1.1.1. Tổng quan về cơ sở hạ tầng đường sắt quốc giaViệt Nam
Hiện nay mạng lưới vận tải đường sắt Việt Nam có các tuyến cơ bản sau đây [11,13-14,60-61]:
1.Tuyến Hà Nội - Lào Cai: 296 km, khổ đường 1.000 mm
2.Tuyến Hà Nội - Quán Triều: 75 km đường lồng khổ 1.000 mm và 1.435 mm (Trên thực tế đây là tuyến Gia Lâm - Yên Viên - Đông Anh - Lưu Xá - Quán Triều: 75 km đường lồng khổ 1.000 mm và 1.435 mm)
3.Tuyến Hà Nội - Đồng Đăng: 163 km đường lồng khổ 1.000 mm và 1.435 mm (Trên thực tế đây là tuyến Gia Lâm - Yên Viên - Kép - Đồng Đăng: 163 km đường lồng khổ 1.000 mm và 1.435 mm)
4.Tuyến Hà Nội - Hải Phòng: 102 km, khổ đường 1.000 mm 5. Tuyến Hà Nội - Sài Gòn: 1726 km, khổ đường 1.000 mm Ngồi ra cịn một số tuyến nhánh như sau:
6.Tuyến Bắc Hồng - Văn Điển: 40 km khổ đường 1.000 mm
7.Tuyến Yên Viên - Kép - Hạ Long: 175 km, khổ đường 1.000 mm và 1.435 mm 8.Tuyến Lưu Xá - Kép - Hạ Long: 136 km, khổ đường 1.435 mm
Sơ đồ tổng thể mạng lưới đường sắt Việt Nam được thể hiện trên hình 1.1a- 1.1c [11,13-14].
Hình 1.1a. Sơ đồ tổng thể mạng lưới đường sắt Việt Nam trong quá khứ, hiện tại và dự kiến trong tương lai
Hình 1.1b. Sơ đồ tổng thể mạng lưới đường sắt Việt Nam hiện nay (kèm theo sơ đồ cầu Long Biên và cầu Thăng Long)
Hình 1.1c. Sơ đồ tổng thể mạng lưới đường sắt Việt Nam hiện nay 41
Thông số cơ bản về chiều dài tuyến đường sắt Việt Nam thể hiện trong bảng 1.1 [14, 60-61].
Bảng 1.1. Thông số cơ bản về chiều dài tuyến đường sắt Việt Nam
TT Khổ đường Tổng thể Đường chính Đường ga, nhánh
1 Đường 1.000 mm, km 2.632,248 2.261,06 371,188 2 Đường lồng (1.000 mm và 1.435 mm), km 292,183 219,66 72,523 3 Đường 1.435 mm, km 222,206 188,988 33,218 4 Tổng cộng, km 3.146,638 2.669,708 476,93
Mật độ của mạng lưới đường sắt Việt Nam nói chung so với dân số và diện tích lãnh thổ đều rất thấp: 35,135m/1.000 dân và 0,008125 km/km2 lãnh thổ.
Các thông số kỹ thuật về hạ tầng đường sắt [14, 60-61] được trình bày trong Phụ lục 3. Dưới đây trình bày một số thông tin cơ bản nhất.
Ray
Trên các tuyến đường sắt Việt Nam sử dụng nhiều loại ray: ray 24 kg/m, 25 kg/m, 30 kg/m, 38 kg/m, 43 kg/m và một số ít ray 50 kg/m. Hầu hết tất cả đều là loại ray ngắn khơng hàn liền, chỉ có một số ít km sử dụng ray hàn liền. Tuyến đường sắt Hà Nội - Sài Gịn sử dụng chủ yếu là ray 43 kg/m.
Bình diện
Tổng số đường cong trên đường chính các tuyến là 3.468 đường cong. Tổng chiều dài đường cong/Tổng chiều dài toàn tuyến là 696,858 km/2.669,708 km chiếm tỷ lệ 26,1%. Tổng chiều dài đường cong lớn chiếm 26,1% trên chiều dài tồn tuyến; có nhiều đường cong bán kính nho nho R < 300 m, cá biệt cịn có đường cong bán kính R < 100 m. Các đường cong bán kính nho phân bổ rải rác tại các khu vực có địa hình hiểm trở, phức tạp, khó khắc phục cải tạo đã hạn chế rất lớn đến tốc độ chạy tàu.
Trắc dọc tuyến
Chiều dài và độ dốc lớn nhất trên các tuyến trên đường sắt Việt Nam đã được trình bày trong Phụ lục 3. Độ dốc lớn nhất trên một số tuyến là 17‰ đến 18‰.
Đường ngang
Trên tồn mạng đường sắt Việt Nam hiện có 1.427 vị trí đường ngang hợp pháp (có mặt lát đường bộ qua đường sắt bằng tấm đan bê tông hoặc láng nhựa cấp phối để giao thông đường bộ qua đường sắt được dễ dàng). Mật độ bình qn 2 km
đường sắt chính tuyến có 1 đường ngang. Ngồi ra có tới 4.042 đường ngang là lối đi tự mở (bất hợp pháp), điều này ảnh hưởng rất lớn tới việc nâng cao tốc độ chạy tàu và tiểm ẩn nhiều nguy cơ mất an toàn chạy tàu.
Nhà ga
Trên toàn tuyến đường sắt Việt Nam có tổng số 297 khu ga (trong đó có ga Đà Lạt và ga Trại Mát), cịn tuyến Hà Nội - TP. Hồ Chí Minh có 169 ga. Chiều dài đường ga ngắn, không lớn hơn 350 m.
Hệ thống thông tin
Trên đường sắt Việt Nam sử dụng hệ thống tải ba dây trần cột bê tông kết hợp cáp đồng đường dài, dùng để tổ chức các loại hình thơng tin như: thơng tin đường dài, thơng tin khu vực, thông tin chuyên dùng (gồm điều độ chạy tàu và dưỡng lộ - các ga, thơng tin truyền dẫn tín hiệu điều khiển chạy tàu, thơng tin cho các gác ghi, chắn đường ngang).
Tổng số chiều dài đường dây trần hiện tại của tồn ngành đường sắt do 5 Cơng ty Thơng tin tín hiệu (TTTH) quản lý là 2.620 km trục đường dây trần thơng tin.
Hệ thớng tín hiệu
Trên tuyến đường sắt Thống nhất có 167 ga, trong đó có 20 ga đèn màu, ghi động cơ; 145 ga đèn màu, ghi khố điện. Tồn tuyến sử dụng phương thức đóng đường nửa tự động với tổng chiều dài 1.726 km. Công lệnh tốc độ chạy tàu trên tuyến lớn nhất là 100 km/h.
1.1.2. Tổng quan về phương tiện đầu máy, toa xe đường sắt Việt Nam
1.1.2.1. Về đầu máy
Hiện nay ngành đường sắt Việt Nam đang quản lý và sử dụng tổng cộng 282 đầu máy diesel với 13 chủng loại được nhập từ 9 quốc gia khác nhau như Liên Xô trước đây (D4H), Australia (D5H), Mỹ (D9E), Trung Quốc (D10H), Rumani (D11H), Cộng hoà Séc (Tiệp Khắc trước đây) (D12E), Ấn Độ (D13E), Vương quốc Bỉ (D18E), Trung Quốc (D10H, D14E, D19Er và D19E), Cộng hoà Liên bang Đức (D20E), và do vậy chúng khá đa dạng về kết cấu, kiểu loại truyền động và dải cơng suất. Các loại đầu máy nói trên bao gồm hai loại truyền động: truyền động thuỷ lực (D4H, D5H, D10H và D11H) và truyền động điện (D9E, D12E, D13E, D14E, D18E,
D19E và D20E). Xét về dải cơng suất có thể phân thành hai nhóm: đầu máy cơng suất nho (với Ne < 900 mã lực) gồm D4H và D5H, và đầu máy công suất lớn (với Ne ≥ 900 mã lực) gồm D9E, D10H, D11H, D12E, D13E, D14E, D18E, D19E và D20E. Các đầu máy đang vận dụng có dải cơng suất từ 500 đến 2.000 mã lực, với tổng công suất khoảng 400.000 mã lực, tốc độ cấu tạo không vượt quá 120 km/h [13-14, 70].
Số lượng đầu máy đang sử dụng trong ngành đường sắt Việt Nam hiện nay được thể hiện trong bảng 1.2.
Số lượng đầu máy sử dụng tại các xí nghiệp đầu máy trong ngành đường sắt Việt Nam và được thể hiện trong bảng 1.3.
Bảng 1.2. Số lượng đầu máy sử dụng trong ngành đường sắt Việt Nam
T T Loại đầu máy Cơng suất, mã lực Tổng số Tổng cơng suất, mã lực Nước sản xuất/Năm sản xuất Tình trạng Đang vận dụng Dừng vận dụng Số lượng Tổng công suất, mã lực I Khổ 1.000 mm 1 D4H 400 3 1.200 Liên Xô/1976 0 0 3 2 D5H 500 11 5.500 Australia/1962 6 3.000 5
3 D8E 800 2 1.600 Trung Quốc-
Việt Nam/2000 0 0 2 4 D9E 900 31 27.900 Mỹ/1963 30 27.000 1 5 D10H 1.000 30 30.000 Trung Quốc/ 1978 27 27.000 3 6 D11H 1.100 21 23.100 Rumani/1978 18 19.800 3 7 D12E 1.200 38 45.600 CH Sec/1985 34 40.800 4 8 D13E 1.300 24 31.200 Ấn Độ/1984, 2002 22 28.600 2 9 D18E 1.800 16 28.800 Bỉ/2007 16 28.800 0
10 D19E 1.900 80 152.000 Trung Quốc/
2001, 2007, 2011 80 152.000 0
11 D20E 2.000 16 32.000 Đức/2007 16 32.000 0
Tổng 272 378.900 - 249 359.000 23
II Khổ 1.435 mm
1 D14Er 1.400 5 7.000 Trung Quốc 5 7.000 0
2 D19Er 1.900 5 9.500 Trung Quốc 5 7.000 0
Tổng 10 16.500 - 10 16.500 0
Tổng cộng 282 395.400 - 259 375.500 23
Bảng 1.3. Số lượng đầu máy sử dụng tại các xí nghiệp đầu máy trong ngành đường sắt Việt Nam
T T Xí nghiệp đầu máy Loại đầu máy Cơng suất, mã lực Tổng số Tổng cơng suất, mã lực Tình trạng Đang vận dụng Dừng vận dụng Số lượng Tổng công suất, mã lực 1 Hà Nội D4H 400 1 400 0 0 1 D8E 800 2 1.600 0 0 2 D12E 1.200 22 26.400 20 24.000 2 D19E 1.900 30 57.000 30 57.000 0 Tổng 55 85.400 50 81.000 5 2 Yên Viên D5H 500 11 5.500 6 3.000 5 D9E 900 8 7.200 7 6.300 1 D10H 1.000 30 30.000 27 27.000 3 D12E 1.200 9 10.800 8 9.600 1 D19E 1.900 8 15.200 8 15.200 0 D14Er 1.400 5 7.000 5 7.000 0 D19Er 1.900 5 9.500 5 9.500 0 Tổng 76 85.200 66 77.600 10 3 Vinh D4H 400 2 800 0 0 2 D9E 900 11 9.900 11 9.900 0 D13E 1.300 10 13.000 9 11.700 1 D18E 1.800 16 28.800 16 28.800 0 Tổng 39 52.500 36 50.400 3 4 Đà Nẵng D11H 1.100 21 23.100 18 19.800 3 D12E 1.200 7 8.400 6 7.200 1 D19E 1.900 8 15.200 8 15.200 0 D20E 2.000 16 32.000 16 32.000 0 Tổng 52 78.700 48 74.200 4 5 Sài Gòn D9E 900 12 10.800 12 10.800 0 D13E 1.300 14 18.200 13 16.900 1 D19E 1.900 34 64.600 34 64.600 0 Tổng 60 93.600 59 92.300 1 Tổng cộng 282 395.400 259 375.500 23
Thông số kỹ thuật của các loại đầu máy sử dụng trong ngành ĐSVN bao gồm cả các chu kỳ bảo dưỡng sửa chữa hiện hành [13-14, 41-45, 54-59, 70] đã được trình bày đầy đủ trong Phụ lục 1.
Một điều đáng chú ý là, nhiều loại đầu máy đã trải qua 40, 50 năm sử dụng. Theo Nghị định 65 của Chính phủ [30] quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Đường sắt Việt Nam [31] có hiệu lực từ 1/7/2018, niên hạn đối với đầu máy chạy trên đường sắt quốc gia không quá 40 năm. Nghị định 65 cũng quy định lộ trình thực hiện niên hạn này.
Đến 31/12/2022 là thời hạn cuối theo Nghị định 65, các đầu máy không được kéo dài niên hạn sử dụng. Khi đó, Tổng Cơng ty ĐSVN sẽ chỉ cịn khoảng 200 đầu máy được vận dụng.
Theo lộ trình này, đến năm 2025 ngành ĐSVN chỉ còn 144 đầu máy và đến năm 2030 chỉ còn 116 đầu máy bao gồm 80 đầu máy D19E (nhập từ Trung Quốc năm 2002, lắp ráp tại Việt Nam các năm 2007, 2011); 16 đầu máy D20E (nhập từ Cộng hòa Liên bang Đức năm 2007) và 10 đầu máy D13E (nhập từ Ấn Độ năm 2010).
Vì vậy, để đáp ứng được nhu cầu vận chuyển, trong thời gian tới cần phải đầu tư nhiều đầu máy mới để thay thế dần dần đầu máy cũ đến niên hạn. Theo Tổng Công ty ĐSVN, để thực hiện theo lộ trình này, cần hàng nghìn tỷ đồng để đầu tư thay mới đầu máy.
1.1.2.2. Về toa xe
Thông số kỹ thuật của các loại toa xe sử dụng trong ngành ĐSVN được trình bày đầy đủ trong Phụ lục 2 [13-14, 62-63].
Hiện nay ngành đường sắt Việt Nam đang sử dụng 5.778 toa xe các loại, trong đó chủ yếu là toa xe Trung Quốc, Rumani, Ấn Độ và Việt Nam. Cụ thể:
-Toa xe khách: tổng số 1.008 toa xe, bao gồm 23 chủng loại.
- Toa xe hàng: tổng số 4.770 toa xe, bao gồm 18 chủng loại, trong đó toa xe khổ đường 1.000 m là 4.445 xe; toa xe khổ đường 1.435 mm là 325 xe.
Trong khoảng 5 năm trở lại đây, với nhu cầu nâng cao chất lượng dịch vụ vận tải, hướng đến khách hàng nhằm từng bước lấy lại thị phần của vận tải đường sắt, ngành Đường sắt Việt Nam đã tập trung đầu tư, đóng mới phương tiện toa xe khách, toa xe hàng, theo đó nhiều dự án đầu tư đã được triển khai thực hiện và hoàn thành, từng bước thay đổi tích cực chất lượng phục vụ xã hội của vận tải đường sắt.
1.1.3. Các cơ sở kỹ thuật về đầu máy, toa xe
a. Các cơ sở công nghiệp đầu máy, toa xe
Ngành đường sắt Việt Nam có ba cơ sở cơng nghiệp chính, bao gồm: 1.Công ty Cổ phần Xe lửa Gia Lâm;
2.Công ty Cổ phần Xe lửa Dĩ An;
3.Công ty Cổ phần toa xe Hải Phịng (đã thối vốn 100%).
b.Các cơ sở kỹ thuật nghiệp vụ đầu máy
Ngành đường sắt Việt Nam có năm cơ sở kỹ thuật nghiệp vụ đầu máy, bao gồm: 1.Chi nhánh Xí nghiệp đầu máy Yên Viên;
2.Chi nhánh Xí nghiệp đầu máy Hà Nội; 3.Chi nhánh Xí nghiệp đầu máy Vinh; 4.Chi nhánh Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng; 5.Chi nhánh Xí nghiệp đầu máy Sài Gịn.
Trong đó tại Hà Nội có 2 xí nghiệp, cịn trên tuyến Hà Nội - Thành phố Hồ Chí Minh có 4 xí nghiệp. Hiện nay các cấp BDSC đầu máy, kể cả đại tu, đều được tiến hành tại các depo (xí nghiệp) đầu máy. Ở Việt Nam chưa có nhà máy sửa chữa (đại tu) đầu máy, cũng như chưa có nhà máy chế tạo phụ tùng đầu máy.
c. Các cơ sở kỹ thuật nghiệp vụ toa xe
Ngành đường sắt Việt Nam có năm cơ sở kỹ thuật nghiệp vụ toa xe trực thuộc các Công ty Cổ phần Vận tải Đường sắt, bao gồm:
1.Chi nhánh toa xe hàng Hà Nội; 2.Chi nhánh toa xe Hà Nội; 3.Chi nhánh toa xe Vinh; 4.Xí nghiệp toa xe Đà Nẵng; 5.Xí nghiệp toa xe Sài Gòn.
Trang thiết bị kỹ thuật của các cơ sở công nghiệp và cơ sở kỹ thuật nghiệp vụ đầu máy, toa xe cịn lạc hậu, khơng đồng bộ dẫn đến năng lực lắp ráp đầu máy, chế tạo toa xe cũng như bảo dưỡng sửa chữa đầu máy, toa xe còn hạn chế; đặc biệt chưa đủ năng lực đại tu đầu máy, toa xe một cách đúng nghĩa.
Hệ thống đường sắt hiện tại của Việt Nam được coi là đã định hình. Các đường quay vịng đầu máy cũng như các chế độ vận chuyển đầu máy đối với các tuyến phía
bắc cũng có thể coi là đã định hình và ít có khả năng thay đổi. Trên tuyến Hà Nội - TP. HCM các đường quay vòng đầu máy hiện hành được coi là các đường quay vòng dài.
Khi giải quyết các bài toán cụ thể trong thời gian hiện tại về nghiệp vụ đầu máy, có thể sử dụng các chế độ vận chuyển tiên tiến khác của đầu máy mà ở Việt Nam chưa áp dụng như chế độ vận chuyển bán tuần hoàn hoặc tuần hoàn kết hợp với chế độ lái tàu luân phiên v.v... Khi sử dụng các chế độ vận chuyển khác nhau sẽ dẫn đến nhu cầu sử dụng sức kéo cho một khối lượng vận tải xác định là khác nhau và cuối cùng hiệu quả kinh tế là khác nhau.
Như vậy, trên tuyến Hà Nội - TP. HCM có thể xây dựng các phương án đường quay vòng khác nhau, các phương án chế độ vận chuyển khác nhau, đồng thời căn cứ khối lượng vận chuyển hành khách và hàng hóa cụ thể có thể xác định được nhu cầu sức kéo cho các phương án khác nhau, từ đó có thể so sánh và lựa chọn phương án sử dụng sức kéo hợp lý nhất cho tuyến này nói riêng và tồn ngành đường sắt nói chung.
Mặt khác trong tương lai, việc bố trí 4 Xí nghiệp đầu máy trên tuyến Hà Nội - TP. HCM và các phương thức quay vòng đầu máy hiện hành liệu có cịn phù hợp hay khơng? Cho đến nay vẫn chưa có một nghiên cứu đầy đủ nào đề cập tới các vấn đề nêu trên, do đó việc tính tốn các chế độ quay vịng đầu máy hợp lý trong ngành đường sắt Việt Nam nói chung và cho tuyến Hà Nội - TP. Hồ Chí Minh nói riêng, là vấn đề cần được quan tâm nghiên cứu, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
Trong tương lai, có thể xảy ra một số kịch bản về quy hoạch các cơ sở vận dụng đầu máy trong ngành ĐSVN như sau:
Kịch bản 1:
Giữ nguyên hiện trạng, tức là ngành đường sắt Việt Nam có 5 xí nghiệp đầu máy: 1.Chi nhánh Xí nghiệp đầu máy Yên Viên;
2.Chi nhánh Xí nghiệp đầu máy Hà Nội; 3.Chi nhánh Xí nghiệp đầu máy Vinh; 4.Chi nhánh Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng; 5. Chi nhánh Xí nghiệp đầu máy Sài Gịn. Kịch bản 2: Có 4 xí nghiệp đầu máy
1.Chi nhánh Xí nghiệp đầu máy Yên Viên; 2.Chi nhánh Xí nghiệp đầu máy Hà Nội;
3.Chi nhánh Xí nghiệp đầu máy Đà Nẵng; 4.Chi nhánh Xí nghiệp đầu máy Sài Gịn.
Trong đó Chi nhánh Xí nghiệp đầu máy Vinh được sáp nhập với Chi nhánh Xí nghiệp đầu máy Hà Nội. Khi đó Chi nhánh Xí nghiệp đầu máy Hà Nội có một