nghiên cứu các thông số kỹ thuật cơ bản để xây dựng đường sắt tốc độ cao từ 160 kmh đến 200 kmh đặc biệt các công trình hạ tầng đáp ứng được yêu cầu nâng cấp tốc độ khai thácđến 350 km h trong tương lai

MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC HÌNH VẼ ix MỞ ĐẦU 1 Tính cần thiết đề tài nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu đề tài Phạm vi nghiên cứu Chương NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG SẮT TỐC ĐỘ CAO 1.1 Tổng quan đường sắt tốc độ cao giới 1.1.1 Lịch sử đường sắt tốc độ cao 1.1.2.Khái niệm đường sắt tốc độ cao 1.1.3.So sánh với phương thức vận tải khác 1.2.Nghiên cứu điều kiện đặc thù Việt Nam để xây dựng đường sắt tốc độ cao (kinh tế, xã hội, nhu cầu vận tải) 12 1.2.1 Các điều kiện đặc thù kinh tế xã hội Việt Nam 12 1.2.2.Hiện trạng giao thông vận tải Việt Nam 13 1.2.3 Phân tích nhu cầu vận tải 15 1.2.4 Sự cần thiết đường sắt tốc độ cao Việt Nam 17 Kết luận chương 20 Chương NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VÀ VẬN HÀNH CHẠY TÀU CHO ĐƯỜNG SẮT TỐC ĐỘ CAO 21 2.1 Phân tích so sánh loại cơng nghệ đường sắt tốc độ cao 21 2.1.1 Nhật Bản 23 2.1.2 Cộng hoà Pháp 24 2.1.3 Liên bang Đức 28 i 2.1.4 Trung Quốc 29 2.2 Lựa chọn công nghệ cho hệ thống đường sắt tốc độ cao 29 2.2.1 Một số nhà sản xuất điển hình đường sắt tốc độ cao 30 2.2.2 Phân tích ưu nhược điểm cơng nghệ đồn tàu: 32 Kết luận chương 35 Chương NGHIÊN CỨU CÁC CƠNG TRÌNH HẠ TẦNG XÂY DỰNG CHO ĐƯỜNG SẮT TỐC ĐỘ CAO 37 3.1 Nghiên cứu thông số kỹ thuật cho tuyến đường sắt tốc độ cao (ĐSTĐC)…… 37 3.1.1 So sánh thông số kỹ thuật tuyến đường sắt tốc độ cao nước giới………… 38 3.1.2 Kết cấu hạ tầng 50 3.1.3 Phân tích, so sánh sở lựa chọn tuyến đường sắt tốc độ cao với phương án kịch tốc độ khác 53 3.1.4 Đề xuất số thông số kỹ thuật cho tuyến đường sắt tốc độ cao60 3.2 Nghiên cứu thông số cho cơng trình cầu tuyến đường sắt tốc độ cao……… 62 Giải pháp kết cấu cầu đường sắt tốc độ cao 63 3.3 Nghiên cứu thông số kỹ thuật cho cơng trình cống, hầm tuyến đường sắt tốc độ cao 67 3.4 Nghiên cứu, lựa chọn thông số kỹ thuật ga 72 3.4.1 Sơ đồ đường ga 74 3.4.2 Các thông số kĩ thuật ghi: 75 3.4.3 Kích thước ke ga, đường ga: 76 3.4.4 Đường dẫn khách 76 3.4.5 Kiến trúc nhà ga: 77 3.4.7 Hệ thống bán vé tàu soát vé 80 3.5 Nghiên cứu, lựa chọn thông số kiến trúc tầng 81 ii 3.6 Nghiên cứu, lựa chọn thông số ghi đường sắt 86 Kết luận chương 88 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CHO HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN KÉO 89 4.1 Nghiên cứu thông số kỹ thuật cho trạm biến áp điện kéo 89 4.1.1 Tổng quan hệ thống điện kéo cho đường sắt tốc độ cao 89 4.1.2 Phân tích lựa chọn máy biến áp điện kéo 93 4.1.3 Loại phân bổ trạm điện 94 4.2 Nghiên cứu thông số kỹ thuật cho mạch tiếp xúc 95 4.2.1 Yêu cầu chung 97 4.2.2 Hệ thống dây điện chịu lực 98 4.2.3 Chiều cao hệ thống treo 98 4.2.4 Chiều cao/độ dốc đường dây tiếp xúc 99 4.2.5 Giá đỡ kiểu tay đòn (Tay đỡ) 99 4.2.6 Hệ thống căng dây 99 4.2.7Đường dây hồi lưu 100 4.2.8 Hệ thống bảo vệ 100 4.2.9 Khoảng cách cột đỡ 101 4.2.10 Các thiết bị chống đỡ đường dây tiếp xúc cao, cách điện 102 4.2.11 Bộ chuyển mạch 103 Kết luận Chương 104 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CÁC LOẠI HÌNH DEPOT 105 5.1 Nghiên cứu vị trí mặt Depot 105 5.1.1 Lựa chọn vị trí depot 105 5.1.2 Bố trí mặt depot 106 5.2 Nghiên cứu, lựa chọn cơng trình thiết bị depot 109 5.2.1 Các loại hình kiểm tra sửa chữa toa xe 109 iii 5.2.2 Các cơng trình thiết bị xưởng kiểm tra sửa chữa 110 5.2.3 Các cơng trình thiết bị depot kiểm tra sửa chữa 113 Lưu ý thiết kế quy hoạch 114 Các cơng trình thiết bị gồm: 115 Kết luận chương 118 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHO CÁC LOẠI HÌNH PHƯƠNG TIỆN 119 6.1 Phân loại lựa chọn loại hình phương tiện 119 6.2 Nghiên cứu, lựa chọn thông số kỹ thuật cho đầu máy toa xe 125 Kết luận chương 131 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN VÀ YÊU CẦU LẮP ĐẶT HỆ THỐNG THÔNG TIN 132 7.1 Nghiên cứu loại thiết bị thông tin 132 7.1.1 Giới thiệu hệ thống thông tin đường sắt 132 7.1.2 Lựa chọn phương án xây dựng hệ thống thông tin đường sắt 132 7.1.3 Cấu trúc hệ thống thông tin đường sắt sử dụng SDH 136 7.2 Nghiên cứu yêu cầu xây lắp mạng thông tin 147 7.2.1 Các yêu cầu kỹ thuật lắp đặt hệ thống truyền dẫn 147 7.2.2 Các yêu cầu kỹ thuật lắp đặt hệ thống điện thoại 155 7.2.3 Các yêu cầu kỹ thuật lắp đặt hệ thống vô tuyến 158 7.2.4 Các yêu cầu kỹ thuật lắp đặt hệ thống giám sát CCTV 161 a) Camera kỹ thuật số HD 161 b) Yêu cầu thiết bị mã hóa giải mã video 162 7.2.5 Các yêu cầu kỹ thuật lắp đặt hệ thống phát 163 a) Các thông số tiêu kỹ thuật chung hệ thống 163 b) Tham số số thiêt bị hệ thống phát 164 c) Lắp đặt hệ thống phát 165 iv 7.2.6 Các yêu cầu kỹ thuật lắp đặt hệ thống đồng hồ 166 a) Các yêu cầu tham số hệ thống 166 b) Lắp đặt hệ thống đồng hồ 167 Kết luận chương 168 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TÍN HIỆU 170 8.1 Nghiên cứu thiết bị đóng đường tự động 170 8.2 Nghiên cứu hiển thị tín hiệu đường sắt tốc độ cao 176 8.3 Nghiên cứu thiết bị giảm tốc 177 8.4.Nghiên cứu thiết bị chạy tầu tự động 180 8.5.Trung tâm điều độ đường sắt 183 Kết luận chương 187 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 188 TÀI LIỆU THAM KHẢO 191 v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ĐS Đường sắt ĐSTĐC Đường sắt tốc độ cao UIC Liên hợp đường sắt quốc tế AC Điện xoay chiều DC Điện chiều HK Hành khách KTX Đoàn tàu tốc độ cao Hàn quốc ATC Tự động điều khiển đoàn tàu ATP Tự động bảo vệ đoàn tàu vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Đường sắt tốc độ cao giới 21 Bảng 2.2.Đặc điểm TGV 25 Bảng 2.3.Đặc điểm đầu máy toa xe TGV 27 Bảng 2.4 Ưu nhược điểm hệ thống động lực tập trung hệ thống động lực phân tán 33 Bảng 2.5 So sánh loại hình cơng nghệ đường sắt tốc độ cao 34 Bảng 3.1.Tiêu chuẩn xây dựng Shinkansen (Nhật Bản) TGV (Pháp) 44 Bảng 3.2 Tiêu chuẩn xây dựng ĐSTĐC Hàn Quốc, Đài Loan, TGV Atlantique, Đức Italia 46 Bảng 3.3 So sánh kết cấu hạ tầng đường sắt tốc độ cao số nước 50 Bảng 3.4 Các thông số hạ tầng số tuyến đường sắt tốc độ cao giới 51 Bảng 3.5 So sánh giá thành xây dựng cơng trình với tốc độ khác 53 Bảng 3.6 So sánh số thông số kỹ thuật nghiên cứu đường sắt tốc độ cao Việt Nam 54 Bảng 3.7 Thông số kỹ thuật đề xuất cho ĐSTĐC Việt Nam 60 Bảng 3.7 Một số thơng số kỹ thuật cầu đường sắt tốc độ cao giới 64 Bảng 3.8 Các thông số kỹ thuật cho cầu đường sắt tốc độ cao 66 Bảng 3.9 Các khuyến cáo với hầm đường sắt tốc độ cao giới 70 Bảng 3.10 Quan hệ bán kính hầm tốc độ chạy tàu 70 Bảng 3.11 Các thông số kỹ thuật đề xuất với hầm 71 Bảng 4.1 Các hệ thống cung cấp điện kéo khoảng cách lấy điện 89 Bảng 4.2 Điện áp khoảng cách trạm biến áp hệ thống cấp điện AC khác Nhật Bản 90 Bảng 4.3.Điện áp dòng tiếp xúc cao 90 vii Bảng 4.4 So sánh thông số tiếp xúc cao tuyến đường sắt tốc độ cao 95 Bảng 4.5 Loại dây tiếp xúc cao sức căng tiêu chuẩn 98 Bảng 4.6 Chiều cao hệ thống treo đường dây tiếp xúc cao 99 Bảng 4.7 Phạm vi lắp đặt giá đỡ kiểu tay đòn 99 Bảng 4.8 Phạm vi lắp đặt tay đỡ kiểu đẩy 99 Bảng 4.9 Loại sức căng tiêu chuẩn đường dây hồi lưu 100 Bảng 4.10.Khu vực lắp đặt hệ thống bảo vệ 100 Bảng 4.11 Các loại dây bảo vệ 100 Bảng 4.12 Nhịp tiêu chuẩn 101 Bảng 13 Các thông số đề xuất với mạch tiếp xúc 103 Bảng 5.1.Máy móc thiết bị nhà xưởng 117 Bảng 5.2 Đầu máy toa xe chủ yếu bảo trì - bảo dưỡng đường sắt 117 Bảng 6.1 So sánh loại đầu máy toa xe tốc độ cao giới 124 Bảng 6.2 Đề xuất thông số phương tiện cho đường sắt tốc độ cao 130 Bảng 7.1.Quy phạm thông số giao diện quang STM-16 148 Bảng 7.2 Yêu cầu kỹ thuật với cáp thông tin 152 Bảng 8.1.Hệ thống tín hiệu sử dụng với đường sắt có tốc 230km/h với tuyến đường sắt tốc độ cao giới 186 viii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Chiều dài tuyến đường sắt tốc độ cao 200 km/h theo số liệu giai đoạn 2008 -2013 Nguồn: Báo cáo Bộ giao thông Trung quốc Hình 1.2 Khả đáp ứng nhu cầu hành lang Bắc Nam 16 Hình 2.1 Đồn tàu AVG chuyển giao cho nhà điều hành tư nhân NTV (Italy) 30 Hình 2.2 Đồn tàu CSR's CRH380A 30 Hình 2.3 Hyundai Rotem's KTX-II (lTrái) and HEMU-400X (Phải) 31 Hình 2.4 Shinkansen N700 Series (trái) and E5 Series (phải) 31 Hình 3.1 Dạng kết mặt cắt ngang cầu đường sắt tốc độ cao điển hình giới 64 Hình 3.2.Kết cấu cầu cạn điển hình 65 Hình 3.3 Các dạng mặt cắtcủa hầm đường sắt tốc độ cao 69 Hình 3.5 Hiện tượng sóng vi áp đường hầm 71 Hình 3.6 : Sơ đồ đường ga đầu 74 Hình 3.7 Sơ đồ đường ga cuối 74 Hình 3.8 Sơ đồ đường ga dọc đường vị trí trung tâm 75 Hình 3.9 Sơ đồ ga dọc đường 75 Hình 3.10 Mặt kích thước ke ga 76 Hình 3.11 Ví dụ mặt cắt ngang cơng trình nhà ga tầng 79 Hình 3.12 Ví dụ mặt cắt ngang cơng trình nhà ga tầng 79 Hình 3.13 Mặt cắt ngang kết cấu ray tà vẹt 82 Hình 3.14 Kết cấu đường dạng 83 Hình 3.15 Mặt cắt ngang điển hình loại ray đường sắt Nhật Bản 84 Hình 3.15 Các dạng phụ kiện liên kết đường sắt tốc độ cao 85 Hình 4.1 Hệ thống cấp điện 2x25KV 93 Hình 4.2 Sơ đồ đường dây tiếp xúc cao cuả số tuyến ĐSTĐC giới 96 ix Hình 4.3 Cấu trúc đường dây tiếp xúc cao (OLE) 97 Hình 4.4 Sơ đồ đường dây tiếp xúc cao (OLE) mặt 97 Hình 4.5 Các đặc trưng chung hệ thống tiếp xúc cao (OLE) đường sắt tốc độ cao 97 Hình 4.6 Cột chống hệ thống cấp điện hầm 101 Hình 4.7 Cột chống hệ thống cấp điện cầu cạn 102 Hình 4.8 Đường dây nối đất không lắp đặt cột catenary 103 Hình 4.9 Các chi tiết kết cấu nối đất 103 Hình 5.1.Sàn kiểm tra toa xe hầm kiểm tra 110 Hình 5.2 Hầm kiểm tra 110 Hình 5.3 Thiết bị kiểm tra độ lên xuống cần lấy điện 111 Hình 5.4 Đường, thiết bị dành cho tiện bánh xe 112 Hình 5.5 Máy xịt dung dịch 112 Hình 5.6 Máy rửa toa xe 112 Hình 5.7 Đường chứa toa xe 113 Hình 5.8: Các đường chứa xe 116 Hình 6.1 Loại đầu máy toa xe E5 120 Hình 6.2 Đoàn tàu Shinkansen Seri N700 121 Hình 6.3 TGV-POS (pháp) 121 Hình 6.4 Đoàn tàu AGV (pháp) 122 Hình 6.5 Đồn tàu ICE3 123 Hình 6.6 Đồn tàu CRH3C (Trung Quốc) 123 Hình 6.7 Khổ giới hạn kiến trúc 127 Hình 7.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống thông tin 137 Hình 7.2 Sơ đồ cấu trúc chung hệ thống truyền dẫn 138 Hình 7.4 Hệ thống camera giám sát CCTV 143 Hình 7.5 Hệ thống phát 145 x sát ngược chiều vận động toa xe Cuối thông qua xi – lanh khí ép nâng hạ, trực tiếp tác dụng vào khung giá chuyển hướng, khiến cho giá chuyển hướng (hoặc toa xe) giảm tốc độ dừng xe Khi nhả hãm, xi – lanh gió nâng hạ lên kéo lõi sắt điện từ rời khỏi mặt ray Hãm từ ray thuộc loại hãm phi bám dính, lợi dụng lực hút điện từ với đường ray sinh ma sát để tiêu hao lượng vận động toa xe Hãm từ ray sinh lực hãm tương đối lớn, thuờng dùng làm hãm bổ sung hãm khẩn đoàn tàu động lực tốc độ cao toa xe đường sắt nhẹ Hãm dòng Fuco Như hình 8.4, cấu hãm dịng Fuco (Eddy Current Brake, gọi tắt hãm ECB), chủ yếu bao gồm đĩa ECB cuộn dây ECB, đĩa ECB lắp trục xe, cuộn dây ECB lắp xà ngang khung giá chuyển hướng Khi cần hãm, thông điện cho cuộn dây ECB, sinh từ trường Do đĩa ECB lắp trục xe, quay từ trường cắt đường sức từ Do tác dụng tương hỗ điện – từ – nhiệt từ trường đĩa ECB cuộn dây ECB sinh lực cản trục bánh quay, lực bám bánh xe ray sinh lực hãm ngược chiều vận động đồn tàu Cho dù cấu hãm dịng Fuco tương tự giống hãm đĩa trục xe, hãm dòng Fuco thuộc loại hãm điện từ không tiếp xúc, hãm khơng có tiếp xúc nào, nên khơng tồn lực ma sát, từ tránh mài mịn Hãm dịng Fuco ứng dụng thành cơng đoàn tàu động lực tốc độ cao hệ 300 Nhật 179 Hình 8.3 Trang trí hãm từ ray cực từ; xi – lanh gió nâng hạ; đường ray; xà bên khung giá chuyển hướng; ma sát Hình 8.4 Hãm dịng Fuco 8.4 Nghiên cứu thiết bị chạy tầu tự động Một vấn đề đặt vấn đề tự động hoá giao thông vận tải đường sắt xây dựng hệ thống lái tầu tập trung Tức trung tâm huy thu thập tồn thơng tin thơng số đồn tầu sau phối hợp điều khiển đoàn tầu cho hợp lý Hệ thống đòi hỏi việc trang bị phương tiện kỹ thuật truyền tin số, hạn chế nhiễu chống nhiễu đường truyền, xây dựng cấu trúc hệ thống đảm bảo yêu cầu đặt cuối thiết kế thực thi hệ thống Trong tốn truyền thơng tin hệ thống vi xử lý điều kiện phân bố rộng đối tượng điều khiển đóng vai trị quan trọng Việc áp dụng kỹ thuật vi xử lý tạo lĩnh vực toán điều khiển lái tầu tự động phương diện nâng cao khả hệ thống Cụ thể cho phép: - Tham gia đầy đủ hồn tồn vào q trình điều khiển thời gian chạy tầu - Quá trình điều khiển hãm đồn tầu - Q trình hạn chế tốc độ đoàn tầu qua đoạn cần hạn chế tốc độ - Điều khiển đồn tầu theo tiêu chí cho trước điều kiện xuất yếu tố ngoại vi tác động Việc nâng cao khả “thông minh” thiết bị điều khiển đòi hỏi cần thiết ứng dụng toán điều khiển tối ưu đoàn tầu theo tiêu tiết kiệm lượng, xây dựng thuật tốn chương trình điều khiển Xác 180 định tín hiệu điều khiển đầu phù hợp thời gian thực điều kiện có tác động yếu tố nhiễu tác động ngoại vi Như vậy, phương tiện tính tốn số (vi xử lý) ảnh hưởng lớn đến việc xây dựng hệ thống lái tầu tự dộng, thiết kế phần cứng thuật toán điều khiển hệ thống Hệthống lái tàu tự động (ATC) sử dụng để tự động điều khiển tốc độ chạy tàu phù hợp với tín hiệu tốc độ nhận Hệ thống ATC phận quan trọng để đảm bảo an toàn, trì chạy tàu tốc độ cao Trong ATC, thiết bị logic ATC trung tâm tính tốn tốc độ cho phép cho phân khu đóng đường tự động điều khiển tốc độ đoàn tàu Hệ thống ATC "Automatic Train Control", hệ thống cảnh báo tự động AWS (Automatic Warning System) đề cập đến khái niệm đại hơn,với hệ thống bao gồm chức bảo vệ đoàn tàu tự động ATP (Automatic Train Protection), chức điều hành tự động đoàn tàu ATO(Automatic Train Operation) chức giám sát tự động đoàn tàu ATS (Automatic Train Supervision) Công nghệ áp dụng tồn giới để mơ tả cấu trúc hoạt động đường sắt tự động Theo định nghĩa, ATC dùng để toàn hệ thống bao gồm tất chức tự động khác cho số chức nhất, bao gồm mức độ can thiệp tay ATC, gói bao gồm ATP, ATO ATS Các ưu điểm ứng dụng hệ thống tự động lái tầu (ATC) Hiện xu hướng điều khiển đoàn tầu vận hành đường sắt hệ thống đóng đường tự động hệ thống tín hiệu đầu máy Hệ thống khơng cho phép hai đoàn tầu chạy khu gian theo hướng gần mà gây va chạm, hệ thống thể qua đèn báo khu gian thông báo trực tiếp cho lái tầu thơng qua hệ thống tín hiệu đầu máy Các tín hiệu đóng đường tự động phân bố khu gian cho đoàn tầu với tốc độ tính tốn khoảng cách đồn tầu phải hợp lý tránh va chạm Tốc độ tính tốn đồn tầu với trọng lượng biết trước xác định tốn tính tốn sức kéo phù hợp với mặt cắt đường sắt đặc tính kéo đầu máy 181 Để thực việc lái tầu với khoảng cách định trước với hệ thống đóng đường tín hiệu (xanh, đỏ, vàng) người lái tầu cần lái tầu cho đầu máy tiến vào phân khu vào thời điểm mà đèn tín hiệu đặt đầu khu đoạn chuyển từ vàng sang xanh, tức người tài xế luôn phải nhìn thấy đèn tín hiệu mầu xanh Sự chuyển đổi tín hiệu diễn trường hợp vào thời điểm toa xe cuối đoàn tầu phía trước A giải phóng khỏi phân khu Và trình lặp lại phân khu kế tiếp, điều đạt thời gian chạy tầu đoàn tầu A thời gian chạy tầu đoàn tầu B khu đoạn Hình 8.5 Tổng quan hệ thống điều khiến tự động đoàn tàu Nguyên lý phải lặp lại khu đoạn nào, chiều dài khu đoạn khác nên tốc độ đoàn tầu A B khác Nếu đoàn tầu đến chậm khu đoạn cho phép mầu xanh dẫn đến chuỗi chậm trễ đoàn tầu ảnh hưởng đến biểu đồ chạy tầu toàn tuyến Trong trường hợp áp dụng hệ thống lái tầu tự động cho phép điều khiển xác thời gian đến đồn tầu Qua phân tích ta thấy ưu điểm hệ thống lái tầu tự động sau: - Nâng cao độ xác việc thực biểu đồ chạy tầu Lái tầu đoàn tầu biết biểu đồ chạy tầu điểm hành trình, thời gian tầu chạy đến điểm cần phải dừng Thời gian tàu chạy qua điểm cắt khu đoạn biểu đồ hiện, lúc lái 182 tàu điều khiển đồn tàu theo hệ thống đóng đường tự động Do dẫn đến chậm trễ điều khiển qua khu gian Khi lái tàu qua điểm biểu đồ phát lệch thời gian cố gắng điều chỉnh tốc độ đồn tàu cho phù hợp, ứng với tốc độ thích hợp với khu đoạn Với hệ thống tự động lái khắc phục nhiều điểm - Giảm bớt vất vả lái tàu - Nâng cao an toàn chạy tàu - Tiết giảm lượng nhiên liệu đầu máy Hình 8.6 Sơ đồ cấu trúc sử dụng hệ thống điều khiển tự động đoàn tàu ATC (Automatic Train Control) 8.5.Trung tâm điều độ đường sắt Trung tâm điều hành có nhiệm vụ theo dõi kiểm sốt tất hệ thống điều khiển chạy tầu Khi hệ thống điều hành tập trung OCC lý đó, hệ thống điều khiển làm việc chế độ liên khóa đảm bảo chức vận hành tối thiểu trì trạng thái an tồn chạy tầu - Khi xảy tình trạng khẩn cấp, hệ thống OCC cung cấp giải pháp điều hành tập trung phù hợp với khuyến nghị NFPA 130 (tiêu chuẩn an toàn với tầu vận hành đường sắt) 183 - Việc can thiệp vào hệ thống OCC cần cho phép truy nhập dành cho người có trách nhiệm Cấu trúc hệ thống OCC a Trung tâm điều hành chung đặt ga đầu mối gồm: - Một trung tâm giám sát đoàn tầu tuyến (ATS –Automatic Train Supervision) - Hệ thống theo dõi giám sát SCADA cho tuyến cho phép theo dõi điều khiển nguồn lượng kéo lượng khác - Máy chủ trung tâm cho phép mô hoạt động hệ thống theo dõi giám sát b Trung tâm điều khiển cục bộ: Trung tâm giám sát đồn tầu cần bố trí cho tuyến bố trí máy chủ máy in, Hệ thống SCADA theo dõi nguồn điện cấp cho trừng tuyến c Trung tâm điều khiển Depot Được bố trí để thoi dõi đoàn tầu hoạt động nội Depo Hình 8.7 Trung tâm giám sát điều hành Các chức trung tâm giám sát điều hành OCC: - Tự động điều khiển đoàn tầu (ATC) - Thiết bị điều khiển hệ thống giám sát (ECMS) - Hệ thống truyền liệu 184 - Chức quản lý điều hành - Chức quản lý quản trì sủa chữa hệ thống - Quản lý điều khiển giám sát nguồn điện Hệ thống tự động điều khiển đoàn tầu điều khiển tốc độ đoàn tầu, điều khiển dừng, hướng chuyển động, hệ thống liên khóa an toàn chức khác đầu máy Trung tâm OCC cần kiểm soát hoạt động hệ thống tự động điều khiển đoàn tầu, hệ thống thiết kế để điều khiển theo dõi liệu thời gian thực với hệ thống sau: - Hệ thống tín hiệu: giám sát theo dõi trạng thái cảnh báo từ thiết bị khống chế tín hiệu, cung cho phép khống chế cưỡng hệ thống - Hệ thống điện kéo: Cho phép theo dõi trực tiếp tình trạng làm việc hệ thống cung cấp điện kéo phần chuyển mạch, mạch điện thứ cấp sở cấp phần chỉnh lưu nghịch lưu … - Hệ thống cấp nguồn phân tán: Giám sát hệ thống cấp nguồn khác cho đường sắt Quản lý hệ thống truyền liệu Hệ thống OCC kết nối với tất với hệ thóng điều khiển theo dõi thiết bị với tín hiệu hình ảnh âm Đường truyền âm cho phéo kết nối chiều người điều độ người lái tầu Chức điều độ Cho phép xây dựng biểu đồ chạy tầu, đồng thời giám sát người điều độ Chức giám sát việc bảo trì sửa chữa thiết bị: Cho phép giám sát trình bảo trì sửa chữa thiết bị trình khai thác vận hành Các thành phần trung tâm điều hành: Bao gồm phận sau: 185 - Phòng điều độ: nơi làm việc thao tác cán điều hành chạy tầu gồm hình, bàn thao tác để theo dõi trạng thái hệ thống tín hiệu, đồn tầu vận hành, hệ thống cung cấp điện dịng liệu (hình ảnh, âm thanh) hệ thống liên lạc điện thoại, hệ thống liên lạc vô tuyến, hệ thống hỗ trợ khách hành, hệ thống CCTV… - Phòng đặt thiết bị: Nơi lắp đặt thiết bị phục vụ hệ thống OCC Bảng 8.1 Hệ thống tín hiệu sử dụng với đường sắt có tốc 230km/h với tuyến đường sắt tốc độ cao giới Pháp SNCF Đức DB AG Italia FS Áo OBB Thụy Sĩ SBB Anh BR 160 km/h 220 km/h 200 km/h 230 km/h 160 km/h 160 km/h 200 km/h ATP ATS-P ATC ATC ATC ATC ATC ATS Phương thức tín hiệu Mặt đất Trên tàu Trên tàu Trên tàu Trên tàu Trên tàu Mặt đất Phương thức đóng đường Tự động Tự động Tự động Tự động Tự động Tự động Tự động Phát đoàn tàu Mạch điện ray Điều khiển đoàn tàu từ xa Mạch điện ray Mạch điện ray Mạch điện ray Mạch điện ray Mạch điện ray Mạch điện ray Có Có Có Có Có Có Có Khơng Khơng Khơng Không Không Không Tên quốc gia Nhật Bản Tốc độ tối đa Thiết bị nút giao đồng mức Không Nhận xét: Với tốc độ tối đa đường sắt tốc độ cao 200 km/h sử dụng Hệ thống tín hiệu mặt đất Thiết bị bảo vệ tàu tự động ATP Tuy nhiên, với tuyến đường sắt nâng cấp lên tốc độ 350 km/h nên sử dụng tín hiệu tự động điều khiển đồn tàu (on board) ACT 186 Kết luận chương Trong chương 8, đề tài nghiên cứu nguyên tắc hệ thống tín hiệu cho đường sắt tốc độ cao Do đoàn tầu vận hành với tốc độ cao nên yêu cầu với hệ thống điều hành đồn tàu (tín hiệu) có u cầu chặt chẽ, đảm báo yếu tố an toàn chạy tầu lực thông qua tuyến đường Nền tảng hệ thống bao gồm: - Hệ thống tự động điều hành đoàn tầu ATC (Automatic Train Control) - Hệ thống tự động bảo vệ đoàn tầu ATP (Automatic Train Protection) - Hệ thống đóng đường tự động với phân khu di động ABS (Automatic Block Signal System) - Thiết bị chạy tầu tự động Các thiết bị sử dụng công nghệ với hệ thống máy tính điều khiển bao gồm máy tính đặt trung tâm mặt đất máy tính đồn tầu Hệ thống kết nối với thông qua kênh truyền với độ tin cậy cao 187 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sự có mặt đường sắt tốc độ cao Việt Nam góp phần giảm tải cho hệ thống đường bị tải bước cạnh tranh với vận tải đường hàng không cự ly vận tải trung bình dài Việc lựa chọn thông số kỹ thuật cho đường sắt tốc độ cao từ 160km/h đến 200 km/h phù hợp với điều kiện Việt Nam thúc đẩy phát triển vận tải đường sắt xây dựng tuyến giao thơng có lực thơng qua lớn an tồn giảm thời gian lại, mang lại lợi ích kinh tế có ý nghĩa xã hội bối cảnh đường sắt Việt Nam cần phải đáp ứng yêu cầu kinh tế xã hội, góp phần phần quan trọng lĩnh vực giao thông vận tải quốc gia, giảm thiểu nhược điểm vận tải đường hàng không Những nội dung nghiên cứu đề tài đạt được: Dựa so sánh tương quan cơng nghệ, nhóm đề tài tống hợp, phân tích phương án kịch tốc độ khai thác 200 km/h điều kiện nâng cấp hạ tầng tuyến với tốc độ khai thác 300 km/h tương lai Từ đó, đề tài phân tích lựa chọn thơng số kỹ thuật hạ tầng tuyến: bao gồm thông số kỹ thuật tuyến, cầu, hầm, ga, kết cấu tầng phù hợp với chiến lược quy hoạch phát triển đường sắt Việt Nam Đã phân tích lựa chọn thơng số kỹ thuật hệ thống điện kéo, depot, phương tiện thông số kỹ thuật hệ thống thông tin tín hiệu với đường sắt tốc độ cao, tốc độ từ 160km/h đến 200 km/h Các kết nghiên cứu đề tài tài liệu sử dụng lĩnh vực đầu tư xây dựng đường sắt tốc độ cao Việt Nam, sử dụng cho quan tư vấn nghiên cứu, thiết kế, thẩm định dự án xây dựng hệ thống đường sắt tốc độ cao để xây dựng hệ thống phù hợp với điều kiện tự nhiên xã hội Việt Nam, phù hợp với xu công nghệ đường sắt tốc độ cao giới 188 Kết nghiên cứu đề tài sử dụng làm tài liệu tham khảo lĩnh vực cơng trình đường sắt, đầu máy toa xe, thơng tin tín hiệu Việt Nam Kiến nghị Nội dung nghiên cứu đề tài rộng bao gồm từ hạ tầng tuyến, cơng trình điện, thơng tin, tín hiệu Đề tài nghiên cứu thông số kỹ thuật cho đường sắt tốc độ cao Để áp dụng vào điều kiện thực Việt Nam, kết đề tài cần tiếp tục nghiên cứu chuyên sâu thành quy chuẩn, tiêu chuẩn kỹ thuật đường sắt tốc độ cao lĩnh vực cơng trình đường sắt, điện kéo, thơng tin tín hiệu để góp phần thực hoá đường sắt tốc độ cao phù hợp với điều kiện Việt Nam quy hoạch chiến lược phát triển đường sắt theo Quyết định 1468/QĐ-TTg ngày 24 tháng năm 2015 thủ tướng phủ Tuy nhiên, với định hướng chiến lược phát triển đường sắt Việt Nam định 1468/QĐ –TTg thủ tướng phủ nêu rõ: xây dựng tuyến đường sắt đơi khổ 1435 điện khí hóa, ưu tiên sở hạ tầng đáp ứng mục tiêu khai thác tốc độ 350 km/h tương lai Qua nghiên cứu, phân tích so sánh, nhóm đề tài kiến nghị: - Cơ sở hạ tầng tuyến: nên thiết kế với thông số đáp ứng yêu cầu khai thác tốc độ tốc độ cao 350km/h Như khoảng cách tâm hai ray, bán kính đường cong, siêu cao phải đàm bảo tiêu chuẩn cao tốc Vì hạ tẩng đáp ứng yêu cầu dải tốc độ 160 km/h đến 200 km/h, để cải tạo nâng cấp lên tốc độ tốc độ cao phức tạp không kinh tế - Với cơng trình cấp điện phương tiện: tùy theo nhu cầu khai thác, giai đoạn đầu đáp ứng tốc độ khai thác tối đa 200 km/h Ở giai đoạn này, chạy tàu hỗn hợp tàu khách tàu hàng Tuy nhiên, tính phức tạp chạy tàu 189 hỗn hợp nên kiến nghị loại tàu hàng nhẹ Tối ưu chạy tàu khách cải tạo, nâng cầu tuyến cũ dành riêng cho tàu hàng - Do Việt Nam chưa có đường sắt tốc độ cao, nên nghiên cứu thông số kỹ thuật đường sắt tốc độ cao, cần thiết xây dựng quy chuẩn, tiêu chuẩn đường sắt tốc độ cao làm sở cho công tác thiết kế, xây dựng đường sắt tốc độ cao để đạt hiệu cao kinh tế, kỹ thuật - Việc đào tạo nguồn nhân lực, chuẩn bị điều kiện cần thiết cho đường sắt tốc độ cao nên triển khai kinh nghiệm nước có đường sắt tốc độ cao giới để đáp ứng nhu cầu thực tế Việt Nam giai đoạn 190 TÀI LIỆU THAM KHẢO Cấp kỹ thuật đường sắt 22 TCN 362-07 Jica (2009), Báo cáo cuối kỳ nghiên cứu hỗ trợ xây dựng quy chuẩn kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia đường sắt việt nam KOICA (2008), Báo cáo đầu xây dựng điện khí hố đường đơi khổ 1435mm đoạn Nha Trang – Sài Gòn Hà Nội – Vinh VJC (2010), Báo cáo đầu tư xây dựng công trình Đường sắt tốc độ cao Hà nội - thành phố Hồ Chí Minh Báo cáo thẩm tra dự án đường sắt tốc độ cao Hà nội - thành phố Hồ Chí Minh Jica (2009), Báo cáo cuối kỳ nghiên cứu hỗ trợ xây dựngbộ quy chuẩn kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia đường sắt việt nam, Jica (2014), Nghiên cứu lập dự án đường sắt tốc độ cao - khía cạnh kỹ thuật Lê Hải Hà (2010), Nghiên cứu, so sánh thông số kỹ thuật đường sắt tốc độ cao giới lựa chọn ứng dụng tuyến đường sắt tốc độ cao Hà Nội - Thành phố Hồ CHí Minh, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ GTVT Phạm Văn Ký (2011), Thiết kế tuyến đường sắt cao tốc, Nhà xuất GTVT 10 Phạm Sỹ Lợi (2015), Nghiên cứu thông số kỹ thuật đường sắt tốc độ cao đoạn Hà Nội – Vinh, Luận án TSKT 11 Quyết định số 1468/QĐ-TTg ngày 24 tháng năm 2015 thủ tướng phủ phê duyệt điều chỉnh quy hoạch tổng thể phát triển ngành giao thông vận tải đường sắt Việt Nam đến năm 2020 tầm nhìn xa đến năm 2050 Jica (2014), Báo cáo cuối kỳ Nghiên cứu lập dự án đường sắt tốc độ cao đoạn Hà Nội – Vinh TPHCM – Nha Trang, 12 13 Bin Jan, Gong Lian Dai and nnk (2015), “Recent development of design and construction of short span high-speed railway bridges in 191 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 China”, Engineering Structures Journal RSC-G-004-B (2001), Guidelines For The Design of Railway Infrastructure And Rolling Stock, Indian railway standard specification for flat bottom railway rails, 1996 UIC (1999), Characteristics of direct-current overhead contact systems for lines worked at speeds of over 160 km/h and up to 250 km/h Tiêu chuẩn thiết kế đường sắt Hàn Quốc Shigeto Haraguri (2012), “Train control on board system and technologies”, Railway technical institute EN 13803-12010, Railway applications - Track - Track alignment design parameters - Track gauges 1435 mm and wider - Part 1: Plain line Hiraguri, “Sự phát triển hệ thống điều khiển chạy tàu Nhật Bản”, Kerala High Speed Rail between Thiruvananthapuram and Ernakulam - Pre Feasibility Report – 2011 Yoshiyasu HAGIWARA, Mamoru TANAKA, Masayuki UENO (2001), “Evaluation of advantages of high-speed EMUs in the case of series 700 Shinkansen high-speed train with IGBT applied traction systems”, Tove Anderson (2013), Station design on high speed railway in Scandinavia, Master of Science Thesis, Sweden UIC, Principles of high speed rail UIC (2002), "Arrangements to ensure the technical compatibility of highspeed trains",UIC leaflet 660 SIA (1993), Design of railway tunnels, Zurich California High-Speed Train Project (2014), Technical memorandum – Basic of design Japanese Technical Standards Highway department (2006), Structure design manual for Highway and railway, Hongkong Dr Toshiji Takatsu (2013), Mumbai-Ahmedabad High Speed Railway 192 31 32 33 34 35 36 Corridor, presentation at Mumbai university AREMA (2010), American Railway Engineering and Maintenance of Way Association, USA Australia government (2012), A profile of high-speed railways, internal report HTC (2011), Report -Status for High-Speed Networks in Northern Europe Boyana Petkova (2007), Strategic Planning for Rail System Design, Master thesis, Turkey José A Jiménez-Redondo (2013), “High Speed Trains General Overview, International practicum onm implementing on high speed rail in united states”, USA Peter Reinke, Stig Ravn “Twin-tube, single-track high-speed rail tunnels and consequences for aerodynamics, climate, equipment and ventilation” 193 ... sắt tốc độ cao để đảm bảotính khả thi phù h? ??p với điều kiện Việt Nam Phạm vi nghiên cứu Phạm vi đề tài nghiên cứu thông số kỹ thuật để xây dựng đường sắt tốc độ cao từ 160 km/ h đến 200 km/ h đặc. .. cho đường sắt tốc độ cao Việt Nam an tồn cập nhật xu h? ?ớng công nghệ 36 Chương NGHIÊN CỨU CÁC CƠNG TRÌNH H? ?? TẦNG XÂY DỰNG CHO ĐƯỜNG SẮT TỐC ĐỘ CAO 3.1 Nghiên cứu thông số kỹ thuật cho tuyến đường. .. đặc biệt cơng trình h? ?? tầng đáp ứng yêu cầu nâng cấp tốc độ khai thácđến 350 km/ h tương lai Chương NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG SẮT TỐC ĐỘ CAO 1.1 Tổng quan đường sắt tốc độ cao giới 1.1.1 Lịch