TS. LÊ HẢI HÀ - PGS.TS. PHẠM VĂN KÝ KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ðƯỜNG SẮT
TẬP 1

HÀ NỘI 2005 1



1.1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN ðƯỜNG SẮT
1.1.1. ðiểm qua lịch sử phát triển hệ thống ñường sắt thế giới.
Khoảng thế kỷ thứ 16 các mỏ ở vùng núi của các nước Châu Âu ñã dùng
“ñường ray” gỗ ñể ñẩy các xe goòng chở ñầy than, quặng.
Năm 1809 con trai của Vô-rô-lốp ñã kế tục và phát triển sự nghiệp của cha
làm “ñường ray” bằng sắt có hình chữ L và dùng ngựa kéo.
Như vậy cho thấy nguồn sức kéo trong thời kỳ phôi thai của ñường sắt là sức
người, sức nước và sức súc vật và chỉ chạy ñược tốc ñộ 5 km/h.
Theo sự phát triển của nguồn ñộng lực và yêu cầu ñối với ñầu máy ngày càng
cao nên “ñường ray" từ bằng gang trắng rồi ñến gang xám, từ “ñường sắt” ñến
“ñường thép”.
Mặc dù các loại ray hiện nay ñang dùng thường ñược làm bằng thép nhưng
do thói quen nên vẫn gọi là "ñường sắt" ñể phản ánh tình hình thực tế của thời trước
ñó.
Mặt khác, công nghệ vật liệu mới trong thời ñại chúng ta ñang phát triển với
tốc ñộ nhanh , có thể có những loại vật liệu mới phù hợp hơn, rẻ tiền hơn thay thế
cho loại thép ray. Khi ñó, lẽ nào tên gọi của ray cứ thay ñổi theo vật liệu làm ray cho
nên chúng ta cứ gọi nó theo tên cũ cho tiện lợi hơn.
Trong thời kỳ từ năm 1825 ñến năm 1840 trên thế giới ñã xây dựng ñược tất
cả gần 8 nghìn km ñường sắt. Sau ñó 10 năm thì số km ñường sắt tăng lên 5 lần. ðến
cuối thế kỷ 19 mạng lưới ñường sắt trên thế giới lên khoảng 790 nghìn km.
Vào ñầu chiến tranh thế giới thứ nhất vượt quá 1 triệu 1 trăm ngàn km, mạng
lưới ñường sắt thế giới hiện nay gần 2 triệu km. Trong ñó các nước có nhiều ñường
sắt nhất là Mỹ khoảng 336.500km, tỷ lệ tuyến ñôi và tuyến nhiều ñường chiếm 11
ñến 14,8%, Liên Xô có khoảng 138.300km trong ñó có 35 ngàn km ñường ñôi. Ấn
ðộ có 60 ngàn km.
Trong mạng lưới ñường sắt thế giới hiện nay có rất nhiều khổ ñường.
- Khổ 1676mm ở các nước Ấn ðộ, Tây Ban Nha, Ac-hen-ti-na.
- Khổ 1524mm Liên Xô

chung là khó khăn bởi nó bị hạn chế bởi kích thước và trọng lượng ñầu máy nằm
trong khổ giới hạn quy ñịnh ñể ñảm bảo an toàn khi chạy tàu.
ðầu máy hơi nước ñược cải tiến nhiều nhưng cũng không kịp với tiến bộ
khoa học kỹ thuật. Nếu như chiếc ñầu máy hơi nước ñầu tiên của kỹ sư Nga Sê-nê-
pa-nốp chế tạo năm 1833 có hiệu suất 2% thì những ñầu máy hơi nước sau này có
hiệu suất trung bình khoảng 7% có nghĩa là trong 100 khu gian than thì chỉ có 7 khu
gian sản sinh ra lực kéo. ðó là nhược ñiểm cơ bản của sức kéo hơi nước.
Bởi vậy, trong cuộc cách mạng về nguồn ñộng lực của ñường sắt, sức kéo hơi
nước phải nhường chỗ cho các loại sức kéo tiên tiến hơn như diezen và ñiện, cho nên
chúng ta nói: thế kỷ 19 là tuổi thanh xuân là buổi ñầu máy hơi nước bước lên vũ ñài
lịch sử thì 50 năm sau cuối thế kỷ 20 là tuổi già yếu và rút khỏi vũ ñài lịch sử.

4

Nhiều nước ñó ấn ñịnh thời hạn ñào thải sức kộo hơi nước ra khỏi ngành
ñường sắt như cộng hoà dõn chủ ðức 1975, Hung-ga-ri 1980, Nhật 1975, Tõy ðức
1976 v.v… một số nước ñã không dùng ñầu máy hơi nước nữa: Liên Xô, Triều Tiên,
Mông Cổ, Mỹ, Pháp v.v…
Chỉ trong khoảng hơn 20 năm (1946 - 1967) ñã có tới 102 nước, áp dụng sức
kéo mới.
Ở Việt Nam, từ năm 1968 ngành ñường sắt ñã bắt ñầu sử dụng sức kéo
diezen.
Hiệu suất của các loại ñầu máy có thể tính ñược như sau:
- ðầu máy hơi nước 4-10%
- ðầu máy diezen 17-35%
- ðầu máy ñiện 14-28%
ðầu máy diezenl do hiệu suất cao nên ñã giảm ñược mức tiêu thụ nhiên liệu.
ðứng về phương diện giao thông vận tải thì chỉ tiêu quan trọng số một ñánh giá loại
sức kéo là năng lực thông qua và năng lực vận chuyển, sức kéo diezenl và ñiện cho
phép tăng trọng lượng và tốc ñộ của ñoàn tàu nên năng lực vận chuyển tăng 2 ñến 2,5

Còn ở các thành phố Newyork, London, Maxcova, Paris, Tokyo Teito và
Singapore lại dùng ðSðT có sức chở lớn (Heavy Rail System). Thuộc loại này có
tàu cao tốc Express Sbanhn và Metro. Tuyến Express có thể ñi trên mặt ñất, ñi trên
cao (Elevated) hay ñi ngầm dưới mặt ñất (Subway hay Under-ground). Loại này có
ñộ dốc tối ña 40‰, bán kính nhỏ nhất ñường ở Tokyo là 91m.
Tàu tự ñộng không người lái AGT (Atomatic Guider hay Automatic
Driverless hayN-Bahn). Năm 1975 Quốc hội Mỹ ñịnh nghĩa AGT là một hệ thống
vận tải ñược ñiều khiển không cần người, chạy trên ñường dẫn hướng riêng biệt. Nó
ñược khai thác lần ñầu tiên vào năm 1971 ở sân bay Tampa ở bang Florida nước Mỹ,
năm 1972 xuất hiện ở Nhật có 5 hệ thống. ở ðài Bắc - ðài Loan có một hệ thống dài
13,5 km chạy loại xe VAL 256, qua 13 ga.
Tàu ñộng cơ tuyến tính LIM (Linear Motor). Loại này mỗi trục xe ñược gắn
một ñộng cơ tuyến tính (rotor) chạy trên ray khổ 1435, còn stator là ray thứ 3 và ñiện
ñược cấp từ ñó. Ưu ñiểm lớn của tàu ñông cơ tuyến tính là khổ giới hạn ñược thu
nhỏ, chỉ bằng 53% so với tàu thường, cho nên khi ñi ngầm dưới ñất, tiết diện hầm
giảm gần 50%. Tiêu biểu cho loại này là công trình Sky Train ở bang Vancowver,
Canada, ñưa vào sử dụng năm 1986, dài 22 km. trong ñó có 1,6 km ñi ngầm, 13 km
ñi trên cao, và tuyến tương tự tại Tokyo dài 28 km, khổ 1435, ñộ dốc tối ña 45‰,
bán kính nhỏ nhất 100m, khoảng cách giữa các tim ñường 3,1 m.
Tàu ñệm từ Maglev (Magnetic levitation), nó giống tầu LIM là ñược ñẩy ñi
bằng ñộng cơ tuyến tính nhưng không chạy trên bánh xe mà trên một ñệm không khí
do lực ñẩy từ trường tạo nên, trên các tuyến của ðức (8-1989) ñệm này dày 10 mm,
trên các tuyến của Nhật (1990) dầy tới 100 mm. Tuyến Maglev ñầu tiên ở Anh (8-
1984) chỉ dài 600 m, nhưng năm 1997 ñã chạy thử tuyến Yamanashi ở Nhật dài 42,8
km, ñộ dốc 40‰, R
min
= 8000 m, tốc ñộ khai thác 500 km/h.
Tàu không lưu (Aeromover). Nó ñược chế tạo dựa trên nguyên lý của tàu
buồm. Toa xe ñược gắn 2 là kim loại ñặt trong dầm bê tông rỗng, toa xe chuyển ñộng


- Thời kỳ này tuyến Hà Nội - Huế - ðà Nẵng - Nha Trang - Sài Gòn tiếp tục
ñược xây dựng.
+ ðoạn thứ nhất: Hà Nội - Vinh - Bến Thuỷ ñưa vào khai thác tháng 3 năm
1905 dài 326km.
+ ðoạn thứ hai từ ðà Nẵng ñến ðông Hà (Quảng Trị) tháng 12 năm 1908 dài
175km.
+ ðoạn thứ ba Sài Gòn - Nha Trang vào tháng 10/1913 dài 566km.
+ ðoạn tuyến nhánh từ Tháp - Chàm ñến ðà Lạt xây dựng vào tháng 7 năm
1914 dài 84km.

7

- Năm 1927 xây tiếp ñoạn tuyến từ Vinh ñến ðông Hà dài 301km.

c. Thời kỳ sau năm 1931
- ðoạn tuyến Bến ðây Xô - Lộc Ninh ñược xây dựng xong và ñưa vào khai
thác tháng 8 năm 1933 dài 69km.
- ðoạn tuyến nhánh từ Tân Ấp dự kiến nối ñến Thà Khẹt trên sông Mê Công
(Lào). Trong ñoạn ñó mới xây dựng 18km từ Tân ấp ñến xóm Lục (Việt Nam).
ðoạn này ñưa vào khai thác từ tháng 12 năm 1933.
- ðoạn tuyến còn lại trong tuyến Hà Nội - Sài Gòn là từ ðà Nẵng ñến Nha
Trang dài hơn 700km xây dựng xong vào tháng 10 năm 1936. Như vậy tổng chiều
dài tuyến từ Hà Nội ñến Sài Gòn là 1728km.
Sau cuộc kháng chiến chống Pháp thắng lợi năm 1954, chúng ta ñã khôi phục
tuyến Hà Nội - Hữu nghị quan, Hà Nội - Vinh và xây dựng thêm các tuyến Hà Nội -
Quán Triều, Kép - Lưu Xá, Kép - Bãi Cháy, Cầu Giát - Nghĩa ðàn v.v… ðến nay
chiều dài ñường sắt tổng cộng trên cả nước khoảng 2810km (chưa kể các ñường
trong mỏ than).
ðường sắt Việt Nam chúng ta hiện nay tồn tại hai loại khổ 1435mm
(Standard Gauge - SG) và 1000mm (Metre Gauge - MG). Còn ñường lồng 1000 mm

Việt Nam quyết ñịnh ñầu tư các dự án thuộc nhóm B và C về sửa chữa ñại tu tuyến
ñường sắt cũ. Vì Tổng Công ty ñường sắt không chỉ là tổng công ty nhà nước mà
còn là công ty nhà nước do Thủ tướng chính phủ trực tiếp quản lý.
ðối với các doanh nghiệp hạch toán ñộc lập sở dụng vốn của doanh nghiệp
(vốn khấu hao tài sản cố ñịnh, quỹ phúc lợi, quỹ ñầu tư phát triển cho doanh nghiệp,
vốn huy ñộng…) thực hiện theo thông tư 110/2000/TT-BTC ngày 14/1/2000 của Bộ
Tài chính.
Vốn sửa chữa lớn tài sản cố ñịnh trong nguồn sự nghiệp kinh tế do Ban
QLCS hạ tầng làm chủ ñầu tư ñối với tài sản nhóm I, các doanh nghiệp công ích làm
chủ ñầu tư ñối với tài sản nhóm II.
Trong chuẩn bị ñầu tư xây dựng của ngành ñường sắt thường có các loại sau
ñây:
- Quy hoạch mạng hoặc quy hoạch chi tiết ñối với mọi nguồn vốn.
- Báo cáo nghiên cứu tiền khả thi (BCNCTKT) ñối với các dự án nhóm A
thuộc tất cả các nguồn vốn. Nhóm A có quy mô lớn, phức tạp nên trước khi lập báo
cáo nghiên cứu tiền khả thi phải lập báo cáo tổng quan.
- Báo cáo nghiên cứu khả thi (BCNCKT) ñối với dự án nhóm A, B, C thuộc
các nguồn vốn. (Dự án nhóm C có mức vốn ñầu tư dưới 1 tỷ ñồng chỉ lập báo cáo
ñầu tư).
ðối với các dự án nhóm A chủ ñầu tư (người ñược giao trách nhiệm trực tiếp
quản lý và sử dụng vốn ñể thực hiện ñầu tư theo quy ñịnh của pháp luật) phải tổ chức
lập báo cáo nghiên cứu tiền khả thi và báo cáo nghiên cứu khả thi. Trường hợp dự án
ñã ñược Quốc hội hoặc Chính phủ quyết ñịnh chủ trương ñầu tư thì chỉ cần lập báo
cáo NCKT.

9

Những dự án nhóm A ñã ñược Thủ tướng chính phủ thông qua báo cáo
nghiên cứu tiền khả thi và cho phép phân ra các dự án thành phần (hoặc tiểu dự án)
thì những dự án thành phần (hoặc tiểu dự án) ñó ñược lập báo cáo nghiên cứu khả thi

- Báo cáo thuyết minh tổng hợp.
- Hồ sơ bản vẽ.

10

- Phụ lục.

a. Các căn cứ, sự cần thiết phải ñầu tư, các thuận lợi và khó khăn.
- Các căn cứ kinh tế - xã hội.
- Các căn cứ về quy hoạch, kế hoạch dài hạn.
- Các chủ trương của các cấp chính quyền.
- Các thuận lợi khó khăn.
- Dự báo nhu cầu vận tải: Dự báo nhu cầu vận tải khách và hàng ở các năm
tính toán (năm thứ 10, thứ 20 kể từ khi lập báo cáo NCTKT). Có thể dự báo nhu cầu
vận tải khách và hàng chỉ do ñường sắt ñảm nhận, hoặc cho các phương thức vận tải
trong ñó có ñường sắt.
Tổ chức chạy tàu khách và tàu hàng gồm: các loại ñoàn tàu khách, thành phần
các ñoàn tàu khách, số lượng các loại tàu khách chạy trong ngày ở các năm tính toán
và sơ ñồ thể hiện mật ñộ ñôi tàu trên các ñoạn tuyến dự án.
- Sơ bộ phân tích và lập luận sự cần thiết phải ñầu tư.
b. Dự kiến hình thức ñầu tư, quy mô xây dựng.
- Các hình thức ñầu tư (khôi phục, cải tạo, làm mới hoặc kết hợp giữa các
hình thức ñó - kể rõ các ñoạn ñường, công trình, hạng mục chủ yếu ứng với các hình
thức ñó).
- Quy mô xây dựng ở các năm tính toán. Căn cứ vào mật ñộ ñôi tàu ở các
ñoạn ñể sơ bộ xác ñịnh quy mô các công trình chủ yếu: ñường ñơn hay ñường ñôi,
giao cắt cùng mức hay lập thể các ñường giao thông khác, quy mô ga khu ñoạn …
c. Giới thiệu về các công trình xây dựng (ñịa ñiểm và các phương án).
- Những yếu tố kỹ thuật chủ yếu: khổ ñường, cấp ñường, số lượng ñường
chính, loại sức kéo, loại ñầu máy, ñộ dốc hạn chế cho các hướng tuyến, tín hiệu,

theo lớn, vừa, nhỏ).
- Phân tích lựa chọn sơ bộ các phương án: ước tính chi phí xây dựng của các
phương án; tính toán thu chi trong thời gian khai thác của các phương án, so sánh sơ
bộ các phương án về mặt kinh tế - kỹ thuật, xã hội, môi trường.
- Phân tích ñánh giá về việc sử dụng ñất ñai và ảnh hưởng về môi trường, xã
hội, tái ñịnh cư.
d. Phân tích lựa chọn sơ bộ công nghệ kỹ thuật GTVT ñường sắt (công nghệ
phổ biến nhất hiện dùng trong nước hay phải nhập ngoại, ưu nhược ñiểm, ñiều kiện
cung cấp, chuyển giao công nghệ).
e. Sơ bộ phân tích các phương án tổ chức thi công, ñánh giá tác ñộng môi
trường và sơ bộ về tổ chức khai thác.
f. Ước tính tổng mức ñầu tư và phương án huy ñộng vốn.
- Ước tính tổng mức ñầu tư (chọn loại ñầu tư cho kết cấu hạ tầng thuốc các
chủ ñầu tư khác nhau và ñầu tư cho phương tiện vận tải) của các phương án.
- Phương án huy ñộng vốn (vốn vay ngân hàng quốc tế, hay trái phiếu chính
phủ…).
g. Tính toán sơ bộ hiệu quả ñầu tư về kinh tế xã hội của dự án.

12

- Phân tích dự án về mặt kinh tế và tài chính.
- Phân tích các lợi ích và hậu quả về mặt xã hội.
h. Xác ñịnh tính ñộc lập khi vận hành khai thác của các dự án thành phần
hoặc tiểu dự án (nếu có và nếu kết luận dự án cần tiếp tục lập NCKT).
i. Kết kuận và kiến nghị.
Kết luận về có lập báo cáo NCKT hay bỏ dự án; các hướng NCKT cần phải
lưu ý và các gới hạn của NCKT.
Kiến nghị ñể tư vấn trong nước lập NCKT hay các hình thức phối hợp giữa tư
vấn trong nước và nước ngoài hoặc thuê nước ngoài lập NCKT.
j. Các yêu cầu kỹ thuật của dự án NCTKT.

tải ñường sắt so với các phương thức vận tải khác.
b. Lựa chọn hình thức ñầu tư.
Hình thức ñầu tư ñối với công trình ñơn vị là làm mới, khôi phục, cải tạo hay
nâng cấp.
c. Các phương án ñịa ñiểm.
- Các ñặc tính tự nhiên vùng dự án: ñịa hình ñịa mạo, khí hậu, thuỷ văn, ñịa
chấn.
- Chọn lựa các yếu tố cơ bản: khổ ñường, cấp ñường, số ñường chính, loại
sức kéo, loại ñầu máy kéo tàu khách, loại ñầu máy kéo tàu hàng, ñộ dốc chỉ ñạo, tín
hiệu liên khoá - ñóng ñường.
- Thiết kế tổ chức chạy tàu (cho từng phương án hương tuyến và cho các năm
tính toán).
Tổ chức chạy tàu khách (loại tàu khách, số lượng các loại toa trong từng loại
ñoàn tàu khách, tính toán số lượng các loại tàu khách trên từng hướng ñi, về.
Tổ chức chạy tàu hàng: các loại tàu hàng, số lượng các loại toa xe trong từng
loại ñoàn tàu hàng; tính toán số lượng các loại ñoàn tàu hàng trên từng hướng.
d. Các phương án công trình.
- Công trình tuyến ñường:
Bình diện tuyến ñường: các nguyên tắc chọn tuyến ñường, các phương án
hướng tuyến, so sánh lựa chọn chúng; các phương án ñiểm nối ray, so sánh lựa chọn
chúng; các phương án trị số R
min
và so sánh lựa chọn chúng; các chỉ tiêu thiết kế bình
diện của phương án lựa chọn (chiều dài ñường chim bay, chiều dài tuyến, hệ số triển
tuyến, chiều dài ñoạn thẳng, ñoạn cong).
Mặt cắt dọc tuyến ñường: các khả năng về trị số ñộ dốc hạn chế và sơ bộ
chọn trị số hợp lý cho tuyến thiết kế; các nguyến tắc thiết kế mặt cắt dọc (tuỳ tình
hình ñịa hình, ñịa chất, thuỷ văn mà thiên về ñào hay ñắp, phối hợp với ñường ñỏ và
ñịnh chiều dài cầu cạn, hầm, giao cắt …); phân ñoạn thiết kế mặt cắt dọc (ñoạn vạch
tự do, ñoạn vạch gò bó, các chỉ tiêu thiết kế mặt cắt dọc của phương án lựa chọn).

- Công trình nhà xưởng: căn cứ vào chức năng nhiệm vụ, ñịnh biên CB CNV
cho yêu cầu sản xuất ñể xác ñịnh ñịa ñiểm, diện tích sử dụng ñất, diện tích các khu
nhà, cấp nhà; thống kê nhà xưởng toàn tuyến của phương án tuyến lựa chọn (vị trí,
chức năng nhà, cấp nhà, diện tích xây dựng, diện tích sàn, các công trình phụ ở từng
khu vực); thiết kế sơ bộ các nhà ga tại các ga khu ñoạn (các ga nhường tránh dùng
thiết kế ñịnh hình).
- Công trình ñầu máy: các tiêu chuẩn kỹ thuật, kinh tế ñể thiết kế công trình
ñầu máy; tính toán thiết kế công trình ñầu máy, số km chạy/năm của ñầu máy trên
tuyến, số ñầu máy sử dụng, số ñầu máy chi phối, số ñầu máy chữa các cấp (kỳ, cấp I,
cấp II, giữa kỳ), số vị trí sửa chữa các cấp. Xác ñịnh ñịa ñiểm, chức năng nhiệm vụ,
công suất của các ñoạn (xí nghiệp) và của các trạm ñầu máy; dự kiến các công trình,

15

thiết kế chủ yếu cho các ñoạn, trạm ñầu máy; xác ñịnh quan hệ hợp tác với các ñoạn,
trạm thuộc các tuyến liên quan và thiết kế các xí nghiệp, trạm ñầu máy.
- Công trình toa xe: các tiêu chuẩn kỹ thuật, kinh tế ñể thiết kế công trình toa
xe; tính toán số toa xe vận dụng, số toa xe cần thiết, số toa xe sửa chữa các cấp. Xác
ñịnh ñịa ñiểm, chức năng nhiệm vụ, công suất của các ñoạn (xí nghiệp) và của các
trạm toa xe; xác ñịnh quan hệ hợp tác với các ñoạn, trạm thuộc các tuyến liên quan;
dự kiến các công trình, thiết bị chủ yếu cho các ñoạn, trạm toa xe; thiết kế các xí
nghiệp, trạm toa xe.
- Công trình tín hiệu, liên khoá, ñóng ñường: nguyên tắc thiết kế; loại hình
thiết bị ñối với các ga, các khu gian, các ñường ngang; khối lượng công trình xây lắp
và thống kê các thiết bị chủ yếu; yêu cầu nhà xưởng cho tín hiệu, liên khoá và ñóng
ñường.
- Công trình thông tin: nguyên tắc thiết kế, phạm vi thiết kế các công trình
thông tin, các phương án thiết kế mạng thông tin [các hệ thông tin, các trạm thông tin
(tổng ñài, các thiết bị ñầu cuối, các thiết bị ghép kênh), ñường dây truyền dẫn]; yêu
cầu nhà xưởng cho thông tin; khối lượng công trình xây lắp và thiết bị.

- Phân tích ñánh giá dự án về mặt kinh tế, tài chính, phân tích ñánh giá dự án
về mặt xã hội và môi trường.
m. Các mốc thời gian chính thực hiện dự án.
n. Kiến nghị hình thức quản lý thực hiện dự án.
o. Xác ñịnh chủ ñầu tư.
p. Mối quan hệ và trách nhiệm của các cơ quan liên quan ñến dự án.
q. Các kết kuận:
Về tính khả thi kinh tế, kỹ thuật của dự án; yêu cầu và thời gian ñầu tư vào
công trình thuộc dự án và cho các tuyến liên quan; các lưu ý cho bước thiết kế kỹ
thuật.

1.3. NĂNG LỰC TÍNH TOÁN CỦA ðƯỜNG THIẾT KẾ
1.3.1. Các số ño.
Những số ño về khả năng của một con ñường xác ñịnh rõ khả năng của
ñường ñó theo những thông số kỹ thuật của toàn bộ những công trình trên ñường,
phương pháp tổ chức vận tải và chạy tàu.
Khả năng thông qua của một tuyến ñường ñơn ño bằng số ñôi tàu tính toán
cho cả hai chiều, còn ñối với tuyến ñôi thì ño bằng số ñoàn tàu cho từng chiều chạy
qua một khu gian khó nhất (trong 1 ngày ñêm). Khả năng thông qua của tàu N không
chỉ phụ thuộc vào khả năng thông qua của các khu gian mà còn cả của ga, các cấu
trúc của nghiệp vụ ñầu máy, thiết bị cung cấp năng lượng. Khi thiết kế phải làm sao
cho khả năng thông xe của các công trình ở ga phải bảo ñảm khả năng thông xe của
các khu gian.
Khả năng chuyên chở G là số tấn hàng mà con ñường có thể chuyên chở
trong ñơn vị thời gian (thường lấy 1 năm) cho mỗi chiều, thông thường khi thiết kế
ñường sắt khả năng chuyên chở tính cho chiều nhiều hàng.

17
không cần phải sửa ñổi khi tăng cường năng lực cho con ñường như bình ñồ, trắc
dọc, nền ñường, sự phân bố ñiểm phân giới và chiều dài sân ga, các công trình nhân
tạo trên ñường và sơ ñồ cấp ñiện nếu là ñường ñiện khí hoá.
Về căn bản những kết cấu vĩnh cửu xác ñịnh khả năng thông qua ñối với từng
loại ñầu máy và từng phương pháp tổ chức chạy tàu.
Những kết cấu bán vĩnh cửu là kiến trúc tầng trên, thông tin tín hiệu, các
ñường phát triển trong ga, chỗ ñứng trong ñề pô, phương tiện ñiều khiển chạy tàu
v.v…
Có thể tăng cường khả năng của ñường bằng cách gia cố những kết cấu bán
vĩnh cửu. Còn kết cấu vĩnh cửu phải thiết kế sao cho có khả năng dự trữ lâu dài. Việc
chọn loại và khả năng của các kết cấu vĩnh cửu và bán vĩnh cửu là một trong những
nhiệm vụ ñầu tiên của việc thiết kế ñường.
1.3.2. Năng lực dự tính của ñường sắt.
Năng lực dự tính của ñường sắt là khả năng lúc ñầu mà con ñường phải có
khi nó bắt ñầu vào khai thác.

18

Khi thiết kế ñường mới và gia cố ñường cũ do kết quả khảo sát kinh tế ta có
thể ấn ñịnh ñược khả năng cần thiết cho con ñường cụ thể là phải xác ñịnh ñược
lượng hàng hoá và hành khách tính toán cho lúc giao ñường vào khai thác và ấn ñịnh
ñược nhịp ñiệu tăng tiền của lượng hàng chuyên chở trong tương lai.
1.3.3. Những thông số kỹ thuật cơ bản khi thiết kế tuyến ñường sắt.
Thông số kỹ thuật thiết kế tuyến ñường là những tiêu chuẩn có tính chất
nguyên tắc. Những tiêu chuẩn này xác ñịnh kích thước, loại sơ ñồ (như sơ ñồ ñiểm
phân giới) khả năng dự trữ bình, trắc diện, tiêu chuẩn phân bố ñiểm phân giới, phân
bố một số loại công trình quan trọng nhất.
Trong những thông số kỹ thuật có thể kể ra những thông số cơ bản. ðó là khổ
ñường, cấp ñường, số ñường chính, loại sức kéo, ñại lượng ñộ dốc giới hạn, chiều dài
sử dụng của ñường ñón - gửi tàu trong ga.

ñầu và ñiểm cuối, những ñiểm giữa mà ñường phải qua, thời hạn xây dựng và trình
tự ñưa vào khai thác, số giai ñoạn thiết kế.
Nói chung nhiệm vụ của người thiết kế là phải phân tích tỉ mỉ những thắc
mắc có thể phát sinh, cần thể hiện sáng kiến của mình rồi ñề ñạt lên ñể xét. Khi
nhiệm vụ giao cho rồi ta có thể có nhiều phương án ñể giải quyết, cho nên phải biết
nguyên tắc cân nhắc ñể tìm ra những giải pháp tốt nhất.
1.4.2. Những tài liệu cơ bản về chuẩn tắc.
Về ý nghĩa con ñường sắt này có thể khác con ñường sắt kia rất xa, có thể là
con ñường nhánh hoặc có thể là con ñường có ý nghĩa quốc gia làm việc rất bận rộn
v.v… cho nên khi thiết kế ñường sắt mới cần phải biết chọn những thông số kỹ thuật
và tính ñược một số khả năng dự trữ.
Tất cả những yêu cầu về phân loại ñường sắt và yêu cầu về toàn bộ các kết
cấu ñược nêu trong tài liệu chuẩn tắc chủ yếu chúng xác ñịnh tương quan giữa tất cả
các tuyến ñường sắt, các tài liệu ñó là:
Bản phân loại ñường, chuẩn tắc và quy phạm thiết kế ñường sắt, quy phạm
khai thác - kỹ thuật ñường sắt (quy phạm quản lý ñường sắt).
Bản phân loại ñường sắt xác ñịnh những thông số kỹ thuật và ñặc ñiểm tuỳ
theo ý nghĩa của tuyến ñường cụ thể phải ấn ñịnh.
a. Nguyên tắc phân chia ñường sắt dân dụng ra từng cấp.
b. ðại lượng thông số kỹ thuật của những kết cấu vĩnh cửu của ñường sắt
từng cấp.
c. Những ñặc tính nên có của các kết cấu bản vĩnh cửu và các phương tiện
trang bị kỹ thuật cho ñường sắt từng cấp ñể có thể thống nhất hoá những ñiều kiện
khai thác cho hàng loạt tuyến ñường lại với nhau.
1.4.3. Chuẩn tắc về quy phạm thiết kế ñường sắt.
Do ñường sắt là công trình có ý nghĩa quốc gia, do việc thiết kế rất phức tạp
và phải hoàn toàn ñảm bảo cho ñường sắt làm việc an toàn, liên tục và êm thuận nên
khi thiết kế chúng ta cần phải có những tài liệu chuẩn ñể xác ñịnh những yêu cầu cơ
bản về chuẩn tắc.
Trong chuẩn tắc và quy trình có nêu:


CHƯƠNG 2
TÍNH SỨC KÉO ðẦU MÁY

2.1. KHÁI NIỆM CHUNG

2.1.1. Mục ñích tính sức kéo ñầu máy khi thiết kế ñường sắt.
Khi thiết kế ñường mới cũng như cải tạo ñường cũ, việc tính sức kéo cho phép chọn
ñược vị trí hợp lý nhất của tuyến và hình dáng của trắc dọc, ñồng thời xác ñịnh ñược loại
ñầu máy và khối lượng ñoàn tàu, ñặc tính và chế ñộ chuyển ñộng của tàu (mở máy, ñóng
máy, ñóng và hãm), vận tốc chạy tàu và thời gian chạy tàu, tiêu hao nhiên liệu (dầu ma
dút nếu là ñầu máy ñiêzen, tiêu hao than nước nếu là ñầu máy hơi nước, tiêu hao năng
lượng ñiện nếu là ñầu máy ñiện).
ðể minh họa, trên hình 2.1 ñưa ra ñồ thị quan hệ vận tốc chạy tàu v(S) và thời gian
chạy tàu t(S) vào quãng ñường ñi ñược.

Hình 2- 1. ðồ thị quan hệ vận tốc chạy tàu v(S) và thời gian chạy tàu t(S)
vào quãng ñường ñi ñược S.
Dựa vào ñường cong vận tốc v(S) vẽ ñược trên khu gian, chúng ta dễ dàng xác ñịnh
ñược thời gian chạy tàu, lực kéo của ñầu máy và chi phí công cơ học ở các thời ñiểm.
Theo những số liệu này xác ñịnh ñược chi phí khai thác của ñường trong tương lai, do ñó
cho phép ñánh giá và so sánh các phương án tuyến thiết kế.
2.1.2. Mô hình tính của ñoàn tàu và các lực tác dụng lên nó.
1. Các giả thiết
Khi tàu chuyển ñộng trên ñường ta xem ñoàn tàu như chất ñiểm chuyển ñộng dưới
tác dụng của các lực ñặt tại trọng tâm. Dựa vào ñường cong vận tốc v(S) vẽ ñược trên khu
gian, chúng ta dễ dàng xác ñịnh ñược thời gian chạy tàu, lực kéo của ñầu máy và chi phí
công cơ học ở các thời ñiểm. Theo những số liệu này xác ñịnh ñược chi phí khai thác của
ñường trong tương lai, do ñó cho phép ñánh giá và so sánh các phương án tuyến thiết kế.
2.1.2. Mô hình tính của ñoàn tàu và các lực tác dụng lên nó.

W < 0

F > 0Hình 2- 2. Quy tắc dấu của F, W, B
Lực kéo bao giờ cũng tác dụng theo chiều chuyển ñộng lấy dấu dương F > 0. Lực
hãm bao giờ cũng tác dụng ngược chiều chuyển ñộng lấy dấu dương B > 0. Lực cản có
dấu dương W > 0 khi ngược chiều chuyển ñộng, có dấu âm W < 0 khi cùng chiều chuyển
ñộng.
Cũng tồn tại quy tắc dấu khác, ñó là những lực cùng chiều chuyển ñộng mang dấu
dương và ngược chiều chuyển ñộng mang dấu âm. Theo quy tắc này lực kéo mang dấu
dương, lực hãm mang dấu âm, lực cản cũng mang dấu âm trừ trường hợp lực cản do dốc
khi tàu chuyển ñộng xuống dốc mang dấu dương tức là kích thích chuyển ñộng và khi lên
dốc mang dấu âm.
e. Lực toàn phần và lực ñơn vị.
Trong tính toán sức kéo ñầu máy người ta ñưa ra khái niệm lực toàn phần và lực ñơn
vị.
Những lực tính toán cho cả ñoàn tàu, cho ñầu máy, cho một toa xe hoặc một nhóm
toa xe ñược gọi là lực toàn phần. Các lực này ñược ký hiệu chữ in hoa F, W, B và ñơn vị
ño là Niu tơn (N).
Những lực tính cho một ñơn vị trọng lực của ñoàn tàu, của ñầu máy, của toa xe ñược
gọi là lực ñơn vị. Trọng lực của ñoàn tàu, của ñầu máy, của toa xe tốt nhất dùng ñơn vị
kN với ñiều kiện là khối lượng của chúng dùng ñơn vị tấn. Các lực ñơn vị này ñược ký
hiệu chữ thường f, w, b.

g)QP(
F
f
+

2

Ví dụ: lực kéo toàn phần có trị số 385500 N tác dụng vào ñoàn tàu có trọng lực
(P+Q).g = 65000 kN thì lực kéo ñơn vị là
f = 385500/65000 = 5,93 N/kN
Tuỳ theo tương quan giữa trị số lực kéo, lực cản ñơn vị mà tàu có những chuyển
ñộng khác nhau: nhanh dần, chậm dần và ñều.

2.2. LỰC CẢN CHUYỂN ðỘNG
2.2.1. Thành phần của lực cản.

Khi chuyển ñộng ñoàn tàu chịu lực cản do nhiều yếu tố khác nhau. ðể dễ dàng tính
ñến các yếu tố này người ta chia lực cản chuyển ñộng thành hai phần:
a. Lực cản cơ bản
W
0
, w
0
: là lực cản tất nhiên khi tàu chạy trên ñường thẳng, bằng và
rộng thoáng với vận tốc nhất ñịnh.
b. Lực cản phụ: xuất hiện chỉ khi ñoàn tàu qua dốc
W
i
, w
i
, qua ñường cong
W
r
, w
r

cho. Cụ thể là:
Trên ñường bằng:

W = W
0

(N)
(2- 6)

w = w
0

(N/kN) (2-
7)
Trên ñường dốc:

W = W
0
+ W
i

(N) (2-
8)

w = w
0
+ w
i

(N/kN) (2- 9)

'' + w
i
'' + w
r
''
(N/kN) (2- 13)