bộ giáo dục v đo tạo
trờng đại học giao thông vận tải Nguyễn Hữu Thiện

nghiên cứu lựa chọn tối u cắt dọc
đờng sắt đô thị ở việt nam

Chuyên ngành: Xây dựng đờng sắt
Mã số: 62.58.35.01 tóm tắt luận án tiến sĩ kỹ thuật Luận án đợc bảo vệ trớc Hội đồng chấm luận án cấp nhà nớc
tại Trờng Đại học Giao thông Vận tải
vào hồi 8 giờ 30 phút ngày 7 tháng 8 năm 2009

Có thể tìm hiểu luận án tại th viện: Trờng Đại học GTVT 30

DAnh mục công trình của tác giả

Tên TG, Năm XB, Tên sách, Nhà XB, Nơi XB
1.
Hệ thống thông số kỹ thuật của ĐSĐT Thế giới và lựa chọn, một số
thông số cơ bản cho ĐSĐT ở Việt Nam, số 5, (2003), Tạp chí
KHGTVT, Trờng Đại học GTVT tr.251-258.
2.
Bàn về các yếu tố ảnh hởng tới tối u mặt cắt dọc đờng sắt đô thị
ở Việt Nam, Số 12, (2005), Tạp chí KHGTVT, Trờng ĐHGTVT
tr.115-119.
3.
Lựa chọn MCD tối u ĐSĐT bằng phơng pháp thuật giải di
truyền, Tạp chí Cầu đờng Việt Nam, số 3, (2008), tr.30-33.

Chơng 2: Xây dựng mô hình bài toán
2.1 Các điều kiện ràng buộc 5
2.1.1 Độ dốc tối đa 5
2.1.2 Độ dốc nhỏ nhất 5
2.1.3 Chiều dài dốc 5
2.1.4 Đờng cong đứng 5
2.1.5 Độ dốc trong ga 6
2.1.6 Các ràng buộc khác 6
2.1.6.1 Các ràng buộc mang tính quy định của quy trình 6
2.1.6.2 Các ràng buộc khác 6
2.1.7 So sánh các ràng buộc của ĐSĐT với ĐSQG 8
2.2 Hàm mục tiêu 9
2.2.1 Chi phí xây dựng 9
2.2.2 Chi phí khai thác 9
2.2.3 So sánh phơng pháp NPV với Kinh phí dẫn xuất và lựa
chọn hàm mục tiêu của bài toán thiết kế MCDTU
9
2.2.4 u điểm của phơng pháp Kdc khi biểu thị hàm mục tiêu
11
2.3 Mô hình bài toán 11
Chơng 3 : Các phơng pháp lựa chọn mặt cắt dọc tối u
3.1 Phơng pháp quy hoạch động 13
3.1.1 Giới thiệu phơng pháp 13
3.1.2 Xem xét quá trình quyết định nhiều bớc 13
3.1.3 Nguyên lý tối u Bellman 14
3.1.4 áp dụng ph
ơng pháp QHĐ vào việc tìm MCDTUĐSĐT
14
3.1.5 Nhận xét về phơng pháp QHĐ 15
3.2 Phơng pháp thuật giải di truyền (GA) 15

2. Những hạn chế của Luận án và hớng nghiên cứu tiếp
Trong khuôn khổ Luận án này do trình độ và thời gian hạn chế, NCS
mới đề cập và giải quyết đợc phơng pháp luận cơ bản ở mức độ sâu sắc
nhất định.
Luận án cha nghiên cứu đến các PP hiện đại khác nh Lô gic mờ để
giải các bài toán kinh tế kỹ thuật khác trong ngành đờng sắt.
28

Kết luận
1. Những kết quả chính đã đạt đợc của Luận án
Luận án đã trình bày một cách có hệ thống cách tiếp cận và giải quyết
bài toán tối u MCDĐSĐT:
Về các ràng buộc
Luận án đã nghiên cứu và tập hợp các tiêu chuẩn thiết kế cắt dọc
ĐSĐT của các nớc, các tiêu chuẩn liên quan khác của Việt Nam nh tĩnh
không giao vợt, làm cơ sở dự kiến áp dụng cho ĐSĐT ở Việt Nam.
Luận án đã vận dụng những khái niệm về trờng nhìn, tỷ lệ vàng
trong kiến trúc, điều kiện chiếu nắng và tơng quan chiều cao giữa kiến trúc
cũ và mới thuộc kiến trúc cảnh quan đô thị, để lợng hóa thành các biểu
thức trong hệ ràng buộc mà tiêu chuẩn về ĐS thông thờng của VN và
ĐSĐT các nớc cha đề cập cụ thể.
Về Hàm mục tiêu
Luận án đã đề xuất một công thức kinh phí dẫn xuất điều chỉnh Kdc
làm hàm mục tiêu cho bài toán TUMCD trên cơ sở chứng minh đợc giá trị
của nó tơng đơng với phơng pháp NPV, là một phơng pháp u việt
trong số các phơng pháp đánh giá hiệu quả đầu t hiện đang đợc áp dụng.
Về Phơng pháp GA
Đây là một phơng pháp tơng đối mới. Luận án đã nghiên cứu áp
dụng để giải bài toán tìm tối u cắt dọc đờng sắt đô thị.
Với bài toán tối u cắt dọc ĐSĐT, luận án đã thiết lập đợc Mô hình

trong đó có những ràng buộc về cảnh quan còn cha đợc đề cập cụ thể
trong các quy trình hiện nay.
Xây dựng hàm mục tiêu đánh giá đợc hiệu quả đầu t có cơ sở lý
luận khá vững chắc, đủ tin cậy, thuận tiện trong tính toán.
Bằng việc áp dụng phơng pháp thuật giải di truyền GA, luận án đã
góp phần bổ sung thêm một phơng pháp tìm kiếm tối u cắt dọc đờng sắt
nói chung và ĐSĐT nói riêng.
Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu, giúp các kỹ s thiết kế có thể
tham khảo và vận dụng khi thiết kế cắt dọc ĐSĐT nhằm xây dựng tuyến
ĐSĐT có mặt cắt dọc hợp lý, tiết kiệm đợc năng lợng và hài hòa với cảnh
quan kiến trúc đô thị.
3. Mục tiêu và nhiệm vụ
Mục tiêu và nhiệm vụ của luận án là thiết lập và giải đợc mô hình
toán đó là hàm mục tiêu kinh phí dẫn xuất điều chỉnh thỏa mãn các điều
kiện ràng buộc bằng các phơng pháp t
ơng đối mới là thuật giải di truyền
(GA) trên cơ sở so sánh với quy hoạch động để tìm ra mặt cắt dọc hợp lý.
Cài đặt các phơng pháp này trong máy tính.
2
4. Phơng pháp nghiên cứu
áp dụng một số lý thuyết tìm kiếm tối u, ứng dụng tin học nh ngôn ngữ
VBA, Matlab để thử nghiệm trên tuyến ĐSĐT cụ thể.
5. Phạm vi nghiên cứu
ĐSĐT bao gồm: MRT, LRT,Monorail và đờng sắt mới (đệm từ, không lu,
bánh lốp)
Đề tài tập trung nghiên cứu xác định cao độ đỉnh ray trên chính tuyến của
LRT và MRT. Trên cơ sở đã xác định: Bình diện tuyến, ga, kết cấu công
trình, khẩu độ nhịp.
6. Cấu trúc Luận án
Ngoài phần Mở đầu, Kết luận, Phụ lục, Luận án có 4 chơng:

MCD xem xét cho thấy, phơng án có trị số min theo GA là 35.94 kw/h,
theo phơng pháp QHĐ là 35.93 kw/h, chênh lệch tính toán bằng 0.03%.
Với bài toán thiết kế MCD thì độ chính xác này là một kết quả tính toán mỹ
mãn xét theo khía cạnh so sánh kinh tế. Một lần nữa có thể nói phơng pháp
GA là một phơng pháp tính toán đáng tin cậy.
- Về tiêu hao điện năng theo phơng án 1 của TEWESTlà 55.30 kw/h.
Phơng án điều chỉnh đợc đa vào xem xét là 35.93 kw/h. Sở dĩ nh vậy là
do, đoàn tàu sau khi khởi động ở ga, xuống dốc nhờ thế năng, tăng gia tốc
đoàn tàu, rút ngắn thời gian kéo tàu. Khi tàu vào ga, nhờ lực cản lên dốc
giảm tốc độ đoàn tàu, rút ngắn thời gian hãm, giảm thiểu phát nhiệt do hãm,
giảm tiêu hao năng lợng hãm.
Qua tính toán ở trên, năng lợng điện tiêu hao tiết kiệm đợc so với
phơng án của TEWEST là 35%. Một tỷ lệ tiết kiệm điện năng thật đáng
nói, nhất là hiện nay đã bớc vào kỷ nguyên khan hiếm năng lợng.
- Phơng án của TEWEST không xét đến cảnh quan, dốc đi bằng từ
đầu đến cuối. Có thể nói TEWEST đã không dùng một mô hình tối u nào
về mặt cắt dọc trong thiết kế.
Để góp phần tích cực vào Chiến lợc tiết kiệm năng lợng quốc gia
thậm chí là toàn cầu thì việc áp dụng Mặt cắt dọc tiết kiệm năng lợng: Cao
lên ở ga và thấp xuống ở giữa khu gian là điều hết sức cần thiết.
3

Chơng 1: Tổng quan về đờng sắt đô thị và nghiên cứu MCD
tối u ĐSĐT ở Việt Nam
1.1 Đờng sắt đô thị trên thế giới
1.1.1 Mạng lới đờng sắt đô thị trên thế giới
Khoảng 30 năm gần đây, ĐSĐT phát triển rất nhanh trên thế giới.
Trớc năm 1970 chỉ có ít thành phố có hệ thống ĐSĐT thì đến năm 1991 đã
có khoảng 160 thành phố có hệ thống này và khoảng 30 thành phố khác
đang xây dựng nằm rải rác ở 60 nớc trên thế giới.

về thiết kế tối u đại tu đờng sắt. Tác giả đã áp dụng phơng pháp quy
hoạch động làm phơng pháp chính để giải quyết vấn đề.
Đồng thời với việc nghiên cứu tối u MCDĐS thì các nghiên cứu
khác về tối u đờng sắt cũng đã đợc các nhà khoa học tiến hành:
TS. Lê Hải Hà đã bảo vệ luận án: Cải tạo và nâng cấp tuyến đờng
sắt Việt Nam năm 1993. Tác giả đã xây dựng trình tự tối u, thực hiện các
biện pháp cải tạo khu gian để chuyển đờng sang khổ tiêu chuẩn trên cơ sở
giải bài toán đa mục tiêu bằng phơng pháp tìm định hớng.
1.3 Nhiệm vụ của Luận án
Nhiệm vụ đợc đặt ra đối với luận án là: Nghiên cứu các yếu tố ảnh
hởng đến việc lựa chọn tối u MCDĐSĐT. So sánh các phơng án MCD
với nhau, thông qua việc thiết lập hàm mục tiêu, xác định hiệu quả đầu t
.
Nghiên cứu một phơng pháp lựa chọn tối u lần đầu tiên áp dụng vào
chuyên ngành đờng sắt để đánh giá lựa chọn phơng án MCDĐSĐT. Các
vấn đề này sẽ đợc lần lợt trình bày trong các chơng tiếp theo.
25

B
ảng các phơng án độ dốc dọc

Độ
dốc
()
Cao
độ
đầu
dốc
(m)
Độ

120 -0.25 13.93 460 4.26 11.94 6.43 10.94 2.52 11.94 4.70 10.94
Phú Lâm 120 -0.25 13.90 120 0.00 13.90 0.00 13.90 0.00 13.10 0.00 13.1
330 -0.25 13.87 Phú Lâm 120 0.00 13.90 0.00 13.90 0.00 13.10 0.00 13.1
380 -0.20 13.79 350 -5.71 13.90 -8.57 13.90 -3.43 13.10 -6.29 13.1
120 -0.20 13.71 360 4.97 11.90 7.75 10.90 2.75 11.90 5.53 10.9
CV Phú Lâm 120 -0.20 13.69 120 0.00 13.69 0.00 13.69 0.00 12.89 0.00 12.89
380 -0.20 13.66 CV Phú Lâm 120 0.00 13.69 0.00 13.69 0.00 12.89 0.00 12.89
580 0.00 13.59 480 -4.17 13.69 -6.25 13.69 -2.50 12.89 -4.58 12.89
An Lạc 120 0.00 13.59 480 3.96 11.69 6.04 10.69 2.29 11.69 4.38 10.69
An Lạc 120 0.00 13.59 0.00 13.59 0.00 12.79 0.00 12.79
Chiều
dài
dốc
(m)
Các phơng án điều chỉnh
PA5PA3PA2
Phơng án 1 (TEWEST)
PA4
Ga Chiều dài
dốc
(m)
Độ dốc
()
Cao độ
đầu dốc
(m)
Ga

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
-5

Chỉ xét các chi phí biến đổi theo chiều cao đó là trụ cầu. Dễ dàng tính toán
khối lợng thể tích bê tông cốt thép theo m
3
cho từng đoạn dốc. Để đơn
giản và cũng phù hợp với thực tế tính đơn giá, đơn giá xây dựng đợc xem
nh không biến đổi theo chiều cao.
- Tính toán chi phí khai thác:
ở bài toán so sánh các phơng án MCD các
chi phí khai thác khác đợc xem là giống nhau, chỉ có chi phí năng lợng
điện là khác nhau nên đợc đa vào tính toán.
-Hàm mục tiêu

Sau khi tính toán xong chi phí xây dựng và chi phí khai thác, đa các chi
24
4.2.1 Các số liệu đầu vào

- Đoàn tàu: Lấy đoàn tàu đô thị gồm 2 đầu kéo ( 2 toa động cơ) + 1 toa
moóc. Toa động cơ ký hiệu A và toa moóc ký hiệu B sắp xếp theo sơ đồ
sau : A + B +A. Trọng lợng đoàn tàu 3 toa là 151T.
- Các đờng đặc trng lực kéo, lực hãm: Đã trình bày ở mục 4.1
- Các yếu tố về đờng nh dốc, đờng cong: Lấy theo tài liệu TEWEST
- Mô thức chạy tàu: Kéo - Quán tính - Hãm
- Kiểm tra các điều kiện ràng buộc
Tiến hành kiểm tra các điều kiện ràng buộc cho từng đoạn cắt dọc ở từng
phơng án theo mẫu (chơng trình) bảng sau :

1Imax 40
2Imin
2
3Ldoc m

4
)
Dun
g
sai

%
25%
Tỷ Lệ KTTốt
5.1) TL1 m
6
.30
Dãy Phibonaci tỷ lệ 1/1
5.2) TL2 m
10.80
Dãy Phibonaci tỷ lệ 3/2
5.3) TL3 m
12.00
Dãy Phibonaci tỷ lệ 8/5-Tỷ lệ vàng
8.2
T
rờng nhìn:
K
hảo sát từng điểm
1.h
2.w
3.h/w
3.1 h/w <0.25 Có thể đi cao
3.2 h/w
0.25

6
.50
Đình chùa(Thấp)
2.NMCX m
8.50
Nhà máy công xởng (Trung bình)
3.TTTM m
12.00
Trung tâm thơng mại (Cao)
9MCDTKNL Co M
ặ
t CD Tiết ki
ệ
m NL: Ghi Co ho
ặ
c Ko
Ràng buộcSTT
Loại hình giao:
Vợt DB, CT, DS
Ghi chúGiá trị điều kiệnĐơn vị tính

5
chơng 2: Xây dựng mô hình bài toán
2.1 Các điều kiện ràng buộc
2.1.1 Độ dốc tối đa i
max
. i
max
là một tiêu chuẩn kỹ thuật chủ yếu có ảnh
hởng rất lớn đến độ sâu hầm và độ cao cầu, đến giá thành công trình và

6
2.1.5 Độ dốc trong ga
- Ga trên mặt đất và trên cao nên đi bằng, khó khăn không quá 3
- Ga ngầm nên xét điều kiện thoát nớc 2-3.
2.1.6 Các ràng buộc khác
2.1.6.1. Các ràng buộc mang tính quy định của quy trình
Khi ĐSĐT vợt đờng sắt phổ thông:Tĩnh không của đờng sắt thông
thờng: điện khí hoá: 6.55m, không điện khí hoá 5.30m
Khi ĐS phổ thông vợt ĐSĐT: Phải đảm bảo khổ giới hạn của đờng
sắt đô thị. Khổ giới hạn phải căn cứ vào thông số của đờng bao toa
xe, điều kiện tơng quan đờng ray với lới điện tiếp xúc, các thiết bị
lắp ráp và phải đợc tính toán cụ thể.
Khi ĐSĐT vợt đờng ô tô: Tĩnh không đờng cao tốc: 5.00m,
đờng bộ: 4.75m,
Cao độ nhà ga: Nhà ga đờng sắt trên cao (ĐSTC) thờng đợc làm
từ 2 đến 3 tầng tuỳ theo chiều cao hệ cầu cao khu vực đờng sắt 2 bên
nhà ga và bản thân chiều cao kiến trúc của ga nh chiều cao tối thiểu,
tối đa của một tầng nhà ga. Các chiều cao giới hạn này cũng còn tuỳ
thuộc vào loại hình và quy mô nhà ga. Đối với nhà ga ngầm nên bố trí
đặt nông, số tầng nhà ga ít.
Tĩnh không thông thuyền: Khi vợt sông xả lũ, phải tiến hành thiết kế
theo tiêu chuẩn tần suất lũ1/100. Những cầu lớn có kỹ thuật phức tạp,
duy tu sửa chữa khó khăn, cầu đặc biệt lớn phải tiến hành kiểm toán
theo tiêu chuẩn tần suất lũ 1/300; Khi vợt sông có yêu cầu thông
thuyền thì tĩnh không dới cầu phải căn cứ cấp bậc thông thuyền,
thoả mãn yêu cầu của tiêu chuẩn thông thuyền đờng sông, đảm bảo
loại tàu, trọng tải và chiều cao tàu bằng bao nhiêu có thể đi qua đợc.
2.1.6.2. Các ràng buộc khác
a. Đối với ĐSĐT đi trên cao cần xem xét đến t
ơng quan chiều cao

hKmV /8044 <
(4.1.12.c)
Đờng đặc trng lực hãm nh dới đây
BRAKING EFFORT DIAGRAM

Đoạn 1: Từ v=0 đến v =5km/h > R
h
=0 (kN)
Đoạn 2: Từ v=5 đến v =8km/h > R
h
=22.767v-113.833
Đoạn 3: Từ v=8 đến v =73km/h > R
h
=68.3

Đoạn 4: Từ v=73 đến v =80km/h > R
h
=-0.757v+123.571
4.2 Ví dụ kết quả tính toán
Xét đoạn cắt dọc đi trên cao Chợ Lớn An Lạc dài 4,15km, đi qua 5
ga là Chợ Lớn (km 6+150) , Hồng Bàng, Phú Lâm, Công viên Phú Lâm, An
Lạc (km 10+300). Đoạn tuyến này đã đợc T vấn Đức và Trung tâm
nghiên cứu phát triển giao thông vận tải phía nam (TEWEST) lập nghiên
cứu khả thi. Cắt dọc của TEWEST đi gần nh bằng, độ dốc lớn nhất là
0.4.
22

3.2.4 Nhận xét về phơng pháp GA
So với phơng pháp quy hoạch động, GA cho kết quả khá sát (868
so với 865), sai số khoảng 0.35%.

7 2. Tỷ lệ kiến trúc
Tỷ lệ vàng
ba
b
b
a
+
=



Mặt chiếu
nắng

8
4. Phối hợp kiến trúc cũ mang các đặc trng của đô thị Việt
Nam từng thời kỳ: Trớc Pháp thuộc, Pháp thuộc và sau Pháp thuộc (Đình
chùa, Khu trung c, Trung tâm thơng mại). Chú ý hiện tợng ngập úng
các tuyến phố. Khi ĐS đi trên cao chú ý an toàn khi gió bão.
b. Đối với đờng tàu điện ngầm (ĐTĐN) cần xem xét đến
Khi xây dựng ĐTĐN cần xét đầy đủ tổ hợp các yếu tố địa chất công
trình, địa chất thủy văn, phơng pháp thi công và tình hình vật kiến trúc trên
và dới mặt đất.
Trong các yếu tố đó cần chú ý:
Tính chất của đất và điều kiện tạo thành,
Chế độ hoạt động và tính chất hoá lý của nớc ngầm,
Đặc điểm xuất hiện quá trình địa vật lý.
Chú ý các đặc điểm địa chất công trình các đô thị Việt Nam (Hà
Nội, Tp.HCM có đất yếu, nớc ngầm phức tạp).
2.1.7 So sánh các ràng buộc của ĐSĐT và đờng sắt quốc gia
- Dốc của ĐSĐT lớn hơn ĐSQG nhiều vì trọng lợng kéo tính trên
một động cơ nhỏ hơn (tới 60). ĐSĐT dùng đầu máy điện có lực kéo
lớn.
- Chiều dài dốc ngắn vì chiều dài đoàn tàu ngắn hơn;
- Bán kính đờng cong đứng thờng đợc chọn nhỏ hơn
vì khoảng
cách trục toa xe ngắn hơn nên khi đi qua điểm đổi dốc bánh trục trớc
và sau chỉ cần tựa trên đờng cong bán kính nhỏ cũng đảm bảo an toàn.
Ngoài ra do chiều dài đoàn tàu ngắn hơn, nên các ảnh hởng cộng dồn
của các lực phụ theo chiều đứng đỡ phức tạp hơn ở ĐSQG;

đo
ạ
n dốc của m
ộ
t
p
hơn
g
án
Xác đ
ị
nh điểm đổi dốc
Xác đ
ị
nh miền tối u
Chia khoản
g
GH
,
nối dốc
K
t
r
a
ĐKRB
uộc
Sơ đồ khối các bớc tìm MCD Tối u theo GA
20

9

i
C
i
Bt
NPV
0
0
)1()1(
(2.2.37)
Trong đó B
t
là thu nhập (lợi ích) ở năm t, C
t
là chi phí ở năm t.
Xét phơng án I và phơng án II đều cùng thoả mãn nhiệm vụ vận
chuyển cùng lợng hành khách, cùng thời gian nh nhau. Có nghĩa là phần
lợi ích đợc biểu thị bằng dấu đầu tiên trong công thức trên đợc coi là
giống nhau. Nh vậy khi so sánh phơng án, phơng án nào có NPV của
phần chi phí có giá trị nhỏ hơn, phơng án đó tốt hơn:
Thay C
t
= a
t
+E
t

Trong đó: a
t
là chi phí xây dựng tại năm t, E
t

+
+

+
=
n
t
n
t
t
tt
t
i
Ea
i
Bt
NPV
0
0
max
)1()1(

min
)1(
0

=
+
+
=

)1()1(
(2.2.39)
Biểu thức có dạng quen thuộc nh kinh phí dẫn xuất tính đổi năm:
EttiAK
dc
+=
(2.2.40)
Với A là giá trị hiện tại của toàn bộ vốn đầu t, Ett là chi phí khai
thác của một năm nào đó và có giá trị bằng giá trị hiện tại của toàn bộ chi
phí khai thác trong thời kỳ tính toán nhân với tỷ lệ chiết khấu i.
Nh vậy phơng pháp tính theo kinh phí dẫn xuất với cách tính A và E
tt
nh
trên gọi là Phơng pháp kinh phí dẫn xuất điều chỉnh là hoàn toàn tơng
đơng với cách tính toán theo NPV của chi phí vốn đầu t và chi phí khai
thác.
Khi E
t
là hằng số, nghĩa là chi phí khai thác các năm sau năm 0 là
bằng nhau (hoặc đợc xem là bằng nhau trong thực tế), ta có:
minEttiAK
dc
+=

min
)1(
1
2

=

(2.2.41)
19
từ 0 đến 1. Khi tỷ lệ bằng 1 thì lai ghép không xảy ra và tiến hóa hoàn toàn
do đột biến.
Nếu tất cả dữ liệu của bài toán tối u nằm hết trong quần thể thì
chỉ riêng toán tử lai ghép cũng đủ để giải quyết vấn đề.
Truờng hợp bài toán đang xét, tất cả các gen (giá trị chi phí của
các đoạn) nằm hết trong quần thể, ngoài ra trật tự các gen (trật tự các đoạn
tuyến) trong NST là không thể thay đổi. nh vậy ta chỉ dùng toán tử lai
ghép, không dùng toán tử đột biến cho bài toán này.
Kết quả tính thử bằng GA nh bảng dới đây:
18

Phơng án Nhiễm sắc thể
0-1.3-2.3-3.3-4.3-5.3-6.3-7
145 135 140 120 130 165 98
0-1.2-2.3-3.2-4.2-5.2-6.2-7
130 145 115 140 136 165 80
0-1.1-2.3-3.2-4.1-5.2-6.2-7
130 130 115 135 140 165 80
0-1.3-2.2-3.1-4.2-5.2-6.3-7
145 125 128 130 136 175 98
0-1.2-2.2-3.1-4.2-5.2-6.2-7
130 100 128 130 136 165 80
0-1.1-2.2-3.3-4.2-5.2-6.2-7
120 145 145 115 136 165 80
0-1.3-2.1-3.3-4.3-5.2-6.1-7
145 130 155 120 126 160 155
0-1.2-2.1-3.3-4.2-5.1-6.3-7
130 126 155 115 120 185 98

+
=

min
)1(
1
1
2








+
+=
n
dc
i
EiAK
với A là
tổng giá trị đầu t nh cách tính kinh phí dẫn xuất truyền thống.
Nh vậy có thể nói phơng pháp tính theo NPV (2.2.38), hoặc
Phơng pháp kinh phí dẫn xuất điều chỉnh (2.2.40) là dạng tổng quát.
Phơng pháp tính theo kinh phí dẫn xuất điều chỉnh với hệ số nh (2.2.41)
là trờng hợp riêng của phơng pháp NPV hay Phơng pháp kinh phí dẫn
xuất điều chỉnh. Thực tế khi tính NPV các dự án, để đơn giản cũng thờng
xem đầu t theo một giai đoạn và chi phí khai thác là không đổi trong suốt

4.8(vợt đờng cao tốc)
+ htk

6.5(vợt đờng sắt)
2.3.1.6. Chiều cao nhà ga:hga

12m;
2.3.1.7. Tỷ lệ kiến trúc: (chiều cao/ chiều rộng)
1. Theo tỷ lệ vàng: htk = 12m (14.6/9m=1.618),
2. Theo dãy Phibonaci:
+ Tỷ lệ 1/1: htk = 6.3 m
+ Tỷ lê 3/2: htk = 10.8m
+ Từ tỷ lệ 8/5 trở đi: htk=12m
2.3.1.8. Điều kiện chiếu nắng: h/w

2 và c/r

h/w
2.3.1.9. Cảnh quan KTĐT liên quan đến văn hóa kiến trúc:
Mức đi thấp: htk=4.5- 6.5m (Khu phố cổ, chùa chiền, lăng tẩm, khu
nhà ở, chung c thấp tầng)
Mức đi trung bình: htk = 6.5- 8.5m (Khu nhà máy công xởng, sân
bay, công sở, bệnh viện, trờng học, khu quảng trờng thành phố, nhà
thờ, công viên, trung tâm văn hoá)
Mức đi cao: htk

8.5-12 (Khu chung c cao tầng, khu trung tâm
thơng mại, tài chính, khách sạn nhiều tầng)
2.3.1.10. Cảnh quan KTĐT liên quan đến chiều cao kiến trúc đờng
phố

8.3. Nhiễm sắc thể
Mỗi NST đại diện cho một phơng án. Một NST gồm một số gen.
Trong ví dụ này NST chính là một chuỗi gồm 7 gen. mà mỗi gen là chi phí
của mỗi đoạn từ đoạn 1 đến đoạn 7.
Ví dụ NST biểu thị phơng án: 0-13-23-33-43-53-63-7 là:
145
(gen)
135
(gen)
140
(gen)
120
(gen)
130
(gen)
165
(gen)
98
(gen)
Nhiễm sắc thể
Trong đó mỗi giá trị số 145,135,98 đợc gọi là một gen,
Cả chuỗi số 145,135,140,120,130,165,98 đợc gọi là một NST.
8.4. Hàm mục tiêu
Trong bài toán đang xét hàm mục tiêu chính là tổng chi phí các đoạn
từ đoạn 1 đến đoạn 7. Cũng có thể nói đó là giá trị của NST. Ta quy ớc
gọi tổng chi phí là y đợc biểu thị từ ô AE6:AE14. Nhiệm vụ là tìm cực tiểu
của các ô này.
8.5. Chọn quần thể ban đầu
Chọn 9 phơng án cắt dọc, có nghĩa là 9 cá thể ban đầu, cũng có
nghĩa là 9 NST.

Nh vậy bài toán tìm MCD tối u lúc này là tìm tập hợp.
{}
)(), ,(),(
1100 nn
yxyxyxM =
thoả mãn hệ thống điều kiện ràng buộc, đồng thời bảo đảm Hàm mục tiêu
đạt giá trị nhỏ nhất.
6. Tính chi phí xây dựng và chi phí khai thác cho mỗi yếu tố mặt cắt dọc,
7. Tính Kdx điều chỉnh cho các chi phí, đó chính là Hàm mục tiêu,
8. Thực hiện tổ hợp tìm phơng án tối u theo thuật toán GA:
Sau đây ta phân tích Mô hình bài toán tìm MCD tối u áp dụng thuật
giải di truyền:
8.1. Thiết lập bảng dữ liệu gốc
- Đánh dấu điểm đầu, điểm cuối mỗi phơng án của mỗi đoạn;
- Thực hiện nối ghép điểm đầu điểm cuối của mỗi phơng án
bằng hàm concatenate để có tên phơng án;
- Đa vào bảng chi phí của tất cả các đoạn MCD. Mỗi đoạn (khu
gian) trong ví dụ này có 9 phơng án. Riêng đoạn đầu và đoạn
cuối vì có 3 phơng án, nên để thiết lập đợc mô hình, ta lặp 3
lần 3 phơng án này. Nh vậy mỗi đoạn đều có 9 phơng án;
ở bảng Dữ liệu gốc, mỗi dòng không nhất thiết phải là một phơng
án khả thi.
13
Xác định chiều sâu hầm
Phơng pháp thi công: thờng đợc chọn dựa vào điều kiện địa chất
và chiều sâu đặt hầm.
2.3.1.12. Xét mặt cắt dọc tiết kiệm năng lợng:
Mặt cắt dọc có đặc điểm: Dốc 2 đầu ga lớn để tận dụng thế năng
đoàn tàu (nhanh chóng tăng tốc) khi rời ga và tự giảm tốc khi lên dốc vào
ga (giảm tiêu hao năng lợng hãm) khi vào ga: Theo biểu đồ vận hành:

min
)1(
1
1
2








+
+=
n
dx
i
EiAK
(2.2.41)
Chơng 3: Các phơng pháp lựa chọn mặt cắt dọc
tối u

3.1 Phơng pháp quy hoạch động (QHĐ)
3.1.1 Giới thiệu phơng pháp.
T tởng chính của QHĐ là tách quá trình quyết định nhiều bớc
thành những quá trình quyết định đơn bớc. Bài toán tối u n biến đợc tách
thành n bài toán tối u theo một biến đợc giải liên tiếp nhau.
3.1.2 Xem xét quá trình quyết định nhiều bớc
Ta có thể mô tả mỗi quá trình quyết định nh sau:

Mục tiêu của quá trình quyết định nhiều bớc là cực tiểu hoá tổng các
hàm mục tiêu ở từng bớc. Quá trình này có thể mô tả nh sau:
Cực tiểu hoá hàm:

=

=
n
i
iii
xyfyxf
1
1
),(),(
(3.1.3)
Với điều kiện:
zynixygy
iiii
===
01
; 2,1);,(
(3.1.4)
Đây chính là mô hình bài toán QHĐ.
3.1.3 Nguyên lý tối u Bellman
Nguyên lý tối u Bellman đợc phát biểu nh sau:
Chiến lợc tối u có tính chất là: bất kể đầu vào là gì và quyết định
ban đầu đợc thực hiện thế nào, quyết định tiếp theo tuân thủ chiến lợc tối
u trên cơ sở kết quả đầu ra của quyết định ban đầu.
3.1.4 áp dụng phơng pháp QHĐ vào việc tìm MCD tối u ĐSĐT
Gọi {y


y
z
(y
0
) y
2

x
2
x
nf
n
(y
n-1
,x
n
)
f
2
(y
1
,
x

3.1.5 Nhận xét về phơng pháp QHĐ
Phơng pháp QHĐ có cơ sở toán học chắc chắn và có u điểm quan trọng là
hàm mục tiêu không cần phải tờng minh. Ngoài ra việc phát triển chơng
trình tính và cài đặt nó trong máy tính khá đơn giản, cho lời giải chính xác,
tốc độ tính toán nhanh. Dự kiến sẽ chọn phơng pháp này nh là một
phơng pháp chủ yếu cùng với một số phơng pháp khác để tìm
MCDTUĐSĐT.
3.2 Phơng pháp thuật giải di truyền (GA)
3.2.1 Khái niệm về thuật giải di truyền
Dựa theo sự tiến hoá, bắt chớc lối cải thiện thích nghi mà con ngời
hay sinh vật đã dùng để tồn tại và phát triển (tiếp cận và thử sai).
GA xét đến toàn bộ các giải pháp bằng cách xét trớc một số giải
pháp sau đó loại bỏ những thành phần không thích hợp.
GA sử dụng các thuật ngữ mợn của di truyền học. Ta có thể nói về
những cá thể trong một quần thể. Những cá thể này còn đợc gọi là các
nhiễm sắc thể (NST).
Khác biệt quan trọng giữa tìm kiếm của GA và các phơng pháp tìm
kiếm khác là GA duy trì và xử lý một tập các lời giải (ta gọi là một quần thể)
tất cả những phơng pháp khác chỉ xử lý từng điểm một trong không gian
tìm kiếm. Chính vì thế có thể nói GA mạnh hơn các phơng pháp tìm kiếm
khác rất nhiều.
3.2.2 Các phơng thức biến hoá của thuật giải di truyền.
3.2.2.1 Tạo sinh: Dùng những thành phần của thế hệ trớc để tạo thêm
những thành phần của thế hệ sau, bằng cách biến đổi cực tiểu gen của thế hệ
bố mẹ.
3.2.2.2 Lai ghép
: Dùng một (một số) đoạn của NST bố ghép với một (một
số) đoạn còn lại của NST mẹ để tạo ra NST con. Dùng lại những tin tức có
sẵn trong các thành phần của thế hệ trớc để truyền lại cho thế hệ sau.
3.2.2.3 Đột biến: Là việc thay đổi trị số của một gen trong một NST, tạo ra