khảo sát và thiết kế đường sắt trường đại học giao thông vận tải

TS. LÊ HẢI HÀ - PGS.TS. PHẠM VĂN KÝ








KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ ðƯỜNG SẮT
TẬP 1













HÀ NỘI 2005


1

LỜI NÓI ðẦU

Giáo trình "Khảo sát và thiết kế ñường sắt" tập 1 nhằm phục vụ sinh viên các
chuyên ngành ñường sắt, ñường sắt-cầu và các ngành khác liên quan ñến giao thông
vận tải.
Trong cuốn sách giới thiệu các vấn ñề có liên quan tới tính sức kéo ñầu máy,
nguyên tắc thiết kế bình ñồ và trắc dọc tuyến ñường sắt, vạch tuyến, bố trí công trình
nhân tạo, phương pháp so sánh kinh tế kỹ thuật các phương án.
ðể phục vụ cho sinh viên các lớp chuyên ngành ñường sắt, khi biên soạn các tác
giả ñã cố gắng bám sát nội dung ñổi mới của chương trình môn học ñể phù hợp tình
hình thực tế.
Sách tái bản lần này có bổ xung một số nội dung cho phù hợp với chương trình
ñào tạo và các quy ñịnh về tiêu chuẩn mới của ngành ñường sắt. Sau các phần lý
thuyết có ñưa những ví dụ cụ thể ñể bạn ñọc dễ hiểu.
Nội dung giáo trình và các chương mục ñã ñược tập thể các thầy giáo Bộ môn
ðường sắt Trường ðH Giao thông vận tải góp ý.
Trong quá trình biên soạn có sự phân công sau:
T.S Lê Hải Hà chủ biên viết các chương: 2, 3, 4.
PGS.TS Phạm Văn Ký viết các chương: 1, 5, 6, 7.
Trong quá trình biên soạn, chắc chắn không tránh khỏi những sai sót, chúng tôi
mong nhận ñược những ý kiến ñóng góp của bạn ñọc ñể lần xuất bản sau ñược hoàn
thiện hơn.

Hà Nội, tháng 3/2005
Các tác giả

2

CHƯƠNG 1
CƠ SỞ THIẾT KẾ ðƯỜNG SẮT

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

- Khổ 1435mm Châu Âu, Canada, Mỹ
- Khổ 1067mm Nhật Bản, Indonexia
- Khổ 1000mm Việt Nam, Châu Phi

3


Hiện nay trên thế giới ñã ñiện khí hoá ñược 12 vạn km ñường sắt, Liên Xô
ñứng ñầu trong lĩnh vực này là 37 ngàn km.
Nói ñến ñường sắt chúng ta cũng phải ñề cập ñến ñầu máy bởi vì một ñoàn
tàu dài chạy trên con ñường sắt nhìn không thấy ñích cho nên ñầu máy và ñường ray
tựa như hình với bóng. Song nếu như xem lại “gia phả” của ñường sắt chúng ta thấy
tuổi của ñường ray cao hơn ñầu máy nhiều.
Máy hơi nước ra ñời có tác dụng to lớn thúc ñẩy cách mạng về sức sản xuất
và ñặc biệt tạo ñiều kiện cơ giới hoá cho ngành vận tải ñường sắt.
Một ñiều lý thú là ñầu máy hơi nước ñầu tiên chạy trên ñường ñá vào năm
1769. Sau ñó chạy trên ñường ray vào năm 1801 và khi ấy có tên “ñầu máy hơi
nước”.
Máy hơi nước của Pa-panh ra ñời sau một thời gian dài mới chính thức ñược
dùng trên một ñoạn ñường sắt của nước Anh, chiếc máy ñó do Sti-phen-xơ chế tạo
ñược chính thức dùng vào năm 1825. Công suất thực của nó là 12 mã lực và tốc ñộ
lớn hơn 16km/h cũng từ ñó ñầu máy hơi nước mới chính thức “bước lên vũ ñài lịch
sử”.
So với các loại ñầu máy khác, ñầu máy hơi nước ra ñời sớm nhất và cũng
ñược cải tiến nhiều nhất. Có những ñầu máy công suất lớn, tốc ñộ cao. Ví dụ ñầu
máy hơi nước loại 242 của Pháp chế tạo năm 1946 có công suất tới 4200 mã lực với
tốc ñộ tới 160km/h.
Nhiều công ty Mỹ ñã chế tạo ñầu máy hơi nước rất hiện ñại, công suất cực
lớn, tốc ñộ cao. ðầu máy T-1 công suất tới 6.100 mã lực, kéo ñoàn tàu 1.000 tấn
chạy với tốc ñộ 160km/h. Song tăng công suất của ñầu máy lớn hơn 3000 mã lực nói

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

lần so với khi dùng ñầu máy hơi nước.
Vào những thập kỷ ñầu của thế kỷ XX ở hầu hết các thành phố lớn và vừa ở
châu Âu ñã xây dựng hệ thống tàu ñiện nội ñô (Tramway - Light Rail) và ñwờng sắt
ngoại ô (Suburban - Heavy Rail).
ðể giải quyết nạn tắc nghẽn giao thông ở các thành phố lớn ở châu Âu ñã xây
dựng hệ thống tàu ñiện ngầm (Full metro). London ñã bắt ñầu khởi công vào năm
1883 và hoàn thành năm 1890, Budapest hoàn thành năm 1896, Paris 1900, Beclin
1902 và Hamburg năm 1912. Các tuyến ñương tàu ñiện ngầm khổ tiêu chuẩn ñược
tiếp tục xây dựng ở các thập kỷ ñầu của thế kỷ XX ở châu Âu.
Trước năm 1970 chỉ có số ít thành phố có hệ thống ñường sắt ñô thị (ðSðT)
thì năm 1991 ñã có khoảng 160 thành phố có hệ thống ðSðT ở 60 nước trên thế giới
và khoảng 30 thành phố khác ñang xây dựng.
Các thành phố lớn như Tokyo, Newyork và Moscow lượng khách chuyên chở
bằng ðSðT vượt quá 50% tổng lượng khách tham gia giao thông nên ñã không bị tắc
nghẽn giao thông. ðSðT ở Tokyo, Nagoya và Osaka trong vòng bán kính 50 km ñã
có số lượng 3900 km (1992).
Về chủng loại cũng có những bước phát triển mạnh. Trước ñây chỉ có 3 loại
là tàu ñiện (Tramway), tàu ñiện ngầm (Full metro), tàu cao tốc (Mass Rapid Transit)
thì ngày nay ñã có thêm nhiều loại mới như: tàu hiện ñại (Advanced Light Rail), tàu

5

một ray (Monorail), tàu tự ñộng khụng người lỏi (Automated Guided Train), tàu
ñộng cơ tuyến tính (Linear Motor Train), tàu ñiện từ (Magnetically Levitated Train)
và tàu không lưu (Aeromover).
Hầu hết các nước trên thế giới dùng loại tàu ñiện nhẹ (Light Rail Transit)
chạy trên ñường khổ 1000 mm và 1435 mm nhưng chủ yếu là ñường 1435 mm, có
thể chạy qua ñường cong bán kính nhỏ ñến 50 m, ñộ dốc 40‰ thậm chí lớn hơn, sử
dụng ñiện thế một chiều 750V. Các thành phố Manila, Hannover, Mexyco city,
Hiroshima, Cairo ñang sử dụng loại này.

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

6

do chênh lệch áp lực không khí ở hai bên tấm kim loại như sức gió thổi căng cánh
buồm làm tàu chạy. Ở ñây chênh lệch áp lực khí ñược tạo bới các máy nén và hút
không khí. Năm 1981 tuyến Aeromover ñầu tiên ở cảng Alegre thuộc Brazin dài
600m. Tuyến thứ hai ñược xây dựng ở Jakacta (Indonesia) có tên Tamamini dài 3,21
km, ñộ dốc 100‰, R
min
= 25m, ñoàn tàu2 toa mỗi toa 120 hành khách, chạy tốc ñộ
lớn nhất 70 km/h.

1.1.2. ðiểm qua vài nét sự phát triển ñường sắt Việt Nam.
Từ lịch sử phát triển ñường sắt thế giới chúng ta về với lịch sử ñường sắt Việt
Nam ñể nhìn nhận sự hình thành và phát triển của nó.
Các tuyến ñường sắt ñã ñược xây dựng vào các thời kỳ như sau (theo tài liệu
kinh tế của thực dân Pháp thì lịch sử xây dựng ñường sắt ðông Dương chia làm ba
thời kỳ):
a. Thời kỳ trước năm 1898
- 1884 xây dựng ñoạn ñường sắt Sài Gòn - Mỹ theo dài 70km
- 1896 xây dựng ñoạn ñường sắt Bắc Giang - Lạng Sơn khổ 600mm
- 1898 tuyến ñường sắt Hà Nội- Na Sầm ñược nối liền dài 180km
b. Thời kỳ từ 1898 ñến 1931
- Cuối năm 1898 bắt ñầu xây dựng tuyến Hải Phòng - Gia Lâm - Lào Cai dài
383km khổ 1000mm và các ñoạn tuyến sau ñây ñược ñưa vào khai thác ở các năm:
+ Hải Phòng - Gia Lâm tháng 4 năm 1903
+ Gia Lâm - Việt Trì tháng 11 năm 1903
+ Việt Trì - Lào Cai tháng 1 năm 1906
Năm 1908 xây dựng tiếp ñoạn ðồng ðăng ñến Hữu Nghị quan dài 5km. Sau
ñó xây dựng ñoạn giữa ðồng ðăng và Na - Sầm dài 17km ñưa vào khai thác tháng
11 năm 1921.

- 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

với ñường 1435 mm là sự kết hợp giữa SG và Mg. Tổng chiều dài ñường 1000 mm
là 2694 km, chiếm 85%, khổ 1453 6% và ñường lồng 9%. Việc tồn tại hai loại khổ
ñường làm cho chúng ta gặp nhiều khó khăn trong công tác quản lý và khai thác.
Hiện nay ở Nhật Bản khổ ñường 1067 mm với chiều dài 28.600 km chiếm
93%, còn khổ tiêu chuẩn 1435 mm có chiều dài 2034 km chỉ chiếm 7%. Trong khi
ñó ở Ấn ðộ, năm 1978 bỏ dở chủ trương chuyển ñổi khổ MG sang khổ SG vì cho
rằng lợi nhuận thu ñược của ñường SG không tương xứng với kinh phí chuyển ñổi. Ở
Việt Nam theo mục tiêu quy hoạch phát triển ñường sắt ñến năm 2020 thì tố ñộ chạy
tàu khách năm 2005 là 90 km/h, năm 2010 là 100 km/h và năm 2020 là 120 km/h,
tương ứng tốc ñộ tàu hàng là 65 km/h, 70 km/h và 80 km/h ñể hội nhập với các nước
trong khu vực.

1.2. CÁC GIAI ðOẠN THIẾT KẾ VÀ NỘI DUNG ðỒ ÁN
1.2.1. Các giai ñoạn thiết kế.
Dự án ñầu tư là một tập hợp những ñề xuất có liên quan ñến bỏ vốn ñể làm
mới, mở rộng, cải tạo, nâng cấp một tuyến ñường sắt nhằm ñạt ñược hoặc nâng cao
năng lực của tuyến ñường.

8

Theo tính chất của dự án và quy mô ñầu tư, dự án ñầu tư trong nước ñược phê
thành 3 nhóm: A, B, C ñể phân cấp quản lý. ðặc trưng của mỗi nhóm ñược quy ñịnh
theo Phụ lục của 52/1999/Nð-CP ngày 8/7/1999 của Chính phủ.
Các dự án quan trọng quócc gia là những dự án do Quốc hội thông qua và
quyết ñịnh chủ trương ñầu tư theo quyết ñịnh số 05/1997/QH 10 ngày 12/12/1997
của Quốc hội nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam.
Thủ tướng chính phủ quyết ñịnh ñầu tư hoặc uỷ quyền quyết ñịnh ñầu tư các
dự án thuộc nhóm A.
Bộ trưởng Bộ Giao thông vận tải quyết ñịnh ñầu tư các dự án thuộc nhóm B
và C về xây dựng tuyến ñường sắt mới. Tổng giám ñốc Tổng Công ty ðường sắt

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

như một dự án ñầu tư ñộc lập, việc trình duyệt và quản lý dự án phải theo quy ñịnh
của dự án nhóm A.
ðối với dự án nhóm B chủ ñầu tư tổ chức lập báo cáo nghiên cứu khả thi, nếu
xét thấy cần thiết phải lập báo cáo nghiên cứu tiền khả thi thì người có thẩm quyền
quyết ñịnh bằng văn bản.
ðối với dự án nhóm C có mức vốn ñầu tư từ 1 tỷ ñồng trở lên, chủ ñầu tư tổ
chức lập báo cáo nghiên cứu khả thi.
1.2.2. Nội dung ñồ án ở các giai ñoạn khác nhau.
1.2.2.1. Nội dung chủ yếu của báo cáo nghiên cứu tiền khả thi.
Nghiên cứu về sự cần thiết phải ñầu tư, các ñiều kiện thuận lợi và khó khăn.
Dự kiến quy mô ñầu tư, hình thức ñầu tư.
Khu vực, ñịa ñiểm xây dựng và dự kiến nhu cầu diện tích sử dụng ñất và
những ảnh hưởng về môi trường, xã hội và tái ñịnh cư (có phân tích ñánh giá cụ thể).
Phân tích, lựa chọn sơ bộ về công nghệ, kỹ thuật và và các ñiều kiện cung cấp
vật tư, thiết bị, nguyên liệu, năng lượng.
Phân tích lựa chọn sơ bộ các phương án xây dựng.
Xác ñịnh sơ bộ tổng mức ñầu tư (toàn bộ chi phí ñầu tư và xây dựng và là
giới hạn chi phí tối ña của dự án ñược xác ñịnh trong quyết ñịnh ñầu tư), phương án
huy ñộng các nguồn vốn, khả năng hoàn vốn và trả nợ, thu lãi.
Tính toán hiệu quả ñầu tư về mặt kinh tế - xã hội của dự án.
Xác ñịnh tính ñộc lập khi vận hành, khai thác của dự án thành phần hoặc tiểu
dự án.
Trong bước nghiên cứu khả thi nói chung là sử dụng các tài liệu thu thập,
ñiều tra mà không tổ chức ño ñạc. Chỉ trong trường hợp rất ñặc biệt mới tổ chức ño
ñạc tại thực ñịa. ðể bổ sung vào các bản ñồ ñịa hình hiện có, các ñơn vị tư vấn thiết
kế chỉ cần tiến hành thị sát hiện trường ñể ñiều chỉnh tài liệu cho phù hợp với tiình
hình hiện tại. Nội dung và yêu cầu ñối với công tác ñiều tra, thu thập tài liệu, khảo
sát hiện trường ñược thực hiện theo các quy ñịnh và hướng dẫn của quy trình khảo
sát ñường sắt hiện hành áp dụng trong bước khảo sát nghiên cứu tiền khả thi.
Thành phần và nội dung hồ sơ báo cáo NCTKT gồm 3 tài liệu chính sau ñây:

- 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,

thông tin, phương thức ñóng ñường.
- ðiều kiện tự nhiên vùng tuyến dự án: khí hậu, khí tượng, thuỷ văn, ñịa hình,
ñịa chất, hiện trạng môi trường.
- Công trình xây dựng:
Công trình tuyến: các phương án hướng tuyến (mô tả việc chọn tuyến, ñiểm
nối ray, tránh các chướng ngại vật, các di tích lịch sử văn hoá, tôn giáo của mỗi ñoạn
tuyến, vạch tự do hay vạch khó khăn…); nền ñường (mặt cắt ngang ñại diện cho nền
ñào, nền ñắp, dự ñoán các ñoạn nền ñường ñặc biệt phải xử lý, các ñoạn cần có công
trình phòng hộ…) và khối lượng công trình.

11

Công trình ga: phân bố ga dọc tuyến cho các phương án hướng tuyến; sơ ñồ
ñường ga cho các phương án hướng tuyến và khối lượng công trình của ga.
Công trình cầu: các phương án vị trí cầu lớn , dự kiến các loại kết cấu phần
trên, phần dưới; thống kê số lượng các cầu trên tuyến (loại cầu nhỏ, cầu trung, cầu
lớn và chiều dài mỗi loại tương ứng).
Công trình hầm: các phương án về vị trí hầm lớn, dự kiến phân ñoạn chiều
dày áo hầm cho các hầm; thống kê số lượng các hầm trên tuyến (hầm ngắn, vừa, hầm
dài và chiều dài mỗi loại tương ứng).
Kiến trúc tầng trên: loại ray dùng trên chính tuyến, loại ray dùng trên ñường
ga, loại ghi dùng trên chính tuyến và loại tà vẹt, số lượng ñặt trên chính tuyến và trên
các ñường ga; loại ba lát và chiều dày ba lát trên tuyến chính và trên ñường ga; khối
lượng của mỗi loại trên.
Tín hiệu - liên khoá - ñóng ñường: loại hình dự kiến và sơ ñồ mẫu cho ga
nhường tránh và ga trung gian.
Thông tin: loại hình dự kiến về ñường dây truyền dẫn và tổng ñài; sơ ñồ
mạng thông tin liên lạc (dự kiến cho từng phương án hướng tuyến).
Cơ sở ñầu máy toa xe: ước tính số lượng xí nghiệp ñầu máy toa xe, số lượng
các trạm ñầu máy toa xe và quy mô khái quát của xí nghiệp, trạm (có thể xếp hạng

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.

- Bản ñồ giao thông trong khu vực nghiên cứu của dự án.
- Bình ñồ tỷ lệ 1:25.000 hoặc 1:50.000.
- Mặt cắt dọc các phương án tuyến.
- Bố trí chung của các cầu.
- Bố trí chung của các hầm dài.
- Bình diện các ga khu ñoạn, ga lập tàu.
1.2.2.2. Những nội dung chủ yếu của báo cáo NCKT.
a. Những căn cứ ñể xác ñịnh sự cần thiết phải ñầu tư.
- Tình hình kinh tế xã hội (hiện tại và tương lai phát triển).
- Tính hình giao thông vận tải:
Giao thông ñường bộ: các ñường ô tô, các bến xe, trạng thái của các ñường,
lưu lượng xe của các ñường ñó, các ??? hàng và năng lực vận tải, dự kiến về giao
thông ñường bộ trong tương lai.
Giao thông ñường thuỷ: các tuyến vận tải thuỷ, trạng thái và lưu lượng tàu
thuyền trên các tuyến ñó; các cảng, trạng thái và khả năng của các cảng ñó; dự kiến
về giao thông vận tải thuỷ trong tương lai.
Giao thông ñường sắt: các tuyến ñường sắt, trạng thái và năng lực thông qua
hiện tại; các trạm hàng; các ga hiện có và các cơ sở khác của ñường sắt.
Dự báo vận tải khách và hàng: tuỳ theo các năm khai thác thứ 2, 5, 10 và tỷ lệ
tăng trong tương lai; các yêu cầu về quốc phòng (nếu có) và các yêu cầu của ñịa
phương tuyến ñường sắt ñi qua.
ðặc trưng luồng hàng và loại hàng; tỷ lệ luồng hàng trự thông, hệ số không
cân bằng giữa hai chiều; các hàng ñặc biệt thích hợp với giao thông ñường sắt (siêu
trường, siêu trọng, container…).

13

Xác ñịnh sự cần thiết làm tuyến ñường sắt: xét các mặt như lượng vận tải yêu
cầu xứng ñáng làm ñường sắt, số T-km; số khách-km; số ñôi tàu/ngày ñêm; chiều dài
vận tải bình quân thuộc vùng ưu việt ñối với vận tải ñường sắt; tính ưu việt của vận

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).

Nền ñường: mỗi phương án ñều phân ñoạn nền ñường thông thường và nền
ñường ñặc biệt; các mặt cắt ngang ñiển hình ứng với nền ñường thông thường; các
giải pháp thiết kế xử lý ứng với ñoạn nền ñặc biệt; các công trình thoát nước dọc

14

tuyến, các mỏ ñất, ñường vận chuyển và cự ly vận chuyển ñất. Khối lượng công trình
các loại và giải pháp thi công xây dựng ( khái quát).

Các công trình cải dịch và giao cắt: thống kê các công trình hiện có phải cải
dịch, ñề nghị ñơn vị nào lập thiết kế cải dịch cho các công trình chuyên ngành; các
công trình cụ thể phải dịch do ñơn vị lập dự án khả thi ñường sắt thực hiện trong dự
án; các giao cắt cùng mức và khác mức với các ñường giao thông, khối lượng công
trình các loại và giải pháp thi công (khái quát).
- Công trình ñiểm phân giới: xác ñịnh các tiêu chuẩn kỹ thuật và thiết kế phân
bố ñiểm phân giới; dự kiến ñịa ñiểm, chức năng, nhiệm vụ, quy mô các ga ứng với
các năm khai thác tính toán; thiết kế các ga; tính khối lượng công trình ga và giải
pháp xây dựng một cách khái quát cho mỗi phương án.
- Công trình cầu: xác ñịnh tải trọng thiết kế, khổ giới hạn, tĩnh không thông
thuyền, tần suất lũ tính toán (tĩnh không cầu vượt, cao ñộ ñường phải vượt); dự kiến
vị trí, loại hình kết cấu phần trên, phần dưới; tính toán khẩu ñộ, dự kiến bố trí các
khẩu ñộ; khối lượng công trình chủ yếu và dự kiến giải pháp xây dựng một cách khái
quát cho mỗi phương án.
- Công trình hầm: với mỗi phương án xác ñịnh khổ giới hạn thiết kế cho hầm
thẳng, hầm cong; căn cứ vào loại hình cụ thể ñể dự kiến vị trí cửa vào, cửa ra, ñể
phân ñoạn các loại áo hầm khác nhau; phương án thông gió (tự nhiên hay nhân tạo),
phương án thoát nước, phương án chiếu sáng; tính khối lượng công trình hầm và
từng phương án tuyến; dự kiến giải pháp thi công một cách khái quát.
- Công trình cống: với mỗi phương án tuyến cần thống kê theo loại hình và
chiều dài tương ứng.

- 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.

- Công trình cấp ñiện, cấp nước: xác ñịnh nguồn ñiện, nguồn nước; phạm vi
thiết kế và mức ñộ thiết kế; dự kiến khối lượng công trình thiết bị chủ yếu.
e. Phân tích lựa chọn các phương án:
Tính toán chi phí xây dựng của các phương án, tính thu chi trong thời gian
khai thác của các phương án, so sánh lựa chon các phương án về mặt kinh tế, kỹ
thuật, xã hội, môi trường.
f. Phân tích lựa chọn phương án kỹ thuật công nghệ GTVT ñường sắt.
g. Phân tích lựa chọn các phương án tổ chức thi công.
h. Phương án giải phóng mặt bằng, tái ñịnh cư.
i. ðánh giá tác ñộng môi trường ñối với các phương án.
- Hiện trạng môi trường khu vực dự án; tác ñộng của tuyến ñường tới môi
trường (ñược xem xét trong giai ñoạn nghiên cứu chọn tuyến, trong bố trí các công
trình, trong giai ñoạn xây dựng, khi ñưa ñường vào khai thác); các biện pháp và chi
phí ñể giảm thiểu các tác ñộng bất lợi ñối với môi trường ở các giai ñoạn; bảng kê
các thông số môi trường (các hoạt ñộng ảnh hưởng tới môi trường, nguồn và giá trị,
mối hại môi trường), khuyến nghị các biện pháp bảo vệ, ñánh giá tác ñộng môi
trường.
j. Phương án quản lý khai thác, sử dụng lao ñộng.

16

- Dự kiến phân chia khu vực quản lý khái thác chạy tàu và duy tu bảo dưỡng
cầu, ñương, thông tin - tín hiệu, ñoạn, trạm ñầu máy - toa xe; dự kiến ñịnh biên CB
CNV tại các cơ sở ñường sắt trong dự án; xác ñịnh yêu cầu ñào tạo CB CNV (khi ñã
sử dụng loại thiết bị mới, công nghệ khai thác mới) và dự kiến chi phí thực hiện.
k. Tổng mức ñầu tư, nguồn vốn.
- Xác ñịnh tổng mức ñầu tư của các phương án, nguồn vốn chia ra vốn ñầu tư
vào kết cấu hạ tầng và trang thiết bị khai thác thuộc các chủ ñầu tư khác nhau.
Phương án huy ñộng vốn; phân kỳ ñầu tư.
l. Phân tích hiệu quả ñầu tư.

- 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

ðối với việc chở hàng thì tương quan giữa khả năng thông qua và khả năng
chuyên chở tính theo công thức:
G = 365Q
H
. n
h
(tấn/năm)
Trong ñó:
n
h
: số ñôi tàu hàng trong 1 ngày ñêm
Q
H
: khối lượng hàng của tàu
Khả năng chạy tàu phụ thuộc vào loại sức kéo và loại ñầu máy, hình dạng
trắc dọc và việc phân bố ñiểm phân giới, vào phương pháp tổ chức chạy tàu, vào thời
gian tàu ñỗ ở ga khả năng chuyên chở phụ thuộc vào khả năng thông qua của tàu
hàng và trọng lượng của từng ñoàn tàu khả năng chuyên chở không ñược tính nhỏ
hơn ñại lượng chuyên chở cần thiết (yêu cầu) của con ñường (N
có thể
N
cần thiết
). Nhưng
ñại lượng chuyên chở cần thiết không cố ñịnh mà thông thường luôn luôn tăng. Vì
vậy mà khả năng chuyên chở có thể cũng cần phải tăng lên.
Khi thiết kế ñường sắt người ta ấn ñịnh khả năng lúc ñầu của con ñường và
ñề ra biện pháp tăng cường khả năng ñó khi lượng hàng chở tăng lên.
Khả năng dự trữ của tuyến ñường ñược ño ở các kết cấu trên ñường mà có thể
chia ra thành hai loại: vĩnh cửu và bán vĩnh cửu (cố ñịnh và thay ñổi).
Loại kết cấu vĩnh cửu gồm có toàn bộ những yếu tố có tính chất lâu dài và

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.

Có khi lại phân ra những thông số quan trọng nhất trong các thông số cơ bản,
cần lập luận về một thông số tiêu quan trọng nhất như số ñường chính, loại sức kéo
v.v… nếu không xác ñịnh trước sẽ gặp khó khăn khi chọn các thông số kỹ thuật
khác.
Khi thiết kế nếu thay ñổi các thông số cơ bản thì sẽ cần có những giải pháp
khác nhau, trong quá trình khai thác mà thay ñổi chúng tức là ta phải sửa lại ñường.
Khi xét ñến tương quan giữa chúng với nhau, có những thông số ta phải thay ñổi dần
dần mới lợi. Ví dụ lúc ñầu từ kiến trúc tầng trên ñặt cho khổ hẹp, tương lai ñặt ñường
khổ tiêu chuẩn dần cho từng ñoạn, hay lúc ñầu dùng sức kéo hơi nước sau chuyển
sang sức kéo ñiện.
1.3.4. Khả năng dự tính của từng công trình và kết cấu của nó.
Việc phân bố, chọn loại và thiết kế những công trình vĩnh cửu và kết cấu thay
ñổi nhằm mục ñích ñảm bảo cho chúng làm việc vĩnh cửu (như nền ñường, công
trình nhân tạo, ga), hay là trong một số năm lâu dài (khổ ñường, số ñường chính, loại
ñầu máy v.v…).
Khả năng dự tính từng công trình và kết cấu bán vĩnh cửu riêng biệt không
ñược hạn chế khả năng dự tính của toàn tuyến nói chung. Nếu khả năng của chúng
chỉ ñáp ứng cho việc chuyên chở trong thời kỳ ñều khai thác thì phải ñặt thành vấn
ñề thay ñổi hay gia cố chúng từng giai ñoạn sau này.

1.4. NHỮNG YÊU CẦU CHUẨN TẮC KHI THIẾT KẾ ðƯỜNG SẮT
1.4.1. Nhiệm vụ thiết kế tuyến ñường sắt.

19

Việc thiết kế phải tiến hành theo nhiệm vụ ñược giao. Do công trình ñường
sắt có ý nghĩa quốc gia to lớn nên nhiệm vụ thiết kế phải do các cơ quan ñược uỷ
nhiệm của hội ñồng Bộ trưởng xét duyệt.
Nhiệm vụ giao cho thiết kế gồm có:
Cơ sở thiết kế và những hướng giải quyết chính: Ý nghĩa của ñường, ñiểm

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:

20

a. Những chỉ tiêu có tính chất nguyên tắc về việc chọn những thông số cơ bản
về năng lực dự tính của từng kết cấu và công trình, về việc lập luận theo kỹ thuật
kinh tế giải pháp này hay giải pháp khác.
b. Quy ñịnh loại bề rộng mặt nền ñường, bán kính ñường cong, loại trắc
ngang của nền ñường v.v…
c. Giới hạn những chuẩn tắc cho phép theo trị số nhỏ nhất (chiều rộng nền
ñường, khoảng cách giữa hai tim ñường, chiều dày lớp ñá v.v…) và trị số lớn nhất
của ñại lượng các ñộ dốc giới hạn.
d. Những chỉ dẫn về cách chọn trị số giới hạn cho phép hay trị số nên chọn
(ñại lượng bản kính ñường cong, ñộ dốc trắc dọc v.v…)
e. Những chuẩn tắc dự tính ñể thiết kế từng công trình và kết cấu trên ñường
trong ñó có bình diện, trắc diện nền ñường và kiến trúc tầng trên.
Do kỹ thuật yêu cầu vận tải ngày càng cải tiến nên yêu cầu của ñường phải
thay ñổi do ñó chuẩn tắc và quy trình cũng cần thay ñổi theo.
Ở Việt Nam chúng ta ñã xây dựng chuẩn tắc và quy trình chính thức. Hiện
nay ñã có quy phạm kỹ thuật khai thác ñường sắt 22 TCN 240 - 99 ban hành ngày
2/7/1999; Quy phạm tính toán sức kéo ñầu máy và tiêu chuẩn thiết kế ñường sắt khổ
1435mm TCVN 4117 - 85 ñược ban hành bởi Quyết ñịnh số 890/UBXD ngày
12/11/1985 của chủ nhiệm uỷ ban XDCB Nhà nước. Quy phạm kỹ thuật thiết kế
ñường sắt khổ 1000 mm ñược ban hành theo quyết ñịnh số 433 - Qð - KT4 ngày
9/2/1976 của Bộ trưởng Bộ Giao thông vận tải, các ñiều quy ñịnh ở ñây ñều xuất
phát từ khổ ñường 1000 mm, ñoàn tàu do ñầu máy hơi nước Tự lực kéo với công
suất 1236 mã lực; các vấn ñề khác như thiết kế cầu cống, hầm ñường sắt, vật liệu xây
dựng, khảo sát, khoan thăm dò theo tiêu chuẩn ngành 22 TCN hoặc tiêu chuẩn Việt
Nam TCVN liên quan ban hành. ðó là những tài liệu chuẩn mực cho chúng ta thiết
kế và quản lý khai thác ñường sắt.

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.

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.
Khi tàu chuyển ñộng tiến dần (ở mọi thời ñiểm vận tốc bằng nhau về ñại lượng và
chiều) ta không xét ñến nội lực vì nội lực không gây ra chuyển ñộng mà chỉ xét ñến ngoại
lực gây ra chuyển ñộng của ñoàn tàu.
2. Các ngoại lực
a. Lực kéo F (N, kN) do ñầu máy sinh ra và do người lái máy tăng, giảm hoặc ñóng
máy.
b. Lực cản chuyển ñộng W (N, kN) phụ thuộc vào loại ñoàn tàu, tốc ñộ chuyển ñộng,
ñộ dốc và vị trí ñường cong mà tàu chạy trên ñó. Lực cản chuyển ñộng xuất hiện vì
những nguyên nhân khách quan vì vậy người lái máy không ñiều chỉnh ñược.
c. Lực hãm ñoàn tàu B (N, kN) là lực tạo ra do con người thông qua bộ phận hãm ñể
cản chuyển ñộng của ñoàn tàu nhằm giảm hoặc giữ nguyên vận tốc khi xuống dốc, khi
vào ga hoặc cho tàu dừng lại nếu cần thiết.
Phụ thuộc vào cách ñiều khiển chạy tàu của người lái máy mà có thể phân ra các chế
ñộ chạy tàu sau:
- Chế ñộ kéo: ñộng cơ của ñầu máy mở máy.
- Chế ñộ chạy ñà: ñộng cơ của ñầu máy ñóng máy nhưng không sử dụng hãm và
ñoàn tàu chuyển ñộng dưới tác dụng của thành phần trọng lực hoặc lực quán tính.
- Chế ñộ hãm: ñộng cơ của ñầu máy ñóng máy, hệ thống hãm làm việc.
d. Quy tắc dấu.
Có thể dùng quy tắc dấu như sau:

ChiÒu chuyÓn ®éng

B > 0

W > 0

W < 0

F > 0


Hình 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
+

=
(N/kN)
(2- 1)

g)QP(
W
w
+
=
(N/kN) (2-
2)

g)QP(
B
b
+
=
(N/kN)
(2- 3)
Ở ñây:
P
- khối lượng ñầu máy (tấn)

Q
- khối lượng ñoàn toa xe (tấn)

g
- gia tốc trọng trường,
g
= 9,81 m/s

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

hoặc khi khởi ñộng
W
kñ
, w
kñ
. Ngoài ra cần tính ñến một số lực cản phụ khác như khi có
gió to, khi tàu chạy trong hầm
Tổng số ñại số của lực cản cơ bản và lực cản phụ gọi là lực cản chung của ñoàn tàu:

W = W
0
+ W
i
+ W
r

(N) (2-
4)

w = w
0
+ w
i
+ w
r

(N/kN) (2- 5)
Như vậy lực cản cơ bản luôn luôn xảy ra khi tàu chuyển ñộng còn lực cản phụ có thể
có tuỳ theo ñiều kiện chuyển ñộng và ñặc tính của trắc dọc và bình ñồ trên ñoạn ñường ñã

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)

Trên ñường cong:

W = W
0
+ W
r

(N) (2-
10)

w = w
0
+ w
r

(N/kN) (2- 11)
Lực cản chung ñơn vị của ñầu máy

w' = w
0
' + w
i
' + w
r
'
(N/kN) (2- 12)
Lực cản chung ñơn vị của toa xe

w'' = w
0

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