	-
1 và 2	Tỷ số tay đòn mỗi dầm hãm l_c = l_d	i_rig_,_ax_,_n	1	-
1 và 2	Hiệu suất tổng thể của cơ cấu hãm	η_R	0,83	-
1 và 2	Lực hồi vị (bộ điều chỉnh khe hở)	F_S,R	2000	N
1 và 2	Hệ số ma sát trung bình của guốc hãm	μ_m	0,2	-
1 và 2	Diện tích tiếp xúc mỗi guốc hãm	A_B	256·10^-4	m²
1 và 2	Khối lượng động của phương tiện (=m_st + m_rot) với m_rot = 0	m_dyn	90000	kg
-	Tốc độ cuối cùng	v_fin	0	m/s
-	Tốc độ đầu (100 km/h)	v₀	27,78	m/s
-	Thời gian tác dụng hãm tương đương		2	s
Hãm đỗ (hãm tay bằng trục vít)
-	Lực tay quay	F_Cr,H	500	N
-	Hiệu suất truyền động bánh răng	η_G	0,19	-
-	Tỷ số truyền bánh răng	i_G	236	-
-	Số bộ trục bánh xe được hãm đỗ	n_PB,ax	4	-
1 và 2	Chiều dài tay đòn chính (hãm đỗ)		0,665	m
1 và 2	Hệ số ma sát tĩnh của guốc hãm	μ_st	0,2	-
1 và 2	Hiệu suất tĩnh tổng thể của cơ cấu hãm	η_R,st	0,75	-
-	Góc dốc	α	2	^°
-	Ngoại lực	F_ext	0	N
-	Lực gió tác động lên tàu	F_wind	0	N
1 và 2	Lực cản tĩnh của đoàn tàu	F_R_a,st	0	N
1 và 2	Lực hãm phụ thuộc độ bám (không liên quan tiếp xúc bánh xe-ray)	F_B,ind	0	N
1 và 2	Khối lượng của phương tiện/đơn nguyên/tàu	M	90000	kg
1 và 2	Độ bám tĩnh lớn nhất cho phép bánh xe/đường ray		0,12	-

Bảng C.3 - Toa xe hàng - Ví dụ tính toán

Số công thức	Tiêu đề	Công thức	Giá trị kết quả
Hệ thống hãm chính (dàn hãm trung tâm với guốc hãm composite)
(3)	Lực bên trong xi lanh hãm		26 862 N
(4)	Lực đẩy pít- tông		25 362 N
(5)	Lực tác dụng lên giá chuyển hướng		38 173 N
(6)	Lực guốc hãm đơn		19 087 N
(9)	Tổng áp lực guốc hãm		253 476 N
(11)	Lực hãm trung bình tác dụng lên ray do thiết bị hãm tạo ra		50 695 N
(10)	Áp suất riêng trên mỗi guốc hãm		745 586 N/m²
(46)	Gia tốc hãm tương đương		0,56 m/s²
(48)	Quãng đường hãm		745 m
(57)	Lực đầu ra của cơ cấu hãm đỗ		22 420 N
(58)	Lực tĩnh tác dụng lên giá chuyển hướng		41 499 N
(59)	Lực guốc hãm đơn tĩnh		20 750 N
(62)	Tổng lực guốc hãm tĩnh		249 000 N
(63)	Tổng lực hãm tĩnh tác dụng lên ray		49 800 N
(91)	Lực kéo xuống dốc do trọng lực		30 812 N
(92)	Hệ số an toàn chống lăn		1,6
(100)	Tỷ lệ lực kéo xuống dốc phải cần được chống lại bởi các bộ trục bánh xe khi tác dụng hãm đỗ		7 703 N
(88)	Tải trọng trục tĩnh		220 725 N
(87)	Tải trọng trục tĩnh vuông góc với ray trên mỗi bộ trục bánh xe khi tác dụng hãm đỗ		220 590 N
(102)	Hệ số bám cần thiết để chống lại lực kéo xuống dốc đối với từng bộ trục bánh xe được hãm		0,035
(103)	Hệ số an toàn chống trượt		3,5
(84)	Độ dốc lớn nhất đạt được đối với trượt		0,05
(85)	Độ dốc lớn nhất đạt được đối với lăn		0,05

C.2 Toa xe khách có hai giá chuyển hướng/bốn bộ trục bánh xe

C.2.1 Khái quát

Xem Hình C.2

Hình C.2 - Toa xe khách bốn bộ trục bánh xe

Bảng C.4 - Toa xe khách - Kiểu thiết bị hãm

Giá chuyển hướng số

Bộ trục bánh xe

Loại thiết bị hãm và tham chiếu điều khoản

1 và 2

Hệ thống hãm chính:

- Đĩa hãm lắp trên trục, hai cái cho mỗi bộ trục bánh xe (xem 5.3.4)

- Má hãm composite

- Hãm từ ray trên mỗi giá chuyển hướng (xem 5.4.1)

Hãm khi đứng yên:

Hãm đỗ bằng trục vít tác dụng lên một giá chuyển hướng, mỗi bộ trục bánh xe có một cơ cấu hãm đỗ (xem 6.7.3).

3 và 4

C.2.2. Ví dụ về tính toán hãm toa xe khách

Bảng C.5 - Toa xe khách - Dữ liệu đầu vào

Số giá chuyển hướng	Mô tả đặc trưng	Ký hiệu	Giá trị ví dụ	Đơn vị
Hệ thống hãm chính (đĩa hãm lắp trên trục với má hãm composite và hãm từ ray)
1 và 2	Diện tích xi lanh hãm	A_c	510,7.10^-4	m²
1 và 2	Áp suất xi lanh hãm	Pc	0,38	MPa
1 và 2	Lực phục hồi của đơn nguyên hãm (bao gồm bộ điều chỉnh khe hở guốc hãm / má hãm)	F_S,C	1 500	N
1 và 2	Tỷ số truyền động của đơn nguyên hãm	i_c	1	-
1 và 2	Hiệu suất của đơn nguyên hãm	η_c	1	-
1 và 2	Chiều dài cá hãm của calliper l_a	l_a	0,202	m
1 và 2	Chiều dài cá hãm của calliper l_b	l_b	0,173	m
1 và 2	Hiệu suất của calliper	η_rig	0,91	-
1 và 2	Hệ số ma sát trung bình của má hãm	μ_m	0,35	-
1 và 2	Số đĩa hãm	n_disc	8	-
1 và 2	Bán kính quét trung bình của má hãm trên bề mặt đĩa hãm	r_m	0,23	m
1 và 2	Đường kính bánh xe	D	0,92	m
1 và 2	Khối lượng động của toa xe (= m_st + m_rot)	m_dyn	61 000	kg
-	Tốc độ cuối cùng	v_fin	0	m/s
-	Tốc độ đầu (160 km/h)	v₀	44,44	m/s
-	Thời gian tác dụng hãm tương đương cho hãm khí nén và hãm từ	t_e	2	s
1 và 2	Lực cản gió tác dụng lên tàu	F_wind	0	N
1 và 2	Lực hãm trung bình do lực cản đoàn tàu		0	N
Hãm từ ray
-	Lực hút của một nam châm	F_AMg	8 400	N
-	Số nam châm trên một phương tiện	n_Mg	4	-
-	Hệ số ma sát trung bình của nam châm (guốc từ)	μ_Mg	0,079	-
-	Tốc độ kích hoạt hãm từ ray	v_0,Mg	44,44	m/s
-	Tốc độ ngắt tác động của hãm từ ray	v_l,_M_g	13,89	m/s
Hãm khi đứng yên (hãm tay bằng trục vít)
2	Lực tác dụng lên tay quay	F_Cr,H	500	N
2	Tỷ số truyền bánh răng	i_G	66	-
2	Hiệu suất truyền động của bánh răng	η_G	0,25	-
2	Hiệu suất cáp	i_Cbl	1	-
2	Tỷ số truyền cơ khí của cáp	i_Cbl	1	-
2	Số bề mặt đĩa hãm	n_face	4	-
2	Số bộ trục bánh xe có hãm đỗ	n_PB,ax	2	-
2	Tay đòn của calliper (hãm đỗ)	i_r_ig,_C	7,22	-
2	Hệ số ma sát tĩnh của má hãm	μ_st	0,3	-
1 và 2	Độ dốc	α	2	^o
1 và 2	Lực ngoài	F_ext	0	N
1 và 2	Lực cản hãm khi đứng yên của đoàn tàu	F_R_a,st	0	N
1 và 2	Lực hãm bổ sung	F_B,ind	0	N
1 và 2	Khối lượng cần giữ của phương tiện / đơn nguyên / đoàn tàu	M	58 000	kg
1 và 2	Hệ số bám bánh xe/đường ray lớn nhất		0,12	-

Bảng C.6 - Toa xe khách - Ví dụ tính toán

Số công thức	Tiêu đề	Công thức	Giá trị kết quả
(3)	Lực trong xi lanh hãm		19 406 N
(4)	Lực đẩy pít-tông		17 906 N
(19)	Tỷ số truyền động calliper		1,167
(18)	Lực tác dụng lên bề mặt đĩa hãm đơn		19016 N
(21)	Lực kẹp của calliper		38 032 N
(22)	Lực hãm trung bình tác dụng lên ray tạo bởi thiết bị hãm		53 244 N
(24)	Lực hãm của một nam châm		6 636 N
(25)	Tổng lực hãm của tất cả nam châm trên một phương tiện		26 544 N
(46)	Gia tốc hãm tương đương của hãm đĩa		0,87 m/s²
(46)	Gia tốc hãm tương đương của hãm từ ray		0,44 m/s²
(49)	Quãng đường hãm		880 m
(56)	Công suất lớn nhất của một đĩa hãm		295 775 W
(67)	Lực đầu ra của cơ cấu hãm đỗ		8 250 N
(68)	Tổng lực tác dụng lên tất cả các bề mặt đĩa hãm		177 395 N
(69)	Tổng lực hãm đỗ tác dụng lên ray		26 609 N
(91)	Lực kéo xuống dốc do trọng lực		19 857 N
(92)	Hệ số an toàn chống lăn		1,34
(100)	Tỷ lệ lực kéo xuống dốc cần được chống lại bởi các bộ trục bánh xe khi tác dụng hãm đỗ		9 928 N
(88)	Tải trọng trục tĩnh		142 245 N
(87)	Tải trọng trục tĩnh vuông góc với ray của bộ trục bánh xe có hãm đỗ		142 158 N
(102)	Hệ số bám cần thiết để chống lại lực kéo xuống dốc cho từng bộ trục bánh xe được hãm		0,069
(103)	Hệ số an toàn chống trượt		1,7
(84)	Độ dốc lớn nhất đạt được đối với trượt		0,04
(85)	Độ dốc lớn nhất đạt được đối với lăn		0,04

C.3 Đầu máy (động cơ diezen - thủy lực) với bốn bộ trục bánh xe nối cơ khí

C.3.1 Khái quát

Xem Hình C.3

Hình C.3 - Đầu máy

Bảng C.7 - Đầu máy - Kiểu thiết bị hãm

Giá chuyển hướng số

Bộ trục bánh xe

Loại thiết bị hãm và tham chiếu điều khoản

1 và 2

Hệ thống hãm chính:

- Đơn nguyên hãm mặt lăn, một cụm cho mỗi bánh xe (xem 5.3.3)

- Guốc hãm composite (một phía)

- Hãm thủy lực tác dụng trên cà bốn bộ trục bánh xe (hãm khí nén bị giữ lại trong khi hãm thủy lực đang hoạt động)

Hãm đỗ:

Đơn nguyên hãm mặt lăn tác dụng bằng lò xo, một cụm cho mỗi bộ trục bánh xe (xem 6.7.2)

3 và 4

C.3.2 Ví dụ về tính toán hãm đầu máy

Bảng C.8 - Đầu máy - Dữ liệu đầu vào

Số giá chuyển hướng	Mô tả đặc trưng	Ký hiệu	Giá trị ví dụ	Đơn vị
Hệ thống hãm chính (cụm hãm mặt lăn với guốc hãm composite và hãm thủy lực)
1 và 2	Diện tích xi lanh hãm	A_c	248,8 . 10^-4	m²
1 và 2	Áp suất xi lanh hãm	p_c	0,38	MPa
1 và 2	Lực phục hồi của cụm hãm	F_S,C	250	N
1 và 2	Lực phục hồi	F_s_,_rig	650	N
1 và 2	Tỷ số truyền động	i_r_i_g	4,3	-
1 và 2	Tỷ số truyền động cho lực phục hồi	i_s,_rig	1	-
1 và 2	Hiệu suất bên trong của đơn nguyên hãm	η_c	1
1 và 2	Hiệu suất truyền động của cơ cấu truyền động hãm	η_rig	0,95
1 và 2	Hệ số ma sát trung bình của guốc hãm	μ_m	0,25	-
1 và 2	Số guốc hãm	n_TB	8	-
1 và 2	Khối lượng động của đầu máy (= m_s_t + m_ro_t)	m_dyn	88 000	kg
-	Tốc độ cuối cùng	v_fin	0	m/s
-	Tốc độ đầu (80 km/h)	v₀	22,22	m/s
-	Thời gian tác dụng hãm tương đương cho hãm khí nén	t_e,PB	2	s
1 và 2	Lực gió tác dụng lên tàu	F_wind	0	N
1 và 2	Lực cản hãm trung bình do lực cản đoàn tàu		0	N
Hãm thủy lực
1 và 2	Lực cản hãm của hãm thủy lực	F_BFR	49 000	N
1 và 2	Thời gian phản hồi tương đương của hãm thủy lực	t_e_,R	1,5	s
-	Tốc độ bắt đầu tác động của hãm thủy lực (80 km/h)	v₀	22,22	m/s
-	Tốc độ ngắt tác động của hãm thủy lực (30 km/h)	v₁	8,33	m/s
Hãm khi đứng yên (hãm đỗ bằng lò xo)
1 và 2	Lực hãm đỗ từ một đơn nguyên hãm đỗ (do nhà chế tạo cung cấp)	F_b	3 100	N
1 và 2	Hệ số ma sát tĩnh của guốc hãm	μ_st	0,3	-
1 và 2	Góc dốc	α	1,5	^o
1 và 2	Số đơn nguyên hãm đỗ bằng lò xo	n_SP	4	-
1 và 2	Số bộ trục bánh xe được hãm	n_BW	4	-
1 và 2	Khối lượng của phương tiện/ đơn nguyên / tàu	M	8 000	kg
1 và 2	Hệ số bám giữa bánh xe/đường ray lớn nhất cho phép		0,12	-
1 và 2	Ngoại lực	F_ext	0	N

Bảng C.9 - Đầu máy - Ví dụ tính toán

Công thức số	Tiêu đề	Công thức	Giá trị kết quả
(3)	Lực trong xi lanh hãm		9 454 N
(4)	Lực đẩy pít-tông		9 204 N
(16)	Lực guốc hãm		36 948 N
(17)	Lực cản hãm trung bình tác dụng lên ray do thiết bị hãm tạo ra		9 237 N
(46)	Gia tốc hãm tương đương của đơn nguyên hãm mặt lăn		0,84 m/s²
(46)	Gia tốc hãm tương đương của hãm thủy lực		0,55 m/s²
(30)	Thời gian phản hồi tương đương		1,8 s
(49)	Quãng đường hãm		467 m
(66)	Tổng lực hãm đỗ tác dụng trên mỗi bộ trục bánh xe		9 300 N
(66)	Tổng lực hãm đỗ tác dụng lên ray		37 200 N
(80)	Hệ số bám cần thiết cho từng bộ trục hãm		0,05
(91)	Lực kéo xuống dốc do trọng lực		20 544 N
(79)	Hệ số an toàn của hãm khi đứng yên		1,8
(84)	Độ dốc lớn nhất đạt được đối với trượt		0,05
(85)	Độ dốc lớn nhất đạt được đối với lăn		0,05

C.4 Tàu nhiều đơn nguyên

Xem hình C.4

Hình C.4 - Tàu nhiều đơn nguyên

Bảng C.10 - Tàu nhiều đơn nguyên - Kiểu thiết bị hãm

Số giá chuyển hướng

Bộ trục bánh xe

Loại thiết bị hãm và tham chiếu điều khoản

Hệ thống hãm chính của toa động lực (truyền động điện):

- Đĩa hãm gắn trên bánh xe

- Má hãm thiêu kết

- Hãm điện động

Hệ thống hãm chính của toa kéo theo:

- Đĩa hãm gắn trên bánh xe (hai cái cho mỗi bộ trục bánh xe)

- Má hãm thiêu kết

- Hãm dòng điện xoáy (mỗi giá chuyển hướng)

Hãm đỗ:

Hãm đỗ bằng lò xo (một cái cho mỗi bộ trục bánh xe)

Ví dụ được tính toán trong ISO 20138-2.

Phụ lục D

(tham khảo)

Tính toán lực hãm trong trạng thái chuyển động

D.1 Lực cản hãm của hãm từ ray

Đặc tính đường cong

Lực cản hãm sinh ra bởi một nam châm của hãm từ ray được biểu diễn bằng một đường cong thể hiện quan hệ giữa lực hãm và tốc độ (xem Hình D.1).

Hình D.1 - Đặc tính của lực hãm do một nam châm của hãm từ ray sinh ra theo tốc độ

Hệ số ma sát trung bình của một nam châm (cực từ), μ_Mg, có thể được tính theo Công thức (D.1):

(D.1)

Thay vào Công thức (24), lực cản hãm được tạo ra bởi một nam châm của hãm từ ray, F_rMg, có thể được tính theo Công thức (D.2):

(D.2)

trong đó:

• F_rMg là lực hãm của một nam châm, tính bằng N;

• F_AMg là lực hút của một nam châm, tính bằng N;

• μ_Mg là hệ số ma sát trung bình của nam châm (guốc từ);

• v_0,Mg là tốc độ bắt đầu tác động của hãm từ ray, tính bằng m/s.

• v_1,Mg là tốc độ ngắt tác động của hãm từ ray, tính bằng m/s;

• k₀ là hệ số (do nhà cung cấp đưa ra);

• k₁ là hệ số (do nhà cung cấp đưa ra), tính bằng s/m.

CHÚ THÍCH Tổng lực hãm của tất cả các nam châm trong một phương tiện, F_rMg,tot, có thể được tính theo Công thức (25).

D.2 Lực hãm dòng điện xoáy tuyến tính

Hình D.2 - Đặc tính của lực hãm dòng điện xoáy

Hãm dòng điện xoáy được sử dụng cho các tốc độ lớn hơn tốc độ ngắt tác động v₁ (xem Hình D.2).

Tốc độ đặc trưng v_cha được xác định tại điểm đạt được lực cản hãm lớn nhất của hãm dòng điện xoáy.

Trong trường hợp này, lực hãm có thể được tính theo Công thức (D.3):

(D.3)

trong đó:

• F_rECB là lực cản hãm tức thời của hãm dòng điện xoáy tuyến tính, tính bằng N;

• F_rECB,max là lực cản hãm lớn nhất của hãm dòng điện xoáy tuyến tính, tính bằng N;

• k₂ là hệ số (do nhà cung cấp đưa ra);

• v là tốc độ, tính bằng m/s;

• v_cha là tốc độ đặc trưng (tương ứng với lực hãm lớn nhất), tính bằng m/s.

Một lựa chọn khác, lực cản hãm tức thời của hãm dòng điện xoáy có thể được tính theo Công thức (D.4):

(D.4)

với:

• n = n₁ khi v ≥ v_cha

• H = n₂ khi v<v_cha

Lực cản hãm trung bình của hãm dòng điện xoáy có thể được tính dựa trên Công thức (D.4) như quy định trong Công thức (D.5):

(D.4)

trong đó:

• là lực cản hãm trung bình của hãm dòng điện xoáy tuyến tính, tính bằng N;

• F_rECB,max là lực cản hãm lớn nhất của hãm dòng điện xoáy tuyến tính, tính bằng N;

• v₀ là tốc độ ban đầu, tính bằng m/s;

• v₁ là tốc độ ngắt tác dụng của hãm dòng điện xoáy, tính bằng m/s;

• v_cha là tốc độ đặc trưng (tương ứng với lực cản hãm lớn nhất), tính bằng m/s;

• η₁ là giá trị số mũ trong vùng tốc độ lớn hơn v_cha (thường do nhà chế tạo cung cấp);

• η₂ là giá trị số mũ trong vùng tốc độ nhỏ hơn v_cha (thường do nhà chế tạo cung cấp).

D.3 Lực hãm điện động

Lực hãm của hãm điện động, F_BED, được biểu diễn bằng một đường cong đặc tính như thể hiện trong Hình D.3.

Hình D.3 - Đặc tính của lực hãm điện động

Giá trị trung bình của các lực hãm có thể được tính toán trong các dải tốc độ khác nhau như quy định trong Công thức (D.6), (D.7) và (D.8), giả thiết quá trình hãm từ tốc độ ban đầu v₀ đến khi dừng hẳn, bỏ qua thời gian phản hồi của hãm điện động.

Nếu v₀ ≤ v₂:

(D.6)

(CHÚ THÍCH: Giả thiết rằng một lực hãm được bù đầy đủ đạt được trong dải tốc độ từ v₃ đến khi dừng hẳn.

Nếu v₂ < v₀ ≤ v_r

(D.7)

Nếu v₁ < v₀:

(D.8)

trong đó:

• là lực hãm trung bình của hãm điện động, tính bằng N;

• F_BED,max là lực hãm lớn nhất của hãm điện động, tính bằng N;

• v₀ là tốc độ ban đầu, tính bằng m/s;

• v₀ ...v₄ là các tốc độ đặc trưng, tính bằng m/s.

D.4 Lực cản hãm trung bình của hãm thủy lực

Lực hãm trung bình của hãm thủy lực, F_BFR, được biểu diễn bằng một đường cong đặc tính như thể hiện trong Hình D.4.

Hình D.4 - Đặc tính chỉ thị lực hãm trung bình của hãm thủy lực

Giá trị trung bình của các lực hãm có thể được tính toán trong các dải tốc độ khác nhau như quy định trong Công thức (D.9) và (D.10), giả thiết quá trình hãm từ tốc độ ban đầu v₀ đến khi dừng hẳn, bỏ qua thời gian phản hồi của hãm thủy lực.

Dải tốc độ v₀ ≤ v₁:

(D.9)

CHÚ THÍCH: Giả thiết rằng lực hãm được bù đầy đủ đạt được trong dải tốc độ từ v₂ đến khi dừng hẳn.

Dải tốc độ v₀ > v₁:

(D.10)

trong đó:

• là lực cản hãm trung bình của hãm thủy lực, tính bằng N;

• F_BFR,max là lực cản hãm lớn nhất của hãm thủy lực, tính bằng N;

• v₀ là tốc độ ban đầu, tính bằng m/s;

• v₁...v₂ là các tốc độ đặc trưng, tính bằng m/s.

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] ISO/TR 22131, Railway applications - Railway braking - Country specific applications for the ISO 20138 series (Ứng dụng đường sắt - Hãm đường sắt - Các ứng dụng đặc thù theo quốc gia cho bộ tiêu chuẩn ISO 20138)

[2] EN 14067-4, Railway applications - Aerodynamics - Part 4: Requirements and test procedures for aerodynamics on open track (Ứng dụng đường sắt - Khí động học - Phần 4: Yêu cầu và quy trình thử nghiệm đối với khí động học trên đường sắt hở)

[3] EN 14478:2016, Railway applications - Braking - Generic vocabulary (Ứng dụng đường sắt - Hãm - Thuật ngữ chung)

Mục lục

Lời mở đầu

Lời giới thiệu

1 Phạm vi áp dụng

2 Tài liệu viện dẫn

3 Thuật ngữ và định nghĩa

3.1 Tàu

3.2 Đoàn tàu

3.3 Đơn nguyên

3.4 Phương tiện

3.5 Lực giữ

3.6 Lực hãm

4 Ký hiệu

5 Tính toán quãng đường dừng và giảm tốc

5.1 Yêu cầu chung

5.2 Đặc tính của phương tiện

5.3 Đặc tính của các loại thiết bị hãm phụ thuộc độ bám giữa bánh xe/ray

5.4 Đặc tính của thiết bị hãm không phụ thuộc vào độ bám

5.5 Đặc tính thời gian

5.6 Đặc tính ban đầu và đặc tính vận hành

5.7 Tính toán quãng đường dừng và giảm tốc dựa trên các giá trị trung bình

5.8 Tính toán động học bổ sung

6 Hãm khi đứng yên

6.1 Yêu cầu chung

6.2 Hãm giữ

6.3 Hãm cố định

6.4 Hãm đỗ

6.5 Tính toán hãm khi đứng yên

6.6 Hệ số ma sát tĩnh

6.7 Lực hãm đỗ do thiết bị hãm tạo ra

6.8 Lực hãm tĩnh cho từng bộ trục bánh xe

6.9 Tổng lực hãm khi đứng yên của tàu

6.10 Tính toán an toàn hãm khi đứng yên

6.11 Tỷ số an toàn cho hãm khi đứng yên

6.12 Hệ số bám yêu cầu đối với từng bộ trục bánh xe hãm đĩa

6.13 Độ dốc lớn nhất có thể đạt được

6.14 Phương pháp tính toán an toàn cho phương tiện với mối quan hệ khác nhau giữa lực hãm và tải trọng trên mỗi bộ trục bánh xe

Phụ lục A (tham khảo) Phương pháp tính toán quãng đường dừng và giảm tốc

Phụ lục B (tham khảo) Quy trình tính toán hãm khi đứng yên

Phụ lục C (tham khảo) Ví dụ về tính toán hãm

Phụ lục D (tham khảo) Tính toán lực hãm trong trạng thái chuyển động

Thư mục tài liệu tham khảo

Số ký hiệu	TCVN14565-1:2025
Ngày ban hành	01/01/2025
Loại văn bản	Tiêu chuẩn Việt Nam
Ngày có hiệu lực	---
Nguồn thu thập	Cơ sở dữ liệu
Ngày đăng công báo	---
Cơ quan ban hành / Người ký	***
Phạm vi	Toàn quốc
Trích yếu	Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 14565-1:2025 (ISO 20138-1:2018) về Ứng dụng đường sắt - Tính toán hiệu năng hãm (hãm dừng, hãm giảm tốc và hãm khi đứng yên) - Phần 1: Thuật toán tổng quát sử dụng phương pháp tính giá trị trung bình
Tình trạng hiệu lực	Còn hiệu lực

Tổng quan văn bản

Chưa có thông tin lược đồ