Luận án tiến sĩ: 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

1

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài: “Nghiên cứu lựa chọn hợp lý các thông số
kỹ thuật cơ bản của tuyến đường sắ cao tốc và áp dụng cho tuyến đường
sắt Hà Nội – Vinh”
-Mỗi một tổ hợp các TSKTCB của một tuyến ĐSCT tương ứng với một
sơ đồ năng lực vận chuyển và hiệu quả kinh tế - xã hội nhất định.
-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, 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 TSKTCB của ĐSCT trong điều
kiện Việt Nam chưa có ĐSCT.
3. Đối tượng: Các thông số kỹ thuật cơ bản của tuyến đường sắt
cao tốc và các phương pháp tìm ra chúng.
4. Phạm vi nghiên cứu: Xác định TSKTCB về hình học đảm bảo
năng lực chuyên chở trên tuyến ĐSCT.
5. Phương pháp nghiên cứu: Phân tích một cách có hệ thống các
yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lựa chọn các TSKTCB và sử dụng các
lý thuyết xác suất thống kê, phương pháp phương pháp chuyên gia và
tối ưu ra quyết định để xác định tổ hợp TSKTCB hợp lý. So sánh với
các tập hợp được dùng trong các nghiên ứu khả thi ĐSCT ở Việt Nam
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Góp phần làm sáng tỏ cơ sở lý luận về các thông số cơ bản của
đường sắt cao tốc, ảnh hưởng của các thông số này đến kinh tế, xã hội,
môi trường và các yêu cầu kỹ thuật trong khai thác đường sắt cao tốc.
- 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.
7. Kết cấu luận án:
Mở đầu: Trình bày lý do cần nghiên cứu chọn TSKTCB
Chương1. Tổng quan về lựa chọn các thông số kĩ thuật cơ bản của tuyến
đường sắt cao tốc
Chương2: Phương pháp phân tích đa chỉ tiêu và lựa chọn thông số kĩ thuật
cơ bản của tuyến đường sắt cao tốc.


2

Chương3: Lựa chọn Thông só kĩ thuật cơ bản của tuyến đường sắt
cao tốc Hà Nội – Vinh
Kết luận: Trình bầy các kết luận về kết quả nghiên cứu và kiến nghị
về hướng nghiên cứu tiếp theo
CHƯƠNG 1. Tổng quan về lựa chọn thong số kỹ thuật cơ bản của
đường sắt cao tốc
1.1. Thông số kỹ thuật cơ bản của tuyến đường sắt cao tốc
1.1.1. Giới thiệu về TSKTCB của đường săt cao tốc các nước
1.1.2. Đối với Việt Nam
Tiêu chuẩn ngành 22TCN362-07 chỉ đề cập:
- Tốc độ thiết kế: Vmax ≤ 350km/h;Bán kính đường cong nằm;
Điều kiện bình thường: Rmin ≥ 5000m; Điều kiện khó khăn: cho phép
điều chỉnh theo tốc độ; Độ dốc dọc tối đa; Điều kiện bình thường: Imax ≤
25‰; Điều kiện khó khăn: Imax ≤ 30‰; Kích thước nền đường; Khoảng
cách giữa 2 tim đường: D ≤ 5m.
1.1.3. TSKTCB của tuyến ĐSCT
1. Tốc độ thiết kế (Vtk): Có các dải tốc độ 200km/h - 250km/h;

250km/h -300km/h và 300km/h - 350km/h.
2. Số đường chính tuyến (n): 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. 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
300
350
Dmin (m)
4,4
4,6
4,8
5,0
4. Bán kính đường cong tròn tối thiểu (Rmin): 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.
5. Độ dốc tối đa (12-25%o): Độ dốc tối đa của chính tuyến ở
khu gian phụ thuộc loại công nghệ đoàn tầu và tình hình địa hình cao
thấp và kiểm toán sức kéo đoàn tầu chạy vượt dốc tối đa..
Đường sắt 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.


3

6. Chiều dài sử dụng của đường đón gửi tầu trong ga không nhỏ
hơn 480m.
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 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.
1.2. Sự cần thiết phải lựa chọn hợp lý các thông số kỹ thuật trên tuyến
ĐSCT
- Mỗi TSKTCB có một miền giá trị được giới hạn bởi các cận
dưới và cận trên xác định theo các quy định, tiêu chuẩn kỹ thuật hoặc
các kết quả nghiên cứu từ thực nghiệm của các tuyến ĐSCT.
- Giá trị hợp lý nhất của TSKTCB là giá trị nằm trong miền xác
định và thỏa mãn tốt nhất các mục tiêu về năng lực khai thác và hiệu
quả kinh tế - xã hội, môi trường của tuyến đường.
1.3. Lựa chọn thông số kỹ thuật cơ bản trên tuyến đường sắt cao tốc
1.3.1. Phương pháp lựa chọn riêng biệt từng thông số kỹ thuật cơ bản
Bằng cách tìm các nhân tố ảnh hưởng đến mỗi TSKTCB 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.
1.3.1.1. Chọn tốc độ mục tiêu. Nó phụ thuộc 5 nhân tố chính là tầm
quan trọng của tuyến đường, quan hệ giữa tốc độ và giá thành, quan hệ
giữa tốc độ và tiêu hao năng lượng, ảnh hưởng của tốc độ đến năng lực
cạnh tranh với các phương tiện giao thông khác, ảnh hưởng của tốc độ
đến môi trường.
1.3.1.2. Chọn bán kính đường cong tròn tối thiểu (Rmin). Bán kính đường
cong tròn phụ thuộc các yếu tố là: an toàn chuyển động của đoàn tầu,
tính kinh tế và độ thích nghi của hành khách đi tầu.

1.3.1.3. Chọn độ dốc tối đa của chính tuyến.
1.3.1.4. Chọn khoảng cách giữa hai tim tuyến.
1.3.2. Phân tích đánh giá phương pháp truyền thống lựa chọn tổ hợp
các thông số kỹ thuật cơ bản về các yếu tố tuyến đường.
Mỗi một tổ hợp các thông số kỹ thuật cơ bản tương ứng với một
sơ đồ năng lực vân chuyển và hiệu quả kinh tế của tuyến.
Bài toán lựa chọn tập hợp các TSKTCB tuyến đường sắt theo
phương pháp truyền thống được giải với điều kiện đáp ứng các yêu cầu
chi phí dẫn xuất nhỏ nhất đông thời thỏa mãn các ràng buộc kỹ thuật .


4

1.3.3. Phân tích những công trinh nghiên cứu ở trong nước liên
quan đến chọn thông số kỹ thuật cơ bản của tuyến đường sắt cao
tốc
Việt Nam đến nay chỉ 2 nghiên cứu khả thi của Hàn Quốc: ĐSCT
Hà Nội - Vinh, Thành phố HCM - Nha Trang và 1 báo cáo của Nhật: Hà
Nội – Thành phố Hồ chí Minh có nghiên cứu một số phương án thiết kế,
trong đó có xác định các TSKTCB.
1.3.4. Những tồn tại trong việc tìm các thông số kỹ thuật cơ
bản theo phương pháp truyền thống
- Do phương pháp truyền thống chỉ xét đến chỉ tiêu kinh tế,
không xét một cách toàn diện các chỉ tiêu về xã hội, môi trường và
không định lượng được ảnh hưởng của các chỉ tiêu đó đến tuyến ĐSCT.
- Phải thiết kế tuyến để có khối lượng tính toán và nó rất lớn
- Thời gian tính toán nhiều vì cần rất nhiều thông tin rõ ràng mới có
thể tính toán được hàm số Kdx. Mà trên thực tế phải qua nhiều bước thiết kế
mới biết được.
- Số lượng các phương án đưa vào tính toán so sánh bị hạn chế,

không phản án đầy đủ quan hệ phụ thuộc giữa các chỉ tiêu định lượng
được và các chỉ tiêu không định lượng được.
- Riêng ở Việt Nam chưa có nghiên cứu về những về TSKTCB
của tuyến ĐSCT.
1.4. Mục tiêu của luận án
- Phân tích, xác định TSKTCB của một tuyến ĐSCT và xây
dựng mô hình bài toán lựa chọn TSKTCB của TĐSCT thỏa mãn điều
kiện kỹ thuật, kinh tế, xã hội, môi trường với các dữ liệu mờ.
- Tìm phương pháp chọn nhanh tổ hợp TSKTC của tuyến ĐSCT
có xét đến các chỉ tiêu định lượng được và các chỉ tiêu chưa định lượng
được, các chỉ tiêu không cùng đơn vị đo nhưng giảm thiểu thời gian và
khối lượng tính toán để xác định sơ bộ phương án trước khi thực hiện
việc nghiên cứu khả thi 1 tuyến ĐSCT.
- Áp dụng các lý thuyết trên cho tuyến ĐSCT Hà Nội – Vinh.
CHƯƠNG 2
ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐA CHỈ TIÊU ĐỂ LỰA
CHỌN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA TUYẾN
ĐƯỜNG SẮT CAO TỐC
2.1. Giới thiệu về phương pháp phân tích đa chỉ tiêu
2.1.1. Phân tích đa chỉ tiêu


5

Phương pháp phân tích đa chỉ tiêu ( MCA) là một phép phân
tích tổ hợp các chỉ tiêu khác nhau để cho ra một kết quả cuối cùng. Các
ứng dụng của MCA chủ yếu là đánh giá tác động của một quá trình.
MCA được áp dụng cho các trường hợp khi có nhiều chỉ tiêu có
mức độ quan trọng khác nhau cần lựa chọn để thỏa mãn đồng thời các
yêu cầu.

Các mô hình hay phương pháp toán học đóng vai trò cốt lõi
trong quá trình đánh giá. Chúng là công cụ để quy đổi các chỉ tiêu đánh
giá nhằm biến các chỉ tiêu trở thành “đồng nhất”, có thể so sánh với
nhau được.
2.1.3. Các mô hình toán học hỗ trợ trong phương pháp phân
tích đa chỉ tiêu: Hiện nay có 6 phương pháp tóan học hỗ trợ MCA. Để
lựa chọn phương án phù hợp và tốt nhất giải bài tóan này có thể dùng
phương pháp AHP hoặc Cojunctive.
2.1.3.1. Phương pháp AHP
* Cơ sở toán học của phương pháp AHP:
Để giải bài toán RQQĐ đa thuộc tính mờ khi lựa chọn phương án,
những người ra quyết định sẽ phải đưa ra các tỷ số aij cho mỗi so sánh cặp về
tầm quan trọng giữa các chỉ tiêu mô tả các thuộc tính qj, j = 1,2,…,m và các
tỷ số rij cho mỗi so sánh cặp về độ lớn tương đối của từng chỉ tiêu qj ứng với
các giải pháp thiết kế A1, A2, …, An theo mỗi chỉ tiêu mô tả các thuộc tính.
Thực hiện so sánh cặp giữa các chỉ tiêu qj, j = 1, 2, …, m ta
có ma trận A (m x m):

A

=

q1

q2

….

qn

q1

a 11

a 12

….

a 1m

q2

a 21

a 22

….

a 2m

….
qn

(2-2)

….
a m1

a m2

….

a mm

Trong đó: aij là tầm quan trọng tương đối của chỉ tiêu q i so
với chỉ tiêu qj (i và j = 1,2,…, m). Các giá trị aij được lấy từ một tập
thang điểm là các số thực thể hiện các mức độ quan trọng khác nhau.
Gọi tầm quan trọng của chỉ tiêu qi và qj là wi và wj, ta có aij =
wi/wj hay:
A

=

a 11

a 12

….

a 1m

=

w1/w1

w1/w2

….

w1/wm

(2-


6

a 21

a 22

….

a 2m

w2/w1

w2/w2

….
a m1

a m2

….

….

w2/wm

3)

….
a mm

wm/w1

wm/w2

….

wm/wm

w = (w1, w2, …, wj, …wm)

Thực hiện so sánh cặp tương đối của từng chỉ tiêu qj về độ lớn
ứng với các phương án A1, A2,…., An. Ta có rikj là độ lớn tương đối của
chỉ tiêu qj ứng với phương án Ai là qij so với chính nó (tức chỉ tiêu qj)
ứng với phương án Ak là qkj.

Rj

=

qj

A1

A2

….

An

A1

r 11j

r 12j

….

r 1nj

A2

r 21j

r 22j

….

r 2nj

rn1j

rn2j

….

rnnj

(2-4)

….

An

rj = (r1j, r 2j, …., rij, …., rnj)
Tương tự như trên, ta có rikj = rij/rkj với rij là độ lớn tương đối
của chỉ tiêu qij ứng với phương án Ai, rkj là độ lớn tương đối của chỉ
tiêu qj ứng với phương án Ak. Ta có ma trận độ lớn tương đối của các
chỉ tiêu sau:

R

=

q1

q2

….

qn

A1

r 11

r 12

….

r 1m

A2

r 21

r 22

….

r 2m

….
An

(2-5)

….
r n1

r n2

….

r nm

Theo phương pháp véc-tơ riêng của Saaty, các trị số so sánh

7

cặp là các số thực. Mỗi ma trận so sánh cặp sẽ được giải quyết bằng
cách xác định véc-tơ riêng và như vậy các trị số tầm quan trọng và
độ lớn tương đối của các chỉ tiêu theo từng phương án cũng sẽ là các
số thực.
Ma trận so sánh cặp xác định tầm quan trọng của các chỉ tiêu
A, là một ma trận thuận nghịc dương.

A

a 11

a 12

….

a 1m

a 21

a 22

….

a 2m

=

(2-6)
….
a m1

a m2

….

Với a ij ≥ 0 & a ij = 1/a ij; i, j

(2-7)

a ij = a ik / a jk

(2-8)

a ij = wi / wj

Với aii = 1 là
w  ( w1 , w2 ,...., wm )T ta có:

Aw

a mm

(2-9)

luôn đúng.

w1/w1

w1/w2

….

w1/wm

w2/w1

w2/w2

….

w2/wm

=

Nhân

w2

….
wm/w2

Hay (A – mI) w = 0

….

trận A với

w1

=

x
wm/w1

ma

….
wm/wm

Mw

(210)

wm

(2-11)

Như vậy, véc-tơ w = (w1, w2,…,wm) chính là véc-tơ riêng của
ma trận A.
Gọi A’ là ma trận có được từ sự đánh giá của những người ra
quyết định, ta có thể xác định véc-tơ w' ứng với ma trận A’ bằng
cách giải phương trình sau đây:
A'w' = λ max w'
(2-12)
λmax là giá trị riêng lớn nhất của ma trận A’. Vectơ w' chính là
vectơ riêng ứng với giá trị riêng lớn nhất (λmax) của ma trận A’. Các

vectơ rj = {r1j, r2j, …., rnj}, j = 1,m cũng được xác định tương tự như
xác định véc tơ w.


8

Theo nguyên lý ma trận, sự nhất quán trong các đánh giá của
những người ra quyết định sẽ được coi là bảo đảm (nghĩa là thỏa mãn
Tiền đề 1) khi λmax = m. Trái lại, khi λmax ≠ m, những người ra quyết
định buộc phải xem xét lại và điều chỉnh các đánh giá của mình để ma
trận so sánh cặp bảo đảm tính nhất quán cho phép. Saaty đã đề xuất
phương pháp sử dụng tỷ số nhất quán CR để đánh giá tính nhất quán
của cá ước lượng trong các ma trận so sánh cặp như sau:
CI
 m
; CI  max
(2-13)
CR 
RI
m 1
RI là chỉ số nhất quán được xác định từ một ma trận tùy ý với
các phần tử được chọn ngẫu nhiên. Bằng phương pháp mô phỏng,
Saaty đã xác định được bảng các giá trị RI cho các ma trận có cỡ
khác nhau:
Bảng 2-1. Bảng các giá trị của chỉ số nhất quán RI
S

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

RI

0,00 0,00 0,58 0,90 1,12 1,24 1,32 1,41 1,45 1,49

Theo kinh nghiệm, CR nên nhỏ hơn 0,05 với ma trận cỡ 3 x3;
nên nhỏ hơn 0,09 với ma trận cỡ 4x4; và nên nhỏ hơn 0,1 với các ma
trận cỡ lớn hơn.
Về thang điểm áp dụng cho việc so sánh cặp, Saaty đã đề xuất
thang điểm từ 1 – 9
Việc so sánh cặp về độ lớn tương đối của các chỉ tiêu theo các giải
pháp thiết kế cũng được thực hiện theo thang điểm trên.
2.1.4. Lựa chọn những người tham gia vào quá trình đánh giá đa chỉ tiêu
2.1.4.1. Những người tham gia vào quá trình đánh giá và ra quyết định

Số lượng và cơ cấu nghê nghiệp chuyên môn của NNRQĐ trong
MCA phụ thuộc vào nội dung các phương án, các vấn đề RQĐ.
2.1.4.2. Lãnh đạo quá trình đánh giá
Người lãnh đạo quá trình đánh giá phải đáp ứng được các yêu
cầu chung đối với NNRQĐ. Ngoài ra, cần có khả năng tổ chức và chỉ
đạo, khả năng quản lý các thủ tục và tiến trình đánh giá các phương án.
2.1.4.3. Nhóm chuyên gia phân tích
Nhóm chuyên gia phân tích có nhiệm vụ lập các mô hình toán
học, đề xuất các phương pháp RQĐ nhóm, thực hiện các tính toán và
phân tích các số liệu nhằm cung cấp thông tin cho NNRQĐ. Nhóm


9

chuyên gia cũng có nhiệm vụ thu thập, xử lý dữ liệu và phối hợp các
hoạt động trong quá trình RQĐ.
2.1.5. Các phương pháp ra quyết định trong quá trình đánh giá
MCA
Có nhiều PPRQĐ nhóm như các phương pháp bỏ phiếu, bầu cử,
các phương pháp thảo luận trực tiếp, Nominal Group, Delphi, v.v…
2.2. Quy trình đánh giá đa chỉ tiêu
Quy trình bao gồm 5 bước sau:
Bước 1: Lựa chọn những người tham gia vào quá trình RQĐ
Bước 2: Xác định các chỉ tiêu đánh giá và thành lập cây phân
tích - Loại bỏ các giải pháp không thể chấp nhận
Bước 3: Xác định tầm quan trọng tương đối của các chỉ tiêu
Bước 4: Xác định độ lớn của các chỉ tiêu
Bước 5: Xác định phương án tốt nhất.
2.2.1.Lựa chọn những người tham gia vào quá trình ra quyết định
Việc lựa chọn số lượng, và cơ cấu chuyên môn của những người

ra quyết định cần được nghiên cứu cẩn thận để giảm thời gian thảo
luận..
2.2.2. Xác định các chỉ tiêu đánh giá và thiết lập sơ đồ phân tích
2.2.2.1. Xác định các chỉ tiêu đánh giá và thiết lập sơ đồ phân tích
Đây là công việc khá khó khăn, phức tạp và quan trọng để lựa chọn
phương án phù hợp nhất.
Khi đánh giá các phương án công nghệ, kinh tế, xã hội, môi
trường (tiêu chuẩn). Tiêu chuẩn lại có thể được phân ra liên tiếp thành
nhiều tiêu chí.
Trong MCA, sơ đồ phân tích được xây dựng bằng các phương pháp ra
quyết định nhóm. Sau khi xây dựng xong sơ đồ phân tích các chỉ tiêu,
có thể xác định được véc tơ các chỉ tiêu đánh giá các phương án:
q=

(2-14)

q1, q2, …..qj,…..qm

Đó là các chỉ tiêu ứng với các phần tử cuối cùng của mỗi nhánh của sơ
đồ phân tích. Bước tiếp theo là xác định giá trị của các chỉ tiêu này cho
mỗi phương án:

Q

=

q11

q12

….

q1j

q21

q22

….

q2j

…..

…..

…..

…..

q1m
q2m
…..

…..

(2-15)


10

qi1

qi2

….

qij

…..

qim

.....

.....

.....

.....

.....

.....

qn1

qn2

…..

qnj

……

qnm

Phương pháp xác định các chỉ tiêu qij phụ thuộc vào đặc điểm và
các điều kiện cụ thể của vấn đề cần đánh giá. Đối với các chỉ tiêu lượng
hóa được ta có thể xác định bằng các phương pháp truyền thống sẵn có.
Đối với các chỉ tiêu không lượng hóa được, có thể xác định bằng cách mô
tả bằng lời hoặc dựa trên một thang điểm bất kỳ thông qua các PPRQĐ
nhóm hoặc cần tài liệu mô tả chúng để cung cấp cho NNRQĐ.
2.2.2.2. Thiết lập các phương án và loại bỏ các phương án không thể
chấp nhận
Phương án không thể chấp nhận được là phương án có ít nhất
một chỉ tiêu không thể chấp nhận được như vi phạm các quy chuẩn, các
tiêu chuẩn, quy định hiện hành của nhà nước hoặc không đáp ứng được
yêu cầu tiên quyết đặt ra đối với bài toán v.v…
2.2.3. Xác định tầm quan trọng tương đối của các chỉ tiêu
Khi sơ đồ phân tích có nhiều hơn hai mức, tầm quan trọng tương
đối của các chỉ tiêu tham chiếu tới (respect to) mục tiêu chung được xác
định theo nguyên tắc sau:
Xác định tầm quan trọng tương đối tham chiếu tới mục tiêu
chung cho tất cả các chỉ tiêu của sơ đồ phân tích theo thứ tự từ trên
xuống, trong đó tầm quan trọng của chỉ tiêu ở gốc của sơ đồ phân tích
bằng 1. Nói cách khác, gọi gốc sơ đồ phân tích là mức thứ nhất, việc
tính toán sẽ được thực hiện cho các chỉ tiêu lần lượt từ mức thứ hai tới
mức cuối cùng.
Tầm quan trọng tương đối của các chỉ tiêu tham chiếu tới chỉ

tiêu mẹ của chúng được xác định bằng cách tổng hợp các đánh giá chủ
quan của những người ra quyết định thông qua so sánh từng cặp các chỉ
tiêu.
Các chỉ tiêu ở mức y là các chỉ tiêu được phân tách ra từ mức (y1). Trên hình 2-4, các chỉ tiêu q(y-1), … q(y-j)… q(y-s)… ở mức y được
phân tách ra từ chỉ tiêu mẹ.
q(y – 1) – k)) ở mức (y-1). Vì thế, tầm quan trọng tương đối của các chỉ
tiêu q(y-j) tham chiếu tới mục tiêu chung, ký hiệu là w(y-j), được xác định
theo công thức:


11

w*(y – j)

W(y-j) =
x w ((y-1)-k); j = 1- s
(2-16)
Trong đó: w(y-j) là tầm quan trọng tương đối của chỉ tiêu q(y-j) tham
chiếu tới chỉ tiêu mẹ q((y-1)-k); w((y-1)-k) là tầm quan trọng tương đối của chỉ
tiêu mẹ q((y-1)-k) tham chiếu tới mục tiêu chung. Vì việc tính toán được
thực hiện từ trên xuống dưới, nghĩa là từ mức thứ hai tới mức cuối cùng,
nên w((y-1) – k) đương nhiên đã được xác định ở bước tính toán trước.
w*(y-1) được xác định thông qua việc so sánh cặp đôi các chỉ tiêu tham
chiếu tới chỉ tiêu mẹ q((y-1)-k)) trên cơ sở thang đánh giá 9 điểm của Saaty
như sau:
Gọi aij là tầm quan trọng tương đối của chỉ tiêu q(y-i) so với chỉ
tiêu q(y-j) tham chiếu tới chỉ tiêu mẹ q((y-1)-k), aij sẽ nhận giá trị bằng:
* 1 nếu hai chỉ tiêu được cho là quan trọng như nhau,
* 3 nếu chỉ tiêu q(y-i) được coi là khá quan trọng hơn chỉ tiêu q(y-j),
* 5 nếu chỉ tiêu q(y-i) được coi là rất quan trọng hơn chỉ tiêu q(y-j),

*7 nếu chỉ tiêu q(y-i) được coi là cự kỳ quan trọng hơn chỉ tiêu q(y-j),
* 9 nếu chỉ tiêu q(y-i) được coi là tuyệt đối quan trọng hơn chỉ tiêu q(y-j),
* Các giá trị 2,4,6 và 8 mang ý nghĩ trung gian giữa hai giá trị trên và
dưới tương ứng.
Khi so sánh cặp đối các chỉ tiêu, người ta chỉ quan tâm so sánh
hai chỉ tiêu đó tham chiếu tới chỉ tiêu mẹ của chúng mà không cần quan
tâm tới các chỉ tiêu khác. Như vậy, ta có một ma trân so sánh cặp, Ak, là
ma trận vuông cỡ s x s:

Ak

=

q((y – 1) – 1)
q(y – 1)
q(y – 2)
…….
q(y – s)

q(y – 1)
a 11
a 21
…..
a s1

q(y – 2)
a 12
a 22
…..
a s2

….
….
….
…..
….

q(y – s)
a 1s
a 2s
…..
a ss

(2-17)

Như trên đã trình bày, véc-tơ riêng ứng với giá trị riêng lớn nhất
của ma trận A đã được chuẩn hóa, ký hiệu w*, chính là véc-tơ thể hiện tầm
quan trọng tương đối của các chỉ tiêu q(y-j); j=1-s tham chiếu tới chỉ tiêu
mẹ của chúng:
w* = w* (y – 1), w* (y – 2), …. w* (y – j), ….. w* (y – s)

(2-18)

Vì khi so sánh cặp đôi các chỉ tiêu người ta chỉ quan tâm so sánh
hai chỉ tiêu đó mà không cần quan tâm tới các chỉ tiêu khác nên cần
thiết phải kiểm tra và xử lý tính nhất quán (consistency) của các ước
lượng trong ma trận A thông qua việc xác định tỷ số nhất quán CR như
đã trình bày ở trên.

12

2.2.4. Xác định độ lớn tương đối của các chỉ tiêu
2.2.4.1. Xác định độ lớn tương đối của các chỉ tiêu lượng hóa được
Đối với các chỉ tiêu lượng hóa được, có thể dễ dàng xác định độ
lớn tương đối của chúng cho từng phương án bằng cách chuẩn hóa
(normalize) độ lớn tuyệt đối của chúng. Gọi số lượng các chỉ tiêu lượng
hóa được là b, có thể dễ dàng xác định được các véc-tơ thể hiện độ lớn
tương đối của các chỉ tiêu cho các phương án:
rj = r1j, r2j, …., rij,…. Rnj

, j = 1 – b : rij 

qij

(2-19)

n

q

ij

i 1

2.2.4.2. Xác định độ lớn tương đối của các chỉ tiêu không lượng hóa
được
Đối với các chỉ tiêu không lượng hóa được, độ lớn tương đối của
chúng sẽ được xác định thông qua quá trình so sánh cặp cho tất cả các
giải pháp theo từng chỉ tiêu.

Gọi số lượng các chỉ tiêu không lượng hóa được là f, ta sẽ có ma
trận so sánh cặp Rj, j = 1 – f:

Rj

=

qj
A1
A2
….
An

A1
r 11j
r 21j

A2
r 12j
r 22j

….
….
….

An
r 1nj
r 2nj

r n1j

r n2j

….

r nnj

(2-20)

Rj, là ma trận so sánh cặp các giải pháp theo từng chỉ tiêu không
lượng hóa được qj, j = 1 – f. Phần tử rikj là độ lớn tương đối của chỉ tiêu qj
ứng với giải pháp Ai (là qij) so với chính nó ứng với giải pháp Ak (là qkj).
Việc so sánh cặp được thực hiện bởi nhóm những người ra quyết định và
trị số rikj cũng được xác định bằng các phương pháp ra quyết định nhóm
dựa trên thang điểm từ 1 - 9.
Cuối cùng, ta có thể xác định và chuẩn hóa các giá trị của các
véc-tơ riêng ứng với các giá trị riêng lớn nhất của các ma trận R j ; j =
1 – f. Đó chính là các véc-tơ riêng rj thể hiện độ lớn tương đối của
các chỉ tiêu không lượng hóa được rj = r1j, r2j, …., rij,…. Rnj , j = 1 –
f. Tính nhất quán của các ước lượng trong các ma trận Rj cũng phải được
kiểm tra và xử lý qua việc xác định tỷ số nhất quán CR.
2.2.4.3. Thu thập ý kiến chuyên gia để so sánh và xác định độ
lớn các chỉ tiêu
Những người ra quyết định gửi phiếu xin ý kiến chuyên gia.


13

2.2.4.4. Xử lý số liệu thu thập từ ý kiến chuyên gia
Gồm các công việc sau:

- Xử lý loại bỏ các số liệu cá biệt thông qua việc tính toán
phương sai và độ lệch chuẩn của tiêu chí (lý thuyết xác xuất).
- Thiết lập ma trận mức độ ưu tiên, tính toán chỉ số nhất quán .
2.2.5. Xác định phương án tốt nhất
2.2.5.1. Xác định độ lớn tương đối của các chỉ tiêu của phương án
Tập hợp tất cả các vec-tơ rj đã xác định được tại mục 2.2.4, ta có
ma trận độ lớn tương đối của tất cả các chỉ tiêu của phương án cần đánh
giá.

R

=

r 11

r 12

….

r 1m

r 21

r 22

….

r 2m

(2-21)

….
r n1

r n2

….

r nm

2.3. Các đặc điểm và các ứng dụng của phân tích đa chỉ tiêu
2.3.1. Đặc điểm phân tích đa chỉ tiêu:
 Ưu điểm: tận dụng được các thông tin sẵn có; Chỉ dùng một chỉ
tiêu duy nhất cho việc lựa chọn so sánh (Chỉ tiêu tổng hợp).; Có thể đưa nhiều
chỉ tiêu vào so sánh, giúp cho việc so sánh có tính tổng hợp và phản ánh
toàn diện các nội hàm của phương án, đặc biệt là các chỉ tiêu mờ (Chỉ tiêu
chưa rõ ràng).; Bằng phương pháp chuyên gia cho điểm có thể tính cho các
chỉ tiêu không thể lượng hóa được.
 Những hạn chế: Dễ mang tính chủ quan Vì phải hỏi ý kiến chuyên
gia trong bước cho điểm mức độ quan trọng của các chỉ tiêu; Sẽ che lấp mất
chỉ tiêu chủ yếu nếu đưa quá nhiều các chỉ tiêu vào so sánh

2.4. Ứng dụng MCA để lựa chọn các TSKTCB của ĐSCT
2.4.1. Cơ sở đề xuất ứng dụng phương pháp phân tích đa chỉ tiêu để
lựa chọn các thông số kỹ thuật cơ bản của đường sắt cao tốc:
Nghiên cứu phương pháp phù hợp để khắc phục được các hạn chế của
phương pháp truyền thống và phù hợp với điều kiện Việt Nam.
Qua nghiên cứu các tài liệu trong và ngoài nước, cho thấy:
MCA hiện nay là phương pháp tối ưu nhất để ra quyết định lựa chọn 1
vấn đề mà vấn đề đó phụ thuộc nhiều các yếu tố không đồng nhất về

14

đơn vị đo, không định lượng được một cách cụ thể. Bởi vì đây là
phương pháp khắc phục được những nhược điểm của phương pháp
truyền thống. Các chỉ tiêu không lượng hoá được (xã hội, môi trường)
sẽ được thể hiện thành các chỉ tiêu định tính, rồi đánh giá tổng hợp qua
một chỉ tiêu tổng hợp, cuối cùng bằng cách làm đồng hướng các chỉ
tiêu đó và làm mất đơn vị đo, được đánh giá về mức độ quan trọng
(theo phương pháp chuyên gia) rồi tính gộp laị trong một chỉ tiêu bằng
phép bình quân gia quyền có trọng số theo mức độ quan trọng đã đánh
giá. MCA có ưu điểm là có thể đưa nhiều chỉ tiêu vào so sánh, giúp
việc so sánh có tính tổng hợp và phản ánh được tất cả các mặt, các khía
cạnh của vấn đề cần lựa chọn.
Với những ưu điểm trên, MCA đã được ứng dụng trong nhiều
lĩnh vực kinh tế - xã hội, trong đó có lĩnh vực xây dựng. Tuy nhiên,
chưa có 1 nghiên cứu nào đề xuất ứng dụng cho việc lựa chọn các
TSKTCB của tuyến ĐSCT tại Việt Nam.
Vì vậy, đề xuất ứng dụng MCA (Còn gọi là phương pháp tối ưu
ra quyết định) để thực hiện việc lựa chọn tổ hợp các TSKTCB của
tuyến ĐSCT thỏa mãn tốt nhất đồng thời cả các mục tiêu về kỹ thuật,
kinh tế, môi trường và xã hội là phù hợp đảm bảo độ tin cậy.
2.4.2. Các bước thực hiện MCA để lựa chọn TSKTCB của ĐSCT
2.4.2.1. Xây dựng bài toán và thiết lập sơ đồ phân tích
Trên cơ sở nguyên lý, các bước thực hiện của phương pháp
MCA để giải bài toán nêu trên. Các chỉ tiêu để phân tích đánh giá là:
- Nhóm các tiêu chuẩn gồm: các chỉ tiêu kỹ thuật - công nghệ, kinh tế, xã
hội, môi trường và chỉ tiêu dữ liệu mờ
- Nhóm các tiêu chí bao gồm:

* Nhóm chỉ tiêu kỹ thuật và công nghệ gồm các chỉ tiêu chi tiết là: Lực
kéo, công nghệ đầu tàu, phương thức chạy tàu, tốc độ mục tiêu, tiêu hao
năng lượng, năng lực vận chuyển, địa hình, địa chất, thủy văn.
* Nhóm chỉ tiêu về kinh tế gồm: Chi phí xây dựng, chi phí khai thác và
doanh thu vận tải.
* Nhóm chỉ tiêu xã hội gồm: Chiếm dụng đất, sự thoải mái của hành
khách đi tàu, cơ hội phát triển các vùng đất dọc tuyến, các tác động đến
việc đảm bảo an ninh quốc phòng.


15

* Nhóm chỉ tiêu môi trường gồm: Ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến
di tích lịch sử, danh lam thắng cảnh.
* Nhóm chỉ tiêu dữ liệu mờ gồm: Đơn giá, địa chất, thủy văn, công nghệ
thi công (Các chỉ tiêu chưa xác định được cụ thể do chưa thực hiện việc
khảo sát, thiết kế chi tiết).
* Cơ sở xác định các chỉ tiêu so sánh là:
- Căn cứ các quy định của Luật Đầu tư, Luật Xây dựng, Luật Môi
trường và các quy định pháp luật có liên quan trong hoạt động đầu tư,
sản xuất, kinh doanh.
- Các quy trình, tiêu chuẩn kỹ thuật trong xây dựng và khai thác ĐSCT.
- Các phương pháp truyền thống trong việc tính toán, so sánh các
phương án thiết kế trong xây dựng nói chung, đường sắt nói riêng đến
thực hiện so sánh các chỉ tiêu về kỹ thuật - công nghệ, kinh tế, xã hội,
môi trường, vị trí xây dựng liên quan đến các yếu tố địa chất, thủy văn.
- Nguyên lý của phương pháp so sánh thứ bậc (AHP) trong MCA.
Trong số các TSKTCB, thông số vận tốc vừa là TSKTCB cần
tìm, đồng thời nó cũng là yếu tố ảnh hưởng đến các thông số khác. Giải
quyết điều đó bằng xây dựng phổ phương án tốc độ.

2.4.2.2. Lựa chọn chuyên gia tham gia vào quá trình RQĐ
Việc xây dựng 1 tuyến ĐSCT là 1 công trình quốc gia, có ảnh
hưởng nhiều mặt đến phát triển kinh tế - xã hội, đảm bảo an ninh, quốc
phòng. Vì vậy, khi lựa chọn chuyên gia tham gia quá trình đánh giá cần
đảm bảo về số lượng và cơ cấu chuyên môn.
2.4.2.3. Phân tích các chỉ tiêu đánh giá
a. Phân tích những yếu tố ảnh hưởng đến việc xác định các thông số
kỹ thuật cơ bản Vmax, I max, Rmin, Dmin, n, Lsd).
a.1. Những yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ mục tiêu: Tầm quan trọng
của vị trí địa lý tuyến; Ảnh hưởng của tiêu thụ điện năng đến tốc độ;
Ảnh hưởng của năng lực cạnh tranh đến tốc độ mục tiêu; Ảnh hưởng
của tiếng ồn (môi trường) đến tốc độ mục tiêu; Ảnh hưởng của giá
thành xây dựng đến tốc độ mục tiêu;
a.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến số đường trên chính tuyến: Lượng
vận chuyển hành khách lớn thì số đường cần lớn; Số đường lớn thì khả
năng điều chỉnh vận tải lớn sẽ không ảnh hưởng đến hành trình. Thông
thường với ĐSCT số đường là 2 đường.


16

a.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến khoảng cách giữa hai tim đường:
Tuyến có bố trí cột điện và cột tín hiệu ở giữa thì khoảng cách phải tăng
lên ( 0,41m); Khoảng cách 2 tim đường phụ thuộc chiều rộng thân tầu
(B) và tính năng toa xe ( sóng áp lực, độ kín cửa toa...). Trị số sóng áp
lực này phụ thuộc vào tốc độ đoàn tầu ở đường bên cạnh.
Mối quan hệ trên biểu diễn bằng công thức: D= Y+ (B1+B2)/2.
Khoảng cách giữa 2 tim đường càng lớn thì giá thành xây dựng càng
cao.
a.4. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến bán kính đường cong tối

thiểu
- Chỉ tiêu an toàn ảnh hưởng đến bán kính đường cong tối thiểu.
Chỉ tiêu này được đánh giá thông qua:
+ Hệ số trật bánh ở đầu máy: Q/P<0,8 và ở toa xe Q/P<1,0
+ Giảm tải dẫn đến trật bánh: ∆P/P<0,6
+ Lật đổ toa xe: D= Pđ/ Pst< 0,8
+ Ổn định ngang của đường Q < L
- Chỉ tiêu độ thích nghi của hành khách đi tầu ảnh hưởng đến bán kính
tối thiểu.
a.5. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến độ dốc tối đa của tuyến Imax
- Yếu tố tốc độ và lực kéo:
- Yếu tố địa hình: Địa hình là yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến độ dốc
max.
a.6. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến chiều dài sử dụng đường gửi
tầu: Chiều dài tầu và đường an toàn
Nhận xét: Trong 6 thông số trên có 2 thông số là bán kính tối thiểu, và
chiều dài sử dụng đường đón gửi có công thức tính giá trị của nó thông
qua tốc độ mục tiêu. Còn số đường chính tuyến n như trên đã trình bày
là cố định n=2.
Do đó bài toán đi đến việc tìm 3 thông số là vận tốc mục tiêu, độ dốc
max và khoảng cách giữa 2 tim đường D.
b. Phân tích các tiêu chí
b.1. Phân tích chỉ tiêu Kĩ thuật - Công nghệ
Gồm 6 tiêu chí: Công nghệ chạy tàu, phương thức tổ chức chạy
tàu, tiêu hao năng lượng, lực kéo, địa hình, sóng áp lực khi hai đoàn tàu
gặp nhau. Các tiêu chí này cần xác định để đảm bảo: Đảm bảo vận hành
tốc độ cao; Khối lượng vận tải lớn; Các phương pháp duy tu bảo dưỡng
đảm bảo duy trì độ tin cậy

17

b.2. Phân tích chỉ tiêu kinh tế:
- Giá trị xây lắp: Theo quy luật giá trị xây lắp sẽ tăng khi độ dốc nhỏ và
tốc độ mục tiêu tăng.
- Chi phí mua sắm đầu máy toa xe: Chi phí mua sắm đầu máy toa xe
cho đầu máy điện kéo đoàn tầu khách loại động lực tập trung rẻ hơn
nhiều so với đoàn tầu động lực phân tán.
Độ dốc càng cao chu trình chạy tầu càng lớn do đó số lượng đoàn tầu
càng nhiều hơn so với độ dốc nhỏ hơn.
- Chi phí khai thác: Độ dốc hạn chế càng lớn thì thì chi phí khai thác càng
lớn.
- Doanh thu vận tải: Phụ thuộc năng lực cạnh tranh của tuyến đường và
tốc độ mục tiêu.
b.3. Phân tích các chỉ tiêu xã hội
- Diện tích chiếm đất: Diện tích chiếm đất lớn thì giá thành xây dựng
cao, khối lượng giải phóng mặt bằng lớn.
b.4. Phân tích chỉ tiêu môi trường:Tiếng ồn và Các địa danh Văn hoá,
lịch sử, danh lam thắng cảnh và các khu bảo tồn thiên nhiên:
b.5. Phân tích chỉ tiêu mờ của các dữ liệu:
Trong các yếu tố xác định thông số kĩ thuật của tuyến đường sắt cao tốc
khi mới biết quy hoạch hướng tuyến còn nhiều dữ liệu mờ. Đó là: Tiêu
chí địa chất, thuỷ văn và công nghệ thi công; đơn giá và môi trường:
2.4.2.4. Thiết lập phương án và xác định tầm quan trọng tương đối
của các chỉ tiêu.
a. Thiết lập các phương án tổ hợp, các thông số kỹ thuật cơ bản của
đường sắt cao tốc
Như đã trình bày tại Chương I, với mỗi giá trị của 1 thông số kỹ
thuật tổ hợp lại ta sẽ có 1 phương án Ai (Vi, imax, Rmin, Dmin, n, Lsd).
- Phân tích để loại bỏ các phương án không thể chấp nhận được

là phương án có 1 trong các thông số kỹ thuật cơ bản không đáp ứng trị
số quy định của Tiêu chuẩn ngành 22TCN-361-07 [1].
- Thành lập các phương án tổ hợp các thông số kỹ thuật cơ bản
của tuyến đường sắt cao tốc: Trên cơ sở đặc điểm của 1 tuyến đường sắt
tốc độ cao cần xây dựng các quy định, kế hoạch và chủ trương của các cơ
quan quản lý về mục tiêu, quy mô để xác định sơ bộ các trị số của từng
thông số kỹ thuật cơ bản nêu trên, sau đó tổ hợp lần lượt mỗi giá trị của 1
thông số kỹ thuật cơ bản với lần lượt các giá trị của các thông số khác để
có các phương án khác nhau đưa vào đánh giá.
b. Thu thập, tổng hợp ý kiến chuyên gia


18

- Cung cấp đầy đủ các tài liệu về các phương án, các thông tin liên
quan đến công trình, bảng điểm so sánh các cặp chỉ tiêu cùng các chỉ dẫn,
các giải thích cần thiết khác. Các chuyên gia gửi phiếu cho ý kiến để tổng
hợp điểm mờ tính toán.
- Tiến hành kiểm tra tính nhất quán của các chỉ tiêu bằng cách
nhập các dữ liệu điều tra (Sau khi đã xử lý thô bằng cách loại bỏ các sai
số theo lý thuyết xác suất) vào phần mềm “Expert choice” để có được
tầm quan trọng tương đối của mỗi chỉ tiêu thể hiện bằng con số và tỷ số
nhất quán CR.
Nếu giá trị CR không đạt yêu cầu (CR ≥ 0,1) tức là chưa đạt
được sự nhất quán thì phải thực hiện lại việc lấy ý kiến qua hình thức
thảo luận, trao đổi để thu hẹp sự khác nhau trong ý kiến chuyên gia.
2.4.2.5. Tính toán, xác định phương án tốt nhất bằng cách tính
trọng số R của từng phương án
Giải ma trận R thiết lập được từ kết quả tính toán độ lớn tương
đối của từng cặp chỉ tiêu so sánh bằng phần mềm “Expert choice” ta có

các trị số R1, R2, …. Ri ứng với các phương án tổ hợp A1, A2, … Ai.
Phương án có trị số R lớn nhất là phương án tốt nhất.
2.5. Kết luận Chương 2: Nghiên cứu về phương pháp phân tích đa chỉ
tiêu và các ứng dụng hiện nay. Trên cơ sở khoa học, các thuật toán sử
dụng trong phương pháp MCA để xác định sự phù hợp, đề xuất ứng
dụng nhằm giải bài toán chọn tổ hợp TSKTCB của tuyến ĐSCT với các
bước giải quyết cụ thể từ việc thành lập bài toán, xác định các tiêu
chuẩn, các tiêu chí; phân tích mối liên hệ, ảnh hưởng giữa các chỉ tiêu,
thiết lập sơ đồ phân tích, thu thập ý kiến đánh giá, so sánh và đưa vào
tính toán xác định các TSKTCB tốt nhất để tiến hành thiết kế xây dựng
1 tuyến ĐSCT tại Việt Nam.
CHƯƠNG 3:LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN
CỦA TUYẾN ĐƯỜNG SẮT CAO TỐC HÀ NỘI - VINH
3.1. Giới thiệu đường sắt hiện tại: Các TSKTCB của đường sắt hiện
tại là: Ip= 120/00, Vmax = 100 km/h, Rmin =180 (m), khổ 1000(mm) sức
kéo đầu máy Diezel, đường đơn.
Bảng 3-1. Dự báo nhu cầu vận chuyển hành khách tuyến Hà nội - Vinh
(hành khách/ngày)
Năm
2020
2025
2035
2045
2050
Hành khách

46 405

72 894

125 152

175 781

226 315


19

3.2. Xác định bài toán và thiết lập sơ đồ phân tích số liệu đầu vào
3.2.1. Thiết lập bài toán: Tìm các thông số kĩ thuật cơ bản như: vận tốc
thiết kế (Vmax), độ dốc max (Imax), khoảng cách tối thiểu giữa 2 tim
đường (Dmin), bán kính đường cong nhỏ nhất (Rmin),số đường (n) và
chiều dài sử dụng đường gửi tầu (Lsd) thỏa mãn điều kiện kỹ thuật công
nghệ, kinh tế, môi trường, xã hội và dữ liệu mờ.
3.2.2. Sơ đồ phân tích các chỉ tiêu và sơ đồ tính

Hình 3-1. Sơ đồ phân tích các chỉ tiêu.

Hình 3-2. Sơ đồcác bước tính toán lựa chọn các TSKTCB hợp lý nhất


20

3.2.3. Các số liệu ban đầu phục vụ việc phân tích: Cho biết hướng
tuyến của tuyến đường sắt cao tốc đi qua địa phận các tỉnh Hà Nam,
Nam Định, Ninh Bình, Thanh Hóa, Nghệ An, trong đoạn qua Hà Nam,
Nam Định, Ninh Bình đi bên trái tuyến cũ, địa hình tương đối bằng
phẳng; đoạn Ninh Bình – Thanh Hóa – Vinh tuyến đi dần sang bên phải
tuyến cũ, địa hình qua vùng đồi núi xen kẽ. Sơ đồ tuyến như sau:

Hình 3-3. Toàn bộ hướng tuyến.

3.3. Lựa chọn các chuyên gia đánh giá: Luận án đề xuất các
chuyên gia tại Bộ Giao thông Vận tải, Trường Đại học Giao thông Vận
tải, Tổng Công ty tư vấn thiết kế Giao thông Vận tải, một số địa phương
có tuyến đi qua.
3.4. Phân tích các chỉ tiêu đánh giá để thực hiện cho điểm so
sánh các chỉ tiêu
3.4.1. Phân tích lựa chọn các TSKTCB
- Tốc độ mục tiêu Vmax: So sánh các tốc độ 200, 250, 300, 350 km/h.
- Số đường chính tuyến: Theo số liệu dự báo nhu cầu vận tải khách của
tuyến đường: Do số lượng vận tải lớn, thời gian cần phải có tính cạnh
tranh để giảm tải cho đường bộ nên cần thiết phải làm đường đôi, n=2.
- Khoảng cách giữa hai tim đường: Với những ưu điểm của tầu
Shecanshen, vì vậy thông số khoảng cách giữa 2 tim đường được lựa
chọn đảm bảo công nghệ tầu Shecanshen cũng vận hành được.
- Bán kính đường cong tối thiểu Rmin: Được tính toán sau khi
có lựa chọn được thông số vận tốc đảm bảo được các điều kiện an toàn,
độ thích nghi của hành khách.


21

- Độ dốc tối đa của chính tuyến Imax:Trong chuyên chạy tầu
khách, tuyến có đi qua một số khu vực đồi núi nên lựa chọn Imax là
12%o, 15%o, 20%o, 25%o để so sánh là phù hợp.
- Chiều dài đường đón gửi tầu: Lsd tương ứng đoàn tầu khách dài
nhất là 16 toa.
3.4.2. Phân tích các tiêu chí
Với tuyến Hà Nội - Vinh các dữ liệu cụ thể để phân tích so sánh

cần lưu ý là:
- Nhóm chỉ tiêu kỹ thuật - công nghệ: đường đôi, sức kéo điện, địa hình
gồm cả vùng đồng bằng và đồi núi.
- Nhóm chỉ tiêu kinh tế: xây dựng tuyến mới và một số ga mới như Phủ
Lý, Ninh Bình, Thanh Hoá v.v..
- Nhóm chỉ tiêu môi trường: Tuyến đi qua một số khu đô thị tập trung,
một số khu vực cần bảo tồn Hoa Lư, đền Bà Triệu, Lam Sơn, Ngọc
Trao, Núi Chung, Vuc Mau.
- Nhóm các chỉ tiêu xã hội: Do tuyến đi qua các khu vực đông dân cư và
mật độ giao thông khá lớn nên việc đánh giá so sánh khối lượng GPMB,
chiếm đất, ưu việt so với các loại hình giao thông khác là rất quan trọng.
- Nhóm các chỉ tiêu mờ của dữ liệu: Trong các yếu tố xác định
TSKTCB của tuyến ĐSCT làm mới Hà Nội – Vinh còn nhiều dữ liệu
mờ như: Địa chất thuỷ văn (do chưa thực hiện việc khảo sát chi tiết),
các đơn giá định mức và công nghệ thi công ĐSCT.
STT

Độ dốc
tối đa
(0/00)

1

12

2

15

3

20

4

25

5

12

6

15

7

20

8

25

9

12

10

15

11

20

Tốc độ
(km/h)

Bán kính
(Rmin)

Khoảng
cách 2 tim
đường (m)

200

2200

4,2

250

3500

4,6

300

5000

4,8

Chiều dài
đường đón
gửi

480


22

12

25

13

12

14

15

15

20

16

25

350

6600

5,0

3.5.5.2. Ra quyết định lựa chọn phương án: Từ bảng tổng hợp
kết quả tính theo phần mềm Expert Choice (0,288) chỉ ra phương án 9
có trọng số R cao nhất, tức là phương án tốt nhất. Vì vậy quyết định
chọn một tổ hợp TSKTCB hợp lý nhất là:
- Tốc độ mục tiêu 300 Km/h: Độ dốc tối đa 12 (‰), khoảng
cách tim tuyến 4,8m, bán kính đường cong tròn tối thiểu 5000m, số
đường chính tuyến là 2, chiều dài đường đón gửi là 480m.
3.5.6. So sánh với kết quả nghiên cứu của các tổ chức quốc tế:
Thông số
n (đường)
Vtk(km/h)
Rmin(m)
Imax(%o)
Dmin(m)
Lsd(m)

JICA350km/h)
2
350
6000
25
4,5

480(16toa)

KOIKA(200km/h)
2
200
2000
25
4,3
280(10toa)

KOIKA(350km/h)
2
350
5000
25
4,7-5,0
280(10toa)

Luận án
2
300
5000
12
4,8
480(16toa)

Giải thích về sự khác nhau:
1. JICA lập báo cáo đầu tư tuyến Hà Nội- Thành phố Hồ Chí
Minh nên đề xuất vận tốc thiêt kế 350km/h, vận tốc khai thác 300km/h
là phù hợp. KOIKA lập nghiên cứu khả thi tuyến ngắn Hà Nội –Vinh

phải xem xét phương án vận tốc nhỏ hơn.
2. JICA sử dụng siêu cao thiếu cho phép bằng 65mm nên vận tốc
350 km/h, bán kinh tối thiểu là 6000m. Còn KOIKA sử dụng siêu cao
thiếu cho phép bằng 110mm nên vận tốc 350 km/h,bán kinh tối thiểu là
5000m. Luận án đã sử dụng siêu cao thiếu cho phép bằng 40mm nên
vận tốc 300 km/h,bán kinh tối thiểu là 5000m. Điều này tương tự như
đường Soul – Pusan của Hàn Quốc. Trị số siêu cao thiếu càng thấp thì
hành khách đi tầu càng cảm giác thoải mái.
3. JICA sử dụng đoàn tầu Shenkansen cho phép tốc độ khai thác
cao mà khoảng cách hai thành tầu nhỏ (0,9m) không vỡ cửa kính. Còn
công nghệ đoàn tầu động lực tập trung (kéo đẩy) khoảng cách 2 thành
tầu phải lớn (1,7m),nếu không sẽ dẫn tới vỡ cửa kính của đoàn tầu.
4. Đường sắt cao tốc có đặc điểm tầu chạy lên dốc cao cũng phải
chạy tốc độ khai thác quy định như ở độ dốc nhỏ. Vì vậy độ độ dốc max


23

càng cao thì đầu máy càng phải khỏe và càng tiêu tốn nhiều nhiên liệu
dẫn đến chi phí khai thác càng nhiều. Đường sắt hiện tại cũng có độ dốc
lớn nhất là 11,5%o. Nên kết quả nghiên cứu của luận án là độ dốc max
bằng 12%o cũng được coi là hợp lý.

- Nghiên cứu của tổ chức KOIKA đề xuất xây dựng tuyến
Hà Nội - Vinh chỉ chạy tàu khách tốc độ 200km/h có xét nâng lên
300km/h trong tương lai.
- Nghiên cứu của tổ chức JICA đề xuất xây dựng tuyến Hà
Nội - Vinh chạy cả tàu hàng và tàu khách với tốc độ 200km/h.
* Kết luận chương 3
- Kết quả tính toán của Luận án này cơ bản phù hợp với kết quả

nghiên cứu của các tổ chức quốc tế trong trường hợp chỉ chạy tầu khách
- Kết quả lựa chọn được phương án với các TSKTCB hợp lý
nhất là: Vmax = 300km/h; Imax = 12‰; D = 4.8m; Rmin = 5000m; n =
2 và Lsd = 480m.
Để phù hợp với nhu cầu vận tải, giai đoạn trước mắt có thể khai
thác với vận tốc mục tiêu thấp hơn 300km/h (200km/h, 250km/h) hoặc
giai đoạn sau này có thể nâng vận tốc mục tiêu lên trên 300km/h, nhưng
các TSKTC nêu trên vẫn phải được đầu tư ngay để đảm bảo hiệu quả.
Việc phân kỳ đầu tư chỉ là điều chỉnh mức độ đầu tư cho công nghệ
chạy tàu (đầu máy toa xe) và hệ thống điều khiển, vận hành chạy tàu.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Những đóng góp mới của luận án:
- Luận án đã xây dựng được mô hình phân tích để đánh giá, lựa
chọn tổ hợp các TSKTCB trong lĩnh vực xây dựng đường sắt cao tốc
dựa trên lý thuyết phân tích đa chỉ tiêu.
- Dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật, các chỉ dẫn kỹ thuật, luận án đã lựa
chọn ra được miền 6 TSKTCB của tuyến ĐSCT.
- Sử dụng MCA trên cơ sở xử lý số liệu khi lấy ý kiến của các
chuyên gia để tính trọng số chung R của các phương án với giá trị các
TSKTCB khác nhau, từ đó lựa chọn được các chỉ tiêu hợp lý trên cơ sở
phương án có trọng số Rmax .
- Đã ứng dụng các lý thuyết ở trên để khảo sát tuyến Hà Nội Vinh và đã đưa ra được 6 TSKTCB của tuyến đường sắt cao tốc chuyên
chạy tàu khách Hà Nội - Vinh: Tốc độ mục tiêu V = 300 km/h; Độ dốc
dọc lớn nhất Imax = 12‰; Khoảng cách 2 tim tuyến D = 4.8m; Bán
kính đường cong tròn tối thiểu Rmin = 5000m; Số đường chính tuyến n
= 2; Chiều dài đường đón gửi Lsd = 480m.


24

- Đưa ra phương pháp tìm nhanh các TSKTCB của tuyến ĐSCT
khi chưa có điều kiện khảo sát, lập các phương án chi tiết để làm cơ sở
cho việc nghiên cứu, chuẩn bị đầu tư các dự án
- Là tài liệu tham khảo tốt cho các nghiên cứu và giảng dạy về
ĐSCT, lĩnh vực mà Việt Nam chưa có.
2. Kết luận:
Trong điều kiện Việt Nam chưa có đường sắt cao tốc, chưa có
điều kiện về nguồn lực và thời gian để thực hiện việc khảo sát, tính toán
chi tiết các yếu tố phục vụ cho việc xem xét, quyết định và lựa chọn
phương án đầu tư đường sắt cao tốc nói chung và đoạn tuyến Hà Nội Vinh nói riêng thì việc nghiên cứu, đề xuất phương pháp lựa chọn
nhanh các thông số kỹ thuật cơ bản hợp lý của tuyến đường có ý nghĩa
cả về lý luận và thực tiễn.
Kết quả nghiên cứu của luận án này đã xác định sơ bộ được tổ
hợp các yếu tố hình học của tuyến đường sắt Hà Nội - Vinh trong
trường hợp tuyến xây dựng mới chỉ chạy tàu khách.
Kết quả trên sẽ góp thêm cơ sở để kiến nghị đề xuất với các cơ
quan chức năng hoạch định chiến lược đầu tư và sử dụng để triển khai
lập nhiệm vụ nghiên cứu khả thi xây dựng tuyến ĐSCT Hà Nội - Vinh.
3. Kiến nghị về những nghiên cứu tiếp theo:
Để đáp ứng các yêu cầu về phát triển kinh tế - xã hội, đảm
bảo an ninh - quốc phòng, việc nghiên cứu để đầu tư xây dựng
đường sắt tốc độ cao tại Việt Nam là cần thiết, trong đó tuyến Hà
Nội - Vinh cần được nghiên cứu đầu tư xây dựng sớm. Kiến nghị lựa
chọn các thông số kỹ thuật cơ bản như kết quả nghiên cứu trên để
nghiên cứu khả thi xây dựng đường sắt tốc độ cao Hà Nội - Vinh.