Luận án tiến sĩ: Xác định nhu cầu sức kéo cho đường sắt quốc gia Việt Nam giai đoạn 2021-2030

Luận án tiến sĩ kỹ thuật phân tích kỹ thuật xác định nhu cầu sức kéo cho đường sắt quốc gia việt nam giai đoạn năm 2021 đến năm 2030, xây dựng cơ sở lý luận, kiểm chứng thực

• Tác giả: Vũ Văn Hiệp
• Người hướng dẫn: GS. Đỗ Đức Tuấn
• Trường học: Đại học Giao thông Vận tải
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực
• Đề tài: Xác định nhu cầu sức kéo cho đường sắt quốc gia Việt Nam giai đoạn năm 2021 đến năm 2030
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về nhu cầu sức kéo đường sắt quốc gia Việt Nam

Nhu cầu sức kéo đường sắt quốc gia Việt Nam giai đoạn 2021-2030 là một vấn đề kỹ thuật quan trọng, đòi hỏi phân tích chi tiết để đảm bảo hiệu quả vận tải. Đường sắt quốc gia Việt Nam hiện đang đối mặt với nhiều thách thức về cơ sở hạ tầng và công nghệ. Việc xác định nhu cầu sức kéo cần dựa trên các yếu tố như khối lượng vận chuyển, tốc độ, và độ dốc của tuyến đường. Phân tích kỹ thuật trong luận án này tập trung vào việc đánh giá hiện trạng và dự báo nhu cầu trong tương lai.

1.1. Hiện trạng hệ thống đường sắt Việt Nam

Hệ thống đường sắt Việt Nam hiện có tổng chiều dài khoảng 3.143 km, với nhiều tuyến chính như Hà Nội - Sài Gòn. Cơ sở hạ tầng đường sắt còn nhiều hạn chế, đặc biệt là về độ dốc và tốc độ. Công nghệ đường sắt hiện đại chưa được áp dụng rộng rãi, dẫn đến hiệu quả vận tải thấp. Việc hiện đại hóa đường sắt là cần thiết để đáp ứng nhu cầu vận tải ngày càng tăng.

1.2. Dự báo nhu cầu sức kéo

Dự báo nhu cầu sức kéo dựa trên các yếu tố như khối lượng vận chuyển hành khách và hàng hóa. Kế hoạch đường sắt đến năm 2030 đặt mục tiêu tăng tốc độ và khối lượng vận tải. Phân tích kỹ thuật sử dụng các mô hình tính toán để xác định số lượng đầu máy cần thiết. Các yếu tố như tốc độ đường sắt và an toàn đường sắt cũng được xem xét kỹ lưỡng.

II. Cơ sở kỹ thuật xác định nhu cầu sức kéo

Cơ sở kỹ thuật để xác định nhu cầu sức kéo bao gồm các mô hình tính toán khối lượng đoàn tàu, số lượng đầu máy, và thời gian bảo dưỡng. Phân tích kỹ thuật trong luận án này sử dụng các phương pháp như biểu đồ và giải tích để đưa ra kết quả chính xác. Chiến lược đường sắt cần được xây dựng dựa trên các cơ sở kỹ thuật này để đảm bảo hiệu quả vận tải.

2.1. Mô hình tính toán khối lượng đoàn tàu

Mô hình tính toán khối lượng đoàn tàu dựa trên độ dốc và tốc độ của tuyến đường. Kỹ thuật đường sắt hiện đại cho phép tính toán chính xác khối lượng tối đa mà đầu máy có thể kéo. Hiệu quả đường sắt được cải thiện nhờ việc tối ưu hóa khối lượng đoàn tàu, giảm thiểu thời gian và chi phí vận tải.

2.2. Xác định số lượng đầu máy

Xác định số lượng đầu máy cần thiết dựa trên khối lượng vận chuyển và thời gian quay vòng. Phân tích kỹ thuật sử dụng các mô hình như MH1, MH2, và MH3 để tính toán số lượng đầu máy. Đầu tư đường sắt vào việc mua sắm và bảo dưỡng đầu máy là cần thiết để đáp ứng nhu cầu vận tải trong tương lai.

III. Phân tích và đánh giá kết quả

Phân tích kết quả từ các mô hình tính toán cho thấy nhu cầu sức kéo sẽ tăng đáng kể trong giai đoạn 2021-2030. Đường sắt quốc gia cần đầu tư vào hiện đại hóa đường sắt và nâng cấp đường sắt để đáp ứng nhu cầu này. Chiến lược đường sắt cần tập trung vào việc cải thiện tốc độ đường sắt và an toàn đường sắt để tăng hiệu quả vận tải.

3.1. Kết quả tính toán nhu cầu sức kéo

Kết quả tính toán cho thấy nhu cầu sức kéo trên tuyến Hà Nội - Sài Gòn sẽ tăng khoảng 20% vào năm 2030. Phân tích kỹ thuật sử dụng các mô hình MH1 và MH2 để dự báo chính xác nhu cầu. Đầu tư đường sắt vào việc mua sắm đầu máy mới và bảo dưỡng hiện có là cần thiết để đáp ứng nhu cầu này.

3.2. Đề xuất chiến lược phát triển

Chiến lược phát triển đường sắt cần tập trung vào việc hiện đại hóa đường sắt và nâng cấp đường sắt. Phân tích kỹ thuật đề xuất đầu tư vào công nghệ mới để cải thiện tốc độ đường sắt và an toàn đường sắt. Quy hoạch đường sắt cần được thực hiện dựa trên các kết quả phân tích để đảm bảo hiệu quả vận tải trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. 22 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ XÁC ĐỊNH NHU CẦU SỨC KÉO TRONG NGÀNH ĐƯỜNG SẮT VÀ XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN. Cơ sở tính toán và kiểm nghiệm khối lượng đoàn tàu. Cơ sở tính toán khối lượng đoàn tàu khi chạy trên độ dốc tính toán với tốc độ đều.

Kiểm nghiệm khối lượng đoàn tàu theo chiều dài hữu hiệu đường ga. Cơ sở xác định số đôi tàu cho các tuyến hoặc khu đoạn. Mô hình xác định số đôi tàu khách và tàu hàng theo khối lượng vận chuyển trên một khu đoạn hoặc trong toàn ngành. Mô hình xác định số đôi tàu khách và tàu hàng theo khối lượng luân chuyển trên một khu đoạn hoặc trong toàn ngành.

Cơ sở xác định số lượng đầu máy vận dụng trong ngành đường sắt. Cơ sở xác định số lượng đầu máy vận dụng N vd bằng phương pháp biểu đồ. Cơ sở xác định số lượng đầu máy vận dụng N vd cho các tuyến và khu đoạn bằng phương pháp giải tích. Cơ sở xác định số lượng đầu máy ở các cấp bảo dưỡng, sửa chữa.

Cơ sở xác định số lượng đầu máy ở các cấp bảo dưỡng và sửa chữa đối với loại đầu máy có chu kỳ sửa chữa tính bằng kilômét chạy, kéo tàu trên chính tuyến. Cơ sở xác định số lượng đầu máy ở các cấp bảo dưỡng và sửa chữa đối với loại đầu máy có chu kỳ sửa chữa tính bằng tính bằng thời gian (ngày, tháng, năm), làm công tác phụ trợ. Mô hình tổng quát xác định tổng số đầu máy nằm ở các cấp bảo dưỡng, sửa chữa của các khu đoạn trong một ngày đêm. Xây dựng chương trình tính toán xác định nhu cầu sức kéo trên đường sắt quốc gia Việt Nam.

Lưu đồ thuật toán chương trình con số 1 (mô đun 1): Chương trình tính toán và kiểm nghiệm khối lượng đoàn tàu. Lưu đồ thuật toán chương trình con số 2 (mô đun 2): Chương trình tính toán xác định số đôi tàu trên tuyến hoặc khu đoạn. Lưu đồ thuật toán chương trình con số 3 (mô đun 3): Chương trình tính toán xác định số lượng đầu máy vận dụng theo quãng đường chạy trung bình ngày đêm Sng của đầu máy kéo tàu trên chính tuyến, theo MH1. Chương trình con số 4 (mô đun 4): Chương trình tính toán xác định số lượng đầu máy vận dụng theo hệ số quay vòng đầu máy k, theo MH2.

Lưu đồ thuật toán chương trình con số 5 (mô đun 5): Chương trình tính toán xác định số lượng đầu máy vận dụng theo sản lượng trung bình ngày đêm của đầu máy kéo tàu trên chính tuyến Mng và khối lượng dồn, theo MH3A. Lưu đồ thuật toán chương trình con số 5 (mô đun 5): Chương trình tính toán xác định số lượng đầu máy vận dụng theo sản lượng trung bình ngày đêm của đầu máy kéo tàu trên chính tuyến Mng và tỷ lệ quãng đường chạy của đầu máy phụ trợ, theo MH3B. Lưu đồ thuật toán chương trình con số 6 (mô đun 6): Chương trình tính toán xác định số lượng đầu máy ở các cấp bảo dưỡng, sửa chữa. Một số chức năng cơ bản của chương trình.

56 Kết luận Chương 2. 57 iv CHƯƠNG 3: TỔNG HỢP, PHÂN TÍCH SỐ LIỆU DỰ BÁO VỀ KHỐI LƯỢNG VẬN TẢI, VỀ MỘT SỐ CHỈ TIÊU KHAI THÁC TRÊN ĐƯỜNG SẮT QUỐC GIA VIỆT NAM VÀ THIẾT LẬP CÁC TỔ HỢP PHƯƠNG ÁN TÍNH TOÁN. Tổng hợp và phân tích các nguồn dự báo về khối lượng vận tải trên đường sắt quốc gia Việt Nam. Tổng hợp các văn bản và các nguồn dự báo chủ yếu về khối lượng vận tải trong ngành GTVT và trên đường sắt quốc gia Việt Nam.

Tổng hợp số liệu dự báo cho các phương thức vận tải trong ngành GTVT. Tổng hợp số liệu dự báo về khối lượng vận tải trên đường sắt quốc gia của một số nguồn chủ yếu từ năm 1995 đến nay. Đánh giá mức độ khác biệt của số liệu sự báo về khối lượng vận tải cho đường sắt quốc gia theo các nguồn dự báo khác nhau. Phân tích số liệu dự báo về KLVC và KLLC hành khách và hàng hóa trên các tuyến so với toàn mạng lưới đường sắt quốc gia theo một số nguồn dự báo chủ yếu cho năm 2020.

Tổng hợp và phân tích một số chỉ tiêu khai thác trong ngành GTVT và đường sắt quốc gia Việt Nam. Tổng hợp và phân tích một số chỉ tiêu khai thác trong ngành GTVT Việt Nam. Tổng hợp và phân tích một số chỉ tiêu khai thác trên đường sắt quốc gia Việt Nam. Đánh giá ảnh hưởng của đại dịch COVID-19 tới các chỉ tiêu vận tải.

Lựa chọn các thông số tính toán. Lựa chọn các thông số tính toán tổng quát. Lựa chọn các thông số đầu vào loại 1. Lựa chọn các thông số đầu vào loại 2.

Thiết lập các tổ hợp cơ sở về thông số tính toán. Các tổ hợp cơ sở về thông số tính toán cho tuyến Hà Nội - Sài Gòn. Các tổ hợp cơ sở về thông số tính toán cho toàn mạng lưới đường sắt quốc gia Việt Nam. Các giả thiết khi tính toán.

100 Kết luận Chương 3. 101 v CHƯƠNG 4 XÁC ĐỊNH NHU CẦU SỨC KÉO TRÊN ĐƯỜNG SẮT QUỐC GIA VIỆT NAM THEO SỐ LIỆU DỰ BÁO VỀ KHỐI LƯỢNG VẬN CHUYỂN VÀ KHỐI LƯỢNG LUÂN CHUYỂN. Tính toán xác định nhu cầu sức kéo trên tuyến Hà Nội - Sài Gòn. Tổ hợp HS.

Tổ hợp HS. Tổ hợp HS. Tổ hợp HS. Tổ hợp HS.

Tổ hợp HS. Tổ hợp HS. Tổ hợp HS. Tổ hợp HS.

Tổ hợp HS. Tổ hợp HS. Tổ hợp HS. Tính toán xác định nhu cầu sức kéo trên đường sắt quốc gia Việt Nam.

Tổ hợp VN. Tổ hợp VN. Tổ hợp VN. Tổ hợp VN.

Tổ hợp VN. Tổ hợp VN. Tổ hợp VN. Tổ hợp VN.

Phân tích kết quả tính toán. Nguyên tắc phân tích kết quả tính toán. Phân tích một số kết quả tính toán cụ thể. 141 Kết luận Chương 4.

143 KẾT LUẬN CHUNG. 145 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG LUẬN ÁN. 147 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 148 vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Kí hiệu Chữ viết đầy đủ BDKT Bảo dưỡng kỹ thuật BDSC Bảo dưỡng sửa chữa CNTT Công nghệ thông tin ĐH - DT Đồng Hới - Diêu Trì ĐSQG Đường sắt quốc gia ĐSTĐC Đường sắt tốc độ cao ĐSVN Đường sắt Việt Nam DT - SG Diêu Trì - Sài Gòn H hàng hh Hàng hóa hk Hành khách hkkm hành khách kilômét HN - ĐĐ Hà Nội - Đồng Đăng HN - ĐH Hà Nội - Đồng Hới HN - HL Hà Nội - Hạ Long HN - HP Hà Nội - Hải Phòng HN - LC Hà Nội - Lào Cai HN - QT Hà Nội - Quán Triều HN - V Hà Nội - Vinh K khách K - CL Kép - Cái Lân KHCN Khoa học công nghệ KHCN Khoa học công nghệ KLLC Khối lượng luân chuyển KLVC Khối lượng vận chuyển NT - SG Nha Trang - Sài Gòn PTGTVT Phát triển giao thông vận tải TĐĐ Truyền động điện TĐTL Truyền động thủy lực tkm tấn kilômét V - NT Vinh - Nha Trang viii BẢNG GIẢI THÍCH CÁC KÝ HIỆU TRONG LUẬN ÁN TT Kí hiệu Giải thích Số liệu dự báo về khối lượng vận chuyển và khối 1 S1 lượng luân chuyển của “Cơ quan Hợp tác Quốc tế Nhật Bản JICA”, năm 1995 Số liệu dự báo về khối lượng vận chuyển và khối 2 S2 lượng luân chuyển của Bộ GTVT và Cơ quan Hợp tác Quốc tế Nhật Bản, Vitranss 2, năm 2010 Số liệu dự báo về khối lượng vận chuyển và khối lượng luân chuyển của “Chiến lược Phát triển 3 S3 GTVT Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030”, năm 2015 Số liệu dự báo về khối lượng vận chuyển của “Dự 4 S4 án ĐSTĐC trên hành lang Bắc - Nam”, năm 2018 Số liệu dự báo về khối lượng vận chuyển và khối 5 S1[VN] hoặc VN.S1 lượng luân chuyển của “Cơ quan Hợp tác Quốc tế Nhật Bản JICA”, năm 1995 cho toàn ngành ĐSVN Số liệu dự báo về khối lượng vận chuyển và khối lượng luân chuyển của “Cơ quan Hợp tác Quốc tế 6 S1[B] hoặc B.S1 Nhật Bản JICA”, năm 1995 cho 5 tuyến phía Bắc (HN-HP, HN-ĐĐ; HN-QT; HN-LC; HN-HL) Số liệu dự báo về khối lượng vận chuyển và khối lượng luân chuyển của Bộ GTVT và Cơ quan 7 S2[HS] hoặc HS.S2 Hợp tác Quốc tế Nhật Bản, Vitranss 2, năm 2010 cho tuyến Hà Nội - Sài Gòn Số liệu dự báo về khối lượng vận chuyển và khối lượng luân chuyển của “Chiến lược Phát triển 8 S3[VN] hoặc VN.S3 GTVT Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030” cho toàn ngành ĐSVN Số liệu dự báo về khối lượng vận chuyển và khối lượng luân chuyển của “Chiến lược Phát triển 9 S3[B] hoặc B.S3 GTVT Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030” cho 5 tuyến phía Bắc (HN-HP, HN- ix TT Kí hiệu Giải thích ĐĐ; HN-QT; HN-LC; K-CL) Số liệu dự báo về khối lượng vận chuyển của “Dự 10 S4[HS] hoặc HS.S4 án ĐSTĐC trên hành lang Bắc - Nam”, năm 2018 cho tuyến Hà Nội - Sài Gòn Mô hình 1: Mô hình xác định số lượng đầu máy 11 MH1 vận dụng theo quãng đường chạy trung bình ngày đêm của đầu máy kéo tàu trên chính tuyến, Sng Mô hình 2: Mô hình xác định số lượng đầu máy 12 MH2 vận dụng theo hệ số quay vòng đầu máy, k Mô hình 3A: Mô hình xác định số lượng đầu máy vận dụng theo sản lượng trung bình ngày đêm của 13 MH3A đầu máy kéo tàu trên chính tuyến Mng và khối lượng dồn Mô hình 3B: Mô hình xác định số lượng đầu máy vận dụng theo sản lượng trung bình ngày đêm của 14 MH3B đầu máy kéo tàu trên chính tuyến Mng và tỷ lệ quãng đường chạy của đầu máy phụ trợ so với đầu máy chính tuyến Phương án xác định số lượng đầu máy vận dụng 15 PASng(i) theo quãng đường chạy trung bình ngày đêm của đầu máy Sng với thông số thứ i Phương án xác định số lượng đầu máy vận dụng 16 PAk(i) theo hệ số quay vòng đầu máy k, với thông số thứ i Phương án xác định số lượng đầu máy vận dụng 17 PAMng(i) theo sản lượng trung bình ngày đêm của đầu máy kéo tàu trên chính tuyến Mng, với thông số thứ i Tổ hợp thông số tính toán theo số liệu dự báo của 18 HS.PASng(i) JICA [S1] cho tuyến HN-SG [HS], bằng MH1 với phương án PASng(i) Tổ hợp thông số tính toán theo số liệu dự báo của 19 HS.