Nghiên cứu lựa chọn tối ưu cắt dọc đường sắt đô thị ở Việt Nam

Nghiên cứu lựa chọn tối ưu cắt dọc đường sắt đô thị ở Việt Nam

bộ giáo dục v đo tạo trờng đại học giao thông vận tải Nguyễn Hữu Thiện nghiên cứu lựa chọn tối u cắt dọc đờng sắt đô thị ở việt nam Chuyên ngành: Xây dựng đờng sắt Mã số: 62.58.35.01 tóm tắt luận án tiến sĩ kỹ thuật Hà nội Năm 2009 Công trình đợc hoàn thành tại: Bộ môn Đờng sắt, Trờng Đại học Giao thông Vận tải Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Văn Ký TS Lê Hải Hà Phản biện 1: GS.TSKH Nguyễn Xuân Trục, Trờng ĐHXD Phản biện 2: GS.TS Nguyễn Xuân Đào, Viện KHCN GTVT Phản biện 3: TS Đào Trọng Chơng, Văn phòng Chính phủ Luận án đợc bảo vệ trớc Hội đồng chấm luận án cấp nhà nớc tại Trờng Đại học Giao thông Vận tải vào hồi 8 giờ 30 phút ngày 7 tháng 8 năm 2009 Có thể tìm hiểu luận án tại th viện: Trờng Đại học GTVT 30 DAnh mục công trình của tác giả Tên TG, Năm XB, Tên sách, Nhà XB, Nơi XB 1. Hệ thống thông số kỹ thuật của ĐSĐT Thế giới và lựa chọn, một số thông số cơ bản cho ĐSĐT ở Việt Nam, số 5, (2003), Tạp chí KHGTVT, Trờng Đại học GTVT tr.251-258. 2. Bàn về các yếu tố ảnh hởng tới tối u mặt cắt dọc đờng sắt đô thị ở Việt Nam, Số 12, (2005), Tạp chí KHGTVT, Trờng ĐHGTVT tr.115-119. 3. Lựa chọn MCD tối u ĐSĐT bằng phơng pháp thuật giải di truyền, Tạp chí Cầu đờng Việt Nam, số 3, (2008), tr.30-33. 4. So sánh phơng pháp NPV và IRR dùng trong phân tích dự án đầu t , Tạp chí Cầu đờng Việt Nam, số 4, (2008), tr.31-33. 5. Phơng pháp kinh phí dẫn xuất điều chỉnh và hàm mục tiêu của bài toán thiết kế mặt cắt dọc tối u ĐSĐT, Tạp chí Giao thông Vận tải, số 5, (2008), tr. 47-48. 6. Xem xét mặt cắt dọc tiết kiệm năng lợng trong thiết kế ĐSĐT, Tạp chí Cầu đờng Việt Nam, số 8+9, (2008), tr. 44-46. 7. Phơng pháp Thuật giải di truyền và tìm mặt cắt dọc tối u ĐSĐT, Số 24, (2008), Tạp chí KHGTVT, Trờng ĐHGTVT tr.47-50. Mục lục Nghiên cứu lựa chọn tối u cắt dọc đờng sắt đô thị ở Việt Nam Trang Mở đầu 1 Chơng 1 : Tổng quan về ĐSĐT và nghiên cứu MCD tối u ĐSĐT ở Việt Nam 1.1 Đờng sắt đô thị trên thế giới 3 1.2 Các nghiên cứu về tối u MCDĐS ở Việt Nam 3 1.3 Nhiệm vụ của Luận án 4 Chơng 2: Xây dựng mô hình bài toán 2.1 Các điều kiện ràng buộc 5 2.1.1 Độ dốc tối đa 5 2.1.2 Độ dốc nhỏ nhất 5 2.1.3 Chiều dài dốc 5 2.1.4 Đờng cong đứng 5 2.1.5 Độ dốc trong ga 6 2.1.6 Các ràng buộc khác 6 2.1.6.1 Các ràng buộc mang tính quy định của quy trình 6 2.1.6.2 Các ràng buộc khác 6 2.1.7 So sánh các ràng buộc của ĐSĐT với ĐSQG 8 2.2 Hàm mục tiêu 9 2.2.1 Chi phí xây dựng 9 2.2.2 Chi phí khai thác 9 2.2.3 So sánh phơng pháp NPV với Kinh phí dẫn xuất và lựa chọn hàm mục tiêu của bài toán thiết kế MCDTU 9 2.2.4 u điểm của phơng pháp Kdc khi biểu thị hàm mục tiêu 11 2.3 Mô hình bài toán 11 Chơng 3 : Các phơng pháp lựa chọn mặt cắt dọc tối u 3.1 Phơng pháp quy hoạch động 13 3.1.1 Giới thiệu phơng pháp 13 3.1.2 Xem xét quá trình quyết định nhiều bớc 13 3.1.3 Nguyên lý tối u Bellman 14 3.1.4 áp dụng ph ơng pháp QHĐ vào việc tìm MCDTUĐSĐT 14 3.1.5 Nhận xét về phơng pháp QHĐ 15 3.2 Phơng pháp thuật giải di truyền (GA) 15 3.2.1 Khái niệm về GA 15 3.2.2 Các phơng thức biến hóa của GA 15 3.2.3 Ví dụ giải bài toán tối u theo GA 15 3.2.4 Nhận xét về phơng pháp GA 22 Chơng 4 : Kết quả tính toán lựa chọn MCDTU 4.1 Xác định quan hệ F=f(v) và R h =g(v) 22 4.2 Ví dụ kết quả tính toán 23 Kết luận 1. Những kết quả chính đã đạt đợc của Luận án 28 2. Những hạn chế của Luận án và hớng nghiên cứu tiếp 29 Danh mục công trình của tác giả 30 29 Thông qua ví dụ cụ thể luận án đã góp phần khẳng định tồn tại một dạng mặt cắt dọc tiết kiệm năng lợng trong ĐSĐT, đó là hình lồi ở ga và hình lõm ở khu gian. Vận dụng khéo léo dạng thức mặt cắt dọc này sẽ tiết kiệm đợc hàng chục phần trăm năng lợng điện. Trong tình hình khan hiếm năng lợng nh hiện nay thì khẳng định này có ý nghĩa kinh tế lớn, khuyến cáo các nhà thiết kế ĐSĐT hết sức chú ý vấn đề này khi thiết kế. Ngoài ra luận án đã vận dụng các phơng pháp số hóa biểu đồ, các ngôn ngữ lập trình VBA, Matlab để cài đặt thành công các tính toán tối u và mô phỏng chuyển động của đoàn tàu theo mô thức chạy tàu tơng ứng. 2. Những hạn chế của Luận án và hớng nghiên cứu tiếp Trong khuôn khổ Luận án này do trình độ và thời gian hạn chế, NCS mới đề cập và giải quyết đợc phơng pháp luận cơ bản ở mức độ sâu sắc nhất định. Luận án cha nghiên cứu đến các PP hiện đại khác nh Lô gic mờ để giải các bài toán kinh tế kỹ thuật khác trong ngành đờng sắt. 28 Kết luận 1. Những kết quả chính đã đạt đợc của Luận án Luận án đã trình bày một cách có hệ thống cách tiếp cận và giải quyết bài toán tối u MCDĐSĐT: Về các ràng buộc Luận án đã nghiên cứu và tập hợp các tiêu chuẩn thiết kế cắt dọc ĐSĐT của các nớc, các tiêu chuẩn liên quan khác của Việt Nam nh tĩnh không giao vợt, làm cơ sở dự kiến áp dụng cho ĐSĐT ở Việt Nam. Luận án đã vận dụng những khái niệm về trờng nhìn, tỷ lệ vàng trong kiến trúc, điều kiện chiếu nắng và tơng quan chiều cao giữa kiến trúc cũ và mới thuộc kiến trúc cảnh quan đô thị, để lợng hóa thành các biểu thức trong hệ ràng buộc mà tiêu chuẩn về ĐS thông thờng của VN và ĐSĐT các nớc cha đề cập cụ thể. Về Hàm mục tiêu Luận án đã đề xuất một công thức kinh phí dẫn xuất điều chỉnh Kdc làm hàm mục tiêu cho bài toán TUMCD trên cơ sở chứng minh đợc giá trị của nó tơng đơng với phơng pháp NPV, là một phơng pháp u việt trong số các phơng pháp đánh giá hiệu quả đầu t hiện đang đợc áp dụng. Về Phơng pháp GA Đây là một phơng pháp tơng đối mới. Luận án đã nghiên cứu áp dụng để giải bài toán tìm tối u cắt dọc đờng sắt đô thị. Với bài toán tối u cắt dọc ĐSĐT, luận án đã thiết lập đợc Mô hình tính gồm hàm mục tiêu và các ràng buộc, cũng nh các quan hệ cần thiết kể cả việc xác định các gen, nhiễm sắc thể để tìm ra tối u theo nguyên lý của GA. Bổ sung thêm vào các phơng pháp nghiên cứu tối u đã đợc áp dụng trong thiết kế đờng sắt. Mặt cắt dọc tiết kiệm năng lợng 1 Mở đầu 1. Tính cấp thiết của đề tài luận án Hiện nay nhu cầu phát triển đờng sắt đô thị (ĐSĐT) là một đòi hỏi cấp thiết ở Việt Nam. Nhiều dự án ĐSĐT ở Hà Nội và TP.Hồ Chí Minh đang đợc hình thành nhằm mục đích tạo ra một hệ thống GTĐT có hiệu quả nh: có khối lợng chuyên chở hành khách lớn, góp phần giảm ùn tắc giao thông và ô nhiễm môi trờng. Đồng thời đảm bảo vận chuyển an toàn thuận tiện, nhanh chóng, đúng giờ, tiết kiệm, ít duy tu sửa chữa. Ngoài nhiệm vụ quan trọng hàng đầu là vận tải thì ĐSĐT còn là một công trình quy mô, có ảnh hởng lớn đến cảnh quan kiến trúc đô thị. ĐSĐT có chi phí xây dựng và khai thác, mà chủ yếu là tiêu hao điện năng rất lớn. Yêu cầu tiết kiệm năng lợng là hết sức cần thiết trong giai đoạn hiện nay. Trong các vấn đề kỹ thuật của ĐSĐT, vấn đề tối u cắt dọc có tính thời sự. Giải quyết đợc vấn đề này sẽ đóng góp vào việc lựa chọn phơng án xây dựng ĐSĐT hợp lý không những do hạ giá thành xây dựng và vận doanh mà còn tạo nên một không gian kiến trúc đô thị hài hòa đẹp mắt. Vì vậy việc nghiên cứu cắt dọc ĐSĐT hợp lý là một yêu cầu cấp thiết trong xây dựng ĐSĐT hiện nay. 2. ý nghĩa khoa học và thực tiễn Đề tài đã xây dựng đợc mô hình bài toán tìm kiếm tối u mặt cắt dọc ĐSĐT: Thỏa mãn các ràng buộc của đờng sắt nói chung và ĐSĐT nói riêng, trong đó có những ràng buộc về cảnh quan còn cha đợc đề cập cụ thể trong các quy trình hiện nay. Xây dựng hàm mục tiêu đánh giá đợc hiệu quả đầu t có cơ sở lý luận khá vững chắc, đủ tin cậy, thuận tiện trong tính toán. Bằng việc áp dụng phơng pháp thuật giải di truyền GA, luận án đã góp phần bổ sung thêm một phơng pháp tìm kiếm tối u cắt dọc đờng sắt nói chung và ĐSĐT nói riêng. Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu, giúp các kỹ s thiết kế có thể tham khảo và vận dụng khi thiết kế cắt dọc ĐSĐT nhằm xây dựng tuyến ĐSĐT có mặt cắt dọc hợp lý, tiết kiệm đợc năng lợng và hài hòa với cảnh quan kiến trúc đô thị. 3. Mục tiêu và nhiệm vụ Mục tiêu và nhiệm vụ của luận án là thiết lập và giải đợc mô hình toán đó là hàm mục tiêu kinh phí dẫn xuất điều chỉnh thỏa mãn các điều kiện ràng buộc bằng các phơng pháp t ơng đối mới là thuật giải di truyền (GA) trên cơ sở so sánh với quy hoạch động để tìm ra mặt cắt dọc hợp lý. Cài đặt các phơng pháp này trong máy tính. 2 4. Phơng pháp nghiên cứu áp dụng một số lý thuyết tìm kiếm tối u, ứng dụng tin học nh ngôn ngữ VBA, Matlab để thử nghiệm trên tuyến ĐSĐT cụ thể. 5. Phạm vi nghiên cứu ĐSĐT bao gồm: MRT, LRT,Monorail và đờng sắt mới (đệm từ, không lu, bánh lốp) Đề tài tập trung nghiên cứu xác định cao độ đỉnh ray trên chính tuyến của LRT và MRT. Trên cơ sở đã xác định: Bình diện tuyến, ga, kết cấu công trình, khẩu độ nhịp. 6. Cấu trúc Luận án Ngoài phần Mở đầu, Kết luận, Phụ lục, Luận án có 4 chơng: Chơng 1: Tổng quan về ĐSĐT và nghiên cứu mặt cắt dọc tối u ĐSĐT ở Việt Nam Chơng 2: Xây dựng mô hình bài toán Chơng 3: Các phơng pháp lựa chọn MCD tối u Chơng 4: Kết quả tính toán chọn MCD tối u 27 26 phí đó vào công thức tính kinh phí dẫn xuất điều chỉnh. Ta có nhận xét sau: ảnh hởng của sự thay đổi khối lợng của phần trụ cầu giữa các phơng án so với ảnh hởng của tiêu tốn năng lợng kéo hàng năm là không lớn. Trong ví dụ này để đơn giản tính toán nhng vẫn không mất đi tính tổng quát, ta chỉ đa vào xem xét tiêu hao năng lợng điện. Khi đó (2.2.41) trở nên đơn giản hơn: min 2 EK dx = áp dụng phơng pháp QHĐ và GA tìm tối u nh đã trình bày ở chơng 3. Kết quả tính toán theo hai phuơng pháp nh sau: 4.2.2 Nhận xét kết quả và các đề xuất - Kết quả tính toán tiêu hao điện năng cực tiểu của các phơng án MCD xem xét cho thấy, phơng án có trị số min theo GA là 35.94 kw/h, theo phơng pháp QHĐ là 35.93 kw/h, chênh lệch tính toán bằng 0.03%. Với bài toán thiết kế MCD thì độ chính xác này là một kết quả tính toán mỹ mãn xét theo khía cạnh so sánh kinh tế. Một lần nữa có thể nói phơng pháp GA là một phơng pháp tính toán đáng tin cậy. - Về tiêu hao điện năng theo phơng án 1 của TEWESTlà 55.30 kw/h. Phơng án điều chỉnh đợc đa vào xem xét là 35.93 kw/h. Sở dĩ nh vậy là do, đoàn tàu sau khi khởi động ở ga, xuống dốc nhờ thế năng, tăng gia tốc đoàn tàu, rút ngắn thời gian kéo tàu. Khi tàu vào ga, nhờ lực cản lên dốc giảm tốc độ đoàn tàu, rút ngắn thời gian hãm, giảm thiểu phát nhiệt do hãm, giảm tiêu hao năng lợng hãm. Qua tính toán ở trên, năng lợng điện tiêu hao tiết kiệm đợc so với phơng án của TEWEST là 35%. Một tỷ lệ tiết kiệm điện năng thật đáng nói, nhất là hiện nay đã bớc vào kỷ nguyên khan hiếm năng lợng. - Phơng án của TEWEST không xét đến cảnh quan, dốc đi bằng từ đầu đến cuối. Có thể nói TEWEST đã không dùng một mô hình tối u nào về mặt cắt dọc trong thiết kế. Để góp phần tích cực vào Chiến lợc tiết kiệm năng lợng quốc gia thậm chí là toàn cầu thì việc áp dụng Mặt cắt dọc tiết kiệm năng lợng: Cao lên ở ga và thấp xuống ở giữa khu gian là điều hết sức cần thiết. 3 Chơng 1: Tổng quan về đờng sắt đô thị và nghiên cứu MCD tối u ĐSĐT ở Việt Nam 1.1 Đờng sắt đô thị trên thế giới 1.1.1 Mạng lới đờng sắt đô thị trên thế giới Khoảng 30 năm gần đây, ĐSĐT phát triển rất nhanh trên thế giới. Trớc năm 1970 chỉ có ít thành phố có hệ thống ĐSĐT thì đến năm 1991 đã có khoảng 160 thành phố có hệ thống này và khoảng 30 thành phố khác đang xây dựng nằm rải rác ở 60 nớc trên thế giới. 1.1.2 Phân loại đờng sắt đô thị trên Thế giới Loại ĐSĐT có sức chở trung bình-LRT có thể chở đợc đến 30.000 hành khách/một hớng trong giờ cao điểm. ĐSĐT có sức chở lớn - Heavy rail system Metro. thòng kéo 4-10 toa, sức chở trên 400 HK/đoàn tàu, do đó năng lực rất lớn (60.000 - 80.000 HK/h). 1.2 Các nghiên cứu về tối u MCDĐS ở Việt Nam Ngời đầu tiên ở Việt Nam nghiên cứu vấn đề thiết kế tối u MCDĐS B ả ng 1.1.1 4 là Tiến sĩ Nguyễn Văn Lơng. Năm 1977 trong luận án của mình Tiến sĩ Nguyễn Văn Lơng đã trình bày các phơng pháp quy hoạch động, gradient, gradient hình chiếu, biến đổi cục bộ và đề nghị áp dụng phơng pháp biến đổi cục bộ vào bài toán thiết kế tối u MCDĐS. Tiến sĩ Nguyễn Văn Lơng là ngời có công đầu mở ra trờng phái nghiên cứu thiết kế tối u MCDĐS ở Việt Nam. Tiến sĩ Lê Xuân Quang, đã bảo vệ luận án Nghiên cứu ứng dụng phơng pháp quy hoạch toán học để thiết kế tối u cắt dọc đờng sắt năm 1985, trong đó tác giả áp dụng phơng pháp hàm phạt giải bài toán quy hoạch toàn phơng. PGS. Lê Đức Trân đã tập hợp trong công trình của mình Thiết kế tối u mặt cắt dọc đờng sắt bằng phơng pháp sơ đồ mạng năm 1989. PGS.TS Phạm Văn Ký đã bảo vệ luận án: Thiết kế tối u trắc dọc đại tu đờng sắt năm 1995. Đây là công trình nghiên cứu đầu tiên ở Việt Nam về thiết kế tối u đại tu đờng sắt. Tác giả đã áp dụng phơng pháp quy hoạch động làm phơng pháp chính để giải quyết vấn đề. Đồng thời với việc nghiên cứu tối u MCDĐS thì các nghiên cứu khác về tối u đờng sắt cũng đã đợc các nhà khoa học tiến hành: TS. Lê Hải Hà đã bảo vệ luận án: Cải tạo và nâng cấp tuyến đờng sắt Việt Nam năm 1993. Tác giả đã xây dựng trình tự tối u, thực hiện các biện pháp cải tạo khu gian để chuyển đờng sang khổ tiêu chuẩn trên cơ sở giải bài toán đa mục tiêu bằng phơng pháp tìm định hớng. 1.3 Nhiệm vụ của Luận án Nhiệm vụ đợc đặt ra đối với luận án là: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hởng đến việc lựa chọn tối u MCDĐSĐT. So sánh các phơng án MCD với nhau, thông qua việc thiết lập hàm mục tiêu, xác định hiệu quả đầu t . Nghiên cứu một phơng pháp lựa chọn tối u lần đầu tiên áp dụng vào chuyên ngành đờng sắt để đánh giá lựa chọn phơng án MCDĐSĐT. Các vấn đề này sẽ đợc lần lợt trình bày trong các chơng tiếp theo. 25 B ảng các phơng án độ dốc dọc Độ dốc () Cao độ đầu dốc (m) Độ dốc () Cao độ đầu dốc (m) Độ dốc () Cao độ đầu dốc (m) Độ dốc () Cao độ đầu dốc (m) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) Chợ Lớn 120 -0.40 14.28 Chợ Lớn 120 0.00 14.28 0.00 14.28 0.00 13.48 0.00 13.48 610 -0.40 14.23 300 -6.67 14.28 -10.00 14.28 -4.00 13.48 -7.33 13.48 120 -0.40 13.99 310 5.35 12.28 8.58 11.28 2.77 12.28 6.00 11.28 Hồng Bàng 120 -0.40 13.94 120 0.00 13.94 0.00 13.94 0.00 13.14 0.00 13.14 680 0.14 13.89 Hồng Bàng 120 0.00 13.94 0.00 13.94 0.00 13.14 0.00 13.14 230 -0.25 13.99 450 -4.44 13.94 -6.67 13.94 -2.67 13.14 -4.89 13.14 120 -0.25 13.93 460 4.26 11.94 6.43 10.94 2.52 11.94 4.70 10.94 Phú Lâm 120 -0.25 13.90 120 0.00 13.90 0.00 13.90 0.00 13.10 0.00 13.1 330 -0.25 13.87 Phú Lâm 120 0.00 13.90 0.00 13.90 0.00 13.10 0.00 13.1 380 -0.20 13.79 350 -5.71 13.90 -8.57 13.90 -3.43 13.10 -6.29 13.1 120 -0.20 13.71 360 4.97 11.90 7.75 10.90 2.75 11.90 5.53 10.9 CV Phú Lâm 120 -0.20 13.69 120 0.00 13.69 0.00 13.69 0.00 12.89 0.00 12.89 380 -0.20 13.66 CV Phú Lâm 120 0.00 13.69 0.00 13.69 0.00 12.89 0.00 12.89 580 0.00 13.59 480 -4.17 13.69 -6.25 13.69 -2.50 12.89 -4.58 12.89 An Lạc 120 0.00 13.59 480 3.96 11.69 6.04 10.69 2.29 11.69 4.38 10.69 An Lạc 120 0.00 13.59 0.00 13.59 0.00 12.79 0.00 12.79 Chiều dài dốc (m) Các phơng án điều chỉnh PA5PA3PA2 Phơng án 1 (TEWEST) PA4 Ga Chiều dài dốc (m) Độ dốc () Cao độ đầu dốc (m) Ga 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 -5 0 5 10 15 20 25 30 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (1) (2) PA.1 PA1 -0.4/970 0.14/680 -0.25/800 -0.2/1000 0/700 PA.2 PA2 120-6.67/3005.35/310 0/240 -4.44/450 4.26/460 0/240 -5.71/350 4.97/360 0/240 -4.17/480 3.96/480 120 PA.3 PA3 0/ -10/ 8.58/ 0/ -6.67/ 6.43/ 0/ -8.57/ 7.75/ 0/ -6.25/ 6.04/ 0/ PA.4 PA4 0/ -4/ 2.77/ 0/ -2.67/ 2.52/ 0/ -3.43/ 2.75/ 0/ -2.50/ 2.29/ 0/ PA.5 PA5 0/ -7.33/ 6.00/ 0/ -4.89/ 4.70/ 0/ -6.29/ 5.53/ 0/ -4.58/ 4.38/ 0/ CHO LON HONG BANG PHU LAM CV.PHU LAM AN BINH MAT CAT DOC DOAN CHO LON - AN BINH DSDT: BEN THANH - BEN XE MIEN TAY Quang duong tau chay (m) Cao do mat cat doc (m) - Tính chi phí xây dựng Chỉ xét các chi phí biến đổi theo chiều cao đó là trụ cầu. Dễ dàng tính toán khối lợng thể tích bê tông cốt thép theo m 3 cho từng đoạn dốc. Để đơn giản và cũng phù hợp với thực tế tính đơn giá, đơn giá xây dựng đợc xem nh không biến đổi theo chiều cao. - Tính toán chi phí khai thác: ở bài toán so sánh các phơng án MCD các chi phí khai thác khác đợc xem là giống nhau, chỉ có chi phí năng lợng điện là khác nhau nên đợc đa vào tính toán. -Hàm mục tiêu Sau khi tính toán xong chi phí xây dựng và chi phí khai thác, đa các chi 24 4.2.1 Các số liệu đầu vào - Đoàn tàu: Lấy đoàn tàu đô thị gồm 2 đầu kéo ( 2 toa động cơ) + 1 toa moóc. Toa động cơ ký hiệu A và toa moóc ký hiệu B sắp xếp theo sơ đồ sau : A + B +A. Trọng lợng đoàn tàu 3 toa là 151T. - Các đờng đặc trng lực kéo, lực hãm: Đã trình bày ở mục 4.1 - Các yếu tố về đờng nh dốc, đờng cong: Lấy theo tài liệu TEWEST - Mô thức chạy tàu: Kéo - Quán tính - Hãm - Kiểm tra các điều kiện ràng buộc Tiến hành kiểm tra các điều kiện ràng buộc cho từng đoạn cắt dọc ở từng phơng án theo mẫu (chơng trình) bảng sau : 1Imax 40 2Imin 2 3Ldoc m 50 4.1 i 2 4.2 Rd m 1000 5.1 Tk_DB m 4.50 Tk_CT m 4.80 Tk_DS m 6 .50 6 CCNG m 12.00 Ch.cao ga 7TTYC m 12.00 Nếu không thì để trống 8.1 T ỷ lệ Kiến trúc:(c/r) K hảo sát từng điểm 1) Cao (c): 2) Rộng (r): 3) c/ r 4 ) Dun g sai % 25% Tỷ Lệ KTTốt 5.1) TL1 m 6 .30 Dãy Phibonaci tỷ lệ 1/1 5.2) TL2 m 10.80 Dãy Phibonaci tỷ lệ 3/2 5.3) TL3 m 12.00 Dãy Phibonaci tỷ lệ 8/5-Tỷ lệ vàng 8.2 T rờng nhìn: K hảo sát từng điểm 1.h 2.w 3.h/w 3.1 h/w <0.25 Có thể đi cao 3.2 h/w 0.25 h/w <0.5 Có thể đi cao 3.3 h/w 0.50 h/w <1.0 Không nên đi quá cao 3.4 h/w 1 Không nên đi cao 8.3 Chiếu sáng:c/ r Ch.cao/rộng dầm.Khảo sát từng điểm 1.h/wyc 2.0 0 2 .c/ r h/w 8.4 P hối hợp KT cũ: K hảo sát từng điểm 1.DC m 6 .50 Đình chùa(Thấp) 2.NMCX m 8.50 Nhà máy công xởng (Trung bình) 3.TTTM m 12.00 Trung tâm thơng mại (Cao) 9MCDTKNL Co M ặ t CD Tiết ki ệ m NL: Ghi Co ho ặ c Ko Ràng buộcSTT Loại hình giao: Vợt DB, CT, DS Ghi chúGiá trị điều kiệnĐơn vị tính 5 chơng 2: Xây dựng mô hình bài toán 2.1 Các điều kiện ràng buộc 2.1.1 Độ dốc tối đa i max . i max là một tiêu chuẩn kỹ thuật chủ yếu có ảnh hởng rất lớn đến độ sâu hầm và độ cao cầu, đến giá thành công trình và vận doanh. Imax hợp lý có ý nghĩa vô cùng quan trọng. Imax đợc xác định theo nguyên tắc: vì một lý do nào đó, đoàn tàu đang chuyển động trên đờng phải dừng lại ở đoạn dốc bất lợi nhất: có độ dốc lớn nhất thì sau đó đon tu lại khởi động để tiếp tục chuyển động. QP Trung Quốc quy định: - Trên đờng chính tuyến ở khu gian i cp = 30, trờng hợp khó khăn 35 - QT các nớc khác quy định: i cp = 30-60 . Kiến nghị VN chọn 30 cho MRT, 60 cho LRT. 2.1.2 Độ dốc nhỏ nhất xét tới điều kiện thoát nớc đờng đào và hầm: Quy định 2, khi Metro đi dới mực nớc ngầm 3. 2.1.3 Chiều dài dốc phải lớn hơn hoặc bằng chiều dài dốc cho phép lcp Đoàn tàu đi qua điểm đổi dốc sinh ra lực ly tâm phụ, do đó chiều dài đoạn dốc phải tránh sự ảnh hởng của lực ly tâm phụ nhất là khi tàu qua ga. Cần đoạn chêm giữa 2 đờng cong đứng để triệt tiêu dao động phụ theo phơng đứng. Ngoài ra còn để tiện duy tu, vận hành an toàn hành khách, có lợi cho thi công, tiết kiệm năng lợng và hạ giá thành xây dựng. Vì vậy chiều dài dốc ngắn nhất không ngắn hơn chiều dài đoàn tàu trong tơng lai (năm thứ 25), đồng thời đoạn thẳng chêm ngắn nhất không < 50m (MRT) và 25m (LRT). 2.1.4 Đờng cong đứng Theo Quy trình Nhật Bản bán kính đờng cong đứng đợc tính từ điều kiện gia tốc đứng từ 0.1 m/s2 đến 0.17 m/s2 (MRT) và từ 0.3 m/s2 đến 0.6 m/s 2 (LRT). Theo QPTQ khi hiệu số độ dốc của 2 dốc liền kề 2 phải đặt đờng cong đứng. 6 2.1.5 Độ dốc trong ga - Ga trên mặt đất và trên cao nên đi bằng, khó khăn không quá 3 - Ga ngầm nên xét điều kiện thoát nớc 2-3. 2.1.6 Các ràng buộc khác 2.1.6.1. Các ràng buộc mang tính quy định của quy trình Khi ĐSĐT vợt đờng sắt phổ thông:Tĩnh không của đờng sắt thông thờng: điện khí hoá: 6.55m, không điện khí hoá 5.30m Khi ĐS phổ thông vợt ĐSĐT: Phải đảm bảo khổ giới hạn của đờng sắt đô thị. Khổ giới hạn phải căn cứ vào thông số của đờng bao toa xe, điều kiện tơng quan đờng ray với lới điện tiếp xúc, các thiết bị lắp ráp và phải đợc tính toán cụ thể. Khi ĐSĐT vợt đờng ô tô: Tĩnh không đờng cao tốc: 5.00m, đờng bộ: 4.75m, Cao độ nhà ga: Nhà ga đờng sắt trên cao (ĐSTC) thờng đợc làm từ 2 đến 3 tầng tuỳ theo chiều cao hệ cầu cao khu vực đờng sắt 2 bên nhà ga và bản thân chiều cao kiến trúc của ga nh chiều cao tối thiểu, tối đa của một tầng nhà ga. Các chiều cao giới hạn này cũng còn tuỳ thuộc vào loại hình và quy mô nhà ga. Đối với nhà ga ngầm nên bố trí đặt nông, số tầng nhà ga ít. Tĩnh không thông thuyền: Khi vợt sông xả lũ, phải tiến hành thiết kế theo tiêu chuẩn tần suất lũ1/100. Những cầu lớn có kỹ thuật phức tạp, duy tu sửa chữa khó khăn, cầu đặc biệt lớn phải tiến hành kiểm toán theo tiêu chuẩn tần suất lũ 1/300; Khi vợt sông có yêu cầu thông thuyền thì tĩnh không dới cầu phải căn cứ cấp bậc thông thuyền, thoả mãn yêu cầu của tiêu chuẩn thông thuyền đờng sông, đảm bảo loại tàu, trọng tải và chiều cao tàu bằng bao nhiêu có thể đi qua đợc. 2.1.6.2. Các ràng buộc khác a. Đối với ĐSĐT đi trên cao cần xem xét đến t ơng quan chiều cao kiến trúc đô thị: 1. Trờng nhìn 23 Đoạn 2: 4265,00267,0 )2( = v V F k với ( hKmV /4435 ) (4.1.12.b) Đoạn 3: V VV F k 62,5394612,844396,0 2 )3( + = với ( hKmV /8044 < (4.1.12.c) Đờng đặc trng lực hãm nh dới đây BRAKING EFFORT DIAGRAM Đoạn 1: Từ v=0 đến v =5km/h > R h =0 (kN) Đoạn 2: Từ v=5 đến v =8km/h > R h =22.767v-113.833 Đoạn 3: Từ v=8 đến v =73km/h > R h =68.3 Đoạn 4: Từ v=73 đến v =80km/h > R h =-0.757v+123.571 4.2 Ví dụ kết quả tính toán Xét đoạn cắt dọc đi trên cao Chợ Lớn An Lạc dài 4,15km, đi qua 5 ga là Chợ Lớn (km 6+150) , Hồng Bàng, Phú Lâm, Công viên Phú Lâm, An Lạc (km 10+300). Đoạn tuyến này đã đợc T vấn Đức và Trung tâm nghiên cứu phát triển giao thông vận tải phía nam (TEWEST) lập nghiên cứu khả thi. Cắt dọc của TEWEST đi gần nh bằng, độ dốc lớn nhất là 0.4. [...]... biểu thị từ ô AE6:AE14 Nhiệm vụ là tìm cực tiểu của các ô này 8.5 Chọn quần thể ban đầu Chọn 9 phơng án cắt dọc, có nghĩa là 9 cá thể ban đầu, cũng có nghĩa là 9 NST - 13 16 3.2.3 Ví dụ giải bài toán tối u theo phơng pháp thuật giải di truyền Xét ví dụ nh đã trình bày trong phơng án quy hoạch động Mặt cắt dọc cần nghiên cứu tối u gồm 7 đoạn nh hình 1 Ta sẽ ghi vào bảng 1, theo từng đoạn các phơng án cắt. .. dụng: 1 K dx 2 = iA + E 1 min (2.2.41) n (1 + i ) Chơng 3: Các phơng pháp lựa chọn mặt cắt dọc tối u 3.1 Phơng pháp quy hoạch động (QHĐ) 3.1.1 Giới thiệu phơng pháp T tởng chính của QHĐ là tách quá trình quyết định nhiều bớc thành những quá trình quyết định đơn bớc Bài toán tối u n biến đợc tách thành n bài toán tối u theo một biến đợc giải liên tiếp nhau 3.1.2 Xem xét quá trình quyết định nhiều... cắt dọc cần nghiên cứu tối u gồm 7 đoạn nh hình 1 Ta sẽ ghi vào bảng 1, theo từng đoạn các phơng án cắt dọc (ở đây đợc thể hiện bằng chi phí từng phơng án) Nhiệm vụ là phải tìm đợc một phơng án MCD trên toàn tuyến nghiên cứu có chi phí nhỏ nhất trong các phơng án khả thi Các bớc Lựa chọn phơng án tối u theo phơng pháp Thuật giải di truyền: 1 Chia trục hoành là trục lý trình tuyến thành từng đoạn Các... đô thị Việt Nam từng thời kỳ: Trớc Pháp thuộc, Pháp thuộc và sau Pháp thuộc (Đình chùa, Khu trung c, Trung tâm thơng mại) Chú ý hiện tợng ngập úng Sơ đồ khối các bớc tìm MCD Tối u theo GA Xác định điểm đổi dốc các tuyến phố Khi ĐS đi trên cao chú ý an toàn khi gió bão b Đối với đờng tàu điện ngầm (ĐTĐN) cần xem xét đến Khi xây dựng ĐTĐN cần xét đầy đủ tổ hợp các yếu tố địa chất công Xác định miền tối. .. lập đợc mô hình, ta lặp 3 lần 3 phơng án này Nh vậy mỗi đoạn đều có 9 phơng án; ở bảng Dữ liệu gốc, mỗi dòng không nhất thiết phải là một phơng án khả thi - Xác định chiều sâu hầm Phơng pháp thi công: thờng đợc chọn dựa vào điều kiện địa chất và chiều sâu đặt hầm 2.3.1.12 Xét mặt cắt dọc tiết kiệm năng lợng: Mặt cắt dọc có đặc điểm: Dốc 2 đầu ga lớn để tận dụng thế năng đoàn tàu (nhanh chóng tăng... việc mã hoá (tìm ý nghĩa từng gen) trong nhiễm sắc thể Sở dĩ nh vậy là do GA và cách tiếp cận vấn đề của nó còn mới mẻ ở Việt nam Đồng thời bản thân phơng pháp GA lại là một phơng pháp mở Cùng một bài toán nhng có thể xây dựng rất nhiều mô hình giải quyết, tùy theo khả năng tiếp cận và phát triển vấn đề Đây là phơng pháp mạnh nh đã trình bày ở trên và giải đợc nhiều dạng bài toán phức tạp Vì vậy NCS... động và tính chất hoá lý của nớc ngầm, Ktra ĐKRBuộc Đặc điểm xuất hiện quá trình địa vật lý Chú ý các đặc điểm địa chất công trình các đô thị Việt Nam (Hà Xác định Kdc từng đoạn Nội, Tp.HCM có đất yếu, nớc ngầm phức tạp) 2.1.7 So sánh các ràng buộc của ĐSĐT và đờng sắt quốc gia Dốc của ĐSĐT lớn hơn ĐSQG nhiều vì trọng lợng kéo tính trên một động cơ nhỏ hơn (tới 60) ĐSĐT dùng đầu máy điện có lực kéo... quá cao h/w= 1:1:ĐSĐT không nên đi cao Cần chọn màu sắc hài hòa kiến trúc đờng phố 2.3.1.11 Đối với ĐSĐT đi ngầm Chọn loại hình Mặt cắt dọc đờng xe điện ngầm: Đặt nông hay đặt sâu 8.2 - Đặt tên cho các điểm đầu, các điểm cuối của mỗi đoạn, ví dụ ddoan1, cdoan1, ddoan7, cdoan7; - Đánh dấu thứ tự các dòng từ 1 đến 9 để theo dõi phơng án Thiết lập bảng tính MCD tối u theo GA - Dùng hàm Index để thiết lập... yi j yi t Nh vậy bài toán tìm MCD tối u lúc này là tìm tập hợp M = {( x0 y 0 ), ( x1 y1 ), , ( x n y n )} thoả mãn hệ thống điều kiện ràng buộc, đồng thời bảo đảm Hàm mục tiêu đạt giá trị nhỏ nhất 6 Tính chi phí xây dựng và chi phí khai thác cho mỗi yếu tố mặt cắt dọc, 7 Tính Kdx điều chỉnh cho các chi phí, đó chính là Hàm mục tiêu, 8 Thực hiện tổ hợp tìm phơng án tối u theo thuật toán GA: Sau đây... quan chặt chẽ hơn; 2.2 Hàm mục tiêu 2.2.1 Chi phí xây dựng Đối với bài toán tối u MCD, chỉ xét các chi phí biến đổi theo chiều cao nh trụ cầu cao 2.2.2 Chi phí khai thác Đối với bài toán tối u MCD, chỉ xét các chi phí biến đổi theo chiều cao đó là tiêu hao năng lợng kéo 2.2.3 So sánh phơng pháp NPV với Kinh phí dẫn xuất và lựa chọn hàm mục tiêu của bài toán thiết kế MCDTU Nếu một dự án đầu t có dòng . Mục lục Nghiên cứu lựa chọn tối u cắt dọc đờng sắt đô thị ở Việt Nam Trang Mở đầu 1 Chơng 1 : Tổng quan về ĐSĐT và nghiên cứu MCD tối u ĐSĐT ở Việt Nam 1.1 Đờng sắt đô thị trên thế. xuống ở giữa khu gian là điều hết sức cần thiết. 3 Chơng 1: Tổng quan về đờng sắt đô thị và nghiên cứu MCD tối u ĐSĐT ở Việt Nam 1.1 Đờng sắt đô thị trên thế giới 1.1.1 Mạng lới đờng sắt đô. thông vận tải Nguyễn Hữu Thiện nghiên cứu lựa chọn tối u cắt dọc đờng sắt đô thị ở việt nam Chuyên ngành: Xây dựng đờng sắt Mã số: 62.58.35.01 tóm tắt luận án tiến