Bài mới

Friday, November 11, 2016

Kết cấu tầng trên trên đường sắt Nhật Bản (Phần II)

Sự phát triển của ngành đường sắt và vai trò của nó trong xã hội có phần đóng góp không nhỏ của các thành tựu khoa học – công nghệ trên nhiều lĩnh vực. An toàn, tốc độ và êm thuận luôn là mối quan tâm hàng đầu của các công ty đường sắt.

3. Kết cấu đường dạng bản
a. So sánh với kết cấu đường có nền ballast thông thường
Khoảng hơn 40 năm trước, các kỹ sư đường sắt ở các nước có kỹ thuật đường sắt tiên tiến ở châu Âu đã tiến hành thử nghiệm trên toa xe và kết cấu đường khi khai thác với tốc độ lớn hơn 200km/h. Vấn đề chính đặt ra là liệu có thể tiến hành sửa chữa thường xuyên kết cấu đường có nền đá ballast đầy đủ trước khi kết cấu đường bị rời rạc, xuống cấp do tác động mạnh của khai thác chạy tàu tóc độ cao. Tại thời điểm đó, Nhật Bản quyết định dùng kết cấu đường có nền đá ba lát dựa trên một lý thuyết về “tối ưu hóa kết cấu đường có đá balat trên cơ sở các yêu cầu về duy tu bảo dưỡng”; đây là một quyết định khôn ngoan đã đem lại thành công cho tuyến Shinkansen Tokaido.
Tuy vậy, đường sắt Pháp và đường sắt Đức lại có quan điểm hơi khác biệt về vần đề này. Ở Pháp, người ta cho rằng có thể chạy tàu với tốc độ >200km/h trên đường có đá ballast trong khi ở Đức, đường có đá ballast thông thường chỉ phù hợp với tốc độ tối đa 200km/h. Nếu chạy tàu với tốc độ cao hơn thì phải sử dụng kết cấu tà vẹt bản hoặc kết cấu đường có đá ballast kiểu khác.
Tháng 5/1998, Tàu ICE của Đức đã đạt vận tốc tối đa 407km/h và đến tháng 5/1990, tàu TGV của Pháp đạt tốc độ kỷ lục 515km/h. Cả 2 kỷ lục này đều đạt trên kết cấu đường có nền đá ballast. Ở Nhật, tốc độ chạy tàu tối đa đạt được trên tuyến Shinkansen Joetsu vào thời điểm đó là 425km/h, trên đường có kết cấu đường dạng bản. Tốc độ tối đa trên đường sắt có kết cấu nền đá ballast ở Nhật là 443km/h trên tuyến Shinkansen Tokaido, do tàu Shinkansen thử nghiệm 300X lập.
b. Kết cấu đường dạng bản
 
Kết cấu đường dạng tấm bản gồm tấm bản BTCT đặt trên cầu cạn hoặc trên mặt nền đường. liên kết chặt chẽ với nền đường bằng bê tông asphalt. Kết cấu này được nghiên cứu phát triển từ 1965, trải qua rất nhiều thử nghiệm lắp đặt và được khai thác sử dụng lần đầu trên đoạn Shin Osaka – Okayama thuộc tuyến Shinkansen Sanyo. Ngày nay, đây là loại kết cấu tiêu chuẩn trên các đoạn nền kết cấu bê tông như cầu vượt, hầm… Hiện kêt cấu này cũng được đặt thử nghiệm trên các đoạn nền đường thông thường giữa Takasaki và Nagano thuộc tuyến Shinkansen Hokuriku.
c. Tính kinh tế của Kết cấu đường dạng bản
Một so sánh về mặt kinh tế giữa kết cấu đường dạng bản và kết cấu đường có ballast trên tuyến Tohoku vào năm 1990 cho thấy chi phí xây dựng đường có kết cấu dạng bản đắt hơn đường ballast 1,3 lần. Tuy nhiên sau 9 năm khai thác thì chi phí trở nên cân bằng do đường kết cấu dạng bản có chi phí bảo dưỡng rẻ hơn. Xét về tổng thể thì kết cấu đường dạng bản sẽ nhẹ hơn kết cấu đường dạng có nền đá ballast, vì vậytrong một số trường hợp nhất định, chi phí xây dựng 1 đoạn đường sắt mới có kết cấu dạng bản, bao gồm cả chi phí cầu cạn sẽ thấp hơn. Tương tự với kết cấu đường dạng bản trong hầm, do chiều dầy kết cấu đường dạng bản thấp hơn nên diện tích mặt cắt ngang hầm sẽ giảm , dẫn đến chi phí xây dựng có thể giảm tới 30%. Điều này có thể cân đối được sự khác biệt về chi phí giữa đường kết cấu dạng bản và đường kết cấu dạng có nền ballast. Kết quả là nhiều người cho rằng kết cấu đường dạng bản có tính ưu việt hơn so với kết cấu dạng có nền ballast.
4. Các loại kết cấu đường kiểu mới
a. Kết cấu đường
Tiết kiệm chi phí bảo trì sử dụng trên các tuyến đang khai thác. Thông thường, người ta sử dụng các biện pháp sau để giảm thiểu mức độ lún của kết cấu đường:
- Tăng độ cứng của đường bằng cách dùng tà vẹt lớn hơn
- Tăng độ đàn hồi của kết cấu đường
- Tăng độ gắn kết của kết cấu nền đường
Dưới đây là ảnh của kết cấu đường lát Kiểu E, là 1 dạng kết cấu đường tiết kiệm chi phí bảo trì đã được nghiên cứu phát triển và đưa vào sử dụng:
b. Kết cấu đường giảm rung
Xã hội ngày càng quan tâm tới việc bảo vệ môi trường và dân cư sống dọc tuyến đường sắt khỏi các vấn đề ô nhiễm do khai thác tàu tốc độ cao hoặc xây dựng các tuyến shinkansen. Đặc biệt giảm thiểu ô nhiễm tiếng ồn và chống rung là các yếu tố không thể không tính đến. Mật độ chạy tàu tăng và các yếu tố khác đã gây ra ngày càng nhiều vấn đề, khiến cho việc duy trì tình trạng hoạt động bình thường của đường trở nên ngày càng khó khăn. Việc đơn giản hóa công tác bảo dưỡng cũng là một vấn đề rất quan trọng. Hình dưới đây là kết cấu đường mới được nghiên cứu phát triển: đường trên nền cứng với các tà vẹt đàn hồi có thể thay thế được. Ngoài ưu điểm chống rung tốt, các tà vẹt này có thể dễ dàng thay thế khi kết cấu không còn tính đàn hồi.
 
c. Ghi tốc độ cao
Các tuyến Shinkansen ban đầu sử dụng ghi 1/18 vì phương thức khai thác không yêu cầu tốc độ cao qua ghi. Tuy nhiên tuyến Hokuriku sử dụng ghi 1/38 vì tuyến nhánh mới tách khỏi tuyến Joetsu tại vị trí cách ga Takasaki khoảng 3,3 km, loại ghi này có bán kính đường cong dẫn hướng là 4200m, chiều dài toàn bộ 135m, tốc độ hướng rẽ đạt 160km/h.

Tác giả: Nguyễn Quý Dương, Nguồn: http://www.rcic.vn

Bấm Youtube để đăng ký xem video nhé!

Bài viết liên quan:



No comments:

Post a Comment

Designed By