Tóm tắt những đóng góp mới của luận án: Luận án đã phân tích xác định được 6 thông số kỹ thuật cơ bản của tuyến đường sắt cao tốc là tốc độ mục tiêu, độ dốc lớn nhất, khoảng cách giữa 2 tim tuyến, bán kính đường cong tối thiểu, số đường trên chính tuyến, chiều dài đường đón gửi và xác lập được miền xác định của mỗi thông số đó; Đã phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến mỗi thông số kỹ thuật cơ bản; quan hệ định lượng và xu hướng quan hệ định tính của các yếu tố ảnh hưởng đến thông số tương ứng, từ đó xây dựng mô hình phân tích thứ bậc đa chỉ tiêu để đánh giá, lựa chọn các tổ hợp của 6 thông số kỹ thuật cơ bản cho tuyến đường sắt cao tốc; Đã sử dụng lý thuyết xác suất thống kê để xử lý số liệu ý kiến chuyên gia về mức độ quan trọng tương đối của 5 tiêu chuẩn lựa chọn; Đã xây dựng chương trình 2CTSKTCB bằng ngôn ngữ lập trình VBA trên nền Microsoft Excel và thuật toán phương pháp phân tích đa chỉ tiêu để từ số liệu của chuyên gia tính ra trọng số chung của các chỉ tiêu và trọng số chung của các phương án để kiểm chứng kết quả của phần mềm Expert choice; Đã sử dụng chương trình 2CTSKTCB và phần mềm Expert choice đều cho kết quả 6 trị số thông số kỹ thuật cơ bản tuyến đường sắt Hà Nội – Vinh chuyên chạy tầu khách như sau: Tốc độ mục tiêu 300kmh, độ dốc lớn nhất 12%o, khoảng cách giữa 2 tim tuyến 4,8m, Bán kính đường cong tròn tối thiểu 5000m, số đường trên chính tuyến 2 đường, Chiều dài đường đón gửi lớn hơn 480m Đưa ra phương pháp tìm nhanh các TSKTCB của tuyến đường sắt cao tốc 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;
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 [...]... trong những nguyên nhân là vì hệ số ma sát tăng (đạt 0,4) 14 Căn cứ lý luận trên và hàng loạt thí nghiệm, Trung Quc quy định như sau: Trong trường hợp tốc độ bình thường, nếu chỉ dùng tỷ số giữa lực nằm ngang hướng ngang H so với lực thẳng đứng P1 của bánh xe trườn lên ray hàm hệ số trật bánh, thì: Trị số cho phép của hệ số trật bánh H 1,0 P 1 Trị số an toàn của hệ số trật bánh + T l gim ti trng bỏnh:... i tu + Siờu cao thit k (h) + Siờu cao thiu, siờu cao tha cho phộp: Tr s ca nú c xỏc nh t iu kin thớch nghi yờu cu ca hnh khỏch v vic ớt v d duy tu bo dng Cụng thc Rmin: Rmin 2 11,8Vmax ; h hq [ h+ hq] = [ h]+ [hq] - h Trong cụng thc trờn: Vmax: Tc cao nht ca tu cao tc (km/h) [ h+ hq]: Tr s tng siờu cao ti a v siờu cao thiu cho phộp [ hq+ hg]: Tr s tng siờu cao thiu v siờu cao tha cho phộp [h],... nờu Bng 1-1 16 Bng 1-2 Tr s siờu cao thiu, tha cho phộp (mm) [16], [7], [8] iu kin Tr s siờu cao thiu cho phộp [hq] Tr s siờu cao tha cho phộp[hg] thớch nghi tt thớch nghi bỡnh thng Khụng thớch 40 80 110 40 80 110 nghi nh Tr s siờu cao tha cho phộp [hg]: Mt khỏc theo kt qu thớ nghim trờn ng st cao tc Anh, Nht v Trung Quc cho thy nh hng ca siờu cao thiu v siờu cao tha n thớch nghi ca hnh khỏch... trên biến đổi thành: H P2 k P 1 (1-4) Công thức (1-3) được gọi là công thức Nadals, k được gọi là hệ số trật bánh H P2 Trị số k biến đổi theo và , k càng lớn chứng tỏ tỷ số tăng lên và P 1 không trật bánh Tính toán cho thấy khi = 600, = 0,250, k = 1,25 Khi = 650, = 0,364, k = 1,00 Vì vậy hạ thấp hệ số ma sát giữa bánh xe ray, có thể tăng k, giảm nguy cơ trượt bánh Căn cứ các thông tin sự cố... khỏch v tu hng ca Trung Quc thỡ tr s siờu cao tha cho phộp nh hn siờu cao thiu cho phộp, vỡ ti trng trc v tng trng thụng qua ca tu hng ln hn tu khach dn t ng b phỏ hoi v mũn ray bng trong ng cong tng i ln, vy cn hn ch tr s siờu cao tha cho phộp + Tr s tng siờu cao thiu v siờu cao tha cho phộp [hq+hg], khi chy tu khỏch v tu hng ti bỏn kớnh ng cong no ú, tr s siờu cao thc t trờn ng xỏc nh theo tc cn quõn... lên ray Từ trên hình cho thấy, điểm tiếp xúc của gờ bánh xe với ray là B Tại B có tải trọng bánh P1 tác dụng và lực nằm ngang hướng ngang H AB là mặt cắt gờ bánh xe tại điểm tiếp xúc bánh xe - ray, nó tạo với mặt phẳng nằm ngang một góc , góc này được gọi là góc gờ bánh, thường lấy là 600 ~ 800 Đem tất cả các lực của đôi bánh lên phương AB và pháp tuyến CD vuông góc với AB, được lựa làm bánh xe trượt... cao tha cho phộp [h], [hq],[hg]: Ln lt l siờu cao ti a, siờu cao thiu cho phộp, siờu cao tha cho phộp + Tr s cho phộp [h], [hq],[hg]: 15 Tr s siờu cao ti a [h] cho phộp c quyt nh bi iu kin thớch nghi ca hnh khỏch i tu khi tu dng trờn ng cong Khi ú siờu cao ln hn 200mm, mt b phn hnh khỏch cm thy ng khụng vng, i li khú khn v cú cm giỏc au u Hin nay, siờu cao ln nht trờn tuyn mi ca Nht Bn l 155-180mm... nhõn t nh: tc chy tu cao nht ca tu tc cao VG , tc chy tu bỡnh thng ca tu hng v tr s tng siờu cao thiu v siờu cao tha cho phộp[hq+hg] Trờn tuyn chy ton tu khỏch thỡ Rmin ph thuc ch yu vo cỏc nhõn t: tc cao nht ca tuyn ng, tr s tng siờu cao thc t v siờu cao thiu cho phộp [h+hq] + Vic phõn tớch kt qu xõy dng cỏc cụng trỡnh v tỡnh hỡnh vn ti thc t ó chng t: khi t s gia tc thp v tc cao nh hn 0,6 s lm... thụng 1.1.2 ng st cn cao tc ng st cn cao tc l ng st cú cỏc thụng s k thut cú th ỏp ng cho khai thỏc vi vn tc ti a n 200km/h ng st cn cao tc thng ỏp dng ti mt s tuyn ng st ph thụng cú iu kin ci to, nõng cp t ng st ph thụng ỏp ng nhu cu tng nng lc vn ti trong giai on nht nh 1.1.3 ng st cao tc ng st cao tc l ng st cú cỏc thụng s k thut cú th ỏp ng cho khai thỏc vi vn tc > 200km/h ng st cao tc hin ó c xõy... nghi tt); hq =80 mm ( thớch nghi bỡnh thng); hq =110 mm ( thớch nghi kộm) + Tr s tng siờu cao thc t v siờu cao thiu cho phộp Vỡ lý do gim duy tu bo dng ng nờn [h+ hq] cn nh hn [h]+[hq] mt lng l h Vy[h+ hq] = 220mm ( tiờu chun); 260 mm ( khú khn) + Tr s siờu cao tha cho phộp [hg] Kt qu thớ nghim ca ng st Anh, Nht cho thy nh hng ca [hq] v [hg] n thớch nghi i tu ca hnh khỏch l nh nhau Nờn trờn ng chy ton