Bạn Trí Đạt viết : TẠI SAO THIẾT KẾ TỐC ĐỘ 350 KM/H NHƯNG TÀU PHẢI GIẢM TỐC ĐỘ XUỐNG 260-280 KM/H KHI VẬN HÀNH HỖN HỢP KHÁCH VÀ HÀNG
Vấn đề này đang được nhiều người hiểu nhầm là tàu hàng chạy chậm nên tàu khách phải chạy chậm lại cho phù hợp điều độ. Bản chất không phải vậy.
Hiện nay một số quốc gia vận hành đường sắt tốc độ cao (ĐSTĐC) hỗn hợp tàu khách và tàu hàng thì thường tổ chức tàu khách chạy ban ngày, tàu hàng chạy ban đêm. Hai loại tàu này không xung đột về thời gian. Tuy nhiên khi vận hành hỗn hợp thì phải giảm tốc độ tàu khách xuống chỉ còn 260-280km/h. Sau đây là lý giải:
1. TỐC ĐỘ TÀU HÀNG
- Theo Tiêu chuẩn TCVN 13594 đã trình bày các mô hình tải trọng để gây hiệu ứng cho cầu đường sắt. Phụ lục K gồm có các loại tàu hàng có 22,5 tấn/trục và 25 tấn/trục. Tốc độ tàu hàng từ 80-120 km/h (xem Hình 1).
- Theo các quy định châu Âu về mạng lưới đường sắt châu Âu (1315/2013 và 2024/1679) tốc độ tàu hàng ≥100km/h, tải trọng trục ≥22,5 tấn (Hình 2).
- Theo tài liệu “TEN-T Railway Axes: An Overview of the EU Technical Requirements”, tàu hàng không chạy ở 160 km/h vì tiêu thụ điện năng lớn và khoảng hở giữa các toa hàng, bố trí chất tải khác nhau gây sức cản gió lớn, không bảo đảm kinh tế; đồng thời theo tài liệu “Requirements toward the freight system of 2030-2050” tàu hàng chạy ở 160 km/h thì cần loại ray >70kg/m (Hình 3).
Như vậy, với lựa chọn tàu hàng tải trục 22,5 tấn, nên chọn thiết kế với tốc độ 100-120 km/h để bảo đảm thỏa mãn các yêu cầu trên, có thể liên vận và bảo đảm hiệu quả kinh tế.
2. BÁN KÍNH CONG NẰM PHỤ THUỘC VÀO TÀU HÀNG
Trong đường cong có tốc độ tối đa và tốc độ tối thiểu: tốc độ tối đa để tàu không văng ra ngoài hoặc hư hoại ray lưng, tốc độ tối thiểu để tàu chạy chậm (tàu hàng) không làm hư hoại ray bụng.
Đối với tuyến hỗn hợp thì tàu hàng sẽ quyết định thông số hình học tuyến. Mình đã có bài đăng Tạp chí cầu đường và nêu nhận xét này (số tháng 7/2023). Trùng hợp là UIC cũng nêu nhận xét này : “Đặc điểm của các tuyến mới cho vận hành hỗn hợp khách và hàng, thường được quyết định bởi các tàu yêu cầu cao, thường là tàu hàng. Do đó, các giới hạn nghiêm ngặt về độ dốc và độ nghiêng, các lực tác động siêu cao, dẫn đến cần nhiều kết cấu thép và bê tông, nhiều hầm, nhiều công tác đất và yêu cầu đầu tư lớn.” (Hình 4)
Tại bài viết này (
https://www.facebook.com/chidat.nguyen/posts/pfbid0vu2gfdCekRaEEqfBrP6ia5oqtvDEfNfnvXTpsHmQKcx5Ny1aMpzWj1d4hVm14fVql ) thì mình cũng đã nêu công thức tính toán bán kính khi có 2 dải tốc độ (tàu khách và tàu hàng). Theo đó tùy theo siêu cao thiếu + thừa, xét số lượng đường cong chủ yếu trên tuyến ĐSTĐC Bắc - Nam (có 129 đường cong từ 6500m - 8000m), trường hợp ưu tiên (siêu cao thiếu 30-60mm, siêu cao thừa 15-25mm) thì chỉ thỏa mãn hỗn hợp tàu khách 200km/h + tàu hàng 100km/h, còn trong trường hợp thông thường (siêu cao thiếu 70-90mm, siêu cao thừa 30-50mm) có thể vận hành hỗn hợp tàu khách 260 km/h + tàu hàng 100km/h và tàu khách 280 km/h + tàu hàng 120 km/h.
Trong trường hợp chỉ chạy riêng tàu khách, thì chỉ cần lấy theo giá trị bán kính của tàu tốc độ cao, tức là có thể đảm bảo chạy 350 km/h khi bán kính trên 6500m.
Tóm tắt lại, với tàu hàng có tải trọng trục 22,5 tấn, tốc độ 120km/h + tàu khách 280 km/h và tốc độ 100km/h + tàu khách 260 km/h phù hợp với tuyến tuyến ĐSTĐC Bắc - Nam. (Hình 5)
3. TỐC ĐỘ CÀNG CAO, GIA TỐC CÀNG NHỎ, THỜI GIAN VÀ QUÃNG ĐƯỜNG TĂNG/GIẢM TỐC CÀNG LỚN
Viện sĩ Trạch Uyển Minh, tác giả của khá nhiều đầu sách đường sắt tốc độ cao (đã có cuốn được dịch sang tiếng Việt) có thông tin muốn từ 0 lên 350 km/h cần thời gian khoảng 12 phút 30 giây. Cái này tương ứng gia tốc chỉ 0,13m/s2.
Tham khảo quy định của châu Âu, các gia tốc tăng/giảm từ 0-350km/h và 350-0km/h cần trải qua các mức lần lượt (Hình 6).
Ví dụ tuyến Jakarta - Bandung (Indonesia) dài 142km, chỉ có đoạn từ Jakarta (Halim) đến Padalarang dài 97km là có thể chạy lên 350 km/h, còn đoạn còn lại 45km thì chỉ lên được 200km/h. Chi tiết đoạn 97km tăng giảm tốc như sau: Tăng tốc cần 12'10" đi khoảng 35 km - Chạy không đổi 350km/h trong 5' khoảng 24km - Giảm tốc hết 13' cho 38 km (35 + 24 + 38 = 97km). Cụ thể có thể xem ở clip này:
Như vậy, việc có nhiều đoạn cong nằm trên tuyến ĐSTĐC trên trục Bắc - Nam (đa số đường cong (số lượng 129) nằm trong khoảng 6500m - 8000m), khoảng cách các đoạn cong trung bình 11,6km (1500km/129 = 11,6km) thì tốc độ vận hành chính do các đoạn cong quyết định.
Và theo lý giải tại mục 2 nêu trên, khi vận hành hỗn hợp thì tốc độ tàu khách chỉ còn 260 - 280 km/h.
4. TẠM KẾT
Tại bài viết (
https://www.facebook.com/chidat.nguyen/posts/pfbid0vu2gfdCekRaEEqfBrP6ia5oqtvDEfNfnvXTpsHmQKcx5Ny1aMpzWj1d4hVm14fVql ), mình đã trích lại ý kiến của tác giả Sirong Yi trong cuốn “Dynamic Analysis of High -Speed Railway Alignment - Theory and Practice”: “Tại Đức, giao thông đường sắt được hiểu là vận hành hỗn hợp khách và hàng. Bán kính cong nằm nhỏ nhất của tuyến Mannheim - Stuttgart và Hannover - Wurzburg là 7000m. Nếu những tuyến hỗn hợp này chuyển đổi thành dành riêng chở khách, dễ dàng thỏa mãn đến tốc độ 400 km/h”.
Như vậy khi vận hành hỗn hợp, tàu khách phải giảm tốc độ xuống để bảo đảm phù hợp với các yếu tố của tuyến. Chỉ khi vận hành riêng, tàu khách mới có thể vận hành ở tốc độ cao do không bị các yếu tố hình học ảnh hưởng.
Cụ thể hiện nay, đối với trường hợp hồ sơ Báo cáo nghiên cứu tiền khả thi ĐSTĐC trên trục Bắc - Nam theo các yếu tố hình học thì chỉ có thể chạy riêng tàu khách 350 km/h; hoặc chạy hỗn hợp 280km/h tàu khách và 120km/h tàu hàng (trường hợp khác: 260 km/h tàu khách và 100km/h tàu hàng). Việc tổ chức vận hành theo loại hình nào do tình hình kinh tế - xã hội quyết định.
Còn nếu muốn chạy hỗn hợp: tàu khách 350 km/h và tàu hàng 160 km/h (thực tế không vận hành tàu hàng tốc độ này) thì cần yếu tố hình học rất khác (đã trình bày tại mục 1, mục 2), với các yếu tố hình học (và cả yếu tố kết cấu tầng trên) trong hồ sơ Báo cáo tuyến ĐSTĐC trên trục Bắc Nam thì không thể đạt mục tiêu này (và trên thế giới chưa xuất hiện loại hình đường sắt này).
Em hiểu nôm na thế ah.
