Bài toán xác định nhu cầu sức kéo trên đường sắt quốc gia cần rất nhiều thơng số đầu vào. Ở đây quy ước ba loại thơng số đầu vào cơ bản như sau:
+ Thơng số đầu vào tổng quát
Bao gồm các thơng số kỹ thuật của tuyến đường, các thơng số kỹ thuật của phương tiện đầu máy, toa xe.
+ Thơng số đầu vào loại 1
+ Thơng số đầu vào loại 2
Bao gồm các chỉ tiêu khai thác trên đường sắt quốc gia trong những năm gần đây như: quãng đường chạy trung bình ngày đêm, sản lượng trung bình ngày đêm của đầu máy, tốc độ khu đoạn của đầu máy và thời gian dừng của đầu máy ở đoạn và trạm.
Sau đây tiến hành xem xét và lựa chọn các thơng số đầu vào nêu trên.
3.3.1. Lựa chọn các thơng sớ tính tốn tởng quát
3.3.1.1. Lựa chọn các thơng sớ của tuyến đường
Để phục vụ cho việc xác định nhu cầu kéo, cần cĩ các dữ liệu cơ bản về hạ tầng đường sắt như sau:
- Chiều dài các tuyến;
- Độ dốc hạn chế của các tuyến;
- Chiều dài hữu hiệu đường ga trên các tuyến.
Chiều dài và độ dốc lớn nhất của các tuyến trên đường sắt Việt Nam đã được trình bày trong Phụ lục 3.
Chiều dài và độ dốc hạn chế của một số tuyến trên đường sắt quốc gia Việt Nam thể hiện trong bảng 3.7.
Bảng 3.7. Chiều dài và độ dốc hạn chế của một số tuyến trên đường sắt Việt Nam
TT Tuyến đường Độ dốc hạn chế, ‰ Chiều dài, km
1 Hà Nội - Hải Phịng 5,8 102
2 Hà Nội - Đồng Đăng 18,0 162
3 Hà Nội - Quán Triều 8,5 75
4 Hà Nội - Lào Cai 12,5 296
5 Hà Nội - Hạ Long 5,0 131
6 Hà Nội - Đồng Hới 18,0 522
7 Đồng Hới - Diêu Trì 18,0 573
8 Diêu Trì - Sài Gịn 18,0 633
3.3.1.2. Lựa chọn thơng sớ kiểm nghiệm khới lượng đồn tàu theo chiều dài hữu hiệu đường ga
Vì chiều dài đường ga trên các tuyến là khơng đồng nhất, nằm trong phạm vi từ 250 - 350 m, vì vậy cĩ thể tiến hành tính tốn cho 3 phương án: 250, 300 và 350 m. Tuy nhiên, hiện nay theo quy định của ngành ĐSVN, chiều dài đồn tàu trên tuyến HN-SG khơng được vượt quá 300 m. Vì vậy ở đây lựa chọn phương án chiều dài hữu hiệu đường ga là 300 m.
3.3.1.3. Lựa chọn loại đầu máy
Mục tiêu của Luận án là cần xây dựng một Phần mềm tổng hợp để cĩ thể tính tốn với bất kỳ loại đầu máy nào, với các thơng số kỹ thuật cụ thể đã cho trong Phụ lục 1 [14, 41-45, 54-59, 70]. Tuy nhiên, để thuận tiện trong tính tốn và so sánh các phương án tính tốn, đề xuất một số đầu máy mang tính đại diện để tính tốn như sau.
a. Đầu máy kéo tàu trên chính tuyến
Như đã biết, hiện nay, ngành đường sắt Việt Nam đang khai thác tổng số 282 đầu máy diesel với 13 chủng loại, trong đĩ cĩ 272 đầu máy khổ đường 1.000 mm với 11 chủng loại, trong số đĩ cĩ 80 đầu máy D19E, chiếm 29,4% số lượng đầu máy khổ đường 1.000 mm.
Đầu máy D19E do Trung Quốc sản xuất, cĩ cơng suất 1.900 mã lực, tốc độ cấu tạo 120 km/h, tương đối hiện đại, được đưa vào sử dụng gần đây nhất (từ tháng 01 năm 2002), cĩ số lượng lớn nhất trong tổng số đầu máy diesel TĐĐ đang vận dụng chiếm 30,89% về mặt số lượng (80/259), và 46,67% về tổng cơng suất (152.000/325.700 mã lực). Đầu máy D19E do các Xí nghiệp đầu máy Yên Viên, Hà Nội, Đà Nẵng và Sài Gịn quản lý.
Sau nhiều năm khai thác, đầu máy D19E đã phát huy được hiệu quả trong điều kiện hạ tầng của đường sắt Việt Nam cịn hạn chế. Đây là loại đầu máy cĩ cơng suất phù hợp với hướng phát triển của tồn ngành về sức kéo (ưu tiên đầu tư loại đầu máy cĩ cơng suất từ 1.300 - 2.000 mã lực).
Trong tương lai, ngành đường sắt cĩ thể sẽ tiếp tục chế tạo và lắp ráp từ 50 đến 100 đầu máy D19E nhằm thay thế cho các đầu máy cĩ cơng suất nhỏ hơn đã hết niên hạn sử dụng, lúc đĩ nĩ sẽ thực sự là nguồn sức kéo chủ lực của đường sắt Việt Nam.
Do đĩ, tiến hành lựa chọn đầu máy D19E làm cơ sở cho các tính tốn sau này. Các thơng số kỹ thuật, đặc tính sức kéo, sức cản cơ bản đơn vị và chu kỳ sửa chữa của đầu máy D19E đã được trình bày trong Phụ lục 1. Khi tính tốn khối lượng kéo theo độ dốc hạn chế chỉ tính theo tốc độ tính tốn (tốc độ dài hạn V)
tt
b. Đầu máy phụ trợ (vận chuyển nhỏ và dồn)
Tiến hành lựa chọn đầu máy D12E làm đầu máy phụ trợ. Đây là loại đầu máy duy nhất cĩ chu kỳ sửa chữa tính bằng thời gian theo Quy trình sửa chữa của Tổng cơng ty ĐSVN.
Thơng 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 đã được trình bày đầy đủ trong Phụ lục 1 [14, 41-45, 54-59, 70].
3.3.1.4. Lựa chọn loại toa xe
Hiện nay, trên đường sắt Việt Nam sử dụng rất nhiều chủng loại toa xe do nhiều nước khác nhau chế tạo. Thơng 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].
Với Phần mềm được xây dựng, cĩ thể tính tốn với bất kỳ loại toa xe nào, với các thơng số kỹ thuật cụ thể đã cho trong Phụ lục 2. Tuy nhiên, để thuận tiện trong tính tốn và so sánh các phương án tính tốn, đề xuất một số loại toa xe khách và toa xe hàng mang tính đại diện để tính tốn như sau (bảng 3.8).
Bảng 3.8. Thơng số kỹ thuật của của một số loại toa xe
Loại toa xe Tự trọng, t Tải trọng, t Số lượng khách Chiều dài, m
Toa xe khách
Ngồi mềm A64, A44 36 10 64;44 20
Hàng cơm HC-TH2 36 8 - 20
Cơng vụ phát điện CV-PĐ 36 8 - 20
Sức cản cơ bản đơn vị của toa
xe khách 4 trục ổ lăn ,, = 0 1,5 + 0,026V + 0,00029V2, N/kN Toa xe hàng Cĩ mui G-VN 18 35 - 16 Thành cao H 16,5 39,5 - 15
Sức cản cơ bản đơn vị của toa
xe hàng nặng 4 trục ổ lăn ,, =
0
0,7 + 0,04V + 0,00032V2, N/kN
3.3.2. Lựa chọn các thơng sớ đầu vào loại 1
Như đã trình bày ở trên, cĩ khá nhiều các số liệu dự báo ở các thời điểm khác nhau, và các số liệu dự báo này đều cĩ cơ sở pháp lý, đều do Thủ tường Chính phủ hoặc Bộ trưởng Bộ GTVT phê duyệt.
Mặc dù vậy, các số liệu dự báo về khối lượng vận chuyển trên đường sắt quốc gia Việt Nam trong các phương án nĩi trên là khác biệt nhau một cách đáng kể, thậm chí là quá lớn, và cho đến thời điểm này một số phương án dự báo đã trở
nên lạc hậu. Vấn đề đặt ra là cần lựa chọn một số phương án dự báo khả dĩ làm cơ sở cho việc xác định nhu cầu sức kéo trên đường sắt quốc gia Việt Nam.
Tiêu chí để lựa chọn số liệu dự báo là số liệu dự báo phải được phân bổ đầy đủ cho tất cả các tuyến hiện hữu của đường sắt quốc gia, tức là phải bao phủ cho tồn mạng lưới.
Với tiêu chí này chỉ cĩ hai nguồn dự báo đáp ứng được, đĩ là:
- Dự báo của Cơ quan hợp tác Quốc tế Nhật Bản, JICA 1995 cho năm 2020 - Dự báo của “Điều chỉnh Chiến lược PTGTVT VN đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2050” (phê duyệt năm 2015) cho năm 2020.
Ngồi ra, đối với tuyến Hà Nội - Sài Gịn, cĩ 02 nguồn dự báo đáp ứng được, đĩ là:
- Dự báo của Bộ GTVT và Cơ quan hợp tác Quốc tế Nhật Bản JICA năm 2010 (Vitranss 2) cho năm 2020.
- Dự báo của Dự án đường sắt tốc độ cao trên hành lang Bắc-Nam năm 2018 cho năm 2030.
Tĩm lại, trong luận án này sẽ lựa chọn số liệu dự báo của Cơ quan hợp tác Quốc tế Nhật Bản, JICA 1995 cho năm 2020; số liệu dự báo của “Điều chỉnh Chiến lược PTGTVT VN đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2050” (phê duyệt năm 2015) cho năm 2020 để xác định nhu cầu sức kéo cho tồn mạng lưới đường sắt quốc gia.
Đồng thời, lựa chọn số liệu dự báo của Bộ GTVT và Cơ quan hợp tác Quốc tế Nhật Bản JICA năm 2010 (Vitranss 2) cho năm 2020 và số liệu dự báo Dự án đường sắt tốc độ cao trên hành lang Bắc-Nam (năm 2018) cho năm 2030 để xác định nhu cầu sức kéo trên tuyến Hà Nội-Sài Gịn.
Sau khi lựa chọn các nguồn dự báo, sẽ tiến hành tổ hợp các số liệu dự báo nĩi trên để tạo ra các Tổ hợp cơ sở và các phương án tính tốn khác nhau.
Sơ đồ tổng hợp các nguồn số liệu dự báo về khối lượng vận chuyển và khối lượng luân chuyển trên đường sắt quốc gia Việt Nam được lựa chọn cho nội dung luận án thể hiện trên hình 3.74.
Hình 3.74. Sơ đồ tổng hợp số liệu dự báo về khối lượng vận chuyển và khối lượng luân chuyển trên đường sắt quốc gia Việt Nam
Các thơng số đầu vào loại 1 được trình bày trong các bảng 3.9 - 3.16.
3.3.2.1. Thơng sớđầu vào loại 1: theo sớ liệu dự báo của Cơ quan Hợp tác Quớc tế
Nhật Bản (JCA) 1995 cho năm 2020
Bảng 3.9. Thơng số đầu vào loại 1
Theo dự báo về KLVC của JCA 1995 cho năm 2020
TT Thơng số KLVC HK (triệu hk); KLVC HH triệu tấn) Tổ hợp VN.S1.MH1.PASng(i) HN-ĐH ĐH-DT DT-SG HN-HP HN-ĐĐ HN-QT HN-LC HN-HL 1 HK 7,5 5,0 7,5 3,5 1,5 1,1 2,5 2,5 2 HH 7,5 5,0 8,0 3,5 1,8 1,2 6,0 5,0
Bảng 3.10. Thơng số đầu vào loại 1
Theo dự báo về KLLC của JCA 1995 cho năm 2020
TT Thơng số KLLC HK (tỷ hkkm); KLlC HH (tỷ tkm) Tổ hợp VN.S1.MH3A.PAMng(i) HN-ĐH ĐH-DT DT-SG HN-HP HN-ĐĐ HN-QT HN-LC HN-HL 1 HK 3,915 2,865 4,7475 0,357 0,243 0,0825 0,74 0,3275 2 HH 3,915 2,865 5,064 0,357 0,2916 0,09 1,776 0,655
3.3.2.2. Thơng sớ đầu vào loại 1: theo sớ liệu dự báo của Chiến lược Phát triển
GTVT 2015 cho năm 2020
Bảng 3.11. Thơng số đầu vào loại 1
Theo dự báo về KLVC của Chiến lược PTGTVT 2015 cho năm 2020
TT Thơng số KLVC HK (triệu hk); KLVC HH triệu tấn) Tổ hợp VN.S3.MH1.PASng(i) HN-ĐH ĐH-DT DT-SG HN-HP HN-ĐĐ HN-QT HN-LC HN-HL 1 HK 13,27 7,33 14,32 7,38 2,48 0,98 11,45 0,85 2 HH 2,49 2,89 2,65 2,41 3,57 0,42 7,87 3,37
Bảng 3.12. Thơng số đầu vào loại 1
Theo dự báo về KLLC của Chiến lược PTGTVT (2015) cho năm 2020
TT Thơng số KLLC HK (tỷ hkkm); KLlC HH (tỷ tkm) Tổ hợp VN.S3.MH3A.PAMng(i) HN-ĐH ĐH-DT DT-SG HN-HP HN-ĐĐ HN-QT HN-LC HN-HL 1 HK 7,36 11,48 10,59 0,38 0,21 0,03 1,03 0,05 2 HH 4,16 4,92 3,41 0,22 0,55 0,01 2,23 0,37
3.3.2.3. Thơng sớ đầu vào loại 1: theo sớ liệu dự báo của JCA 1995 và Vitrass 2-
2010 cho năm 2020
Bảng 3.13. Thơng số đầu vào loại 1
Theo dự báo về KLLC của JCA 1995 cho năm 2020 và Vitranss 2 (2010) cho năm 2020
TT Thơng số
KLLC HK (tỷ hkkm); KLlC HH (tỷ tkm)
Tổ hợp B.S1.MH3A. PAMng(i)+ HS.S2.MH3A.PAMng(i)
HN-ĐH ĐH-DT DT-SG HN-HP HN-ĐĐ HN-QT HN-LC HN-HL
1 HK 1,62 2,53 2,34 0,357 0,243 0,0825 0,74 0,3275
2 HH 4,09 4,83 3,35 0,357 0,2916 0,09 1,776 0,655
3.3.2.4. Thơng sớ đầu vào loại 1: theo sớ liệu dự báo của Chiến lược Phát triển GTVT 2015 và và Vitrass 2-2010 cho năm 2020
Bảng 3.14. Thơng số đầu vào loại 1
Theo dự báo về KLLC của Chiến lược PTGTVT 2015 cho năm 2020 và Vitranss 2 (2010) cho năm 2020
TT Thơng số
KLLC HK (tỷ hkkm); KLlC HH (tỷ tkm)
Tổ hợp B.S3.MH3A. PAMng1+ HS.S2.MH3A.PAMng1
HN-ĐH ĐH-DT DT-SG HN-HP HN-ĐĐ HN-QT HN-LC HN-HL
1 HK 1,62 2,53 2,34 0,38 0,21 0,03 1,03 0,05
2 HH 4,09 4,83 3,35 0,22 0,55 0,01 2,23 0,37
3.3.2.5. Thơng sớ đầu vào loại 1: theo sớ liệu dự báo của JCA 1995 cho năm 2020
và của Dựán ĐSTĐC trên trục Bắc - Nam cho năm 2030
Bảng 3.15. Thơng số đầu vào loại 1
Theo dự báo về KLVC của JCA 1995 cho năm 2020 và Dự án ĐSTĐC (2018) cho 2030
TT Thơng số KLVC HK (triệu hk); KLVC HH triệu tấn) Tổ hợp B.S1.MH1. PASng(i)+ HS.S4.MH1.PASng(i) HN-V V-NT NT-SG HN-HP HN-ĐĐ HN-QT HN-LC HN-HL 1 HK 7,665 7,0 9,125 3,5 1,5 1,1 2,5 2,5 2 HH 10,22 10,22 8,855 3,5 1,8 1,2 6,0 5,0
3.3.2.6. Thơng sớđầu vào loại 1: theo sớ liệu dự báo của Chiến lược PTGTVT 2015 cho năm 2020 và của Dựán ĐSTĐC trên trục Bắc - Nam cho năm 2030
Bảng 3.16. Thơng số đầu vào loại 1
Theo dự báo về KLVC của Chiến lược PTGTVT 2015 và Dự án ĐSTĐC (2018) cho 2030
TT Thơng số KLVC HK (triệu hk); KLVC HH triệu tấn) Tổ hợp B.S3.MH1.PASng(i) + HS.S4.MH1.PASng(i) HN-V V-NT NT-SG HN-HP HN-ĐĐ HN-QT HN-LC HN-HL 1 HK 7,665 7,0 9,125 7,38 2,48 0,98 11,45 0,85 2 HH 10,22 10,22 8,855 2,41 3,57 0,42 7,87 3,37
3.3.3. Lựa chọn các thơng sớ đầu vào loại 2
3.3.3.1. Quãng đường chạy trung bình ngày đêm của đầu máy
Các phương án tính tốn với quãng đường chạy trung bình ngày đêm của đầu máy được thiết lập trên cơ sở số liệu thống kê ở thời điểm hiện tại, tức là theo trị số trung bình trong giai đoạn 2015 -2020 (Sng + %) cộng với mức gia tăng từ nay đến năm 2030 lần lượt là 10, 20, 25 và 30%.
Các phương án thơng số đầu vào loại 2 theo quãng đường chạy trung bình ngày đêm của đầu máy được cho trong bảng 3.17.
Bảng 3.17. Các thơng số đầu vào loại 2
quãng đường chạy trung bình ngày đêm của đầu máy, km
PA Thơng số Khu đoạn
HN-ĐH ĐH-DT DT-SG HN-HP HN-ĐĐ HN-QT HN-LC HN-HL 1 (+0%) K 670 670 670 370 460 230 450 320 H 320 320 320 270 260 150 300 150 2 (+10%) K 737 737 737 407 506 253 495 352 H 352 352 352 297 286 165 330 165 3 (+20%) K 804 804 804 444 552 276 540 384 H 384 384 384 324 312 180 360 180 4 (+25%) K 838 838 838 463 575 288 563 400 H 400 400 400 338 325 188 375 188 5 (+30%) K 871 871 871 481 598 299 585 416 H 416 416 416 351 338 195 390 195
3.3.3.2. Sản lượng trung bình ngày đêm của đầu máy
Các phương án tính tốn với sản lượng trung bình ngày đêm của đầu máy được thiết lập trên cơ sở số liệu thống kê ở thời điểm hiện tại, tức là theo trị số trung bình trong giai đoạn 2015 -2020 (Mng + %) cộng với mức tăng trưởng từ nay đến năm 2030 lần lượt là 10, 20, 25 và 30%.
Các phương án thơng số đầu vào loại 2 theo sản lượng trung bình ngày đêm của đầu máy được cho trong bảng 3.18.
Bảng 3.18. Các thơng số đầu vào loại 2
Sản lượng trung bình ngày đêm của đầu máy, tkm cả bì
PA Thơng số Khu đoạn HN-ĐH ĐH-DT DT-SG HN-HP HN-ĐĐ HN-QT HN-LC HN-HL 1 (+0%) K 308.202 308.202 308.202 174.762 104.712 45.733 197.342 107.926 H 219.397 219.397 219.397 238.919 144.712 59.445 190.225 124.153 2 (+10%) K 339.483 339.483 339.483 192.239 115.183 50.306 217.076 118.718 H 241.337 241.337 241.337 262.811 159.311 65.389 209.248 136.568 3 (+20%) K 369.843 369.843 369.843 209.715 125.654 54.879 236.810 129.511 H 263.276 263.276 263.276 286.702 173.794 71.333 228.270 148.983 4 (+25%) K 385.253 385.253 385.253 218.453 130.890 57.166 246.678 134.907 H 274.246 274.246 274.246 298.648 181.036 74.306 237.781 155.191 5 (+30%) K 400.663 400.663 400.663 227.191 136.125 59.452 256.545 140.303 H 285.216 285.216 285.216 310.594 188.277 77.278 247.293 161.398
3.3.3.3. Tớc độ khu đoạn của đầu máy
Các phương án tính toán với tốc độ khu đoạn trung bình ngày đêm của đầu máy được thiết lập trên cơ sở số liệu thống kê ở thời điểm hiện tại, tức là theo trị số trung bình trong giai đoạn 2015 -2020 (Vkd+%) cộng với mức gia tăng trưởng từ nay đến năm 2030 lần lượt là 10, 20, 25 và 30%.
Các phương án thơng số đầu vào loại 2 theo tốc độ khu đoạn của của đầu