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

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




Phạm Sỹ Lợi


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




Luận án tiến sỹ kỹ thuật







Hà Nội - 2015

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

Phạm Sỹ Lợi


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


Ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông
Chuyên ngành : Xây dựng Đờng sắt
Mã số : 62580205


Luận án tiến sỹ kỹ thuật

Ngời hớng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. Phạm Văn Ký
2. TS. Lê Hải Hà
3. TS. Đỗ Việt Hải



Hà Nội - 2015
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do -Hạnh phúc

Hà Nội, ngày tháng năm 2014


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố trong bất
kỳ công trình nào khác.




Tác giả luận án



NCS. Phạm Sỹ Lợi














LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận án, tác giả xin trân trọng cảm ơn các cơ quan đã tạo
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
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2
Chương 1: Tổng quan về lựa chọn các thông số kỹ thuật cơ bản
(TSKTCB) của tuyến đường sắt cao tốc
3
1.1. Các khái niệm 3

1.1.1. Đường sắt phổ thông 3
1.1.2. Đường sắt cận cao tốc 3
1.1.3. Đường sắt cao tốc 3
1.1.4. Thông số kỹ thuật cơ bản của tuyến đường sắt 3
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 11
1.4. Lựa chọn TSKTCB trên tuyến đường sắt cao tốc 11
1.4.1. Phương pháp lựa chọn riêng biệt từng TSKTCB 11
1.4.1.1. Chọn tốc độ thiết kế (tốc độ mục tiêu) 11
1.4.1.2. Bán kính đường cong tròn tối thiểu (R
min
) 12
1.4.1.3. Độ dốc tối đa của chính tuyến 17
1.4.1.4. Khoảng cách giữa hai tim tuyến 19
1.4.2. Phân tích đánh giá phương pháp truyền thống lựa chọn tổ hợp các
TSKTCB về các yếu tố tuyến đường
24
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 28
2.1.2. Các khái niệm của phân tích đa chỉ
tiêu
28
2.1.3. Mô hình đánh giá đa chỉ tiêu 29
2.1.4. Các mô hình toán học hỗ trợ trong phương pháp phân tích đa chỉ tiêu 30
2.1.4.1. Phương pháp Conjunctive 30
2.1.4.2. Phương pháp AHP 31
2.1.5. Lựa chọn những người tham gia vào quá trình đánh giá đa chỉ tiêu 35
2.1.5.1. Những người tham ra vào quá trình đánh giá và ra quyết định 37
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 40
2.1.6.5. Phương pháp Delphi 40
2.2. Giới thiệu quy trình đánh giá đa chỉ tiêu 41
2.2.1. Lựa chọn những người tham gia vào quá trình ra quyết định 41
2.2.2. Xác định các chỉ tiêu đánh giá và thiết lập sơ đồ phân tích (cây phân tích) 42
2.2.2.1. Xác định các chỉ tiêu đánh giá và thiết lập sơ đồ phân tích 42
2.2.2.2. Thiết lập các phương án và loại bỏ các phương án không thể chấp nhận 43
2.2.3. Xác định tầm quan trọng tương đối của các chỉ tiêu 43

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
2.2.5.2. Phân tích độ nhạy 48
2.2.6. Chương trình Expert Choice 48
2.2.7. Tổng hợp sơ đồ thực hiện đánh giá đa chỉ tiêu để ựa chọn phương án 49
2.3. Các đặc điểm và các ứng dụng hiện nay của phân tích đa chỉ tiêu 50
2.3.1. Đặc điểm phân tích đa chỉ tiêu 50
2.3.2.Ứng dụng của phân tích đa chỉ tiêu hiện nay 50
2.4. Ứng dụng phương pháp phân tích đa chỉ tiêu để lựa chọn các TSKTCB của
đường sắt cao tốc
51
2.4.1. Cơ sở đề xuất ứng dụng phương pháp phân tích đa chỉ tiêu để lựa chọn
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
2.4.2.6. Phân tích độ nhạy, ra quyết định lựa chọn phương án 71
2.5. Kết luận Chương 2 71
Chương 3: Lựa chọn các TSKTCB của tuyến đường sắt cao tốc Hà Nội -
Vinh
73
3.1. Giới thiệu đường sắt hiện tại

73
3.2. Xác định bài toán và thiết lập sơ đồ phân tích số liệu đầu vào 74
3.2.1. Thiết lập bài toán 74
3.2.2. Sơ đồ phân tích các chỉ tiêu và sơ đồ tính toán 74
3.2.3. Các số liệu ban đầu phục vụ việc phân tích 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
3.5.2. Tính trọng số các chỉ tiêu tiêu chuẩn 78
3.5.3. Tính trọng số các chỉ tiêu chi tiết trong từng chỉ tiêu tiêu chuẩn. 79
3.5.3.1. Chỉ tiêu Kỹ thuật - Công nghệ 79
3.5.3.2. Chỉ tiêu Kinh tế 80

3.5.3.3. Chỉ tiêu Môi trường 81
3.5.3.4. Chỉ tiêu Xã hội 81
3.5.3.5. Chỉ tiêu các Dữ liệu mờ 82
3.5.4. Thiết lập phương án 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

Danh mục các công trình công bố kết quả nghiên cứu của đề tài, luận án
113

Tài liệu tham khảo
114

Phụ lục đính kèm


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

1. AGC : Hiệp hội Đường sắt Châu Âu
2. ECE : Hội đồng kinh tế châu Âu
3. TSKTCB : Thông số kỹ thuật cơ bản
4. GTVT : Giao thông vận tải
4. ĐSCT : 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. V
max
: Tốc độ mục tiêu
9. R
min
: Bán kính đường cong tối thiểu
10. I
max
: Độ dốc dọc tối đa
11. D : Khoảng cách 2 tim tuyến
12. L
sd
: Chiều dài đường đón gửi tầu
13. n : Số đường
14. P : Tải trọng bánh tĩnh trên trục
15. H : Lực ngang ở giữa bánh xe ray
16. h : Siêu cao
17. hq : Siêu cao thiếu
18. Hg : Siêu cao thường
19. B : 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"
79
Bảng 3-8. Chuẩn hóa ma trận mức độ ưu tiên và trọng số các tiêu chí trong chỉ tiêu
"Kỹ thuật - Công nghệ" 80
Bảng 3-9. Mức độ ưu tiên và trọng số các tiêu chí trong chỉ tiêu "Kinh tế" 80
Bảng 3-10. Chuẩn hóa ma trận mức độ ưu tiên và trọng só các tiêu chí trong chỉ tiêu
"Kinh tê" 80
Bảng 3-11. Mức độ ưu tiên và trọng số các tiêu chí trong chỉ tiêu "Môi trường" 81
Bảng 3-12. Chuẩn hóa ma trận mức độ ưu tiên và trọng số các tiêu chí trong chỉ tiêu
"Môi trường" 81
Bảng 3-13. Mức độ ưu tiên và trọng số các tiêu chí trong chỉ tiêu "Xã hội" 81

Bảng 3-14. Chuẩn hóa ma trân mức độ ưu tiên và trọng số các tiêu chí trong chỉ tiêu
"Xã hội" 82
Bảng 3-15. Mức độ ưu tiên và trọng số các tiêu chí trong chỉ tiêu "Dữ liệu mờ". 82
Bảng 3-16. Chuẩn hóa ma trận mức độ ưu tiên và trọng số các tiêu chí trong chỉ tiêu
"Dữ liệu mờ". 82
Bảng 3-17. Bảng trọng số chung của các tiêu chí 83
Bảng 3-18. Thiết lập phương án 83
Bảng 3-19. Ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí "Tiêu hao
năng lượng". 86
Bảng 3-20. Chuẩn hóa ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí
"Tiêu hao năng lượng". 87
Bảng 3-21. Ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí "Sóng áp lực
không khí khi hai đoàn tàu gặp nhau". 87
Bảng 3-22. Chuẩn hóa ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí
"Sóng áp lực không khí hai đoàn tàu gặp nhau". 88
Bảng 3-23. Ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí "Lực kéo". 88
Bảng 3-24. Chuẩn hóa ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí
"Lực kéo". 88
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 3-39. Ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí "Độ thích
nghi của hành khách". 95
Bảng 3-40. Chuẩn hóa ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí
"Độ thích nghi của hành khách". 95
Bảng 3-41. Ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí "Diện tích đất
chiếm dụng" 96
Bảng 3-42. Chuẩn hóa ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí
"Diện tích chiếm đất". 96
Bảng 3-43. Ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí "Ảnh hưởng
An ninh - Quốc phòng". 97
Bảng 3-44. Chuẩn hóa ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí
"Ảnh hưởng An ninh - Quốc phòng". 97
Bảng 3-45. Ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí "Phát triển
vùng dọc tuyến". 98

Bảng 3-46. Chuẩn hóa ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí
"Phát triển vùng dọc tuyến". 98
Bảng 3-47. Ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí "Chi phí xây
dựng". 99
Bảng 3-48. Chuẩn hóa ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí
"Chi phí xây dựng". 99
Bảng 3-49. Ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí "Chi phí khai
thác". 100
Bảng 3-50. Chuẩn hóa ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí
"Chi phí khai thác". 100
Bảng 3-51. Ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí "Doanh thu
vận tải". 101
Bảng 3-52. Chuẩn hóa ma trận phương án tốc độ mục tiêu 300(km/h) theo tiêu chí
"Doanh thu vận tải" 101
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 I
max
= 12
0

/
00
105
Bảng 3-60. Tính điểm cho phương án I
max
= 15
0
/
00
106
Bảng 3-61. Tính điểm cho phương án I
max
= 20
0
/
00
107
Bảng 3-62. Tính điểm cho phương án I
max
= 25
0
/
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
Hình 2-2. Mô hình chung về mối quan hệ giữa những người tham gia vào quá trình
đánh giá 36
Hình 2-3. Sơ đồ phân tích các chỉ tiêu đánh giá 42
Hình 2-4. Sơ đồ xác định tầm quan trọng tương đối của các chỉ tiêu mức y 45
Hình 2-5. Sơ đồ thực hiện đánh giá đa chỉ tiêu để lựa chọn hợp lý phương án cần so
sánh 50
Hình 2-6. Mô hình phân tích đa chỉ tiêu để lực chọn TSKTCB của tuyến ĐSCT. 53
Hình 2-7. Đường cong lực cản vận hành, điện năng kép, thời gian vận hành biến đổi
theo tốc độ của nhóm toa động cơ ICE, TGV 61
Hình 2-8. Minh họa sự phụ thuộc của trị số sóng áp lực với vận tốc đoàn tàu, trong
hình trên: 63
Hình 2-9. Tốc độ của luồng không khí chuyển động dọc theo đoàn tàu là một hàm
của khoảng cách từ đoàn tàu đến điểm đang xét, diện tích mặt cắt ngang và hình dạng
của đoàn tàu. 64
Hình 2-10. Sơ đồ phương pháp lựa chọn hợp lý TSKTCB của tuyến ĐSCT bằng
phương pháp phân tích đa chỉ tiêu 72
Hình 3-1. Sơ đồ phân tích các chỉ tiêu. 74
Hình 3-2. Sơ đồ tính toán lựa chọn các TSKTCB hợp lý nhất 75
Hình 3-3. Toàn bộ hướng tuyến. 75
Hình 3-4. Bản đồ địa hình tuyến ĐSCT. 77
Hình 3-5. Tính toán trọng số các chỉ tiêu tiêu chuẩn. 84
Hình 3-6. Tính toán trọng số các chỉ tiêu chi tiết 85
Hình 3-7. Đồ thị trọng số các tiêu chuẩn theo các tiêu chí vận tốc 300. 85

1
MỞ ĐẦU

Đường sắt cao tốc là loại hình giao thông vận tải được phát triển ở nhiều
nước Châu Âu, ở Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc và một số quốc gia khác từ
những năm cuối của thập kỷ 20. Loại hình giao thông vận tải này đã khẳng định
những ưu việt và sức cạnh tranh với các loại hình giao thông vận tải khác như
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.

2
Phương pháp tiến hành được dựa trên các nguyên tắc cơ bản của lý thuyết
thông tin, lý thuyết xác suất, các phương pháp ra quyết định, phương pháp chuyên
gia,…
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Góp phần làm sáng tỏ cơ sở lý luận về các tiêu chí kỹ thuật cơ bản của
đường sắt cao tốc, ảnh hưởng của các thông số này đến hiệu quả kinh tế, xã hội,
môi trường và các yêu cầu kỹ thuật trong khai thác.
- Cách lựa chọn nhanh các thông số kỹ thuật cơ bản hợp lý nhất của đường sắt
cao tốc trong điều kiện Việt Nam chưa có đường sắt cao tốc để xem xét chủ trương
xây dựng, lập nhiệm vụ nghiên cứu khả thi dự án xây dựng 1 tuyến đường sắt cao tốc
tại Việt Nam.

3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN
CỦA TUYẾN ĐƯỜNG SẮT CAO TỐC

1.1. Các khái niệm
1.1.1. Đường sắt phổ thông
Đường sắt phổ thông là đường sắt có các thông số kỹ thuật chỉ đáp ứng cho
khai thác với vận tốc tối đa là 120km/h. Theo lịch sử phát triển, đường sắt phổ
thông có một số loại khổ đường: Khổ hẹp (≤1000mm); khổ tiêu chuẩn (1435mm)
và khổ rộng (>1435mm).
Đối với Việt Nam hiện mới chỉ có loại hình đường sắt phổ thông.
1.1.2. Đường sắt cận cao tốc
Đường sắt cận cao tốc là đường sắt có các thông số kỹ thuật có thể đáp ứng
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

4
+ Loại sức kéo
+ Độ dốc hạn chế
+ Trọng lượng đoàn tầu và chiều dài sử dụng đường đón gửi
+ Khả năng thông qua tính toán để phân bố điểm phân giới
Mỗi TSKTCB được quy định rõ cận dưới hoặc cận trên trong các tiêu
chuẩn thiết kế. Nhiệm vụ của người thiết kế là xác định cụ thể từng thông số trong
miền giá trị mà tiêu chuẩn đã xác định.

1.2.2. Thông số kỹ thuật cơ bản của tuyến đường sắt cao tốc 7
1.2.2.1. Cơ sở xác định các TSKTCB của tuyến ĐSCT
Như trên đã nêu, đường sắt phổ thông có 6 TSKTCB. Khi sử dụng cho
ĐSCT thì có 3 thông số không phù hợp, đó là:
- Khổ đường: ĐSCT chỉ sử dụng khổ tiêu chuẩn (1435mm) vì khi chạy tốc
độ cao mới đảm bảo ổn định. Hầu hết các nước trên thế giới xây dựng ĐSCT đều
sử dụng khổ tiêu chuẩn.
- Loại sức kéo: ĐSCT chỉ sử dụng sức kéo điện, không dùng sức kéo diezel,
bởi sức kéo điện có ưu điểm là sức kéo lớn, đáp ứng yêu cầu tốc độ cao khi phải chạy
tàu trên dốc lớn. ĐSCT của các nước trên thế giới đều dùng sức kéo điện.
- Khả năng thông qua Ntt để xác định điểm phân giới: ĐSCT sử dụng tối
thiểu 2 đường cho các chiều đi về riêng biệt. Vì vậy năng lực thông qua không
phụ thuộc nhiều vào cự ly giữa các ga do các đoàn tàu không phải chờ tránh nhau.
Do đó, đối với ĐSCT không xác định Ntt là TSKTCB.
Như vậy, ĐSPT và ĐSCT có 3 TSKTCB giống nhau, đó là: Độ dốc dọc tối
đa, số đường chính tuyến và chiều dài đón gửi tàu.
Ngoài 3 TSKTCB trên, đối với ĐSCT có 3 TSKTCB cần phải xác định
khác biệt với ĐSPT, đó là:
- Vận tốc thiết kế (Tốc độ mục tiêu): Thông số này có ý nghĩa rất lớn đối
với các chỉ tiêu Kỹ thuật - Kinh tế của tuyến ĐSCT. Nó cũng là cơ sở để tính toán,
xác định 1 số thông số khác.
- Bán kính đường cong nằm tối thiểu: Đảm bảo an toán cho chuyển động
của đoàn tàu và độ thoải mái của hành khách đi tàu.
- Khoảng cách tối thiểu giữa các tim tuyến: Để đảm bảo an toàn cho 2 đoàn
tàu khi chạy trên 2 đường liền kề
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.

5
- 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
nhỏ nhất là 2500m, khoảng cách giữa 2 tim đường 4,0m; Các tuyến đường sắt đôi
chạy tốc độ tối đa 270km/h có bán kính nhỏ nhất là 3460m, khoảng cách giữa 2
tim đường 4,2m; Các tuyến đường sắt đôi chạy tốc độ tối đa 300km/h có bán kính
nhỏ nhất là 4545m, khoảng cách giữa 2 tim đường 4,5m; Các tuyến đường sắt đôi
chạy tốc độ tối đa 350km/h có bán kính nhỏ nhất là 7430m, khoảng cách giữa 2
tim đường 4,8m;

- Thụy Điển: Do đặc điểm riêng của mình mà đường sắt Thụy Điển tập
trung vào chế tạo đoàn tầu kiểu lắc X2000 bảo đảm các tác dụng động lực của
đoàn tầu tốc độ 200km/h cũng giống như tác dụng động lực của các đoàn tầu tốc
độ 160km/h, nhờ đó giảm thiểu việc cải tạo hay xây dựng đường. Vì thế tiêu
chuẩn ĐSCT thấp hơn tiêu chuẩn ĐSCT của Pháp, Đức, Nhật đặc biệt là bình đồ,
trắc dọc và cầu hầm. Tốc độ max 200km/h, độ dốc max 10%o, bán kính nhỏ nhất
400m, khoảng cách giữa 2 tim đường 4,5m
- Italia: Tuyến Rôma-Frôluan là tuyến đường sắt đôi chạy tầu khách và tầu
hàng tốc độ tối đa 250km/h, tuyến có 5km đặt thí điểm 5,4km đường không có đá,
bán kính nhỏ nhất là 4000m.
- Tây Ban Nha: Tuyến Madrit-Xaaywaylia là tuyến đường sắt đôi chạy tầu
khách và tầu hàng tốc độ tối đa 250km/h, khoảng cách giữa 2 tim đường 4,2m, độ
dốc max 12,5%o, bán kính tối thiểu là 4000m; các tuyến chuyên chạy tầu khách
tốc độ tối đa 300km/h, khoảng cách giữa 2 tim đường 4,3m, độ dốc max 35%o,
bán kính tối thiểu 4000m.

6
- Hàn Quốc: Tuyến đường đôi Seoul - Busal có tốc độ thiết kế cao nhất
350km/h,bán kính tối thiểu là 7000m, độ dốc lớn nhất 25%o, khoảng cách giữa 2
tim đường 5,0m
- Trung Quốc: Tuyến đường đôi Bắc Kinh - Thượng Hải là tuyến chuyên
chạy tầu khách có tốc độ thiết kế 350 km/h, độ dốc tối đa 12%o,bán kính tối thiểu
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 Ý

Đài
Loan

Hàn
Quốc


Man-
Hanây
Stusatơ

HămBuôc

Wâysbao

Tuyến
Đông
Nam
TGV

Tuyến
Đại
Tây
Dương
TGV
Tuyế
n
Đông
Hải
Tuyến

Sơn
Dương

Tuyế
n
Đông
Bắc
Tuyến
Thượng
Việt
Rôma-
FuRô-
Luân
Đài
Bắc -
Cao
Hùng

Soul-
Busan

Phương
thức
vận
doanh
Nối mạng Nối mạng Độc lập Nối mạng

Độc
Lập
Độc

lập
V
thiết kế

(km/h)

280 295 330 210 260 260 300
350 350
V
khai thác

(km/h)

250 270 300 220 230 240 250
300 300
R
min
(m)


7000 4000 4000 2500 4000 4000 6.250

7000

I
max
,%o

12,5 35 25 20 15 8,5 25 25
D

min
(m)

4,7 4,2 4,5 4,2 4,3 4,0(4,3) 4,5 5, 0
B (m) 3,27 2,8 3,38 3,38 3,02 3,38
Y(m) 1,43 1,04 (1,70) 0,82 0,92 0,98(1,28)

1.12
Ghi chú: Các số ( ) là chỉ điều kiện khó khăn
1.2.2.3. Đối với Việt Nam:
Trên cơ sở tham khảo tài liệu nước ngoài; Bộ GTVT đã ban hành quy định
tiêu chuẩn cấp kỹ thuật đường sắt tại Tiêu chuẩn ngành 22TCN362-07 như sau:
- Tốc độ thiết kế (tốc độ mục tiêu): V
max
≤ 350km/h
- Bán kính đường cong nằm
+ Điều kiện bình thường: R
min
≥ 5000m
+ Điều kiện khó khăn: cho phép điều chỉnh theo tốc độ

7
- Độ dốc dọc tối đa
+ Điều kiện bình thường: I
max
≤ 25‰
+ Điều kiện khó khăn hoặc tuyến được điện khí hóa: I
max
≤ 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 (V
tk
): 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
vân tốc thiết kế:
Tốc độ thiết kế (km/h) 200 250 350
D
min
(m) 4,4 4,6 5,0

Khoảng cách giữa các tim tuyến trong ga ngoài việc phụ thuộc tốc độ của
tuyến bên cạnh và cao độ nền đường tuyến bên cạnh như ở chính tuyến, còn phụ
thuộc điều kiện thiế bị ga, thoát nước nền đường, tấm cách âm, cầu cống, đường
cho nhân viên đi lại làm việc… tối thiểu không nên nhỏ hơn 5,0m
Trên đường sắt chạy cả tầu khách và tầu hàng, nếu bố trí cột điện nằm giữa
các tuyến thì khoảng cách giữa 2 tim tuyến trong ga không nên nhỏ hơn 5,3m
Ở tuyến chuyên chạy tầu khách nó bị khống chế bởi lực khí động học khi
tầu tuyến đi gặp tầu tuyến về. Căn cứ vào sóng áp lực khi 2 tầu gặp nhau để quyết
định khoảng cách giữa các đường. Một mặt phải nghiên cứu phân tích quy luật trị

8
số sóng áp lực lớn nhất khi hai tầu gặp nhau ∆P
max
tác dụng lên đoàn tầu và đại
lượng ∆P
max
biến đổi theo thời gian (∆P
max
/∆t) theo khoảng cách 2 thành tầu liền
kề (Y); Mặt khác phải xác định trị số sóng áp lực lớn nhất cho phép [∆P
max
]. Bảng
thống kê trị số Y theo V
max
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:
V
max
=200km/h; B=3,4m; D=4,2m; Sóng áp lực là: 1,41 kpa>1,2kpa (không đạt)
V
max
=200km/h; B=3,4m; D=4,4m; Sóng áp lực là: 1,17 kpa<1, 2kpa ( đạt )
4. Bán kính đường cong tròn tối thiểu (R
min
): Đây là một trong những
TSKTCB chủ yếu của tuyến đường sắt. Nó liên quan với phương thức tổ chức
chạy tầu, với tốc độ thiế kế, với độ thích nghi của hành khách, với độ ổn định
chạy tầu.
Trên tuyến tổ chức chạy tầu khách và tầu hàng R
min
quyết định bởi các
nhân tố như: tốc độ chạy tầu cao nhất của tầu tốc độ cao V
G

, tốc độ chạy tầu bình
thường của tầu hàng và trị số tổng siêu cao thiếu và siêu cao thừa cho
phép[h
q
+h
g
].
Trên tuyến chạy toàn tầu khách thì R
min
phụ thuộc chủ yếu vào các nhân tố:
tốc độ cao nhất của tuyến đường, trị số tổng siêu cao thực đặt và siêu cao thiếu
cho phép [h+h
q
]
+ Việc phân tích kết quả xây dựng các công trình và tình hình vận tải thực
tế đã chứng tỏ: khi tỷ số giữa tốc độ thấp và tốc độ cao nhỏ hơn 0,6 sẽ làm tăng
thêm đầu tư xây dựng, hạ thấp năng lực chuyên chở. Vì vậy tốc độ tầu khách/tốc
độ tầu hàng là 250/160, 200/120,300/180.
+ Tri số siêu cao thực đặt cho phép [h].Nó quyết định bởi yêu cầu an toàn,
ổn định và độ thích nghi đi tầu của hành khách. Căn cứ theo nghiên cứu và thí

9
nghiệm năm1980 của Trung Quốc, khi dừng tầu trên trên đường cong có siêu cao
200 mm, một số hành khách cảm thấy đứng không vững, đi lại khó khăn, váng
đầu. Nhật bản ở đương Đông Hải Đạo đã đặt siêu cao 2000mm, nhưng các tuyến
làm sau đều đặt siêu cao cho phép là 180mm, các tuyến ICE cuả Đức, các tuyến
chạy tầu TGV của Pháp cũng là 180 mm và tri số siêu cao thực đặt lớn nhất cho
phép ctreen tuyến Bắc Kinh - Thượng Hải cũng là 180 mm.
+ Trị số siêu cao thiếu cho phép [h
q

]. Trên tuyến chuyên chạy tầu khách trị
số [h
q
] chủ yếu phụ thuộc độ thích nghi của hành khách đi tầu, đồng thời xét thấy
trên đường sắt siêu cao thiếu quá lớn có thể dẫn đến khối lượng công tác duy tu
lớn. Vì vậy khi chọn trị số siêu cao thiếu cần để lại một lượng dư nhất định.h
q
=40
mm (độ thích nghi tốt); h
q
=80 mm (độ thích nghi bình thường); h
q
=110 mm (độ
thích nghi kém).
+ Trị số tổng siêu cao thực đặt và siêu cao thiếu cho phép. Vì lý do giảm
duy tu bảo dưỡng đường nên [h+ h
q
] cần nhỏ hơn [h]+[h
q
] một lượng là ∆h.
Vậy[h+ h
q
] = 220mm ( tiêu chuẩn); 260 mm ( khó khăn).
+ Trị số siêu cao thừa cho phép [h
g
]. Kết quả thí nghiệm của đường sắt
Anh, Nhật cho thấy ảnh hưởng của [h
q
] và [h
g

] đến độ thích nghi đi tầu của hành
khách là như nhau. Nên trên đường chạy toàn tầu khách có thể lấy [h
g
] = [h
q
];
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 [h
q
+h
g
], 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>[h
q
] và h
g
>[h
g
] (
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:
[h
q
+h

g
] = [h
q
] + [h
g
]- ∆h
∆h= 20-50 mm, phụ thuộc số đôi tầu, trọng lượng tầu tốc độ tầu hàng và tốc
độ tầu khách. Vậy [h
q
+h
g
] = 110 mm (điều kiện bình thường); [h
q
+h
g
] =140mm
(khó khăn)
+ Công thức xác định bán kính R
min
Trên tuyến chạy tầu khách và tầu hàng nó phải thảo mãn điều kiện sau:
h= (11, 8 V
g
/R)-h
q
≥ (11, 8 V
g
/R)-[h
q
]
h= (11, 8 V

z
/R) +h
g
≥ (11, 8 V
z
/R) + [h
g
]
Do đó R
min
= 11, 8 (V
2
g
-V
z
2
)/ [h
q
+h
g
]
Trên tuyến chuyên chạy tầu khách bán kính R
min
xác định công thức sau:

10
R
min
= 11, 8 V
max

2
/ [h+h
q
] ở đây V
max
là tốc độ thiết kế cao nhất của đoàn
tầu khách.

Tuyến chuyên chạy tầu khách Tuyến chạy tầu khách và hàng
V
max
(km/h) R
min
(m) V
khách
/V
hàng
(km/h) R
min
(m)
200 2.200 200/120 2.800
250 3.500 250/140 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
độ cao nhất cho phép khi chạy trên dốc lớn. Vì vậy độ dốc max phụ thuộc vào
đặc tính kéo (kéo bằng 1 hay 2 đầu máy) và điều kiện lập tầu (số toa trên đoàn
tầu) của đoàn tầu chạy liên tuyến. Kết hợp điều kiện địa hình (đường bộ chạy trên
cao, công trình giao cắt lập thể…đòi hỏi dốc lên xuống liên tục, cần tiến hành so
sánh chọn lựa độ dốc tối đa hợp lý.
6.
Chiều dài sử dụng của đường đón gửi tầu trong ga không nhỏ hơn 480m.
Chiều dài sử dụng đường đón gửi tầu khách phải không nhỏ hơn 480m.
Chiều dài sử dụng của đường đón gửi cần đảm bảo cho đoàn tầu dài nhất giữa tầu
khách chạy liên tuyến và tầu khách chỉ chạy trên tuyến tốc độ cao. Các nghiên cứu
của Đức, pháp, Nhật thì chiều dài sử dụng của đường đón gửi ngoài việc phù hợp
chiều dài đoàn tầu còn phải xét tới chiều dài an toàn. Thông thường số toa xe
nhiều nhất trong một đoàn tầu là 16, khi đó chiều dài đoàn tầu là 16x26m = 416m,
lấy tròn 420m, lượng dự trữ dừng tầu về mỗi phía là 30m,thì chiều dài dừng tầu có
hiệu của đường đón gửi là 480m.

11
1.3. Sự cần thiết phải lựa chọn hợp lý các thông số kỹ thuật trên tuyến ĐSCT
- Như trên đã trình bày, mỗi TSKTCB có một miền giá trị được giới hạn
bởi các cận dưới hoặc cận trên xác định theo các quy định, tiêu chuẩn kỹ thuật
chung hoặc các kết quả nghiên cứu từ thực nghiệm, từ kinh nghiệm của các nước
đã có ĐSCT.
- Giá trị hợp lý nhất của TSKTCB chính là giá trị nằm trong miền giới hạn
đó sao cho thỏa mãn tốt nhất các mục tiêu về năng lực khai thác và hiệu quả kinh
tế - xã hội của tuyến đường.
Vì vậy, lựa chọn các TSKTCB rất cần thiết và quan trọng vì với mỗi tổ hợp
các giá trị TSKTCB tạo cho tuyến đường một trị số năng lực và hiệu quả kinh tế -
xã hội.
- Việc tìm ra một tổ hợp các thông số kỹ thuật cơ bản nào thỏa mãn các yêu
cầu kỹ thuật trong khai thác nhưng đạt hiệu quả kinh tế - xã hội tốt nhất chính là
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.