Nghiên cứu cơ sở khoa học kinh tế sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
_______________________

NGUYỄN SƠN TÙNG

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC KINH TẾ SỬ DỤNG SỨC
KÉO ĐIỆN TRÊN ĐƯỜNG SẮT VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

HÀ NỘI - 2022


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
_______________________

NGUYỄN SƠN TÙNG

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC KINH TẾ SỬ DỤNG SỨC
KÉO ĐIỆN TRÊN ĐƯỜNG SẮT VIỆT NAM

Ngành:

Tổ chức và quản lý vận tải

Mã số:

9.84.01.03

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

GS.TSKH Nguyễn Hữu Hà
PGS.TS. Nguyễn Thị Hồng Hạnh

HÀ NỘI - 2022


i

LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả.
Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án này là trung thực, và không
sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới bất kỳ hình thức nào. Việc tham khảo
các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo
đúng quy định.
Hà Nội, ngày 05 tháng 08 năm 2022
Tác giả luận án

Nguyễn Sơn Tùng


ii

LỜI CẢM ƠN

Luận án được thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của GS.TSKH Nguyễn

Hữu Hà và PGS.TS Nguyễn Thị Hồng Hạnh. Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy, Cơ
đã hướng dẫn, chỉ dẫn tận tình và đã đóng góp các ý kiến qúy báu để giúp đỡ tơi
thực hiện luận án này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Giao thông Vận
tải, lãnh đạo Khoa Vận tải - Kinh tế, Phòng Đào tạo Sau đại học, Bộ môn Vận tải và
Kinh tế đường sắt đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt q trình học tập
nghiên cứu.
Tơi cũng xin chân thành cảm ơn các Nhà Khoa học, đồng nghiệp, gia đình và
người thân đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu.
Hà Nội ngày 05 tháng 08 năm 2022

Tác giả

Nguyễn Sơn Tùng


iii

MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................. İ
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... İİ
MỤC LỤC........................................................................................................... İİİ
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................ Vİİ
DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................. İX
DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ ................................................................... Xİ
CHƯƠNG 1 ........................................................................................................... 8
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG SỨC KÉO ĐIỆN Ở
NƯỚC NGOÀI VÀ TRONG NƯỚC .................................................................... 8
1.1. Quá trình hình thành và phát tr ển sức kéo đ ện .......................................... 8

1.2 Tổng quan các công trình nghiên cứu khoa học liên quan đến đề tài luận án
ở nước ngoài và trong nước ................................................................................ 10
1.2.1 Nghiên cứu sử dụng sức kéo điện trên đường sắt ở nước ngoài ................ 10
1.2.2. Nghiên cứu sử dụng sức kéo điện trên đường sắt ở trong nước................ 15
1.3. Những vấn đề còn tồn tạ cần g ả quyết trong luận án .............................. 18
1.3.1. Ngoà nước ............................................................................................. 18
1.3.2. Trong nước ............................................................................................. 18
1.4. Khoảng trống nghiên cứu ............................................................................. 19
1.5. Xác định vấn đề cần g ả quyết trong luận án ............................................. 19
1.6. Quy trình nghiên cứu ................................................................................... 20
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 .................................................................................... 21
CHƯƠNG 2 ......................................................................................................... 22
CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ CƠ SỞ KHOA HỌC KINH TẾ SỬ DỤNG SỨC KÉO
ĐIỆN TRÊN ĐƯỜNG SẮT VIỆT NAM ............................................................ 22
2.1. Cơ sở lý thuyết kinh tế .................................................................................. 22
2.1.1. Một số khái niệm ...................................................................................... 22
2.1.2. Khá n ệm khoa học và k nh tế .................................................................. 23


iv

2.2. Cơ sở lý thuyết định lượng quản trị ............................................................. 24
2.3. Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả .................................................. 25
2.3.1 Một số khái niệm ....................................................................................... 25
2.3.2. Các quy định về tiết kiệm và sử dụng năng lượng trong giao thông vận tải26
2.3.3 Tiết kiệm năng lượng để giảm giá thành, giảm tác động đến môi trường.... 26
2.3.4. Sử dụng tiết kiệm năng lượng trong vận tải đường sắt............................... 27
2.4. Lý thuyết về giao thông điện ........................................................................ 28
2.4.1.Một số khá n ệm ....................................................................................... 28
2.4.2. Các bộ phận cấu thành đường sắt đ ện khí hóa .......................................... 31

2.4.3. Hệ thống cung cấp đ ện cho đ ện khí hóa đường sắt .................................. 32
2.4.4. Một số yêu cầu vớ hệ thống cung cấp đ ện cho sức kéo đ ện .................... 38
2.5. Hệ thống k nh tế kỹ thuật của sức kéo d esel .............................................. 40
2.5.1. Một số loạ đầu máy d esel và đặc đ ểm vận dụng trên đường sắt............ 40
2.5.2. Những hạn chế sử dụng sức kéo d esel trong kha thác vận tả ................ 42
2.6. Cơ sở lý luận về Mô trường và Phát tr ển bền vững .................................. 43
2.6.1. Khá n ệm về Mô trường ........................................................................ 43
2.6.2. Cơ sở pháp lý về bảo vệ Mô trường nước ta ........................................... 44
2.6.3. Thành phần và chất lượng của khơng khí trong mơi trường ..................... 45
2.6.4. Cơ sở lý luận về phát tr ển bền vững ....................................................... 50
2.7. Nâng cao tốc độ chạy tàu, tăng năng lực thông qua của tuyến đường ....... 53
2.7.1. Khá n ệm về b ểu đồ chạy tàu ................................................................ 53
2.7.2. Tốc độ chạy tàu....................................................................................... 54
2.7.3. Tốc độ kỹ thuật ....................................................................................... 55
2.7.4. Năng lực thông qua ................................................................................. 55
2.7.5. Năng lực chuyên chở .............................................................................. 55
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 .................................................................................... 57
CHƯƠNG 3 ......................................................................................................... 58
NGHIÊN CỨU VÀ HOÀN THIỆN MƠ HÌNH KINH TẾ XÁC ĐỊNH LỢI
ÍCH SỬ DỤNG SỨC KÉO ĐIỆN TRÊN ĐƯỜNG SẮT VIỆT NAM .............. 58


v

3.1. Phân tích đánh giá thực trạng sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt
Nam ...................................................................................................................... 58
3.1.1. Quá trình hình thành và phát triển mạng lưới đường sắt Việt Nam .......... 58
3.1.2. Các loại đầu máy và toa xe đang sử dụng trên các tuyến đường sắt ......... 61
3.1.3.Về tổ chức quản lý và sản xuất kinh doanh .............................................. 62
3.1.4. Sản lượng và Doanh thu và thị phần vận tả đường sắt ............................ 63

3.1.5. Thực trạng về sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam ................. 64
3.2. Tính bền vững trong cung cấp nh ên l ệu cho đầu máy D esel ................... 64
3.2.1. Thu thuế bảo vệ mô trường thông qua g á nh ên l ệu .............................. 64
3.2.2. Tính bền vững trong cung cấp nh ên l ệu d esel ...................................... 66
3.3. Ngh ên cứu về khả năng cung cấp đ ện và vấn đề an n nh năng lượng...... 67
3.3.1. Nguồn đ ện cung cấp cho đường sắt đ ện khí hóa .................................... 67
3.3.2 T êu thụ đ ện cho sử dụng sức kéo đ ện trên đường sắt đ ện khí hóa ........ 69
3.3.3. Nghiên cứu nguồn vốn đầu tư đ ện khí hóa tuyến Bắc - Nam .................. 71
3.4. Đề xuất và hồn th ện mơ hình k nh tế tính tốn lợ ích sử dụng sức kéo
đ ện trên đường sắt V ệt Nam ............................................................................. 72
3.4.1. Nhóm lợ ích do chính tính năng của loạ đầu máy đ ện mang lạ ........... 73
3.4.2. Nhóm lợ ích về mơ trường .................................................................... 77
3.4.3. Nhóm lợ ích về xã hộ ............................................................................ 79
3.4.4. Nhóm lợ ích cho doanh ngh ệp k nh doanh vận tả ................................. 81
3.4.5. Các lợ ích khác ...................................................................................... 91
3.5. Những bất cập trong sử dụng sức kéo d esel trên đường sắt V ệt Nam và xu
hướng phát tr ển sức kéo đ ện............................................................................. 96
3.5.1. Những bất cập trong sử dụng sức kéo d esel trên đường sắt .................... 96
3.5.2. Xu hướng phát tr ển sức kéo đ ện trên đường sắt..................................... 97
3.5.3. Một số hạn chế của sử dụng sức kéo điện trên đường sắt ........................ 98
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 .................................................................................... 99
CHƯƠNG 4 ....................................................................................................... 100


vi

LƯỢNG HĨA CÁC LỢI ÍCH KINH TẾ KHI SỬ DỤNG SỨC KÉO ĐIỆN
TRÊN TUYẾN ĐƯỜNG SẮT TỐC ĐỘ CAO SÀI GÒN- NHA TRANG ...... 100
4.1.Tổng quan sử dụng sức kéo điện tuyến đường sắt Sài Gòn -Nha Trang... 100
4.1.1. Lý do lựa chọn tuyến đường sắt tốc độ cao Sài Gịn - Nha Trang .......... 100

4.1.2. Một số thơng số k nh tế, kỹ thuật của tuyến .......................................... 100
4.1.3. Các nghiên cứu về nguồn vốn đầu tư theo giai đoạn.............................. 101
4.1.4. Dự báo nhu cầu vận tả hành khách và hàng hóa ................................... 101
4.2. Các chỉ t êu l ên quan đến lượng hóa các lợ ích sử dụng sức kéo đ ện .... 105
4.2.1.Tính tốn một số chỉ tiêu kinh tế xã hội.................................................. 105
4.2.2. Tính tốn các chỉ tiêu vận tải................................................................. 106
4.3. Lượng hóa các lợ ích sử dụng sức kéo đ ện .............................................. 111
4.3.1. Các dữ l ệu để tính tốn lượng hóa các lợ ích kh sử dụng sức kéo đ ện112
4.3.2. Tính cụ thể các lợ ích của sức kéo đ ện ................................................ 113
4.4. Lợ ích sức kéo đ ện gắn vớ bà toán đầu tư tố ưu đ ện khí hóa tuyến
đường sắt Sà Gịn - Nha Trang ........................................................................ 129
4.4.1. Mơ tả bà tốn đầu tư tố ưu theo g a đoạn ........................................... 129
4.4.2. Các dữ l ệu để g ả bà toán ................................................................... 131
4.4.3. G ả bà toán đầu tư tố ưu ..................................................................... 133
KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 .................................................................................. 135
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ ................................................................................. 137
DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN................ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................
PHỤ LỤC CỦA LUẬN ÁN .....................................................................................


vii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Nguyên nghĩa

A

Toa xe khách loại ghế ngồi mềm

An

Toa xe khách loại giường nằm mềm

B

Toa xe khách loại ghế ngồi cứng

BĐCT

Biểu đồ chạy tàu

Bn

Toa xe khách loại giường nằm cứng

BVMT

Bảo vệ môi trường

CMCN 4.0

Cách mạng cơng nghiệp lần thứ tư

CNTT

Cơng nghệ thơng tin

CO2

Khí Các bon nic

CV - PĐ

Toa xe Công vụ - Phát điện

ĐKH

Điện khí hóa

ĐKHĐS

Điện khí hóa đường sắt

ĐM

Đầu máy

ĐS

Đường sắt

ĐSĐT

Đường sắt đơ thị

ĐSQG

Đường sắt quốc gia

ĐSTĐC

Đường sắt tốc độ cao

ĐSVN

Đường sắt Việt Nam

EN

European technical standards

GDP

Gross domestic product

GTVT

Giao thông vận tải

HC

Toa xe hàng ăn

IEC

International Electrotechnical Commission

KCHT

Kết cấu hạ tầng

kWh

Kilowatt giờ


viii

MBA

Máy biến áp

MPĐ

Máy phát điện

NOx

Các dạng khí thải của Ni tơ

NSNN

Ngân sách nhà nước

NXB

Nhà xuất bản

PM10

Bụi có đường kính hạt tương đương 10µm

PM2,5

Bụi có đường kính hạt tương đương 2,5µm

PTBV

Phát triển bền vững

SOx

Các dạng khí thải của Lưu huỳnh

SXKD

Sản xuất kinh doanh

USD

United States dollar

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TĐK

Trạm điện kéo

VAC

Điện áp xoay chiều

VDC

Điện áp một chiều

WHO

World Health Organization


ix

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Các cấp điện áp sử dụng cho sức kéo điện ........................................... 35
Bảng 2.2. Đầu máy điện sử dụng điện xoay chiều ............................................... 37
Bảng 2.3 Mức thuế Bảo vệ môi trường của một số loại nhiên liệu ...................... 44
Bảng 2.4 Thành phần cấu tạo chủ yếu của khơng khí .......................................... 46
Bảng 2.5. Quy định giới hạn các thơng số cơ bản trong khơng khí xung quanh... 46
Bảng 3.1. Khổ đường sắt và chiều dài tuyến đường sắt Việt Nam ....................... 58
Bảng 3.2. Sản lượng và doanh thu vận tải đường sắt ........................................... 63
Bảng 3.3. Tiêu hao nhiên liệu chạy tàu của ĐSVN.............................................. 65
Bảng 3.4. Thuế bảo vệ môi trường thu qua giá dầu diesel ................................... 65

Bảng 3.5. Ưu nhược điểm của việc sử dụng các dạng nguồn điện tái tạo ............ 68
Bảng 3.6. Các vụ tai nạn Giao thông đường sắt ................................................... 79
Bảng 3.7. Các thiệt hại do tai nạn Giao thông đường sắt ..................................... 80
Bảng 3.8. Năng lượng tiêu thụ của một loại đầu máy điện .................................. 81
Bảng 3.9 Năng lực của sức kéo điện và sức kéo diesel trên đường sắt ................ 88
Bảng 3.10 Tổng hợp mơ hình tính tốn các lợi ích sử dụng sức kéo điện ............ 91
Bảng 4.1 Dự báo nhu cầu hành khách lên xuống ga (HK/ngày, năm 2028) ....... 102
Bảng 4.2 Dự báo nhu cầu hành khách lên xuống ga (HK/ngày, năm 2031) ....... 102
Bảng 4.3 Số đôi tàu từng giai đoạn ................................................................... 104
Bảng 4.4. Tập hợp tính tốn số đầu máy cần thiết các giai đoạn........................ 105
Bảng 4.5. Kết quả các chỉ tiêu vận tải tuyến Sài Gòn - Nha Trang .................... 111
Bảng 4.6 Tổng hợp lợi ích khi hãm điện tái sinh. .............................................. 114
Bảng 4.7 Lợi ích khi sử dụng sức kéo điện khơng phát thải khí CO2 ................ 115
Bảng 4.8 Lợi ích khơng phải nộp thuế BVMT .................................................. 116
Bảng 4.9. Lợi ích từ việc tiết kiệm dầu bôi trơn theo nhiên liệu ........................ 116
Bảng 4.10. Lợi ích từ việc tiết kiệm chi phí vận chuyển nhiên liệu ................... 117
Bảng 4.11. Lợi ích từ tiết kiệm đầu tư đầu máy................................................. 118


x

Bảng 4.12 Lợi ích đem lại từ sửa chữa đầu máy ................................................ 119
Bảng 4.13 Lợi ích từ việc tiết kiệm đầu tư máy phát điện trên đoàn tàu ............ 121
Bảng 4.14. Lợi ích tiết kiệm do khơng phải sửa chữa máy phát điện ................. 122
Bảng 4.15. Tổng hợp Lợi ích từ giá trị tiết kiệm thời gian đi lại của hành khách
................................................................................................................... 124
Bảng 4.16 Lợi ích do giảm thời gian hàng hóa nằm trên đường ........................ 125
Bảng 4.17. Lợi ích khi đầu máy điện không vào kho nhận nhiên liệu................ 126
Bảng 4.18. Tổng hợp kết quả lượng hóa các lợi ích sử dụng sức kéo điện......... 126
trên tuyến Sài Gòn - Nha Trang ........................................................................ 126

Bảng 4.19 Tổng hợp lợi ích được lượng hóa của các năm, giai đoạn................. 129
Bảng 4.20 Nguồn vốn đầu tư các giai đoạn ....................................................... 131


xi

DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Minh họa cơng suất và tốc độ của sức kéo điện và sức kéo diesel ........ 12
Hình 2.1. Sơ đồ tối ưu hóa sử dụng năng lượng .................................................. 27
Hình 2.2 Đầu máy điện tàu khách và tàu hàng của đường sắt cao tốc nước Lào .. 30
Hình 2.3 Nguồn cung cấp điện của đường sắt điện khí hóa ................................. 32
Hình 2.4. Hệ thống cột và dây cấp điện cho sức kéo điện trên đường sắt ............ 34
Hình 2.5. Biểu thị Dịng điện cấp (mầu đỏ) & Dịng điện hồi (mầu xanh) ........... 36
Hình 2.6. Lược đồ cấp điện cho đầu máy điện .................................................... 36
Hình 2.7. Sơ đồ cấp điện từ trạm biến áp cho sức kéo điện trên đường sắt .......... 37
Hình 2.8. Đầu máy điện công suất 7.200 kW của Đường sắt Belarus .................. 38
Hình 2.9 Mơ tả các mức độ về sức khoẻ chất lượng khơng khí ........................... 46
Hình 2.10. Tác động của dầu thải đến hệ động thực vật dưới nước ..................... 49
Hình 2.11. Mơ tả gián cách hai đồn tàu chạy kế tiếp ......................................... 54
Hình 3.1 Sơ đồ tổng thể mạng lưới đường sắt Việt Nam ..................................... 60
Hình 3.2. Đường đặc tính kéo của đầu máy điện BKG ........................................ 74
Hình 3.3 Đặc tính hãm điện động của đầu máy điện BKG .................................. 75


1

MỞ ĐẦU
1.Giới thiệu tóm tắt luận án
Trong tồn bộ nội dung của luận án, tác giả tiến hành nghiên cứu và giải
quyết vấn đề sau:

- Nghiên cứu tổng quan về sử dụng sức kéo điện trên đường sắt, mối quan hệ giữa
điện khí hóa đường sắt và sử dụng sức kéo điện, sự cần thiết phải đầu tư sử dụng
sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam trước yêu cầu đáp ứng nâng cao năng lực vận
tải, giảm giá thành và cạnh tranh, bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.
- Nghiên cứu cơ sở lý luận của cơ sở khoa học kinh tế sử dụng sức kéo điện trên
đường sắt Việt Nam.
- Nghiên cứu khung lý thuyết làm cơ sở khoa học phân tích, đánh giá, xác định các
mục tiêu về kinh tế sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam.
- Xây dựng các mơ hình để tính tốn lợi ích sử dụng sức kéo điện trên đường sắt
Việt Nam.
- Phân tích, đánh giá những bất cập về kinh tế khi sử dụng sức kéo diesel.
- Phân tích, đánh giá những hạn chế về kinh tế khi sử dụng sức kéo điện trên đường
sắt Việt Nam.
- Sử dụng các phương pháp định lượng các lợi ích của sức kéo điện trên đường sắt
Việt Nam.
- Lựa chọn một tuyến đường sắt tốc độ cao tuyến Sài Gòn - Nha Trang để tính tốn
các chỉ tiêu kinh tế sử dụng sức kéo điện.
- Định lượng các lợi ích sử dụng sức kéo điện trên tuyến đường sắt Sài Gòn – Nha
Trang.
Kết quả nghiên cứu của luận án thể hiện ở những nội dung chính như sau:
- Sự cần thiết sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam, trên cơ sở đầu tư phát
triển các tuyến đường sắt tốc độ cao, đáp ứng yêu cầu vận chuyển, tăng khả năng
cạnh tranh và giảm giá thành.
- Hoàn thiện cơ sở lý luận về cơ sở khoa học kinh tế sử dụng sức kéo điện trên
đường sắt Việt Nam.
- Hoàn thiện khung lý thuyết làm cơ sở khoa học giải quyết các vấn đề lý luận về
kinh tế sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam.


2

- Hồn thiện các mơ tính tính tốn lợi ích sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt
Nam.
- Định lượng các lợi ích sử dụng sức kéo điện trên ĐSVN, thơng qua tính tốn sử
dụng sức kéo điện trên tuyến đường sắt tốc độ cao Sài Gòn - Nha Trang.
- Lồng ghép các lợi ích kinh tế sử dụng sức kéo điện vào bài toán đầu tư tối ưu theo
giai đoạn tuyến đường sắt tốc độ cao Sài Gòn - Nha Trang.
2. Lý do chọn đề tài
Đường sắt Việt Nam đã có lịch sử phát triển hơn 100 năm, trải qua những
thăng trầm (do chiến tranh tàn phá,và các lý do khác về kinh tế xã hội…), đến nay
kết cấu hạ tầng ĐS còn đang lạc hậu, phần lớn các tuyến đường sắt chưa vào cấp kỹ
thuật; phương tiện vận tải (đầu máy và toa xe) chưa hiện đại: cơng suất đầu máy
thấp, trọng lượng đồn tàu nhỏ, tiêu hao nhiên liệu lớn…, toa xe nhiều chủng loại
(cả toa xe khách, toa xe hàng), thời gian sử dụng đã lâu (trên 50% số toa xe đã sử
dụng trên 25 năm), tốc độ chạy tàu không cao, ngui cơ rủi ro về an tồn vận tải cịn
cao; việc cung cấp nhiên liệu hóa thạch cho sức kéo đầu máy diesel trong tương lai
có xu thế khơng ổn định (do ảnh hưởng của quá trình hình thành ra chúng và nhu
cầu xuất nhập khẩu giữa các quốc gia).
Quá trình sử dụng sức kéo trên đường sắt, bắt đầu từ sự phát minh ra động cơ
hơi nước, và ứng dụng của nó vào việc chế tạo các đầu máy hơi nước đã tồn tại
hàng thế kỷ. Đường sắt ở nước ta sử dụng sức kéo hơi nước từ khi Pháp xây dựng
và chạy tàu trên tuyến đường sắt Sài Gòn – Mỹ Tho, đến khi nối thông tuyến đường
sắt Bắc - Nam (vào năm 1936 của thế kỷ XX). Cuộc cách mạng công nghiệp 1.0 đã
tạo cơ hội cho Đường sắt phát triển rực rỡ, dẫn đến sự ra đời của mạng lưới ĐS của
hầu hết các quốc gia trên thế giới, với khoảng gần 2 triệu ki lô mét đường sắt, và
vận tải ĐS đã trở thành phương tiện đảm nhận khối lượng vận tải lớn nhất về hành
khách và chỉ đứng sau vận tải thủy về vận tải hàng hóa trên toàn cầu.
Khi nhân loại phát minh ra dầu mỏ và các chế phẩm của dầu mỏ, thì động cơ
đốt trong ra đời, loại nhiên liệu diesel, xăng.. sử dụng cho loại động cơ này đã dần
thay thế cho các loại động cơ hơi nước trước đó vì tính kinh tế và tiện dụng của nó.

Sử dụng nhiên liệu dầu diesel, xăng,. (gọi là nhiên liệu hóa thạch) cho động cơ đốt
trong đã tạo ra cuộc đại cách mạng công nghiệp trong tất cả các lĩnh vực trong đời
sống của nhân loại, nó ln ln là nhu cầu khơng thể thiếu được đối với mỗi ngành


3

công nghiệp và các ngành kinh tế khác trong thời gian dài và chưa có loại nhiên liệu
nào có thể thay thế tồn bộ loại nhiên liệu này.
Q trình sử dụng loại nhiên liệu hóa thạch, thời gian qua đã phát sinh ra
những tác động tiêu cực tới môi trường tự nhiên, gây nên hiệu ứng nhà kính, biến
đổi khí hậu và môi trường sinh sống, phát triển của động thực vật và con người trên
tồn cầu. Con người ln tìm mọi cách để lựa chọn các loại nhiên liệu, năng lượng
mới, có khả năng thay thế dần nhiên liệu hóa thạch trong việc phát triển các ngành
kinh tế cơng nghiệp, nhằm hạn chế tác động tới môi trường chung của tồn cầu.
Điện năng là một trong những loại có khả năng thay thế dần nhiên liệu hóa thạch
trong các lĩnh vực công nghiệp và vận tải.
Trong thời gian vừa qua, đường sắt ở các Quốc gia phát triển đã đi đầu trong
các lĩnh vực sử dụng nhiên liệu sạch trong vận tải đường sắt; trải qua thời gian dài,
thế giới đã bước vào cuộc cách mạng công nghiệp tạo chuyển biến lớn và sâu sắc
cho phát triển kinh tế và xã hội ở mỗi quốc gia với các tiêu chí về bảo vệ mơi
trường và phát triển bền vững.
Xu thế phát triển của GTVT nói chung và của GTVT đường sắt nói riêng là
việc tiến đến sử dụng nhiên liệu sạch cho sức kéo đầu máy, và hiện đang là mục tiêu
phát triển trong thời gian tới. Ở tầm vĩ mô, theo [14] “Khai thác, sử dụng hợp lý, tiết
kiệm, hiệu quả và bền vững tài nguyên; lấy bảo vệ môi trường sống và sức khoẻ
nhân dân làm mục tiêu hàng đầu; kiên quyết loại bỏ những dự án gây ô nhiễm môi
trường, bảo đảm chất lượng môi trường sống, bảo vệ đa dạng sinh học và hệ sinh
thái; xây dựng nền kinh tế xanh, kinh tế tuần hoàn, thân thiện với môi trường”.
Tại các quyết định điều chỉnh, quy hoạch mạng lưới đường sắt Việt Nam đến

năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2050 [35] “Triển khai xây dựng tuyến đường sắt tốc
độ cao đường đôi, khổ 1435 mm, điện khí hóa”. Luật Đường sắt cũng đã ghi “Hệ
thống cung cấp điện sức kéo phải được điều khiển, giám sát tập trung, ổn định và có
khả năng dự phịng để khơng làm gián đoạn chạy tàu” [28]. Với những định hướng
phát triển ĐSVN tiến đến hiện đại hóa, trong tương lai gần, điện khí hóa đường sắt
là bước đi phù hợp với xu thế phát triển chung của thế giới, của các nước có hệ
thống đường sắt phát triển vì sự ưu việt của loại hình này:
+ Đảm bảo hạn chế các tiêu cực tác động đến môi trường, do sử dụng nhiên liệu
sạch cho sức kéo đầu máy,


4

+ Ở những tuyến đường sắt có khối lượng vận tải lớn, sử dụng sức kéo điện hiệu
quả hơn khi sử dụng sức kéo diesel;
+Tốc độ chạy tàu cao, tiết kiệm năng lượng;
+Thời gian hoàn vốn đầu tư nhanh với các tuyến đường sắt điện khí hóa sử dụng
sức kéo điện có khối lượng vận tải lớn.
+Thuận lợi cho việc áp dụng công nghệ số trong điều khiển GTVT đường sắt, (điều
khiển tự động và điều khiển từ xa).
+Thuận lợi cho cơng tác duy tu bảo trì kết cấu hạ tầng đường sắt.
+Thuận lợi cho kết nối vận tải đường sắt liên vận quốc tế.
+Tạo điều kiện cho các vùng miền mà hệ thống điện cấp cho đường sắt điện khí hóa
đi qua, trong phạm vi có bán kính từ 30 km đến 60 km.
Hiện nay nhiều quốc gia có mạng lưới đường sắt phát triển, trên các tuyến
chính cơ bản (khối lượng vận tải lớn, và trong các đô thị) và các tuyến đường sắt tốc
độ cao (gần 40.000 km đường sắt ) đã sử dụng sức kéo điện. Tuy nhiên việc sử
dụng sức kéo điện trên đường sắt quốc gia ở mỗi nước mang tính đặc thù riêng,
ĐSVN cũng khơng là ngoại lệ: đó là nhu cầu vận tải, nguồn vốn đầu tư, công nghệ
và điều kiện khai thác ,vấn đề môi trường và phát triển bền vững, vấn đề hiệu quả

kinh tế của xã hội và của bản thân ngành đường sắt….Sử dụng sức kéo điện trên
đường sắt Việt Nam là mới, trong khi mạng lưới ĐS hiện nay chỉ sử dụng sức kéo
diesel và sắp tới có những tuyến đường sắt tốc độ cao sử dụng sức kéo điện.
Vì vậy, việc nghiên cứu cơ sở khoa học kinh tế sử dụng sức kéo điện trên
đường sắt Việt Nam là cấp thiết, đáp ứng cả về lý luận và thực tiễn.
3. Mục đích nghiên cứu
Trên cơ sở vận dụng và kế thừa các kết quả nghiên cứu của các cơng trình
khoa học có liên quan đến luận án, cùng với việc tiếp thu kinh nghiệm của các
Đường sắt trên thế giới, luận án nghiên cứu cơ sở lý luận của cơ sở khoa học kinh tế
sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam. Hoàn thiện khung lý thuyết, hồn
thiện mơ hình kinh tế để tính tốn, lượng hóa cụ thể những lợi ích khi sử dụng sức
kéo điện trên Đường sắt Việt Nam.
4. Đối tượng nghiên cứu
Ngh ên cứu cơ sở lý luận của cơ sở khoa học k nh tế sử dụng sức kéo đ ện
trên đường sắt V ệt Nam. Các vấn đề l ên quan đến sử dụng sức kéo đ ện như: cơ sở


5

vật chất cho sử dụng sức kéo đ ện, đặc tính của sức kéo đ ện, ... ; lợ ích k nh tế
mang lại khi sử dụng sức kéo điện. Nghiên cứu những hạn chế khi sử dụng sức kéo
điện ; những bất cập khi sử dụng sức kéo diesel.
5. Phạm vi nghiên cứu
Về nội dung: luận án tập trung nghiên cứu cơ sở lý luận của cơ sở khoa học
kinh tế sử dụng sức kéo điện trên các tuyến đường sắt điện khí hóa, nghiên cứu và
hồn thiện khung lý thuyết, mơ hình tính tốn lợi ích sử dụng sức kéo điện trên
đường sắt Việt Nam, định lượng các lợi ích kinh tế khi sử dụng sức kéo điện trên
đường sắt điện khí hóa; đánh giá những tác động tiêu cực đến môi trường, phát triển
bền vững khi sử dụng sức kéo diesel trên đường sắt Việt Nam. Tập trung nghiên
cứu về các vấn đề điện khí hóa ĐS, sử dụng đầu máy điện động lực tập trung, khổ

đường 1435 mm.
Về không gian: Luận án tập trung nghiên cứu cơ sở khoa học kinh tế của
việc sử dụng sức kéo điện trên ĐSVN gắn liền với bảo vệ môi trường và phát triển
bền vững;
Nghiên cứu kinh nghiệm sử dụng sức kéo điện của các nước có đường sắt
phát triển để rút ra bài học cho việc vận dụng cụ thể vào ĐSVN.
Về thời gian: Nghiên cứu cơ sở lý luận của cơ sở khoa học kinh tế sử dụng
sức kéo điện trên ĐS của Việt Nam và của các nước diễn ra trong thế kỷ XX và hiện
nay, các định hướng sử dụng sức kéo điện trên ĐSVN trong thời gian tới.
Tính tốn và lượng hóa các lợi ích do sử dụng sức kéo điện áp dụng vào
tuyến ĐS tốc độ cao, điện khí hóa Sài Gịn - Nha Trang.
6. Câu hỏi nghiên cứu
Việc tiếp thu các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước về sử dụng sức kéo
điện trên đường sắt là cơ sở cho việc hoàn thiện cơ sở lý luận về khoa học kinh tế,
xây dựng khung lý thuyết, mơ hình tính tốn lợi ích sử dụng sức kéo điện trên
đường sắt Việt Nam. Để đạt được mục đích nghiên cứu, đề tài luận án thấy rằng
khoảng trống cần được nghiên cứu bổ sung và trả lời các câu hỏi:
Cơ sở lý luận của cơ sở khoa học kinh tế sử dụng sức kéo điện trên đường sắt
Việt Nam.
Khung lý thuyết của việc nghiên cứu, cơ sở khoa học để phân tích, tính tốn
các lợi ích sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam.


6

Đánh giá các ảnh hưởng cụ thể của khí thải đầu máy, dầu thải đầu máy đối với
môi trường và con người khi sử dụng nhiên liệu hóa thạch đối với sức kéo diesel.
Đánh giá về cung cấp năng lượng cho sử dụng sức kéo điện và tính kém bền
vững về khả năng cung cấp nguồn nhiên liệu cho sức kéo diesel...
Cơ sở khoa học trong việc đề xuất và hồn thiện các mơ hình tính tốn lợi ích

sử dụng sức kéo điện.
Kết quả lượng hóa các chỉ tiêu lợi ích khi sử dụng sức kéo điện trên ĐS Việt
Nam tính cho một tuyến cụ thể, minh chứng cho xu hướng sử dụng sức kéo điện
trên đường sắt trong tương lai.
7. Phương pháp nghiên cứu
Luận án dùng các phương pháp nghiên cứu truyền thống: Phương pháp tổng
hợp, phân tích đánh giá, so sánh, phương pháp định lượng..,vận dụng các phương
pháp tính tốn khoa học để đề xuất các cơng thức xác định lợi ích mang lại của sức
kéo điện trên đường sắt, gắn liền việc tổ chức vận tải đường sắt, trên cơ sở đó tiến
hành lượng hóa các chỉ tiêu kinh tế chứng minh tính ưu việt của sử dụng sức kéo
điện trên đường sắt.
8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
*Về mặt khoa học:
- Hệ thống hóa và làm rõ cơ sở lý luận khoa học kinh tế về sử dụng sức kéo điện
trên đường sắt Việt Nam.
- Hoàn thiện khung lý thuyết trong xây dựng cơ sở khoa học kinh tế sử dụng sức
kéo điện trên đường sắt Việt Nam.
- Phân tích đánh giá ảnh hưởng tới môi trường và phát triển bền vững, của việc sử
dụng nhiên liệu hóa thạch trong sức kéo diesel trên đường sắt Việt Nam, như: tác
động khí thải đầu máy, tác động của dầu thải đầu máy tới mơi trường đất, nước,
khơng khí, sự sống của động vật, thực vật và con người.
- Hồn thiện mơ hình kinh tế xác định các lợi ích do sử dụng sức kéo điện đem lại
và lượng hóa được các lợi ích đó.
- Đề xuất ứng dụng bài tốn đầu tư tối ưu để lượng hóa lợi ích khi điện khí hóa
tuyến đường sắt Sài Gịn - Nha Trang;
- Những đóng góp và đề xuất mới này của tác giả sẽ góp phần tích cực vào phát
triển ngành đường sắt và nâng cao chất lượng dịch vụ vận tải ĐS trong thời gian tới.


7

- Luận án là tài liệu tham khảo cho sinh viên và các cán bộ nghiên cứu liên quan
đến sử dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam và điện khí hóa đường sắt.
*Về mặt thực tiễn:
Luận án đã phân tích những hạn chế trong sử dụng sức kéo diesel trên đường
sắt Việt Nam trước mắt và tương lai về: Công suất nhỏ, tốc độ thấp, ô nhiễm môi
trường, kém bền vững trong cung cấp nhiên liệu cho đầu máy trong tương lai
Luận án đã đóng góp về việc chứng minh những lợi ích và lợi thế cạnh tranh
mà sức kéo điện mang lại khi thay thế sức kéo diesel ở những tuyến đường có khối
lượng vận tải cao (tuyến đường sắt Bắc -Nam), và đã làm rõ xu hướng sử dụng sức
kéo điện trên đường sắt thế giới mà Đường sắt Việt Nam không thể là ngoại lệ vì
những ưu việt của lọai hình sức kéo này.
9. Kết cấu của Luận án
Ngoài phần mở đầu, kết luận, các cơng trình khoa học đã cơng bố, danh mục
tài liệu tham khảo, và phụ lục của luận án; kết qủa nghiên cứu luận án trình bày
trong 4 chương:
Chương 1:Tổng quan các vấn đề nghiên cứu sử dụng sức kéo điện ở nước
ngoài và trong nước.
Chương 2: Cơ sở lý luận về cơ sở khoa học kinh tế sử dụng sức kéo điện trên
đường sắt Việt Nam.
Chương 3: Nghiên cứu và hồn thiện mơ hình kinh tế xác định lợi ích sử
dụng sức kéo điện trên đường sắt Việt Nam.
Chương 4: Lượng hóa các lợi ích kinh tế sử dụng sức kéo điện trên tuyến
đường sắt tốc độ cao Sài Gòn - Nha Trang.


8

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG SỨC KÉO ĐIỆN Ở

NƯỚC NGỒI VÀ TRONG NƯỚC
1.1. Q trình hình thành và phát tr ển sức kéo đ ện
Theo [15],[44], vào năm 1837, đầu máy điện đầu tiên được chế tạo, nguồn
điện cung cấp cho đầu máy là hệ thống Ác quy;
Năm 1879 đầu máy điện kéo tàu khách đầu tiên được vận hành tại Đức.
Ở Mỹ và Anh các tuyến đường tàu điện ngầm đầu tiên cũng được xây dựng
và đưa vào vận hành, vào những năm cuối thế kỷ 19.
Năm 1894 Hung ga ri đã chế tạo được động cơ xoay chiều 3 pha, điện áp cao
và máy phát điện cho các đầu máy, đề xuất ý tưởng xây dựng mạng cung cấp điện
cho đầu máy lấy điện từ mạng điện công cộng, trên cơ sở sử dụng các bộ chuyển
đổi điện năng phù hợp cho đầu máy điện sử dụng.
Xu hướng điện khí hóa đường sắt ở Anh bắt đầu hình thành vào cuối thế kỷ
19; hầu hết các tuyến đường sử dụng các đường dây cấp đ ện trên cao cho đầu máy
đ ện, tuy nh ên vùng Đông Nam nước Anh sử dụng cấp đ ện bằng đường ray thứ ba.
Vì lý do an toàn và nhiều lý do khác, cấp điện cho đầu máy bằng hệ thống ray thứ
ba thường sử dụng điện áp một chiều 750V, thấp hơn nhiều so với cấp điện bằng hệ
thống đường dây trên cao với nguồn xoay chiều 25kV [15],[44].
Tại các nước Châu Âu các dự án điện khí hóa ĐS cũng bắt đầu tập trung vào
những khu vực gần nguồn cung cấp điện, nhiều tuyến Metro đã được xây dựng vào
những năm 1902. Ở Ý đã có đồn tàu chạy với đầu máy điện, với vận tốc 70 km/h;
Vào năm 1919, tại Thụy Điển (một nước Bắc Âu) cũng đã sử dụng mạng
điện xoay chiều 15 kV cung cấp cho đầu máy điện.
Năm 1923 tại Hung ga ri, đầu máy điện sử dụng một bộ chuyển đổi pha, và
nhanh chóng được triển khai trên mạng lưới đường sắt của nước này.
Đến những năm 1960 khắp châu Âu, xu hướng điện khí hóa diễn ra trên các
mạng lưới đường sắt, các đầu máy điện có cơng suất lớn đã ra đời, công suất đã đạt
7.200 kW, và cho tốc độ 200 km/h.
Những năm 1970 trở đi nhiều nước đã sử dụng các đầu máy điện kéo các
đoàn tàu khách tốc độ cao, điển hình là Đường sắt Liên Xô (nay là đường sắt Nga,

9

và các nước thuộc Liên Xô cũ), đường sắt Nhật, Đức, Pháp, Hàn Quốc, Trung
Quốc...
Điện khí hóa đường sắt liên tục tăng trong những thập kỷ qua, vào những
năm đầu của thập niên của thế kỷ XXI đường sắt được điện khí hóa đã chiếm tỉ lệ
một phần ba tổng chiều dài đường sắt toàn cầu.
Trên thế g ới, vào năm 2019 [63], có gần 400.000 km đường sắt được điện
khí hóa sử dụng sức kéo điện và chiếm khoảng 35% ch ều dài của toàn bộ mạng
lưới đường sắt và hơn 60% tổng số hành khách km được vận chuyển trên đường sắt.
Với các nước có đường sắt phát triển (đặc biệt là ở châu Âu, trên 65% chiều dài
đường sắt đã được điện khí hóa sử dụng sức kéo điện).
Những năm gần đây, tính theo số km đã được điện khí hóa, đường sắt Trung
Quốc [13] đã vượt đường sắt Nga để trở thành nơi đầu tiên trên thế giới có hơn
51.000 km đường sắt điện khí hóa sử dụng sức kéo điện. Theo sau Trung Quốc là
Nga 45.300 km, Ấn Độ 30.012 km, Đức 21.000 km, Nhật Bản 17.000 km (70%
đường sắt ở Nhật Bản đã được đ ện khí hóa, và có 24% đường sắt là đường đôi), và
Pháp 15.200 km. Vớ v ệc đầu tư phát tr ển mạng lưới đ ện khí hóa ĐS, các quốc
gia đang phát tr ển các loạ hình đường sắt tốc độ cao, đến nay trên thế g ới đã có
gần 40.000 km đường sắt tốc độ cao, trên các tuyến này đều sử dụng sức kéo đ ện,
ngoài các tuyến đường sắt sử dụng sức kéo điện ở các đơ thị, các quốc gia phát triển
đã có hệ thống đường sắt điện khí hóa và sử dụng sức kéo điện chiếm 35% tổng
mạng lưới đường sắt Quốc gia.Tại Việt Nam, đầu những năm 1920, tại Hà Nội đã
xuất hiện các đồn tàu nội đơ sử dụng sức kéo điện (gọi là tàu điện); tại các mỏ than
(ở Quảng Ninh) đã có các đầu máy đ ện kéo đồn tàu chở than cho các hầm lị.
Với đường sắt đơ thị tại nước ta:
+Thờ g an gần đây, một số tuyến đường sắt đô thị trong nước đã nghiên cứu
và đưa vào sử dụng sức kéo điện trên đường sắt, tạo tiền đề cho việc phát triển sức
kéo điện trên đường sắt ở Việt Nam.

+Hiện nay tuyến đường sắt đô thị tại thành phố Hà Nội đã sử dụng sức kéo
đ ện (tuyến đường sắt trên cao Cát L nh – Hà Đông), một số tuyến khác tạ Hà Nộ
và Tp Hồ Chí Minh đang hồn thiện và chuẩn bị vận hành các đoàn tàu khách sử
dụng sức kéo điện.
Với đường sắt quốc gia:


10

Từ những năm đầu của thế kỷ XXI, việc nghiên cứu đầu tư xây dựng các
tuyến đường sắt tốc độ cao điện khí hóa sử dụng sức kéo điện đã được triển khai
thực hiện. Đến nay việc nghiên cứu đã hoàn tất trong các báo cáo nghiên cứu tiền
khả thi về đầu tư xây dựng tuyến đường sắt tốc độ cao, đường đơi, khổ đường 1435
mm, điện khí hóa trên trục Bắc – Nam. Như vậy trong thời gian tới trên đường sắt
quốc gia sẽ xuất hiện loại hình sức kéo điện trong khai thác vận tải đường sắt.
1.2 Tổng quan các cơng trình nghiên cứu khoa học liên quan đến đề tài luận án
ở nước ngoài và trong nước
1.2.1 Nghiên cứu sử dụng sức kéo điện trên đường sắt ở nước ngoài
Việc nghiên cứu các vấn đề đ ện khí hóa đường sắt và sử dụng sức kéo điện
đã được nghiên cứu cụ thể và rộng khắp đối với tất các các quốc gia có đường sắt
điện khí hóa, hiện nay trên thế giới đã có hơn 40 quốc g a có đường sắt đ ện khí
hóa. Sức kéo đ ện sử dụng trên các đường sắt có ha dạng: đầu máy đ ện động lực
tập trung và cụm toa xe động lực; các đồn tàu khách, tàu đơ thị phần lớn dùng cụm
toa xe động lực, với đường sắt quốc g a cơ bản sử dụng đầu máy đ ện tập trung.
Trung Quốc có mạng lưới đường sắt đ ện khí hóa sử dụng sức kéo đ ện tập trung
lớn nhất h ện nay, sau đó là L ên bang Nga.
Tuy nhiên với mỗi nước, tùy theo khả năng công nghệ và kinh tế: về nhu cầu
vận tả , tuyến đường, khả năng cung cấp năng lượng điện cho sức kéo đầu máy và
vấn đề bảo vệ môi trường, thói quen người dân,.., đã sử dụng năng lượng điện cung
cấp cho các đầu máy kéo tàu, thay cho sử dụng dầu diesel.

- Nghiên cứu của tác giả Prof.Dr.-Ing Arnd Stephan [46] về “Hệ thống Giao
thông điện” đã khái quát các yêu cầu cơ bản về cơ sở vật chất của điện khí hóa
đường sắt, từ hệ thống cung cấp điện, trạm biến áp, cấp điện áp cho đầu máy điện,
đường dây tải điện cho đường sắt điện khí hóa, đến đầu máy sử dụng điện.... tác giả
đã làm rõ sự khác biệt của hai dạng sức kéo (sức kéo điện và sức kéo diesel) trong
việc sử dụng năng lượng cho hoạt động đầu máy (đầu máy diesel sử dụng nhiên liệu
hóa thạch cho động cơ đốt trong hoạt động để cung cấp điện cho đầu máy, còn đầu
máy điện sử dụng năng lượng điện cung cấp từ bên ngồi); chính việc khác nhau cơ
bản đó, Tác giả đã cho rằng ở những tuyến đường sắt có nhu cầu vận tải lớn để tăng
khả năng cạnh tranh giữa các phương thức vận tải (sắt, thủy, ô tô, hàng không), cần


11

thiết xây dựng hệ thống đường sắt điện khí hóa điện, sử dụng sức kéo điện, với các
lý do như sau:
Tốc độ và trọng lượng kéo của đầu máy điện lớn hơn nhiều lần so với sức
kéo diesel: giớ hạn của sức kéo d esel ở tốc độ tố đa 140 km/h tương ứng vớ cơng
suất tối đa của nó là 2,4 MW; trong kh đó sức kéo đ ện kh ở tốc độ tố đa 220
km/h công suất đạt tới 6,4 MW. Đ ều đó cho thấy trên một tuyến đường sắt, khi sử
dụng sức kéo đ ện, công suất của đầu máy đ ện lớn gấp 2,6 lần so với sức kéo d esel
(6,4 MW/2,4 MW), và tốc độ của nó cũng cao hơn 1,57 lần. Ngồ ra do đặc tính
kéo của sức kéo đ ện t ếp cận dạng hình hypebon nên hiệu suất của nó cũng cao hơn
h ệu suất của sức kéo d esel (cùng công suất).
- Nghiên cứu của các tác giả S.R . Ditmeter, J.R.Martin, P.E.Olson và cộng
sự [52]: “Điện khí hóa đường sắt và năng suất đường sắt”, chỉ rõ các lợi thế mang
lại về năng suất khai thác của đường sắt điện khí hóa, khi xem xét các khía cạnh:
Cơng suất của đầu máy điện, công tác tổ chức vận tải đường sắt, tín hiệu chạy tàu
và các hoạt động khác trong vận tải đường sắt. Trong các nghiên cứu này, các tác
giả đã đưa ra thuật ngữ: Năng suất đường sắt, theo nghĩa rộng bao gồm việc sử

dụng vốn hiệu quả, giảm thiểu trong chi phí vận hành, tiết kiệm nhân lực, giảm tác
động môi trường và cải tiến công nghệ đường sắt..., trong lập luận về điện khí hóa
đường sắt sử dụng sức kéo điện, bài báo đã chứng minh các lợi ích về sử dụng sức
kéo điện trong nhiều nội dung mà nổi bật là sức kéo lớn (không bị giới hạn về năng
lượng cấp cho đầu máy hoạt động, đầu máy diesel bị giới hạn về năng lượng cấp) vì
thế cơng suất đầu máy điện có thể gấp đơi cơng suất của đầu máy diesel (cùng kích
thước giới hạn); với đặc tính của đầu máy điện như vậy chúng có thể được sử dụng
để điều động nhiều hơn nhanh hơn diesel vì chúng u cầu ít các dịch vụ liên quan
như: di chuyển đến nơi cấp nhiên liệu, cấp nước. .., thời gian bảo trì của đầu máy
điện cũng ngắn hơn so với đầu máy diesel.
- Tác giả Gjermund Bjørseth MO, Armands Gravelsins, Claudio Rochas và
cộng sự [48], “Mơ hình động lực học hệ thống của đường sắt Điện khí hóa ở
Latvia”, đã phân tích các lợi ích đem lại trong việc sử dụng sức kéo điện trong
GTVT đường sắt, trong đó các Tác giả cho rằng ngành giao thông vận tải là một
trong những ngành thách thức nhất về giảm ô nhiễm sản xuất, và một trong những
các giải pháp tốt nhất để giảm thiểu ô nhiễm, giảm biến đổi khí hậu liên quan đến


12

GTVT đường sắt là sử dụng sức kéo điện trên đường sắt điện khí hóa; và cho thấy
một mơ hình động lực học hệ thống dựa trên các yếu tố ảnh hưởng đến tuyến đường
sắt mới điện khí hóa, bao gồm nhu cầu điện năng, kinh tế và tác động mơi trường
bắt nguồn từ đường sắt.

Sức keo điên
Sức keo diesel

Hình 1.1 Minh họa công suất và tốc độ của sức kéo điện và sức kéo diesel
“Nguồn:Electric Railways - Projects and Standards” [46]

- Nghiên cứu của các tác giả E. Lungomesha & A. Zulu, Int. J. Transp [45]
“Lợi ích về mơi trường và kinh tế của đường sắt điện khí hóa các quốc gia Nam
Phi”, cho thấy: khu vực Nam Phi bao gồm chín quốc gia, mỗi quốc gia có mạng
lưới đường sắt địa phương riêng. Phần lớn đầu máy xe lửa hiện đang được sử dụng
ở khu vực Nam Phi là đầu máy diesel.Trọng tâm của bài báo nghiên cứu về kinh tế
và mơi trường những lợi ích mà các nước Nam Phi có thể thu được từ sử dụng sức
kéo điện trên mạng lưới đường sắt điện khí hóa. Các tác giả đã phân tích và hy vọng
khi sử dụng sức kéo điện sẽ làm giảm các chất ô nhiễm liên quan đến khói thải đầu
máy đường sắt trong mơi trường dẫn đến khơng khí sạch hơn; sức kéo điện với tốc
độ cao và trọng lượng đoàn tàu lớn kết hợp sẽ khuyến khích sử dụng đường sắt vận
tải hành khách và vận chuyển hàng hóa nặng mà hiện nay chủ yếu là đường bộ và
vận tải hàng không; việc sử dụng sức kéo điện trong giao thông đường sắt điện