Tiêu chuẩn TCVN 14565-2:2025 về Ứng dụng đường sắt - Tính toán hiệu năng hãm - Phần 2

• Số hiệu: TCVN14565-2:2025
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2025

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 14565-2:2025

ISO 20138-2:2019

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 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TỪNG BƯỚC

Railway applications - Calculation of braking performance (stopping, slowing and stationary braking) - Part 2: General algorithms utilizing step by step calculation

Lời nói đầu

TCVN 14565-2:2025 hoàn toàn tương đương với ISO 20138-2:2019.

TCVN 14565-2:2025 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.

...

...

...

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 tính toán hiệu năng hãm như quãng đường hãm dừng, độ giảm tốc, công suất và năng lượng đối với phương tiện đường sắt.

Mục tiêu của tiêu chuẩn này là nhằm tạo điều kiện cho ngành đường sắt và các đơn vị khai thác có thể sử dụng các phương pháp tính toán thống nhất.

Bộ TCVN 14565: 2025 bao gồm hai phần (TCVN 14565-1: 2025 (ISO 20138-1:2018) và tiêu chuẩn này), bổ sung cho nhau.

Tiêu chuẩn này mô tả các phương pháp tính toán từng bước cho ứng dụng đường sắt, có thể áp dụng tại tất cả các quốc gia. Ngoài ra, các thuật toán cũng cung cấp một phương thức để so sánh kết quả từ những phương pháp tính toán hiệu năng hãm khác.

Phương pháp tính toán từng bước được xây dựng dựa trên tích phân số theo thời gian.

Phương pháp tính toán từng bước không thể áp dụng cho hãm khi đứng yên. Tiêu chuẩn này xem xét một ví dụ về hãm khi đứng yên của tàu nhiều đơn nguyên theo 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 2: CÁC THUẬT TOÁN TỔNG QUÁT SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TỪNG BƯỚC

Railway applications - Calculation of braking performance (stopping, slowing and stationary braking) - Part 2: General algorithms utilizing step by step calculation

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các phương pháp tính toán hiệu năng hãm cho phương tiện giao thông đường sắt.

Tiêu chuẩn này mô tả các thuật toán/công thức tổng quát sử dụng các giá trị tức thời làm đầu vào để thực hiện tính toán đối với thiết bị hãm và hiệu năng hãm, dưới dạng quãng đường dừng/giảm tốc, công suất hãm và năng lượng cho tất cả các loại phương tiện giao thông đường sắt, dù là các phương tiện hay đơn nguyên.

Các phép tính toán có thể được thực hiện tại bất kỳ giai đoạn nào trong quy trình đánh giá (thiết kế, chế tạo, thử nghiệm, xác minh, điều tra, v.v.) đối với phương tiện đường sắt. Tiêu chuẩn này không đưa ra tiêu chí chấp nhận cụ thể (đạt/không đạt).

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

Tiêu chuẩn này đưa ra các ví dụ về tính toán lực hãm cho các loại thiết bị hãm khác nhau và ví dụ về tính toán quãng đường dừng cho các phương tiện hoặc đơn nguyên.

...

...

...

Các tài liệu viện dẫn sau đây 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 14565-1:2025 (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

3  Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này, áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa được nêu trong TCVN 14565-1:2025 và các định nghĩa bổ sung sau đây.

3.1

Quãng đường giảm tốc (slowing distance)

s

Quãng đường chạy giữa thời điểm bắt đầu yêu cầu hãm đến khi đạt tốc độ cuối cùng v_fin

CHÚ THÍCH 1: Khi tốc độ cuối cùng v_fin = 0 m/s, quãng đường giảm tốc còn được gọi là quãng đường dừng.

...

...

...

Thời gian giảm tốc (slowing time)

t

Khoảng thời gian trôi qua kể từ khi bắt đầu yêu cầu hãm cho đến khi đạt tốc độ cuối cùng v_fin

CHÚ THÍCH 1: Khi tốc độ cuối cùng v_fin = 0 m/s, thời gian hãm giảm tốc còn được gọi là thời gian hãm dừng.

4  Kí hiệu

Cho mục đích của tài liệu này, áp dụng các ký hiệu chung được nêu trong Bảng 1 và trong ISO 20138-1:2018, Bảng 1.

Bảng 1 - Ký hiệu

Ký hiệu

Định nghĩa

...

...

...

a

Gia tốc hãm tức thời của phương tiện/đơn nguyên

m/s^2

a_f(t)=100%

Gia tốc hãm trong mỗi bước thời gian được chọn

m/s^2

a_j

Gia tốc hãm không đổi trong bước lặp j

m/s^2

...

...

...

Đường kính bánh xe lớn nhất

m

D_min

Đường kính bánh xe nhỏ nhất

m

F_B,ax,st

Lực hãm khi đứng yên tác dụng lên bộ trục bánh xe

N

F_pad,i

...

...

...

N

F_r,n

Lực cản hãm tức thời của loại thiết bị hãm n

N

F_r,n,j

Lực cản hãm tức thời của loại thiết bị hãm n trong bước lặp j

N

F_r,nom

Lực cản hãm danh nghĩa

...

...

...

ƒ(t)

Hệ số phụ thuộc thời gian

-

ƒ(t) = 100%

Chỉ số cho 100% lực hãm áp dụng mà không xét đến bất kỳ đặc tính thời gian nào

-

ƒ(v)

Hệ số phụ thuộc tốc độ

-

...

...

...

Hệ số (đặc tính chung) phụ thuộc vào biến khác x

-

i_tra

Tỷ số truyền động

-

j

Số bước lặp

-

P_n

...

...

...

W

S_j

Quãng đường di chuyển bắt đầu lệnh hãm tại thời điểm t₀ đến thời điểm t_j

m

S_n,j

Quãng đường di chuyển trong bước lặp j khi thiết bị hãm loại n được tác dụng

m

S_ref(Δt)

Quãng đường dừng/giảm tốc, tính toán với bước thời gian Δt

...

...

...

S_comp(2-Δt)

Quãng đường dừng/giảm tốc, tính toán với bước thời gian gấp đôi (2 · Δt)

m

S_ƒ(t)=100%

Quãng đường hãm không xét đến bất kỳ đặc tính thời gian nào từ tốc độ đầu v₀ đến tốc độ cuối cùng v_fin

m

t

Thời gian hãm giảm tốc/dừng

s

...

...

...

Thời gian trôi qua kể từ khi phát lệnh hãm đến bước lặp j

s

Δt

Bước thời gian

s

v

Tốc độ hiện tại

m/s

v_j

...

...

...

m/s

v_1,ECB

Tốc độ ngắt của hãm dòng điện xoáy

m/s

ε

Sai lệch tốc độ so với v_fin

m/s

μ

Hệ số ma sát (má hãm hoặc guốc hãm)

...

...

...

ξ

Độ sai lệch tương đối về quãng đường

%

τ_ax

Giá trị của độ bám tức thời cần thiết giữa bánh xe và ray cho bộ trục bánh xe được hãm

-

τ_req

Độ bám yêu cầu bánh xe/ray

-

...

...

...

5.1  Phương pháp

Phương pháp tính toán từng bước được sử dụng khi không thích hợp hoặc không mong muốn biểu diễn lực hãm và lực cản thay đổi theo thời gian bằng giá trị trung bình. Chi tiết bổ sung về việc khi nào phép tính giá trị trung bình là thích hợp được nêu trong TCVN 14565-1.

Các bước thời gian được xác định sao cho lực hãm có thể được coi là không đổi trong suốt khoảng thời gian của mỗi bước. Thời lượng của mỗi bước có thể phụ thuộc vào sự thay đổi của lực hãm và không nhất thiết phải cố định (tức là thuật toán có thể dựa trên sơ đồ tích phân theo bước thời gian cố định hoặc thích ứng). Mỗi bước thời gian được đặc trưng bởi trạng thái ban đầu và trạng thái cuối, ví dụ: tốc độ ban đầu và tốc độ cuối.

Đối với mỗi bước thời gian, quãng đường di chuyển trong bước đó cũng như tốc độ cuối cùng được tính toán, và gia tốc ở cuối bước thời gian đó được tính toán theo định luật Newton. Các kết quả tính toán của mỗi bước thời gian được sử dụng làm dữ liệu đầu vào cho các bước tính toán tiếp theo.

Việc tính toán phải được thực hiện theo quy trình như minh họa trong Phụ lục A.

5.2  Mô hình lực hãm

Các mô hình toán học cho những hệ thống hãm thông dụng (ví dụ: hãm từ ray, hãm điện động, v.v.) được mô tả trong Phụ lục B. Các mô hình toán học cho hãm đĩa, hãm mặt lăn và các lực giảm tốc bên ngoài (ví dụ: lực gió, lực cản chạy) được mô tả trong TCVN 14565-1.

Ảnh hưởng của thời gian, tốc độ, tải trọng, nhiệt độ, v.v. đến lực hãm danh nghĩa cũng có thể được biểu diễn dưới dạng các hệ số không thứ nguyên (hàm), ví dụ: phụ thuộc thời gian ƒ(t), phụ thuộc tốc độ ƒ(v), v.v. Do đó, mọi đặc tính lực giảm tốc do ứng dụng hệ thống hãm hoặc do tác động của các lực bên ngoài (ví dụ: lực gió) đều có thể được mô hình hóa.

Các hệ số không thứ nguyên này có thể ảnh hưởng đồng thời và do đó được kết hợp bằng phép nhân như nêu trong Công thức (1).

...

...

...

(1)

trong đó:

F_r

là lực cản hãm tức thời tác dụng tại ray được sinh ra bởi thiết bị hãm, tính bằng N;

F_r,nom

là lực cản hãm danh nghĩa, tính bằng N;

ƒ(t)

là hệ số phụ thuộc thời gian;

ƒ(v)

...

...

...

ƒ(x)

là hệ số (đặc tính chung) phụ thuộc vào biển khác x.

CHÚ THÍCH  Đối với lực cản hãm danh nghĩa F_r,nom, các hệ số ƒ(t), ƒ(v) và ƒ(x) đều bằng 1.

5.3  Thuật toán

5.3.1  Mô tả tổng quát

Các giá trị tức thời là dữ liệu đầu vào cho tính toán từng bước (dạng lặp). Quy trình trong Hình A.1 phải được sử dụng để thực hiện tính toán hãm dừng và hãm giảm tốc.

Phép tích phân số được thực hiện theo thời gian.

Mỗi phép tính bắt đầu với yêu cầu hãm ban đầu và tốc độ ban đầu của phương tiện/đơn nguyên.

Bước thời gian ban đầu bắt đầu tại t₀ = 0 s, đồng thời với lúc bắt đầu yêu cầu hãm. Các lực hãm tác dụng trong bước thời gian ban đầu được tính toán.

...

...

...

Tốc độ của phương tiện/đơn nguyên tại cuối bước thời gian và quãng đường di chuyển trong bước thời gian này được tính toán.

Giá trị của tham số được chọn (ví dụ: tốc độ, quãng đường) tại bước thời gian cuối được so sánh với giá trị mục tiêu của nó.

Nếu giá trị mục tiêu chưa đạt được, phép tính sẽ được lặp lại cho bước thời gian tiếp theo.

Việc tính toán theo bước thời gian tiếp tục cho đến khi đạt giá trị mục tiêu.

5.3.2  Tích phân theo thời gian

Việc tích phân theo thời gian phải được tiếp tục cho đến khi giá trị tính toán của tham số được chọn (ví dụ: tốc độ) được coi là bằng với giá trị mục tiêu của tham số đó, tức là khi điều kiện nêu trong Công thức (2) được thỏa mãn (trong đó tốc độ được sử dụng làm ví dụ cho tham số được chọn):

(2)

trong đó:

...

...

...

là tốc độ tại thời điểm t_j , tính bằng m/s;

v_fin

là tốc độ cuối cùng, tính bằng m/s;

ε

là sai lệch tốc độ so với v_fin, tính bằng m/s.

Sai lệch tốc độ không lớn hơn 10^-^3, m/s được coi là phù hợp cho tính toán tàu cao tốc. Đối với các tốc độ thấp hơn hoặc tính toán giảm tốc, có thể sử dụng các giá trị khác.

Dựa trên việc tính toán các lực cản hãm và ngoại lực, gia tốc hãm không đổi a_j trong bước lặp j có thể được tính theo Công thức (3):

(3)

...

...

...

j

là số thứ tự bước lặp;

a_j

là giảm tốc không đổi trong bước lặp j, tính bằng m/s^2;

F_r,n

là lực hãm tức thời của loại thiết bị hãm n, tính bằng N;

F_ext

là lực bên ngoài, tính bằng N;

m_dyn

...

...

...

Nếu giá trị mục tiêu của tham số được chọn chưa đạt được, phép tích phân bước thời gian tiếp theo được thực hiện, sử dụng kết quả của bước trước, như nêu trong các Công thức (4) đến (8):

Tốc độ tại đầu bước t_j+1

(4)

Quãng đường tại đầu bước t_j+1

(5)

Gia tốc hãm trong bước t_j+1

...

...

...

Bước thời gian tiếp theo

(7)

Số thứ tự bước thời gian tiếp theo

j → j + 1

(8)

Trong đó:

a_j

là giảm tốc không đổi trong bước lặp j , tính bằng m/s^2;

...

...

...

là lực hãm tức thời của loại thiết bị hãm n, tính bằng N;

F_ext

là ngoại lực, tính bằng N (lực giảm tốc mang giá trị dương, lực tăng tốc mang giá trị âm);

j

là số thứ tự bước lặp;

m_dyn

là khối lượng động , tính bằng kg;

s_j

là quãng đường di chuyển từ lệnh hãm tại thời điểm t₀ đến thời điểm t_j, tính bằng m;

...

...

...

là thời gian trôi qua từ lệnh hãm đến bước lặp j , tính bằng s;

Δt

là bước thời gian, tính bằng s.

Bước thời gian cuối cùng đôi khi cần phải được điều chỉnh, nếu cần, để đạt giá trị mục tiêu của tham số đã chọn (xem 5.3.1).

Các thuật toán chi tiết hơn có thể được sử dụng nếu thấy cần thiết.

5.3.3  Xác định bước thời gian/độ sai lệch quãng đường tương đối ξ

Độ sai lệch quãng đường tương đối ξ phải được tính toán nếu quy trình tích phân áp dụng các bước thời gian cố định. Nếu sử dụng tích phân thời gian thích ứng, thì các yêu cầu trong điều khoản này không áp dụng.

Bước thời gian Δt phải được chọn sao cho độ sai lệch quãng đường tương đối không lớn hơn độ chính xác tối thiểu yêu cầu. Độ sai lệch quãng đường tương đối ξ thu được bằng hai phép tích phân riêng biệt. Tính toán ban đầu với bước thời gian Δt xác định quãng đường dừng/giảm tốc tham chiếu s_ref(Δt) và phép tích phân thứ hai với bước thời gian gấp đôi 2·Δt xác định một quãng đường dừng/giảm tốc mới s_comp(2·Δt) để so sánh. Độ sai lệch quãng đường tương đối ξ được tính toán theo Công thức (9) và không được vượt quá giá trị giới hạn đã định trước và không được lớn hơn độ chính xác tối thiểu yêu cầu.

Giá trị của độ sai lệch quãng đường tương đối ξ không được vượt quá giá trị giới hạn định sẵn và có thể được tính theo Công thức (9):

...

...

...

(9)

trong đó

ξ

là độ sai lệch quãng đường tương đối, biểu thị bằng %;

s_ref(Δt)

là quãng đường hãm dừng/giảm tốc, tính toán với bước thời gian Δt, biểu thị bằng m;

s_comp(2·Δt)

là quãng đường dừng/giảm tốc, tính toán với bước thời gian gấp đôi (2·Δt), biểu thị bằng m.

Thông thường, độ sai lệch quãng đường tương đối ξ ≤ 0,1% được coi là chấp nhận được. Đối với tính toán giảm tốc ở tốc độ thấp, có thể sử dụng các giá trị sai lệch lớn hơn.

...

...

...

5.3.4  Thời gian đáp ứng hệ thống tương đương t_e

Việc tính toán thời gian đáp ứng hệ thống tương đương cho phép giả định rằng quá trình hãm bao gồm trước hết là một khoảng “thời gian chạy không” với lực hãm bằng không, tiếp theo là thời gian hãm với lực hãm được tác dụng hoàn toàn. TCVN 14565-1 mô tả thời gian đáp ứng tương đương khi xét đến thời gian chạy không.

Thời gian đáp ứng hệ thống tương đương t_e dựa trên quãng đường hãm dừng và quãng đường hãm sẽ được tính toán với hai phép tính tích phân thời gian riêng biệt:

a) quãng đường dừng/giảm tốc được tính toán có xét đến đặc tính thời gian của từng loại thiết bị hãm tác động, bắt đầu tại t₀ = 0 s đồng thời với lúc bắt đầu yêu cầu hãm cho đến khi đạt tốc độ cuối cùng v_fin;

b) quãng đường dừng/giảm tốc được tính toán giả định rằng mỗi loại thiết bị hãm tác động đều được áp dụng hoàn toàn (100 %) tại t₀ = 0 s đồng thời với lúc bắt đầu yêu cầu hãm cho đến khi đạt tốc độ cuối cùng v_fin.

Thời gian phản hồi hệ thống tương đương có thể được tính toán theo Công thức (10):

(10)

trong đó

...

...

...

là tốc độ ban đầu, tính bằng m/s;

s

là quãng đường dừng/giảm tốc với tất cả đặc tính thời gian được tính đến, tính bằng m;

s_ƒ(t)=100%

là quãng đường hãm không xét đến bất kỳ đặc tính thời gian nào từ tốc độ ban đầu v₀ đến tốc độ cuối cùng v_fin.

5.4  Các tính toán động bổ sung

5.4.1  Năng lượng tiêu tán bởi từng loại thiết bị hãm

TCVN 14565-1 mô tả việc tính toán năng lượng tiêu tán trong quá trình hãm dựa trên lực hãm trung bình.

Tổng năng lượng tiêu tán bởi từng loại thiết bị hãm trong các bước lặp j = 0 đến j = J có thể được tính toán dựa trên các giá trị tức thời theo Công thức (11):

...

...

...

(11)

trong đó

W_B,n

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

F_r,n,j

là lực cản hãm tức thời của loại thiết bị hãm n trong bước lặp j, tính bằng N;

s_n,j

là quãng đường di chuyển trong bước lặp j khi loại thiết bị hãm n được áp dụng, tính bằng m.

5.4.2  Giá trị độ bám tức thời yêu cầu giữa bánh xe và ray cho bộ trục bánh xe được hãm τ_ax

...

...

...

(12)

trong đó

τ_ax

là giá trị độ bám tức thời cần thiết giữa bánh xe và ray cho bộ trục bánh xe được hãm;

N

là số lượng loại thiết bị hãm;

là tổng tất cả lực hãm phụ thuộc độ bám từ tất cả các loại thiết bị hãm trên mỗi bộ trục bánh xe, tính bằng N;

...

...

...

là lực cản hãm tức thời của loại thiết bị hãm n, tính bằng N;

a

là gia tốc hãm tức thời của phương tiện/đơn nguyên, tính bằng m/s^2;

g

là gia tốc trọng trường, tính bằng m/s^2;

i

là độ dốc của đường (lên dốc lấy giá trị dương, xuống dốc lấy giá trị âm);

m_rot,ax

là khối lượng quay tương đương trên mỗi bộ trục bánh xe, tính bằng kg;

...

...

...

là khối lượng tĩnh trên mỗi bộ trục bánh xe, tính bằng kg.

5.4.3  Công suất hãm lớn nhất của từng loại thiết bị hãm

Phương pháp tính toán từng bước có thể được sử dụng để xác định tốc độ v tại thời điểm công suất hãm lớn nhất P_max,n của từng loại thiết bị hãm n đạt được.

Công suất hãm tức thời P_n có thể được tính theo Công thức (13):

P_n = F_r,n · v

(13)

Công suất hãm lớn nhất có thể được tính theo Công thức (14):

P_max,n = max(P_n)

(14)

...

...

...

• P_n là công suất hãm tức thời của loại thiết bị hãm n, tính bằng W;

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

• F_r,n là lực cản hãm tức thời của loại thiết bị hãm n, tính bằng N;

• v là tốc độ hiện tại, tính bằng m/s.

Công suất hãm lớn nhất của hãm đĩa cũng có thể được tính toán bằng cách sử dụng lực tác dụng của má hãm và tốc độ dài tại điểm tiếp xúc hiệu dụng trên đĩa hãm.

6  Các lưu ý khi tính toán quãng đường dừng/giảm tốc và gia tốc

6.1  Độ chính xác của các giá trị đầu vào

Độ chính xác của phép tính toán được mô tả ở đây phụ thuộc trực tiếp vào độ chính xác của dữ liệu đầu vào.

Độ chính xác của các giá trị dữ liệu đầu vào phải phù hợp với mục đích của phép tính và phải có khả năng truy xuất cách thức các giá trị này được xác định, ví dụ: ước lượng kỹ sư, kết quả thử nghiệm, dữ liệu nhà sản xuất. Khi thích hợp, các phép tính hỗ trợ hoặc báo cáo thử nghiệm (hoặc trích xuất từ các tài liệu này) cần được đính kèm với phép tính hiệu năng hãm.

...

...

...

6.2  Tính toán quãng đường

Quãng đường hãm dừng hoặc giảm tốc s được tính toán bằng cách thực hiện phép tính theo bước thời gian (xem 5.3).

6.3  Các đặc tính chung

Mô tả về các đặc tính chung, ví dụ: cấu hình tàu, khối lượng tàu, khối lượng tĩnh và khối lượng quay tương đương, khối lượng động và đường kính bánh xe, được nêu trong TCVN 14565-1, trừ khi có quy định khác trong 6.4 và 6.5.

6.4  Đặc tính của từng loại thiết bị hãm

6.4.1  Yêu cầu chung

Các loại thiết bị hãm được mô tả trong TCVN 14565-1.

Trừ khi có công thức thay thế được nêu trong tiêu chuẩn này, các công thức trong TCVN 14565-1 có thể được sử dụng cho tính toán giá trị trung bình và tính toán từng bước.

6.4.2  Dữ liệu đầu vào

...

...

...

6.5  Đặc tính ban đầu và vận hành

6.5.1  Điều kiện danh nghĩa

Nói chung, các phép tính hiệu năng hãm được dựa trên giả định đường thẳng và phẳng, khô ráo và điều kiện danh nghĩa của phương tiện/đơn nguyên và ray.

6.5.2  Đường kính bánh xe

Đường kính bánh xe lớn nhất phải được sử dụng cho tất cả các phép tính, ngoại trừ đối với các phép tính tận dụng tối đa độ bám giữa bánh xe và ray.

Đối với tính toán tận dụng tối đa độ bám giữa bánh xe và ray, đường kính bánh xe nhỏ nhất và - nếu không có hiệu chỉnh tải trọng nào tác động - điều kiện tải trọng nhỏ nhất của phương tiện phải được sử dụng.

Đối với các phương tiện chỉ được trang bị thiết bị hãm loại hãm mặt lăn, sự thay đổi đường kính bánh xe không có ý nghĩa trong tính toán tận dụng tối đa độ bám bánh xe và ray.

6.5.3  Tốc độ ban đầu

Tốc độ ban đầu phải được đặt bằng tốc độ thiết kế tối đa. Các phép tính sử dụng các tốc độ khai thác khác phải được thực hiện khi cần.

...

...

...

Công thức tính toán lực kéo xuống dốc do trọng lực phụ thuộc vào độ dốc (TCVN 14565-1:2025, 5.6.2) phải được sử dụng, thay thế lực giá trị trung bình bằng lực tức thời.

Ảnh hưởng của độ dốc có tác động đến lực kéo xuống dốc. Độ dốc có thể thay đổi trong quá trình hãm. Trong các trường hợp như vậy, lực kéo xuống dốc phải được tính toán lại.

Ngoài ra, ảnh hưởng của độ dốc đến lực hãm có thể được tính toán bằng cách sử dụng một hệ số như mô tả trong 5.2.

6.5.5  Mức độ yêu cầu hãm

Nếu các phép tính theo từng bước được thực hiện, thường thì mức độ yêu cầu hãm được sử dụng sẽ là mức hãm khẩn cấp. Phương pháp này cũng có thể được sử dụng cho các mức yêu cầu hãm khác, ví dụ: hãm thường hoàn toàn, hãm thường.

6.5.6  Chế độ suy giảm

Chế độ suy giảm có nghĩa là vận hành với một số lượng thiết bị hãm bị cô lập, không hoạt động hoặc không chức năng.

Phương pháp tính toán này có thể được sử dụng để tính toán hiệu năng hãm khi vận hành trong chế độ suy giảm.

6.5.7  Điều kiện suy giảm

...

...

...

Nói chung, các phép tính hãm được thực hiện với các tham số danh định của thiết bị hãm đang sử dụng. Ảnh hưởng của điều kiện suy giảm đến hiệu năng hãm có thể được tính toán bằng phương pháp tính toán từng bước này.

CHÚ THÍCH  Việc xác định điều kiện suy giảm nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn này.

6.5.8  Hệ số bám khả dụng giữa bánh xe và ray

Nếu độ bám giữa bánh xe và ray yêu cầu vượt quá độ bám khả dụng, điều đó có thể dẫn đến sự gia tăng quãng đường hãm so với tính toán lý thuyết do hiện tượng trượt bộ trục bánh xe hoặc do điều chỉnh bởi thiết bị chống trượt bánh xe.

Độ bám yêu cầu giữa bánh xe và ray của mỗi bộ trục bánh xe, được tính toán theo TCVN 14565-1:2025, 5.6.4, phải nhỏ hơn hệ số bám giữa bánh xe và ray khả dụng giả định hoặc quy định. Hệ số bám khả dụng này phụ thuộc vào các điều kiện tại thời điểm hãm, ví dụ: rải cát, tốc độ, điều kiện môi trường, số lượng trục, v.v.

6.6  Các tính toán giảm tốc khác

6.6.1  Tổng quát

Theo quy ước, giảm tốc được coi là một giá trị dương.

6.6.2  Giảm tốc do lực sinh ra bởi từng loại thiết bị hãm (a_j,n)

...

...

...

Đối với tính toán theo từng bước, giá trị trung bình của lực hãm trong bước thời gian j phải được sử dụng để thu được gia tốc hãm trung bình a_j,n do thiết bị n cung cấp.

6.6.3  Gia tốc hãm tương đương (trung bình) (a_e) dựa trên quãng đường

Gia tốc hãm tương đương bằng với gia tốc hãm trung bình theo quãng đường trong quá trình hãm trong một dải tốc độ cụ thể. Giảm tốc a_e được tính toán với lực hãm áp dụng hoàn toàn, như được cho trong Công thức (15):

(15)

trong đó

a_e

là giảm tốc tương đương (trung bình), tính bằng m/s^2;

s_ƒ(t)=100%

...

...

...

a_ƒ(t)=100%

là giảm tốc trong một bước thời gian mà không xét đến bất kỳ đặc tính thời gian nào, tính bằng m/s^2.

v₀

là tốc độ ban đầu, tính bằng m/s;

v_fin

là tốc độ cuối cùng, tính bằng m/s;

ƒ(t) = 100%

là chỉ số cho lực hãm áp dụng 100 % mà không xét đến bất kỳ đặc tính thời gian nào.

7  Tính toán hãm khi đứng yên

...

...

...

Phụ lục A

(quy định)

Quy trình tính toán động năng

Hình A.1 - Sơ đồ quy trình tính toán hãm dừng và hãm giảm tốc

Phụ lục B

(tham khảo)

...

...

...

B.1  Lực cản hãm của hãm từ ray

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

Hình B.1 - Đặc tính của lực cản hãm của một nam châm của hãm từ ray theo tốc độ

Hệ số ma sát tức thời của một nam châm (guốc từ) μ_Mg có thể được tính theo Công thức (B.1):

(B.1)

Lực cản hãm của một nam châm F_rMg có thể được tính theo Công thức (B.2):

F_rMg = F_AMg · μ_Mg

...

...

...

trong đó

F_rMg

là lực cản 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 tức thời của nam châm (guốc từ);

v

là tốc độ hiện tại, tính bằng m/s;

...

...

...

là tốc độ kích hoạt của hãm từ ray, tính bằng m/s.

v_1,Mg

là tốc độ ngắt của hãm từ ray, tính bằng m/s;

k₀

là hệ số (được nhà cung cấp đưa ra);

k₁

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

CHÚ THÍCH  Tổng lực cản hãm của tất cả các nam châm trong một phương tiện F_rMg,tot được tính toán như nêu trong TCVN 14565-1.

B.2  Lực cản hãm của hãm dòng điện xoáy tuyến tính

...

...

...

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

Hãm dòng điện xoáy được sử dụng cho các tốc độ cao hơn tốc độ ngắt v_1,ECB (xem Hình B.2).

Tốc độ đặc trưng v_cha là tốc độ tại đó hãm dòng điện xoáy tạo ra lực hãm lớn nhất. Lực cản hãm tức thời của hãm dòng điện xoáy có thể được tính theo Công thức (B.3):

(B.3)

trong đó

F_rECB

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

...

...

...

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

k₂

là hệ số (nhà cung cấp đưa ra), tính bằng s/m;

v

là tốc độ hiện tại, tính bằng m/s;

v_cha

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

Ngoài ra, lực hãm tức thời của hãm dòng điện xoáy có thể được tính theo Công thức (B.4):

...

...

...

với:

n = n₁ đối với v ≥ v_cha

n = n₂ đối với v < v_cha

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;

v₀

...

...

...

v_1,ECB

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

v_cha

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

v

là tốc độ hiện tại, tính bằng m/s;

n₁

là giá trị số mũ trong miền tốc độ lớn hơn v_cha (nhà cung cấp đưa ra);

n₂

...

...

...

B.3  Lực cản hãm của hãm điện động

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

Hình B.3 - Đặc tính của lực cản hãm điện động

Các giá trị tức thời của lực cản hãm F_BED có thể được tính toán trong các miền tốc độ khác nhau như nêu trong các Công thức (B.5) đến (B.9):

• Nếu v < v₄:

F_BED = 0

(B.5)

• Nếu v₄ ≤ v < v₃:

...

...

...

(B.6)

• Nếu v₃ ≤ v < v₂:

F_BED = F_BED,max

(B.7)

• Nếu v₂ ≤ v < v₁, lực cản hãm được xác định bởi quan hệ siêu bội công suất:

(B.8)

• Nếu v ≥ v₁:

...

...

...

trong đó

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

• F_bed,max là lực cản hãm lớn nhát của hãm điện động, tính bằng N;

• v là tốc độ hiện tại, tính bằng m/s;

• v₁...v₄ là các tốc độ đặc trưng, tính bằng m/s.

B.4  Lực cản hãm của hãm thủy lực

Lực hãm của hãm thủy lực F_BFR được biểu diễn bằng đường cong đặc tính như thể hiện trong Hình B.4.

Hình B.4 - Đặc tính chỉ thị lực cản hãm của hãm thủy lực

...

...

...

• Miền tốc độ v < v₂:

(B.10)

• Miền tốc độ v₂ ≤ v < v₁:

F_BFR = F_BFR,max

(B.11)

• Miền tốc độ v ≥ v₁:

(B.12)

...

...

...

F_bfr

là lực cản hãm tức thời 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;

v

là tốc độ hiện tại, tính bằng m/s;

v₁...v₂

...

...

...

Phụ lục C

(tham khảo)

Ví dụ về tính toán hãm

C.1  Tàu nhiều đơn nguyên

C.1.1  Yêu cầu chung

Hình C.1 cho thấy sơ đồ bố trí của một đoàn tàu nhiều đơn nguyên

Hình C.1 - Sơ đồ bố trí của tàu nhiều đơn nguyên

...

...

...

1 đến 14: số bộ trục bánh xe

B1 đến B7: số giá chuyển hướng

V1 đến V4: số phương tiện

Bảng C.1 - Tàu nhiều đơn nguyên - Loại thiết bị hãm

Giá chuyển hướng

Bộ trục bánh xe

Loại thiết bị hãm và tham chiếu điều khoản

B1, B7

1, 2, 13, 14

...

...

...

- Hãm đĩa gắn trên bánh xe (bố hãm thiêu kết)

- Hãm điện động

B2, B6

3, 4, 11, 12

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

- Hãm đĩa gắn trên bánh xe (má hãm thiêu kết)

- Hãm điện động

- Hãm từ ray (mỗi giá chuyển hướng)

B3, B4, B5

...

...

...

Hệ thống hãm chính toa kéo theo:

- Hãm đĩa gắn trên trục (mỗi trục 2 đĩa, má hãm thiêu kết)

- Hãm từ ray (mỗi giá chuyển hướng)

B1, B3, B5, B7

1, 2, 5, 6, 9, 10, 13, 14

Hãm đỗ:

- Hãm lò xo (mỗi bộ trục bánh xe một bộ hãm)

C.1.2  Ví dụ về tính toán hãm của đoàn tàu nhiều đơn nguyên

Bảng C.2 trình bày dữ liệu đầu vào.

...

...

...

Mô tả đặc tính

Ký hiệu

Giá trị ví dụ

Đơn vị

Dữ liệu phương tiện

-

Hệ số đặc trưng của tàu không phụ thuộc tốc độ

C₁

...

...

...

N

-

Hệ số đặc trưng của tàu tỷ lệ với tốc độ

C₂

50

N/(m/s)

-

Hệ số đặc trưng lực cản khí động do cản áp và ma sát bề mặt

C₃

...

...

...

N/(m/s)^2

-

Tốc độ ban đầu

v₀

200

km/h

-

Tốc độ cuối cùng

v_fin

...

...

...

km/h

Rỗng: Khối lượng thiết kế ở trạng thái làm việc

V1, V4

Khối lượng tĩnh

m_st

67 400

kg

V1, V4

Khối lượng quay tương đương

...

...

...

5 392

kg

V2, V3

Khối lượng tĩnh

m_st

56 301

kg

V2, V3

Khối lượng quay tương đương

...

...

...

2 250

kg

1, 2, 13, 14

Khối lượng tĩnh trên mỗi bộ trục bánh xe

m_st,ax

16 100

kg

3, 4, 11, 12

Khối lượng tĩnh trên mỗi bộ trục bánh xe

...

...

...

17 600

kg

5, 6, 7, 8, 9, 10

Khối lượng tĩnh trên mỗi bộ trục bánh xe

m_st,ax

18 767

kg

Có tải: Khối lượng thiết kế ở trạng thái làm việc cộng tải (tải hãm lớn nhất)

V1, V4

...

...

...

m_st

70 400

kg

V1, V4

Khối lượng quay tương đương

m_rot

5 392

kg

V2, V3

...

...

...

m_st

60 300

kg

V2, V3

Khối lượng quay tương đương

m_rot

2 250

kg

1, 2, 13, 14

...

...

...

m_st,ax

16 850

kg

3, 4, 11, 12

Khối lượng tĩnh trên mỗi bộ trục bánh xe

m_st,ax

18 350

kg

5, 6, 7, 8, 9, 10

...

...

...

m_st,ax

20 100

kg

Đường kính bánh xe

1-14

Đường kính lớn nhất

D_max

0,92

m

...

...

...

Đường kính nhỏ nhất

D_min

0,84

m

Hãm điện động trên mỗi bộ trục bánh xe

1-14

Lực hãm lớn nhất của hãm điện động

F_BED,max

17 000

...

...

...

1-14

Tốc độ đặc trưng

v₁

200

km/h

1-14

Tốc độ đặc trưng

v₂

120

...

...

...

1-14

Tốc độ đặc trưng

v₃

15

km/h

1-14

Tốc độ đặc trưng

v₄

10

...

...

...

Đặc tính thời gian của hãm điện động

Lực hãm từ 0 đến 0,5 s

0

%

Lực hãm từ 0,5 s đến 2 s

...

...

...

%

Lực hãm từ ≥ 2 s

100

%

Hai đĩa hãm trên mỗi bộ trục bánh xe

1-14

Diện tích xi lanh hãm

...

...

...

176,7

cm^2

1-14

Hiệu suất truyền động hãm

η_rig

0,95

-

1-14

Hệ số ma sát trung bình của má hãm

...

...

...

0,35

-

1, 2, 13, 14

Lực phục hồi của cụm hãm hoặc lực lò xo

F_S,c

-0,63

kN

5, 6, 9, 10

Lực phục hồi của cụm hãm hoặc lực lò xo

...

...

...

-0,5

kN

1, 2, 3, 4, 11, 12, 13, 14

Tỷ số truyền cơ cấu hãm

i_rig

8,78

-

5, 6, 7, 8, 9, 10

Tỷ số truyền cơ cấu hãm

...

...

...

10,96

-

1, 2, 3, 4, 11, 12, 13, 14

Bán kính quét trung bình của má hãm trên mặt đĩa

r_m

305

mm

5, 6, 7, 8, 9, 10

Bán kính quét trung bình của má hãm trên mặt đĩa

...

...

...

251

mm

Áp suất xi lanh hãm theo khoảng tốc độ

V1-V4

Áp suất trong xi lanh hãm trong khoảng 200 → 170 km/h

p_c

2,3

bar

V1-V4

...

...

...

p_c

3,8

bar

Đặc tính thời gian của hãm đĩa

Lực hãm từ 0 đến 0,5 s

0

%

...

...

...

Lực hãm từ 0,5 s đến 3,5 s

Tăng tuyến tính

%

Lực hãm từ ≥ 3,5 s

100

%

...

...

...

2 nam châm/giá chuyển hướng

B2, B3, B4, B5, B6

Lực hút của một nam châm

F_AMg

84 000

N

B2, B3, B4, B5, B6

Tốc độ kích hoạt hãm từ ray

v_0,Mg

...

...

...

km/h

B2, B3, B4, B5, B6

Tốc độ ngắt hãm từ ray

v_1,Mg

50

km/h

B2, B3, B4, B5, B6

Hệ số (nhà cung cấp đưa ra)

k₁

...

...

...

h/km

B2, B3, B4, B5, B6

Hệ số (nhà cung cấp đưa ra)

k₀

5

-

Đặc tính thời gian của hãm từ ray

Lực hãm từ 0 đến 2 s

...

...

...

0

%

Lực hãm từ 2 đến 2,5 s

Tăng tuyến tính

%

Lực hãm từ ≥ 2,5 s

...

...

...

100

%

Hãm khi đứng yên (hãm đỗ bằng lò xo) - gắn trên bánh xe

Lực tác dụng lên bề mặt đĩa đơn (i là chỉ số)

F_pad,i

27 500

N

...

...

...

n_face

2

-

Hệ số ma sát tĩnh của má hãm

μ_st

0,3

-

...

...

...

α

1,5/90∙π/2

°

1, 2, 13, 14

Số đơn nguyên hãm lò xo trên mỗi bộ trục bánh xe

n_SP

1

-

...

...

...

τ_max

0,12

-

Ngoại lực (vd: lực gió)

F_ext

0

N

...

...

...

r_m

305

mm

Hãm khi đứng yên (hãm đỗ bằng lò xo) - gắn trên trục xe

Lực tác dụng lên bề mặt đĩa đơn (i là chỉ số)

F_pad,i

27 500

N

...

...

...

Số bề mặt đĩa

n_face

2

-

Hệ số ma sát tĩnh của má hãm

μ_st

0,3

-

...

...

...

Góc dốc (26 ‰)

α

1,5/90·π/2

°

5, 6, 9, 10

Số đơn nguyên hãm lò xo trên mỗi bộ trục bánh xe

n_SP

2

-

...

...

...

Hệ số bám bánh xe/ray cho phép lớn nhất

τ_max

0,12

-

Ngoại lực (vd: lực gió)

F_ext

0

N

...

...

...

Bán kính quét trung bình của má hãm trên mặt đĩa

r_m

251

mm

Tải trọng hãm lớn nhất được xác định dựa trên mật độ hành khách đứng dự kiến tối đa trên tàu, ngoài tải trọng thông thường, và phải được quy định, thống nhất cho từng dự án. Để tham khảo, có thể xem xét các hạng mục sau:

- 0 kg/m^2 trong khu vực đứng đối với các tàu có hệ thống đặt chỗ ngồi bắt buộc và không có hành khách đứng;

- 160 kg/m^2 trong khu vực đứng đối với các tàu khu vực và tàu đường dài;

- 300 kg/m^2 trong khu vực đứng đối với các tàu khai thác với mật độ hành khách trung bình;

- 500 kg/m^2 trong khu vực đứng đối với các tàu khai thác với mật độ hành khách cao, thường thấy ở các thành phố và vùng ngoại ô.

...

...

...

Hệ thống hãm phải được thiết kế theo các điều kiện sau trong tất cả các chế độ hãm yêu cầu:

Bước 1:

- Điều kiện hãm khẩn;

- Tốc độ ban đầu lớn nhất;

- Khối lượng thiết kế ở trạng thái làm việc cộng tải (tải trọng lớn nhất).

Bước 2:

- Điều kiện hãm khẩn;

- Tốc độ ban đầu lớn nhất;

- Khối lượng thiết kế ở trạng thái làm việc.

...

...

...

- Hãm khi đứng yên.

Bước 4 (nếu cần):

- Chế độ suy giảm / điều kiện suy giảm;

- Hãm thường.

Mục đích của khái niệm hãm phối hợp như mô tả trong C.2.7.5 là ví dụ ưu tiên các hệ thống hãm không mài mòn, tối ưu hóa tiếp xúc bánh xe - ray, giảm lực dọc trục.

Yêu cầu cho bước 4 không được vượt quá các yêu cầu đối với hãm khẩn.

Quãng đường hãm của hãm thường không bao giờ được lớn hơn quãng đường hãm của hãm khẩn.

CHÚ THÍCH  Định nghĩa về khái niệm “blending” nằm ngoài phạm vi của tài liệu này (xem TCVN 14565-1:2025, 5.6.3).

C.2  Kết quả

...

...

...

Hình C.2 thể hiện tổng lực cản hãm của các loại thiết bị hãm khác nhau theo tốc độ, liên quan đến ray, của từng loại thiết bị hãm khi áp dụng áp suất xi lanh hãm cao và thấp.

CHÚ DẪN:

X: tốc độ, tính bằng km/h

Y: lực hãm, tính bằng kN

 Tổng lực hãm của loại thiết bị hãm “hãm đĩa” trên tất cả các bộ trục bánh xe từ 1 đến 14, tính bằng kN.

 Tổng lực hãm của loại thiết bị hãm “hãm từ ray” trên các giá chuyển hướng B2, B3, B4, B5, B6, tính bằng kN.

 Lực cản hãm của “lực cản đoàn tàu”, tính bằng kN.

Hình C.2 - Lực cản hãm của các loại thiết bị hãm theo tốc độ

...

...

...

Quãng đường dừng được tính toán với khối lượng thiết kế ở trạng thái làm việc cộng tải (tải trọng lớn nhất), đường thẳng và phẳng, cùng với đường kính bánh xe lớn nhất cho các tốc độ ban đầu khác nhau: 200 km/h, 160 km/h, 140 km/h và 120 km/h.

Độ sai lệch quãng đường tương đối ξ được tính theo Công thức (9) và không được vượt quá giá trị giới hạn đã định trước.

Kết quả của phép tính quãng đường được thể hiện trong Bảng C.3.

Bảng C.3 - Quãng đường dừng

Δt = 0,01 s

Tốc độ ban đầu

v₀ (km/h)

200

160

...

...

...

120

Quãng đường dừng

s (m)

1 333

761

592

446

Quãng đường dừng dùng để tính ξ

s (m)

...

...

...

760,69

592,02

445,52

2 x Δt = 0,02 s

Tốc độ ban đầu

v₀ (km/h)

200

160

140

...

...

...

Quãng đường dừng

s (m)

1 333

761

592

446

Quãng đường dừng dùng để tính ξ

s (m)

1 332,77

...

...

...

592

445,54

Δs

Tốc độ ban đầu

v₀ (km/h)

200

160

140

120

...

...

...

s (m)

0,08

0,02

0,02

0,02

Độ sai lệch quãng đường tương đối

ξ (%)

0,005 48

0,002 69

...

...

...

0,004 59

C.2.3  Gia tốc hãm tương dương (trung bình) dựa trên quãng đường

Gia tốc hãm tương đương được tính theo Công thức (15) cho khối lượng thiết kế ở trạng thái làm việc (rỗng) và khối lượng thiết kế ở trạng thái làm việc cộng tải (tải trọng lớn nhất) (có tải), có và không có thời gian trễ (xem Bảng C.4).

Bảng C.4 - Gia tốc hãm tương đương

Δt = 0,01

Phạm vi tốc độ

v₀ (km/h)

200-170

170-0

...

...

...

a_e (m/s^2)

0,92

1,47

Gia tốc hãm tương đương (rỗng)

a_e (m/s^2)

0,97

1,54

C.2.4  Hệ số bám giữa bánh xe và ray yêu cầu τ_req

Hệ số bám giữa bánh xe và ray yêu cầu τ_req được tính theo TCVN 14565-1:2025 (ISO 20138-1:2018), 5.6.4, Công thức (42) áp dụng các giá trị tức thời.

...

...

...

CHÚ DẪN

X

tốc độ, tính bằng km/h

Y

hệ số bám giữa bánh xe và ray yêu cầu τ_req

hệ số bám giữa bánh xe và ray yêu cầu τ_req trên các bộ trục bánh xe 1, 2, 13, 14.

...

...

...

hệ số bám giữa bánh xe và ray yêu cầu τ_req trên các bộ trục bánh xe 5, 6, 7, 8, 9, 10.

Hình C.3 - Hệ số bám giữa bánh xe và ray theo tốc độ và loại bộ trục bánh xe

C.2.5  Tính toán khối lượng cần giữ M

Khối lượng cần giữ M có thể được tính cho phương tiện (đơn lẻ). Trong trường hợp đó, nó bằng với khối lượng tĩnh M_st.

Khối lượng cần giữ M cho đơn nguyên được tính toán theo thủ tục quy định trong TCVN 14565-1:2025 (ISO 20138-1:2018), B.3.

C.2.6  Tính toán hãm khi đứng yên

C.2.6.1  Yêu cầu chung

An toàn chống lăn, an toàn chống trượt và giữ an toàn được tính toán như quy định trong TCVN 14565-1:2025, 6.14, áp dụng đường kính bánh xe lớn nhất. Phụ thuộc vào loại phương tiện và tải trọng thông thường khi phương tiện đỗ lâu dài, phép tính an toàn được thực hiện cho trường hợp “rỗng” hoặc “có tải”. Về mặt hình thức, tình huống an toàn được xác định khi hệ số an toàn lớn hơn “1”.

...

...

...

CHÚ THÍCH  Đối với phép tính an toàn, sử dụng các giá trị sau:

- trong trường hợp có tải, hệ số an toàn ≥1,1;

- trong trường hợp rỗng, hệ số an toàn ≥1,4.

C.2.6.2  An toàn chống lăn

Kết quả của phép tính hệ số an toàn chống lăn được thể hiện trong Bảng C.5.

Bảng C.5 - An toàn chống lăn cho phương tiện/đơn nguyên rỗng

Rỗng

Đường kính bánh xe lớn nhất

...

...

...

C.2.6.3  An toàn chống trượt

Các kết quả trung gian sử dụng trong phép tính an toàn chống trượt được thể hiện trong Bảng C.6 và Bảng C.7.

Bảng C.6 - Phép tính lặp theo TCVN 14565-1:2025, 6.14, trường hợp không tải

Không tải: Khối lượng thiết kế ở trạng thái làm việc

m_st

F_perp,ax

F_B,ax,st

...

...

...

F_B,tr,req,rem

F_N,rem

τ_ax,i

Nhiều đơn nguyên

247 400

2 425 365

63 059

...

...

...

0,026

Giá chuyển hướng

Bộ trục bánh xe

B2

3

17 600

172 539

0

...

...

...

63 059

2 252 862

0,028

4

17 600

172 539

0

0

63 059

...

...

...

0,030

B4

7

18 767

183 979

0

0

63 059

1 896 308

...

...

...

8

18 767

183 979

0

0

63 059

1 712 329

0,037

B6

...

...

...

17 600

172 539

0

0

63 059

1 539 791

0,041

12

17 600

...

...

...

0

0

63 059

1 367 252

0,046

B3

5

18 767

183 979

...

...

...

0,049

54 574

1 183 273

0,046

6

18 767

183 979

9 003

0,049

...

...

...

999 293

0,046

B5

9

18 767

183 979

9 003

0,049

37 603

...

...

...

0,046

10

18 767

183 979

9 003

0,049

29 118

631 335

0,046

...

...

...

1

16 100

157 834

10 940

0,069

21 839

473 501

0,046

2

...

...

...

157 834

10 940

0,069

14 559

315 667

0,046

B7

13

16 100

...

...

...

10 940

0,069

7 280

157 834

0,046

14

16 100

157 834

10 940

...

...

...

0

0

0,046

CHÚ THÍCH  Việc tách khối lượng tổng của phương tiện thành khối lượng riêng cho từng bộ trục bánh xe là đủ mà không cần quan tâm đến vị trí sau dấu thập phân.

Bảng C.7 - Phép tính lặp theo TCVN 14565-1:2025, 6,14, trường hợp có tải

Có tải: Khối lượng thiết kế ở trạng thái làm việc cộng tải (tải hãm lớn nhất)

m_st

...

...

...

F_B,ax,st

τ_req,max,ax

F_B,tr,req,rem

F_N,rem

τ_ax,i

Nhiều đơn nguyên

261400

2562579

...

...

...

67 139

2 562 579

0,026 2

Giá chuyển hướng

Bộ trục bánh xe

B2

3

18 350

...

...

...

0

0,000

66 627

2 382 701

0,028 2

4

18 350

179 891

0

...

...

...

66 627

2 202 810

0,030 2

B4

7

20 100

197 047

0

0,000

...

...

...

2 005 763

0,033 2

8

20 100

197 047

0

0,000

66 627

1 808 716

...

...

...

B6

11

18 350

179 891

0

0,000

66 627

1 628 824

0,040 9

...

...

...

18 350

179 891

0

0,000

66 627

1 448 933

0,046 0

B3

5

...

...

...

197 047

9 003

0,046

57 566

1 251 886

0,046 0

6

20 100

197 047

...

...

...

0,046

48 563

1 054 839

0,046 0

B5

9

20 100

197 047

9 003

...

...

...

39 560

857 792

0,046 2

10

20 100

197 047

9 003

0,046

30 557

...

...

...

0,046 2

B1

1

16 850

165 186

10 940

0,066

23 009

492 559

...

...

...

2

16 850

165 186

10 940

0,066

15 370

330 372

0,046 2

B7

...

...

...

16 850

165 186

10 940

0,066

7 731

165 186

0,046 2

14

16 850

...

...

...

10 940

0,066

92

0

0,046 2

Các kết quả tính toán hệ số an toàn chống trượt được thể hiện trong Bảng C.8.

Bảng C.8 - An toàn chống trượt cho phương tiện/đơn nguyên rỗng và có tải

Bộ trục bánh xe

Đường kính bánh xe lớn nhất

...

...

...

(Có tải)

1

2,6

2,59

2

2,6

2,59

3

NF

...

...

...

4

NF

NF

5

2,6

2,63

6

2,6

2,63

...

...

...

NF

NF

8

NF

NF

9

2,6

2,63

10

...

...

...

2,63

11

NF

NF

12

NF

NF

13

2,6

...

...

...

14

2,6

2,59

NF = các bộ trục bánh xe không được trang bị hãm đỗ.

C.2.6.4  An toàn giữ

Kết quả của phép tính an toàn giữ được thể hiện trong Bảng C.9.

Bảng C.9 - An toàn giữ cho phương tiện/đơn nguyên không tải

Không tải

...

...

...

1,27

C.2.6.5  Độ bám giữa bánh xe và ray (tĩnh)

Độ bám giữa bánh xe và ray (tĩnh) được tính theo TCVN 14565-1:2025 (ISO 20138-1:2018), 6.12 áp dụng đường kính bánh xe nhỏ nhất (xem Bảng C.10).

Bảng C.10 - Hệ số bám giữa bánh xe và ray (tĩnh) cho đường kính bánh xe nhỏ nhất

Bộ trục bánh xe

Đường kính bánh xe nhỏ nhất

Không tải

Có tải

1

...

...

...

0,047

2

0,046

0,047

3

0

0

4

0

...

...

...

5

0,046

0,046

6

0,046

0,046

7

0

0

...

...

...

0

0

9

0,046

0,046

10

0,046

0,046

11

...

...

...

0

12

0

0

13

0,046

0,047

14

0,046

...

...

...

C.2.7  Hãm thường

C.2.7.1  Yêu cầu chung

Việc tính toán hãm thường được thực hiện theo các chế độ và điều kiện tải trọng yêu cầu.

C.2.7.2  Lực cản hãm của các loại thiết bị hãm đơn lẻ

Hình C.4 thể hiện tổng các lực hãm khác nhau theo tốc độ, liên quan đến ray, của từng loại thiết bị hãm.

CHÚ DẪN:

X

tốc độ, tính bằng km/h

...

...

...

lực cản hãm, tính bằng kN

Tổng lực cản hãm của thiết bị hãm loại hãm đĩa trên các bộ trục bánh xe 5 đến 10, tính bằng kN.

Tổng lực cản hãm của thiết bị hãm loại hãm điện động trên các giá chuyển hướng B1, B2, B6, B7, tính bằng kN.

Lực cản hãm của “sức cản đoàn tàu”, tính bằng kN.

Hình C.4 - Lực cản hãm của các loại thiết bị hãm theo tốc độ

C.2.7.3  Quãng đường hãm giảm tốc

...

...

...

Bảng C.11 - Quãng đường hãm giảm tốc

Δt = 0,01

Phạm vi tốc độ

v₀ - v₁ (km/h)

200-120

Quãng đường hãm giảm tốc có tải

s (m)

1 513

Quãng đường hãm giảm tốc không tải

...

...

...

1 440

C.2.7.4  Hệ số bám yêu cầu giữa bánh xe và ray

Hệ số bám yêu cầu giữa bánh xe và ray được tính theo TCVN 14565-1:2025 (ISO 20138-1:2018), 5.6.4, Công thức (42), áp dụng các giá trị tức thời.

Hình C.5 thể hiện hệ số bám yêu cầu tính toán cho từng bộ trục bánh xe theo tốc độ tàu.

Chú dẫn

X

tốc độ, tính bằng km/h

Y

...

...

...

hệ số bám yêu cầu τ_req trên các bộ trục bánh xe 1, 2, 13, 14.

hệ số bám yêu cầu τ_req trên các bộ trục bánh xe 3, 4, 11, 12.

hệ số bám yêu cầu τ_req trên các bộ trục bánh xe 5, 6, 7, 8, 9, 10.

Hình C.5 - Hệ số bám giữa bánh xe và ray theo tốc độ và loại bộ trục bánh xe

C.2.7.5  Phân bố lực hãm để đạt được gia tốc hãm trung gian của hãm thường

Để đạt được giá trị mục tiêu của gia tốc hãm, cần phải phối hợp/phân bố các lực hãm khả dụng vì các hệ thống hãm tạo ra những lực hãm khác nhau.

...

...

...

Việc phân bố lực hãm có thể tuân theo các quy tắc sau:

- tỷ lệ tái sinh cao;

- giảm thiểu mài mòn;

- giảm chi phí bảo trì, v.v.

Cơ sở cho quá trình phối hợp này là kiến thức về phân bố/phát triển lực hãm và giá trị lớn nhất.

Theo các quy tắc phân bố, các lực hãm cần được ưu tiên.

Trong ví dụ đồ họa dưới đây của hệ thống hãm hai cấp, giá trị mục tiêu của gia tốc hãm là 0,7 m/s^2 khi tốc độ dưới 170 km/h và 0,6 m/s^2 khi tốc độ trên 170 km/h.

Tùy thuộc vào yêu cầu hãm, các giá trị lực hãm cần thiết được tính toán và điều khiển bởi hệ thống quản lý hãm.

Giá trị lực cản hãm tổng hợp này phải được cung cấp dưới dạng tổng của tất cả các lực hãm khả dụng từ các hệ thống hãm được áp dụng (xem Hình C.6).

...

...

...

Chú dẫn

X

tốc độ, tính bằng km/h

Y

lực, tính bằng kN

Tổng lực hãm của thiết bị hãm loại hãm đĩa trên các bộ trục bánh xe 5 đến 10, tính bằng kN.

...

...

...

Lực cản hãm của “sức cản đoàn tàu”, tính bằng kN.

Lực cản hãm tổng hợp F_Bδ, tính bằng kN.

Hình C.6 - Lực cản hãm

Chú dẫn

X

tốc độ, tính bằng km/h

...

...

...

gia tốc hãm, tính bằng m/s^2

gia tốc hãm tức thời của phương tiện/đơn nguyên có tính đến “sức cản đoàn tàu”, tính bằng m/s^2.

gia tốc hãm tức thời của phương tiện/đơn nguyên không tính đến “sức cản đoàn tàu”, tính bằng m/s^2.

Hình C.7 - Gia tốc hãm của phương tiện/đơn nguyên có tải

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] TCVN 13894-1:2023, Ứng dụng đường sắt - Hệ thống hãm của tàu tốc độ cao - Phần 1: Yêu cầu và định nghĩa

...

...

...

[3] EN 13452-1, Railway applications - Braking - Mass transit brake systems - Part 1: Performance requirements (Ứng dụng đường sắt - Hãm - Hệ thống hãm cho giao thông khối lượng lớn - Phần 1: Yêu cầu về tính năng)

[4] EN 13452-2, Railway applications - Braking - Mass transit brake systems - Part 2: Methods of test (Ứng dụng đường sắt - Hãm - Hệ thống hãm cho giao thông khối lượng lớn - Phần 2: Phương pháp thử nghiệm)

[5] EN 14067-1, Railway applications - Aerodynamics - Part 1: Symbols and units (Ứng dụng đường sắt - Khí động học - Phần 1: Ký hiệu và đơn vị)

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

[7] EN 15663, Railway applications - Definition of vehicle reference masses (Ứng dụng đường sắt - Định nghĩa khối lượng tham chiếu của phương tiện)

[8] EN 16185 (all parts), Railway applications - Braking systems of multiple unit trains (Ứng dụng đường sắt - Hệ thống hãm của đoàn tàu nhiều đơn nguyên)

[9] ISO/TR 22131, Railway applications - Railway braking - Country specific applications for ISO 20138-1 (Ứng dụng đường sắt - Hãm đường sắt - Các ứng dụng đặc thù theo từng quốc gia cho ISO 20138-1).

MỤC LỤC

...

...

...

Lời giới thiệu

1  Phạm vi áp dụng

2  Tài liệu viện dẫn

3  Thuật ngữ và định nghĩa

4  Kí hiệu

5  Giải thích tổng quát về phương pháp tính toán từng bước

5.1  Phương pháp

5.2  Mô hình lực hãm

5.3  Thuật toán

...

...

...

6  Các lưu ý khi tính toán quãng đường dừng/giảm tốc và gia tốc

6.1  Độ chính xác của các giá trị đầu vào

6.2  Tính toán quãng đường

6.3  Các đặc tính chung

6.4  Đặc tính của từng loại thiết bị hãm

6.5  Đặc tính ban đầu và vận hành

6.6  Các tính toán giảm tốc khác

7  Tính toán hãm khi đứng yên

Phụ lục A (quy định) Quy trình tính toán động năng

...

...

...

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

Thư mục tài liệu tham khảo