Phân tích động lực học tương tác giữa tải trọng đoàn tàu và tà vẹt trong đường sắt tốc độ cao

 Tác giả: TS. NGUYỄN VĂN ĐĂNG
              ThS. KIỀU QUANG THÁI
              Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải
              TS. TRẦN LÊ HƯNG
               École nationale des Ponts et des Chaussées (Paris, Pháp)

Mô hình tổng thể động học thanh tà vẹt

Đường sắt tốc độ cao là một kiểu vận tải hành khách bằng đường sắt hoạt động với tốc độ cao trên 200 km/h, tại nhiều quốc gia trên thế giới, tốc độ khai thác của tàu cao tốc đã đạt 300 - 350 km/h. Trong thành phần cấu tạo kết cấu tầng trên của đường sắt tốc độ cao, tà vẹt là bộ phận quan trọng có nhiệm vụ đỡ ray và giữ chính xác vị trí trong suốt quá trình vận hành khai thác tuyến đường, đảm bảo đoàn tàu di chuyển an toàn với vận tốc cao. Các vấn đề động lực học của tà vẹt có ảnh hưởng tới toàn bộ đường ray và nền đường. Việc xác định chuyển vị hay nội lực của tà vẹt sẽ là cơ sở để tính toán mật độ tà vẹt (khoảng cách giữa các thanh tà vẹt) cũng như tăng cường độ cứng của nền phía dưới.

Các nghiên cứu trước đây bằng phương pháp giải tích chủ yếu tập trung mô phỏng đường ray bằng một dầm có chiều dài vô tận, được đặt trên một nền đất, hoặc một dầm có chiều dài vô tận được đặt trên các gối với khoảng cách đều. Những bài toán trên hầu hết được xây dựng trên đoạn đường thẳng, nơi mà đoàn tàu được coi như chuyển động thẳng đều với vận tốc không đổi hoặc được xây dựng trên đoạn đường cong, nơi lực ngang tác động lên thanh ray từ đoàn tàu là không thể bỏ qua.

Bên cạnh đó, phương pháp số cũng được phát triển dựa trên thuật toán phần tử hữu hạn, thuật toán phần tử rời rạc, hoặc kết hợp cả hai thuật toán trên. Điểm mạnh của các phương pháp số là kết quả hiển thị, tính toán được trong không gian 3 chiều, nhưng các phương pháp này tồn tại một số điểm yếu về thời gian tính, điều kiện biên mô phỏng, thuật toán trong những bài toán phi tuyến.

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