EN
Vai trò bảo vệ chính của lan can đường sắt
Dọc theo các tuyến đường sắt, người ta sử dụng một loại lan can bảo vệ nhằm giữ tàu chạy đúng trên đường ray trong trường hợp tàu phải đột ngột thay đổi hướng hoặc khi một chiếc ô tô đi qua đường ngang. Nếu tàu va chạm vào đầu đường ray, những lan can bảo vệ khổng lồ bao quanh đường ray và mép bánh xe tàu khi tàu có nguy cơ trật bánh sẽ trở thành điểm chịu lực giúp giữ tàu trên đường ray then chốt. Nếu không có những lan can bảo vệ này, tàu sẽ trèo lên đường ray và bị trật bánh. Các lực bên ngoài đẩy tàu sang hai bên sẽ khiến tàu trở lại đúng vị trí trên đường ray. Về cơ bản, lực tác động lên đường ray mang tính thẳng đứng, còn các lực ngang gây ra nguy cơ trật bánh thì được hỗ trợ bởi các lan can bảo vệ. Các lan can bảo vệ tại những vị trí then chốt như nút giao, cầu vượt và đường ngang là yếu tố quyết định giữa việc kiểm soát thành công một vụ trật bánh hay để xảy ra nguy cơ đe dọa đến tính mạng hành khách trên tàu cũng như người và hàng hóa đang được vận chuyển bằng đường bộ.
Cách các thanh chắn đường sắt giảm thiểu nguy cơ va chạm ngang tại các điểm giao cắt đường bộ – đường sắt
Khi ô tô hoặc xe tải lái lên đường ray tàu hỏa, khả năng xảy ra tai nạn va chạm giữa tàu và phương tiện giao thông là rất cao. Tuy nhiên, các thanh chắn đường sắt tại các điểm giao cắt đường bộ – đường sắt giúp giảm thiểu nguy cơ va chạm và tai nạn bằng cách hấp thụ và lệch hướng lực tác động từ các va chạm. Để thực hiện điều này, các thanh chắn đường sắt cung cấp các thành phần hệ thống lệch hướng và kiểm soát va chạm nhằm định hướng và chuyển hướng các sự cố va chạm tại các điểm giao cắt ngang. Chức năng kiểm soát và định hướng của các thanh chắn cũng góp phần ngăn ngừa trật bánh ngang của tàu hỏa. Ngoài việc cứu người và giảm đáng kể chi phí cho cộng đồng, các thanh chắn còn bảo vệ hệ thống kiểm soát giao cắt và trật bánh cũng như thiết bị đường ray. Trong quá trình thi công, vị trí lắp đặt các thanh chắn được xác định sao cho mang lại mức độ bảo vệ tối ưu chống lại việc phương tiện đi vào đường ray.
Hướng dẫn bánh xe trong trường hợp va chạm: Chuyển hướng chuyển động lệch khỏi đường ray
Trong một va chạm bên hông, một rào chắn có thể thực hiện một số chức năng:
Giữ cố định mặt bích: Chúng giữ chặt mặt bích bánh xe, ngăn chặn hiện tượng trượt ngang.
Định hướng lại lực va chạm: Các bề mặt chịu va chạm xiên chuyển động ngang thành chuyển động dọc theo đường ray.
Ngăn ngừa hiện tượng bánh xe trèo lên ray: Chiều cao cụ thể của chúng ngăn chặn bánh xe trèo lên trên ray.
Hệ thống gò giữ tích hợp này có thể duy trì sự căn chỉnh giữa bánh xe và ray, ngay cả khi chịu các lực ngang mạnh. Dữ liệu của Cơ quan An toàn Đường sắt Hoa Kỳ (FRA) cho thấy các điểm giao cắt có lắp thanh chắn gặp tai nạn trật bánh nhiều hơn 74% so với những điểm không có thanh chắn. Điều này cho thấy thiết kế của các rào chắn đường sắt chỉ làm giảm thiểu tai nạn trật bánh ở mức độ hạn chế.
Thiết kế có chủ đích của thanh chắn đường sắt tại các cơ sở hạ tầng có nguy cơ cao
Các thanh chắn đường sắt chỉ được lắp đặt tại những vị trí có nguy cơ trật bánh cao, chứ không được bố trí một cách ngẫu nhiên; do đó, trên các đoạn đường cong của tuyến đường sắt, thanh chắn luôn được ưu tiên lắp đặt. Nguyên nhân là do lực ly tâm đẩy phương tiện chạy trên đường sắt ra ngoài, làm tăng áp lực tiếp xúc giữa mép bánh xe và giảm độ bám dính. Trong tình huống chịu lực ngang lớn, nguy cơ trật bánh tăng lên đáng kể.
Định vị dựa trên cơ sở vật lý: Kiểm soát lực ly tâm và tiếp xúc mép bánh xe
Cấu tạo của ray trong tại các đoạn đường cong bao gồm các thanh chắn. Khoảng cách giữa các thanh chắn và ray chạy thường rất nhỏ, thường dao động từ 6 đến 12 inch (khoảng 15–30 cm), và được thiết kế dựa trên cấp hạng đường sắt, tốc độ vận hành, hình học của phương tiện chạy trên đường sắt, v.v. Khoảng cách nhỏ này giúp thực hiện các chức năng sau:
Chặn mép bánh xe trước khi xảy ra sự cố trật bánh
Giảm thiểu độ dịch chuyển ngang nhằm hạn chế hiện tượng mép bánh trèo lên ray
Từ từ đưa bánh xe trở lại vị trí đúng trên ray chạy
Hệ thống lan can được thiết kế với độ cứng và góc nghiêng nhất định nhằm ổn định và hấp thụ năng lượng động học trong quá trình va chạm với lan can, đồng thời tránh để lan can bị va chạm gây ra hiện tượng giảm tốc đột ngột hoặc phá hủy cấu trúc. Lý luận dựa trên đánh giá rủi ro tương tự cũng được áp dụng khi bố trí lan can trên cầu, trong hầm và trên các mái dốc do mức độ rủi ro gia tăng đối với cả lan can lẫn khu vực xung quanh, từ đó hình thành một khu vực an toàn toàn diện, được xây dựng dựa trên đánh giá rủi ro.
Lan can đường sắt so với ray kiểm soát: Hợp tác vì an toàn
Trong việc đảm bảo an toàn trên đường sắt, thanh chắn an toàn (guardrails) và thanh kiểm soát (check rails) thực hiện các chức năng khác nhau. Thanh chắn an toàn được lắp đặt dọc theo mép trong của đường ray tại các cầu và nơi giao cắt đường bộ – những khu vực có nguy cơ xảy ra tai nạn cao nhất. Mục đích chính của chúng là hạn chế hậu quả khi tàu bị trật bánh. Khi bánh xe tàu rời khỏi ray, thanh chắn an toàn sẽ định hướng và đẩy bánh xe tránh xa vùng bên ngoài ray, đồng thời hấp thụ một phần lực va chạm. Ngược lại, thanh kiểm soát đảm nhiệm vai trò đối lập. Thanh kiểm soát được lắp đặt dọc theo mép trong của ray tại các đoạn cong. Thanh kiểm soát chủ động kiểm soát ảnh hưởng của lực ly tâm bằng cách 'kẹp' mép lốp (flanges) của bánh xe, từ đó giữ cho bánh xe luôn nằm gọn trong ray và duy trì vị trí đúng trong suốt quá trình vào cua. Điều này trái ngược với thanh chắn an toàn, vốn ở một số vị trí được kỳ vọng thực hiện chức năng mà không gây chú ý. Thanh chắn an toàn được sử dụng tại những khu vực mà hậu quả nếu xảy ra sự cố sẽ nghiêm trọng nhất. Ngược lại, thanh kiểm soát thường xuất hiện phổ biến nhất tại những vị trí đòi hỏi đường sắt phải được bảo trì định kỳ.
Thanh chắn đường sắt có tính năng đặc biệt
Mục đích chính: Điều hướng bánh xe bị trật bánh; Ngăn chặn hiện tượng bánh xe leo lên ray ở các đoạn cong
Kích hoạt: Chứa giữ phương tiện sau khi trật bánh; Ngăn ngừa trật bánh trước khi xảy ra
Vị trí lắp đặt chính: Cầu, đường ngang; Các đoạn cong sắc (độ thiếu cân bằng siêu cao >2°)
Cơ chế hoạt động: Hấp thụ năng lượng va chạm ngang; Kiểm soát động học khe hở giữa mép bánh xe và ray
Các câu hỏi thường gặp
Chức năng chính của thanh chắn đường sắt là gì?
Chức năng chính của thanh chắn đường sắt là điều hướng các lực ngang phát sinh trong các sự cố trật bánh hoặc va chạm tại các vị trí hạ tầng trọng yếu như đoạn cong, điểm giao cắt và đường ngang.
Thanh chắn đường sắt thường được lắp đặt ở đâu?
Thanh chắn đường sắt được lắp đặt tại các vị trí có nguy cơ cao xảy ra trật bánh như các đoạn cong sắc, cầu, hầm và đường ngang — những nơi chịu tác động của các lực bên ngoài như lực ly tâm hoặc xâm nhập của phương tiện.
Thanh chắn đường sắt khác với thanh kiểm soát (check rail) như thế nào?
Hàng rào bảo vệ đường ray được thiết kế nhằm kiểm soát hiện tượng trật bánh bằng cách định hướng lại bánh xe và hấp thụ năng lượng va chạm ngang. Ngược lại, thanh dẫn hướng (check rails) được thiết kế để giữ cho bánh xe luôn nằm đúng vị trí và duy trì độ thẳng hàng khi di chuyển qua các đoạn cong hẹp.