Phân tích ảnh hưởng của phổ đường ray không phẳng thuận đến đặc tính động lực của đường sắt tốc độ cao

Tác giả: TS. TRƯƠNG TRỌNG VƯƠNG; ThS. LÊ QUANG HƯNG - Trường Đại học Giao thông vận tải

Mô hình ngẫu hệ toa xe - đường ray theo phương thẳng đứng

Kết cấu không đá của đường sắt tốc độ cao có yêu cầu cao về việc đảm bảo tính phẳng thuận của kết cấu đường ray do phải bảo đảm tính an toàn, tiện nghi, êm thuận cho hành khách khi vận hành đoàn tàu ở tốc độ cao. Trạng thái hình học của kết cấu đường chịu ảnh hưởng của rất nhiều nhân tố: khuyết tật của ray, khoảng cách tà vẹt (gối đỡ ray), cường độ tấm bản bê tông cốt thép, khoảng cách và cường độ (giảm chấn) của phụ kiện nối giữ, độ lún của nền đường…[1] gây nên các đặc tính không phẳng thuận mang tính chất ngẫu nhiên. Đây cũng là nguyên nhân chủ yếu ảnh hưởng đến đặc tính động lực của hệ đoàn tàu-đường ray: các yếu tố không phẳng thuận mang tính chất ngẫu nhiên làm cho hệ tàu - đường sản sinh các chấn động ngẫu nhiên, ảnh hưởng đến lực tác động bánh xe - đường ray và biến dạng của kết cấu.

Hiện nay, nhiều nước đã tiến hành các nghiên cứu sự không phẳng thuận của kết cấu đường (phổ đường ray), đồng thời đã thành lập các hàm mật độ tương ứng. Trong số đó, Mỹ, Trung Quốc, Đức... đã thu được nhiều thành tựu cả về lý thuyết lẫn thực nghiệm, trở thành những nước có nhiều kinh nghiệm nhất trong lĩnh vực này. Các kết quả nghiên cứu đã chứng tỏ rằng: khi phân tích động dưới các phổ đường ray khác nhau, các phản ứng động lực của đoàn tàu, đường ray có sự khác biệt tương đối lớn. Trong bài báo này, các tác giả chủ yếu phân tích, so sánh ảnh hưởng động lực học của phổ đường ray của đường sắt Mỹ (PĐR Mỹ), Đức (PĐR Đức) và phổ đường ray Wu-Guang của đường sắt Trung Quốc (PĐR Wu-Guang) đối với hệ tàu - đường. Hệ thống đoàn tàu - đường ray là một ngẫu hệ động lực, có tác động tương hỗ qua lại lẫn nhau [2,3,4,9] nên các đặc tính động lực học của đoàn tàu ở các điều kiện phổ đường ray không phẳng thuận khác nhau cần được nghiên cứu.

Các tác giả nghiên cứu kết cấu đường không đá kiểu tấm bản CRTS I của đường sắt Trung Quốc [5], sử dụng lý luận về ngẫu hệ động lực đoàn tàu - đường ray, phương pháp phần tử hữu hạn để thành lập mô hình động lực học không gian theo phương thẳng đứng của hệ, dùng phần mềm ANSYS/LS-DYNA [6,7] phân tích ảnh hưởng của các phổ đường ray khác nhau đến các đặc tính động lực học của đoàn tàu tốc độ cao, tương tác động bánh xe - đường ray đồng thời đưa ra kiến nghị về sự phù hợp của nó.

Mời độc giả xem nội dung đầy đủ bài khoa học tại đây