Bộ Giáo dục và Đào tạo
Trường Đại học Giao thông vận tải

Phạm Sỹ Lợi

Nghiên cứu lựa chọn hợp lý
các thông số kỹ thuật cơ bản của tuyến đường sắt
cao tốc Và áP DụNG CHO TUYếN Đường sắt hà nội - vinh

Luận án tiến sỹ kỹ thuật

Hà Nội - 2015


Bộ Giáo dục và Đào tạo
Trường Đại học Giao thông vận tải

Phạm Sỹ Lợi

Nghiên cứu lựa chọn hợp lý
các thông số kỹ thuật cơ bản của tuyến đường sắt
cao tốc Và áP DụNG CHO TUYếN Đường sắt hà nội - vinh

Ngành
: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
Chuyên ngành : Xây dựng Đường sắt
Mã số

: 62580205

Luận án tiến sỹ kỹ thuật

mọi điều kiện giúp đỡ: Khoa Công trình, phòng Đào tạo Sau Đại học, bộ môn
Đường sắt thuộc Trường Đại học Giao thông Vận tải.
Nghiên cứu sinh trân trọng cảm ơn các Giáo sư, Phó Giáo sư, Tiến sĩ
trong và ngoài Trường Đại học Giao thông Vận tải đã tận tình hướng dẫn, giúp
đỡ trong suốt quá trình nghiên cứu luận án.
Xin cảm ơn các Chuyên gia trong và ngoài ngành đã quan tâm, đóng góp
ý kiến đối với luận án này.

Tác giả luận án

NCS. Phạm Sỹ Lợi


MỤC LỤC
Mở đầu
1. Lý do chọn đề tài

1

2. Mục đích nghiên cứu đề tài

1

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1

4. Phương pháp nghiên cứu

1

1.2. Các thông số kỹ thuật cơ bản và các quy định chung

3

1.2.1. Thông số kỹ thuật cơ bản của đường sắt phổ thông

3

1.2.2. Thông số kỹ thuật cơ bản của tuyến đường sắt cao tốc

4

1.2.2.1. Cơ sở xác định các TSKTCB của tuyến đường sắt cao tốc

4

1.2.2.2. Giới thiệu quy định về TSKTCB của 1 số nước

4

1.2.2.3. Đối với Việt Nam

6

1.2.2.4. TSKTCB của tuyến đường sắt cao tốc

7

1.3. Sự cần thiết phải lựa chọn hợp lý các TSKT trên tuyến đường sắt cao tốc



1.4.3. Phân tích những công trinh nghiên cứu ở trong nước liên quan đến chọn
TSKTCB của tuyến đường sắt cao tốc

26


1.4.4. Những tồn tại trong việc tìm các TSKTCB theo phương pháp truyền
thống

26

1.5. Mục tiêu của luận án

26

1.6. Nội dung và phương pháp nghiên cứu

27

Chương 2: Ứng dụng phương pháp phân tích đa chỉ tiêu để lựa chọn các
TSKTCB của tuyến đường sắt cao tốc

28

2.1. Giới thiệu về phương pháp phân tích đa chỉ tiêu

28

2.1.1. Phân tích đa chỉ tiêu


2.1.5.2. Lãnh đạo quá trình đánh giá

37

2.1.5.3. Nhóm chuyên gia phân tích

37

2.1.5.4. Ý kiến của công chúng

37

2.1.6. Các phương pháp ra quyết định trong quá trình đánh giá đa chỉ tiêu

38

2.1.6.1. Phương pháp bầu cử

39

2.1.6.2. Phương pháp bỏ phiếu

39

2.1.6.3. Phương pháp thảo luận trực tiếp

40

2.1.6.4. Phương pháp Nominal Group


2.2.4. Xác định độ lớn tương đối của các chỉ tiêu

45

2.2.4.1. Xác định độ lớn tương đối của các chỉ tiêu lượng hóa được

45


2.2.4.2. Xác định độ lớn tương đối của các chỉ tiêu không lượng hóa được

46

2.2.4.3. Thu thập ý kiến chuyên gia để so sánh và xác định độ lớn các chỉ tiêu

46

2.2.4.4. Xử lý số liệu thu thập từ ý kiến chuyên gia

47

2.2.5. Xác định phương án tốt nhất

47

2.2.5.1. Xác định độ lớn tương đối của các chỉ tiêu của phương án

47


các TSKTCB của ĐSCT

51

2.4.2. Các bước thực hiện phân tích đa chỉ tiêu để lựa chọn các TSKTCB của
ĐSCT

52

2.4.2.1. Xây dựng bài toán và thiết lập sơ đồ phân tích

52

2.4.2.2. Lựa chọn chuyên gia tham gia vào quá trình ra quyết định

53

2.4.2.3. Phân tích các chỉ tiêu đánh giá

54

2.4.2.4. Thiết lập phương án và xác định tầm quan trọng tương đối của các chỉ
tiêu

69

2.4.2.5. Tính toán, xác định phương án tốt nhất bằng cách tính trọng số R của
từng phương án

70


75


3.3. Lựa chọn các chuyên gia đánh giá

76

3.4. Phân tích các chỉ tiêu đánh giá để lựa chọn thực hiện cho điểm so sánh các
chỉ tiêu

76

3.4.1. Phân tích, lựa chọn miền các tiêu chuẩn kỹ thuật

76

3.4.2. Phân tích các chỉ tiêu

76

3.5. Tổng hợp ý kiến chuyên gia để tính toán các trọng số và thành lập các
phương án so sánh

78

3.5.1. Từ kết quả chấm điểm so sánh của các chuyên gia đối với từng chỉ tiêu,
thực hiện tổng hợp, sử lý số liệu để đưa vào tính toán

78


83

3.5.5. Tính toán, xác định phương án tốt nhất bằng cách tính trọng số R của
từng phương án

84

3.5.5.1. Tính trọng số R của phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo phần
mềm Expert choice

84

3.5.5.2. Tính trọng số R của phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo phần
mềm VBA

86

3.5.5.3. Ra quyết định lựa chọn phương án

109

3.5.6. So sánh với kết quả nghiên cứu của các tổ chức quốc tế

109

Kết luận và kiến nghị

111



: Đường sắt cao tốc

5. TGV

: Công nghệ động lực tập trung

6. EMU

: Công nghệ động lực phân tán

7. MCA

: Phương pháp phân tích đa chỉ tiêu

8. Vmax

: Tốc độ mục tiêu

9. Rmin

: Bán kính đường cong tối thiểu

10. Imax

: Độ dốc dọc tối đa

11. D

: Khoảng cách 2 tim tuyến


: Chiều rộng thân toa xe

20. ĐSPT

: Đường sắt phổ thông

21. TSKT

: Thông số kỹ thuật


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1-1. Thống kê TSKTCB của một số tuyến đường sắt cao tốc trên thế giới. ...... 6
Bảng 1-2. Trị số siêu cao thiếu, thừa cho phép (mm) [16], [7], [8] ........................... 17
Bảng 1-3. Quan hệ tương thích giữa tốc độ và độ dốc với công suất đầu máy .......... 18
Bảng 2-1. Bảng các giá trị của chỉ số nhất quán RI .................................................. 35
Bảng 2-2. Bảng tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng đến các thông số cơ bản ................. 57
Bảng 2-3. Bảng tốc độ và lực cản............................................................................. 61
Bảng 2-4. Năng lực cạnh tranh với các phương tiện giao thông khác. ...................... 66
Bảng 2-5. Diện tích đất đối với tốc độ thiết kế khác nhau. ....................................... 66
Bảng 2-6. Mức tiếng ồn tối đa cho phép ở khu vực công cộng và dân cư ................. 68
Bảng 3-1. Dự báo nhu cầu vận chuyển hành khách tuyến Hà nội - Vinh .................. 73
Bảng 3-2. Dự báo nhu cầu vận chuyển hàng hóa ...................................................... 74
Bảng 3-3. Hiện trạng các điểm văn hoá - lịch sử - môi trường ở khu vực tuyến đi qua
cần lưu giữ. .............................................................................................................. 77
Bảng 3-4. Hiện trạng các khu vực bảo tồn môi trường sống/loại sinh vật ................. 77
Bảng 3-5. Ma trận mức độ ưu tiên của 5 chỉ tiêu tiêu chuẩn. .................................... 78
Bảng 3-6. Bảng chuẩn hóa ma trận mức độ ưu tiên của 5 chỉ tiêu tiêu chuẩn ........... 79
Bảng 3-7. Mức ưu tiên và trọng số các tiêu chí trong chỉ tiêu "Kỹ thuật - Công nghệ"

Bảng 3-25. Ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí "Địa hình".
................................................................................................................................ 89
Bảng 3-26. Chuẩn hóa ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí
"Địa hình". ............................................................................................................... 89
Bảng 3-27. Ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí "Công nghệ
chạy tàu". ................................................................................................................. 89
Bảng 3-28. Chuẩn hóa ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí
"Công nghệ chạy tàu". ............................................................................................. 90
Bảng 3-29. Ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí "Phương thức
chạy tàu". ................................................................................................................. 90
Bảng 3-30. Chuẩn hóa ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí
"Phương thức chạy tàu". .......................................................................................... 91
Bảng 3-31. Ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí "Tiếng ồn".
................................................................................................................................ 91
Biểu 3-32. Chuẩn hóa ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí
"Tiếng ồn". .............................................................................................................. 91
Bảng 3-33. Ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí "Bảo tồn di
tích lịch sử văn hóa". ............................................................................................... 92


Bảng 3-34. Chuẩn hóa ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí
"Bảo tồn di tích lịch sử văn hóa". ............................................................................. 92
Bảng 3-35. Ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí "Vị trí địa lý
tuyến". ..................................................................................................................... 93
Bảng 3-36. Chuẩn hóa ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí
"Vị trí địa lý tuyến".................................................................................................. 93
Bảng 3-37. Ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí "Tính cạnh
tranh với các phương tiện giao thông"...................................................................... 94
Bảng 3-38. Chuẩn hóa ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí
"Tính cạnh tranh với các phương tiện giao thông". .................................................. 94

Bảng 3-53. Ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí "Công nghệ
thi công". ............................................................................................................... 102
Bảng 3-54. Chuẩn hóa ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí
"Công nghệ thi công". ............................................................................................ 102
Bảng 3-55. Ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí "Đơn giá".
.............................................................................................................................. 103
Bảng 3-56. Chuẩn hóa ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí
"Đơn giá". .............................................................................................................. 103
Bảng 3-57. Ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí "Địa chất".
.............................................................................................................................. 104
Bảng 3-58. Chuẩn hóa ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí
"Địa chất". ............................................................................................................. 104
Bảng 3-59. Tính điểm cho phương án Imax = 120/00................................................. 105
Bảng 3-60. Tính điểm cho phương án Imax = 150/00................................................. 106
Bảng 3-61. Tính điểm cho phương án Imax = 200/00................................................. 107
Bảng 3-62. Tính điểm cho phương án Imax = 250/00................................................. 108
Bảng 3-63. Tổng hợp kết quả tính toán theo phần mềm VBA phương án 300 Km/h
.............................................................................................................................. 109
Bảng 3-64. Tổng hợp kết quả tính toán theo phần mềm VBA các phương án ......... 109


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1-1. Lực tác dụng lên các bánh xe trong đường cong ....................................... 13
Hình 1-2. Bánh dẫn hướng trườn lên ray .................................................................. 13
Hình 1-3. Đường cong sác xuất độ cảm giác ........................................................... 22
Hình 1-4. Quan hệ N-achưa ..................................................................................... 16
Hình 1-5. Đường cong thí nghiệm tại hiện trường sóng áp lực khi tàu gặp nhau ...... 21
Hình 1-6. Sóng áp lực do các tàu phổ thông gặp nhau .............................................. 21
Hình 1-7. Sóng áp lực do tàu có dạng hình khí động học gặp nhau .......................... 22
Hình 2-1. Mô hình đánh giá đa chỉ tiêu .................................................................... 29

hàng không, đường bộ, đường biển …
Việc xây dựng đường sắt cao tốc ở Việt Nam cũng đã được bàn đến trong
thời gian qua và hiện đang tích cực thực hiện quy hoạch và các nghiên cứu khả thi
với 1 số đoạn trên tuyến Bắc - Nam. Trong quá trình nghiên cứu có các đề xuất
khác nhau cả về quan điểm đầu tư liên quan đến nguồn lực, hiệu quả kinh tế và
các quan điểm về lựa chọn thông số kỹ thuật cơ bản của tuyến đường.
1. Lý do chọn đề tài
Mỗi một tổ hợp các thông số kỹ thuật cơ bản của một tuyến đường sắt cao
tốc tương ứng với một sơ đồ năng lực vận chuyển và hiệu quả kinh tế - xã hội của
tuyến đường đó.
Bài toán lựa chọn tổ hợp các thông số cơ bản của tuyến đường sắt cao tốc
là bài toán phức tạp, phụ thuộc nhiều yếu tố. Nếu sử dụng các phương pháp truyền
thống thì cần rất nhiều thời gian và kinh phí để khảo sát số liệu, tính toán, so sánh
nhưng cũng chỉ cho độ hợp lý, tin cậy tối ưu với từng thông số, việc hợp lý cho cả
tổ hợp gặp nhiều khó khăn.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu, đề xuất phương pháp nhanh lựa chọn hợp lý các thông số kỹ
thuật cơ bản của đường sắt cao tốc trong điều kiện Việt Nam chưa có đường sắt
cao tốc.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu cho việc xây dựng tuyến đường mới khổ tiêu chuẩn, đường
đôi; không xét cải tạo nâng cấp đường cũ.
- Chỉ giới hạn các thông số kỹ thuật cơ bản nhất của tuyến đường sắt cao
tốc theo tiêu chuẩn ngành 22 TCN362-07, gồm: Tốc độ thiết kế (Tốc độ mục
tiêu), bán kính đường cong tròn tối thiểu, độ dốc tối đa của chính tuyến và khoảng
cách giữa hai tim đường.
4. Phương pháp nghiên cứu
Thực hiện phân tích một cách có hệ thống các điều kiện chưa xác định
được rõ ràng (Chỉ tiêu mờ), ảnh hưởng đến quá trình lựa chọn thông số kỹ thuật
đường sắt cao tốc.

cho khai thác với vận tốc tối đa đến 200km/h.
Đường sắt cận cao tốc thường áp dụng tại một số tuyến đường sắt phổ
thông có điều kiện cải tạo, nâng cấp từ đường sắt phổ thông để đáp ứng nhu cầu
tăng năng lực vận tải trong giai đoạn nhất định.
1.1.3. Đường sắt cao tốc
Đường sắt cao tốc là đường sắt có các thông số kỹ thuật có thể đáp ứng cho
khai thác với vận tốc > 200km/h.
Đường sắt cao tốc hiện đã được xây dựng từ cuối thế kỷ 20 tại một quốc
gia Châu Âu, Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc và ngày càng phát huy được hiệu
quả kinh tế, đặc biệt với vận tải hành khách.
1.1.4. Thông số kỹ thuật cơ bản của tuyến đường sắt
Thông số kỹ thuật cơ bản là các yếu tố kỹ thuật chủ yếu được lựa chọn để
thiết kế và xây dựng một tuyến đường sắt.
Các thông số kỹ thuật cơ bản phụ thuộc vào cấp kỹ thuật của tuyến đường.
Các thông số kỹ thuật khác nhau của 1 tuyến đường sắt bao gồm: Các chỉ tiêu về về
năng lực khai thác, các yếu tố hình học, hệ thống thông tin tín hiệu.
Trong khuôn khổ luận án này chỉ giới hạn nghiên cứu lựa chọn các thông
số thiết kế kích thước hình học của tuyến đường sắt tốc độ cao.
1.2. Các thông số kỹ thuật cơ bản và các quy định chung
1.2.1. Thông số kỹ thuật cơ bản của đường sắt phổ thông
Qua các tài liệu tham khảo [14], [42]; các nước và Việt Nam đều ban hành
các tiêu chuẩn thiết kế đường sắt phổ thông với các thông số kỹ thuật cơ bản đối
với tuyến đường sắt phổ thông gồm:
+ Khổ đường
+ Số đường chính tuyến
3


+ Loại sức kéo
+ Độ dốc hạn chế

1.2.2.2. Giới thiệu quy định về TSKTCB của một số nước
- Hiệp hội đường sắt châu Âu (AGC) thuộc hội đồng kinh tế châu Âu
(ECE) đã đưa ra quy định thống nhất về thông số kĩ thuật chủ yếu của mạng lưới
đường sắt châu Âu.Tuyến chuyên chạy tầu khách: tốc độ thiết kế 300km/h,
khoảng cách giữa 2 tim đường 4,2m, độ dốc tối đa 35%o. Tuyến chuyên chạy tầu
khách và tầu hàng: tốc độ thiết kế 250km/h, khoảng cách giữa 2 tim đường 4,2m,
độ dốc tối đa 12,5%o, chiều dài sử dụng đường ga tối thiểu 750m.
4


- Nhật: Tuyến lúc đầu chạy cả tầu hàng và tầu khách sau chỉ chuyên chở
hành khách Đông Hải khánh thành năm 1964, khi đó tốc độ cao nhất lấy là
210km/h và bán kính nhỏ nhất là 2500m, khoảng cách giữa 2 tim đường 4,2m, độ
dốc tối đa 15%o.
Tuyến Sơn Dương tốc độ cao nhất lấy là 250km/h và bán kính nhỏ nhất là
4000m, độ dốc tối đa 15%o, chiều dài sử dụng đườngđón gửi tầu 530m.
Tuyến Đông Bắc, Thượng Việt, Bắc Lục đều lấy tốc độ cao nhất là
250km/h và bán kính nhỏ nhất là 4000m. Khoảng cách giữa 2 tim đường 4,3 m,
độ dốc tối đa 15%o, chiều dài sử dụng đườngđón gửi tầu 530m
- Đức: Tuyến Hanoway-Wayxibao-Manhamustuca là tuyến đường sắt đôi
chạy cả tầu hàng và tầu khách tốc độ cao nhất tầu khách 250km/h, tầu hàng
120km/h và bán kính nhỏ nhất là 7000m. Độ dốc tối đa 12,5%o. Khoảng cách
giữa 2 tim đường 4,7m.
Tuyến BecLin- Hanoway là tuyến đường sắt đôi chạy cả tầu hàng và tầu
khách có tốc độ cao nhất tầu khách 250km/h, tầu hàng 120km/h và bán kính nhỏ
nhất là 4400m. Độ dốc tối đa 12,5%o. Khoảng cách giữa 2 tim đường 4,7m.
Tuyến FrangFuoc- CuLong là tuyến đường sắt đôi chạy cả tầu hàng và tầu
khách có tốc độ cao nhất tầu khách 300km/h, tầu hàng 120km/h và bán kính nhỏ
nhất là 3500m. Độ dốc tối đa 40%o. Khoảng cách giữa 2 tim đường 4,5m.
- Pháp: Các tuyến đường sắt đôi chạy tốc độ tối đa 230km/h có bán kính

của chính tuyến khu gian ở điều kiện bình thường lấy 7000m, khoảng cách giữa 2
tim đường chính tuyến trong khu gian và trong ga đều lấy là 5,0m.
- Đài Loan: Tuyến đường đôi Đài Bắc - Cao Hùng có tốc độ thiết kế
350km/h, bán kính nhỏ nhất là 6250m, độ dốc lớn nhất 25%o, khoảng cách giữa 2
tim đường 4,5m
Bảng 1-1. Thống kê TSKTCB của một số tuyến đường sắt cao tốc trên thế giới.
Đức

Pháp

Nhật

Tuyến
Tuyến
ManHămBuôc Đông Đại Tuyến Tuyến Tuyến Tuyến
Hanây
Tây Đông Sơn Đông Thượng
Wâysbao Nam Dương Hải Dương Bắc
Việt
Stusatơ
TGV
TGV

Ý

Đài Hàn
Loan Quốc

RômaFuRôLuân



250

270

300

220

230

240

250

4000

4000

2500

4000

4000

Rmin(m)

7000

Nối mạng


15

8,5

25

25

Dmin(m)

4,7

4,2

4,5

4,2

4,3

4,0(4,3)

4,5

5, 0

B (m)

3,27

+ Điều kiện khó khăn: cho phép điều chỉnh theo tốc độ
6


- Độ dốc dọc tối đa
+ Điều kiện bình thường: Imax ≤ 25‰
+ Điều kiện khó khăn hoặc tuyến được điện khí hóa: Imax ≤ 30‰
- Kích thước nền đường
+ Từ tim đến vai đường ≥ 4,5m
+ Khoảng cách giữa 2 tim đường: D ≤ 5m
1.2.2.4. TSKTCB của tuyến ĐSCT
Qua tài liệu giới thiệu về ĐSCT của nước ngoài, các tiêu chuẩn của Việt
Nam; xác định 6 TSKTCB khi nghiên cứu thiết kế, xây dựng 1 tuyến ĐSCT, gồm:

1. Tốc độ thiết kế (Vtk): Có các dải tốc độ 200km/h - 250km/h; 250km/h 300km/h và 300km/h - 350km/h. Chọn một giá trị tốc độ phù hợp với đường sắt
nước ta.
2. Số đường chính tuyến (n): Toàn tuyến phải thiết kế đường đôi xây dựng
một lần. Cả hai tuyến đều phải có các trị số như nhau đối với độ dốc tối đa, bán
kính đường cong tối thiểu, chiều dài sử dụng đường đón gửi tầu, đầu máy chạy
trên tuyến, phương thức khống chế chạy tầu, giãn cách thời gian nhỏ nhất của các
đoàn tầu chạy đuổi. Các tiêu chuẩn kỹ thuật đó được xác định bằng cách so sánh
về kinh tế - kỹ thuật tùy theo tốc độ thiết kế của tầu khách, địa chất, địa hình dọc
tuyến, năng lực vận chuyển …
Cần thiết kế đường đôi 2 chiều vì ĐSCT có mật độ chạy tầu lớn, cự ly chạy
tầu dài, khả năng điều chỉnh vận tải lớn. Trong trường hợp duy tu tuyến đường
hoặc trường hợp đặc biệt đoàn tầu tuyến chuyên chạy tầu khách có thể chạy qua
độ tuyến, vận hành ngược chiều để điều chỉnh biểu đồ chạy tầu, hạn chế ít nhất
ảnh hưởng đến hành khách. Vậy n = 2.
3. Khoảng cách tối thiểu giữa các tim tuyến (D): Là khoảng cách ngắn nhất
giữa tim tuyến chiều đi và tim tuyến chiều về ở khu gian. Nó được quy định theo

lượng ∆Pmax biến đổi theo thời gian (∆Pmax/∆t) theo khoảng cách 2 thành tầu liền
kề (Y); Mặt khác phải xác định trị số sóng áp lực lớn nhất cho phép [∆Pmax]. Bảng
thống kê trị số Y theo Vmax của các loại tầu của Nhật Bản, Pháp và Đức xem tài
liệu [1]
- Các đặc trưng của sóng áp lực
+ Trị số sóng áp lực tác dụng lên 2 thành tầu liền kề nhau tỷ lệ thuận với
bình phương vận tốc tầu chạy hướng đối diện ở đường bên cạnh (đoàn tầu ngược
chiều gặp nhau)
+ Nếu 2 đoàn tầu có ngoại hình tương tự nhau, sóng áp lực đoàn tầu tốc độ
thấp nhận được, lớn hơn sóng áp lực mà đoàn tầu tốc độ cao nhận được.
+ Trị số sóng áp lực tỷ lệ nghịch với khoảng cách giữa hai thành liền kề của
các tầu gặp nhau. Sóng áp lực ở cửa sổ tàng dưới tầu 2 tầng lớn hơn sóng áp lực ở
cửa sổ toa xe 1 tầng.
+ Sóng áp lực thay đổi theo cao độ điểm đo, cao độ càng thấp, áp lực càng lớn.
+Trị số sóng áp lực liên quan đến ngoại hình đoàn tầu (hình dáng khí động
học đầu máy, toa xe, chiều rộng toa xe và chiều dài đoàn tầu), trong đó ảnh
hưởng của hính dáng khí động học đầu tầu là lớn nhất.
- Trị số sóng áp lực cho phép. Căn cứ trên việc thử nghiệm các đoàn tàu ở
vận tốc 200km/h, tầu chạy trên đường thẳng sóng áp lực ở tại cửa sổ toa tầu mà
tầu chạy an toàn để quy định trị số sóng áp lực cho phép là 1,2kpa. Ví dụ:
Vmax=200km/h; B=3,4m; D=4,2m; Sóng áp lực là: 1,41 kpa>1,2kpa (không đạt)
Vmax=200km/h; B=3,4m; D=4,4m; Sóng áp lực là: 1,17 kpa
Trên đường sắt chạy tầu khách và tầu hàng của Trung Quốc thì trị số siêu cao thừa
cho phép nhỏ hơn siêu cao thiếu cho phép, vì tải trọng trục và tổng trọng thông
qua của tầu hàng lớn hơn tầu khach dẫn tớ đường bị phá hoại và mòn ray bụng
trong đường cong tương đối lớn, vậy cần hạn chế trị số siêu cao thừa cho phép.
+ Trị số tổng siêu cao thiếu và siêu cao thừa cho phép [hq+hg], khi chạy tầu
khách và tầu hàng tại bán kính đường cong nào đó, trị số siêu cao thực đặt trên
đường xác định theo tốc độ căn quân phương, nó sẽ chênh lệch một lượng ∆h so
với tốc độ cân bằng của mỗi loại tầu. Do đó trong thực tế hq>[hq] và hg >[hg] (
điều này không cho phép). Vậy khi xác định siêu cao thiết kế để thỏa mãn sự biến
đổi của tình hình vận tải ở hiện trường cần điều chỉnh siêu cao thực đặt một lượng
∆h, tức là:
[hq+hg] = [hq] + [hg]- ∆h
∆h= 20-50 mm, phụ thuộc số đôi tầu, trọng lượng tầu tốc độ tầu hàng và tốc
độ tầu khách. Vậy [hq+hg] = 110 mm (điều kiện bình thường); [hq+hg] =140mm
(khó khăn)
+ Công thức xác định bán kính Rmin
Trên tuyến chạy tầu khách và tầu hàng nó phải thảo mãn điều kiện sau:
h= (11, 8 Vg/R)-h q ≥ (11, 8 Vg/R)-[h q]
h= (11, 8 Vz/R) +hg ≥ (11, 8 Vz/R) + [hg]
Do đó Rmin= 11, 8 (V2 g-V z2)/ [hq+hg]
Trên tuyến chuyên chạy tầu khách bán kính Rmin xác định công thức sau:

9


Rmin= 11, 8 V
tầu khách.

max


4.600

300

5.000

300/160

7.000

350

6.600

Không tổ chức chạy tầu hàng

5. Độ dốc tối đa (12-25%o): Độ dốc tối đa của chính tuyến ở khu gian cần
căn cứ loại công nghệ đoàn tầu và tình hình công trình độ do dốc cao thấp gây ra,
thông qua việc kiểm toán sức kéo đoàn tầu chạy vượt dốc tối đa mà xác định
được. Nhưng độ dốc tối đa không nên lớn hơn 25%o.
Đường sắt tầu hàng và tầu khách cùng chạy trên tuyến thì độ dốc tối đa của
tuyến đó được xác định bởi yêu cầu vận hành của tầu hàng. Đường sắt chỉ chuyên
chạy tầu khách sử dụng nhóm toa nhẹ, trong khi động cơ lại có công suất lớn, tính
năng kéo và hãm tốt nên thích ứng với việc vận hành trên độ dốc lớn.
Độ dốc tối đa phụ thuộc mô hình tổ chức chạy tầu và địa hình tuyến đi qua.
Đường sắt Pháp và Nhật dùng mô hình tổ chức chạy chuyên tầu khách nên có độ
dốc tối đa từ 25-35%o và 15-20%o. Đường sắt Đức và Ý dùng mô hình tầu hàng
và tầu khách chạy chung đường, nên độ dốc tối đa 12,5%o và 8,5%0. Đường sắt
Trung Quốc nói chung dùng mô hình tầu cao tốc và tầu trung tốc chạy chung
tuyến. Động lực của nhóm toa động cơ cao tốc tương đối lớn, nên có thể đạt tốc

lựa chọn hợp lý các thông số kỹ thuật cơ bản.
- Việc lựa chọn hợp lý các thông số kỹ thuật cơ bản là bài toán phức tạp vì
vậy cần lựa chọn phương pháp và công cụ hỗ trợ tính toán tin cậy, tăng độ chính
xác, giảm thời gian và chi phí tính toán.
1.4. Lựa chọn thông số kỹ thuật cơ bản trên tuyến đường sắt cao tốc
1.4.1. Phương pháp lựa chọn riêng biệt từng thông số kỹ thuật cơ bản
Bằng cách tìm các nhân tố ảnh hưởng đến mỗi thông số kỹ thuật cơ bản từ
đó đề ra miền xác định mỗi thông số và bằng cách xây dựng công thức định lượng
để xác định một giá trị hợp lý nhất trong miền xác định đó. Cụ thể như sau:
1.4.1.1. Chọn tốc độ thiết kế (tốc độ mục tiêu) [7], [8]
Tốc độ mục tiêu là tốc độ cao nhất có thể vận hành trên đa số khu đoạn của
tuyến đường sắt tốc độ cao.
Tốc độ mục tiêu nói chung phân ra 200, 250, 300, 350 km/h
Tốc độ mục tiêu phụ thuộc vào 05 nhân tố chính sau:
- Tầm quan trọng của tuyến đường: Tuyến nối Thủ đô với thành phố đặc
biệt lớn hay giữa các thành phố lớn với nhau
- Quan hệ giữa tốc độ và giá thành xây dựng.
+ Nói chung tốc độ mục tiêu càng cao thì tiêu chuẩn phải cao do đó giá
thành xây dựng phải cao. Nhưng mức độ chênh lệch tuỳ theo điều kiện địa hình ở
đồng bằng xét khối lượng đào đắp giá thành không tăng nhiều lắm.
+ Các nhân tố liên quan trực tiếp là:
. Khoảng cách giữa các tim tuyến càng lớn khi tốc độ mục tiêu lớn.
11