Bài giảng Thiết kế đường sắt đô thị - ThS. Nguyễn Đức Tâm

Chia sẻ: Caphesuadathemmatong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:88

Thêm vào BST

Báo xấu

54
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Thiết kế đường sắt đô thị cung cấp cho người học những kiến thức như: Tổng quan về đường sắt đô thị; Chuyển động của đoàn tàu đường sắt đô thị; Bình đồ, mặt cắt dọc, mặt cắt ngang đường sắt đô thị; Chọn tuyến đường sắt đô thị; Kết cấu phụ trợ đường sắt đô thị. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Thiết kế đường sắt đô thị - ThS. Nguyễn Đức Tâm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CÔNG TRÌ NH BỘ MÔN: ĐƯỜNG SẮT *****oOo***** BÀI GIẢNG THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THI ̣ GIẢNG VIÊN: ThS. NGUYỄN ĐỨC TÂM Tp. Hồ Chı́ Minh - 2017
THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT VÀ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THI ̣ MỤC LỤC CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THỊ ................................................... 4 1.1. Lịch sử phát triển ĐSĐT ................................................................................................ 4 1.2. Phân loại ĐSĐT ........................................................................................................... 11 1.2.1. Phân loại theo năng lực vận tải ................................................................................. 11 1.2.2. Phân loại theo phương thức lắp đặt .......................................................................... 12 1.2.3. Phân loại theo phương thức dẫn hướng .................................................................... 12 1.2.4. Phân loại theo hình thức đỡ bánh xe – ray................................................................ 14 1.3. Đặc điểm ĐSĐT ........................................................................................................... 15 1.3.1. Lượng vận chuyển lớn .............................................................................................. 15 1.3.2. Tốc độ nhanh và tỷ lệ đúng giờ cao .......................................................................... 16 1.3.3. Tiêu hao năng lượng ít .............................................................................................. 16 1.3.4. Chiếm dụng đất ít ...................................................................................................... 16 1.3.5. An toàn và môi trường .............................................................................................. 16 1.3.6. Giá thành xây dựng ................................................................................................... 16 1.4. Các công trình và thiết bị cấu thành tuyến ĐSĐT ....................................................... 16 1.4.1. Các công trình đường................................................................................................ 16 1.4.2. Khống chế chấn động và tiếng ồn ............................................................................. 18 1.4.3. Phương thức cấp điện ............................................................................................... 18 1.4.4. Thông gió điều hòa không khí .................................................................................. 19 1.4.5. Tín hiệu ..................................................................................................................... 19 1.4.6. Thông tin ................................................................................................................... 20 1.4.7. Hệ thống cấp, thoát nước .......................................................................................... 20 1.4.8. Phòng chống thiên tai ............................................................................................... 20 1.4.9. Hệ thống bán vé kiểm vé .......................................................................................... 21 1.4.10. Hệ thống biến đổi chuyển động và hệ thống hãm .................................................. 22 1.5. Một số nguyên tắc thiết lập mạng lưới ĐSĐT ............................................................. 22 1.6. Kinh nghiệm xây dựng ĐSĐT trên thế giới................................................................. 25 1.6.1. Chú ý phát triển hệ thống giao thông công cộng có lưu lương vận tải lớn .............. 25 1.6.2. Giao thông ĐSĐT thúc đẩy sự phát triển hài hòa kinh tế, xã hội tài nguyên, và môi trường đô thị, để thành phố phát triển bền vững................................................................. 25 1.6.3. Quy hoạch phải mang tính khoa học, tính hiện thực, tính kinh tế, tính triển vọng .. 25 1.6.4. Chú trọng việc thu hút các nguồn vốn để phát triển nhanh ĐSĐT ........................... 26 1.6.5. Phải kết hợp quy hoạch dài hạn với kế hoạch ngắn hạn ........................................... 26 1.7. Công tác xây dựng ĐSĐT ở Việt Nam ........................................................................ 26 ThS. NGUYỄN ĐỨC TÂM 1
THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT VÀ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THI ̣ 1.7.1. Tại Thủ đô Hà Nội .................................................................................................... 26 1.7.2. Tại thành phố Hồ Chí Minh ...................................................................................... 30 1.8. Các giai đoạn thiết kế xây dựng ĐSĐT ....................................................................... 32 CHƯƠNG 2. CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐOÀN TÀU ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THỊ ................... 33 2.1. Nguyên lý chuyển động của đoàn tàu .......................................................................... 33 2.2. Lực kéo đoàn tàu .......................................................................................................... 33 2.2.1. Sự sản sinh lực kéo ................................................................................................... 33 2.2.2. Trị số lực kéo ............................................................................................................ 35 2.2.3. Kéo có cấp và kéo vô cấp ......................................................................................... 35 2.3. Lực cản chuyển động đoàn tàu .................................................................................... 37 2.3.1. Lực cản cơ bản .......................................................................................................... 37 2.3.2. Lực cản khởi động đoàn tàu...................................................................................... 38 2.3.3. Lực cản phụ của đoàn tàu ......................................................................................... 38 2.4. Lực hãm đoàn tàu......................................................................................................... 40 2.4.1. Hãm ma sát bao gồm hãm guốc hãm và hãm đĩa ..................................................... 40 2.4.2. Hãm điện bao gồm hãm điện trở và hãm tái sinh ..................................................... 40 2.4.3. Hãm điện từ bao gồm hãm ray và hãm dòng Fu-cô.................................................. 41 2.5. Phương trình chuyển động của đoàn tàu...................................................................... 41 2.5.1. Hợp lực tác dụng lên đoàn tàu .................................................................................. 41 2.5.2. Phương trình vi phân chuyển động ........................................................................... 42 2.6. Phương thức chuyển động của đoàn tàu giữa các ga ................................................... 42 2.7. Năng lực thông qua của tuyến ..................................................................................... 43 CHƯƠNG 3. BÌNH ĐỒ, MẶT CẮT DỌC, MẶT CẮT NGANG ĐSĐT ......................... 44 3.1. Bình diện tuyến ngoài ga ............................................................................................. 44 3.1.1. Bán kính đường cong nhỏ nhất ................................................................................. 44 3.1.2. Chiều dài đường cong tròn ngắn nhất ....................................................................... 45 3.1.3. Đường cong chuyển tiếp (hòa hoãn) ......................................................................... 46 3.1.4. Đoạn thẳng chêm giữa 2 đường cong ....................................................................... 48 3.1.5. Nối tiếp các đường cong ........................................................................................... 48 3.1.6. Khoảng cách giữa các ga .......................................................................................... 49 3.2. Bình diện tuyến trong ga, depot ................................................................................... 49 3.2.1. Bình diện, chiều dài và chiều rộng ke ga .................................................................. 49 3.2.2. Khoảng cách từ đầu đường cong đến đầu lưỡi ghi ................................................... 51 3.2.3. Khoảng cách từ đầu lưỡi ghi đến đầu ke ga.............................................................. 51 3.2.4. Số hiệu ghi và khoảng cách giữa hai tâm ghi ........................................................... 51 ThS. NGUYỄN ĐỨC TÂM 2
THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT VÀ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THI ̣ 3.3. Mặt cắt dọc ................................................................................................................... 52 3.3.1. Độ dốc tối đa imax ...................................................................................................... 52 3.3.2. Độ dốc thiết kế trong hầm......................................................................................... 53 3.3.3. Độ dốc thiết kế trong ga, depot ................................................................................. 53 3.3.4. Chiều dài đoạn dốc thiết kế....................................................................................... 54 3.3.5. Đường cong nối dốc đứng ........................................................................................ 55 3.4. Đường an toàn .............................................................................................................. 56 3.5. Mặt cắt ngang............................................................................................................... 57 3.5.1. Khổ giới hạn.............................................................................................................. 57 3.5.2. Mặt cắt ngang tuyến đi trên mặt đất ......................................................................... 62 3.5.3. Mặt cắt ngang tuyến đi trên cầu cao ......................................................................... 63 3.5.4. Mặt cắt ngang tuyến đi trong hầm ............................................................................ 64 3.5.5. Mặt cắt ngang tại ga .................................................................................................. 65 CHƯƠNG 4. CHỌN TUYẾN ĐSĐT ................................................................................. 68 4.1. Các quy định cơ bản..................................................................................................... 68 4.2. Chọn tuyến ................................................................................................................... 68 4.2.1. Chọn tuyến kinh tế .................................................................................................... 68 4.2.2. Chọn tuyến kỹ thuật .................................................................................................. 71 4.3. Tuyến đi ngầm ............................................................................................................. 73 4.4. Tuyến mặt đất và trên cao ............................................................................................ 74 4.5. Giao cắt với các tuyến đường khác .............................................................................. 74 4.6. Tuyến phụ trợ ............................................................................................................... 75 CHƯƠNG 5. KẾT CẤU PHỤ TRỢ ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THỊ ............................................ 78 5.1. Loại hình toa xe ........................................................................................................... 78 5.2. Hệ thống biển báo trên tuyến ....................................................................................... 80 5.3. Các thiết bị tự động hoá, điều khiển từ xa và thông tin ............................................... 80 5.4. Cấp điện ....................................................................................................................... 83 5.5. Cấp thoát nước ............................................................................................................. 85 5.6. Thông gió ..................................................................................................................... 85 5.7. Chống ồn và rung động ................................................................................................ 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 87 ThS. NGUYỄN ĐỨC TÂM 3
THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT VÀ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THI ̣ CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THỊ 1.1. Lịch sử phát triển ĐSĐT Ngày 10/1/1863 tại LONDON tuyến Metro đầu máy hơi nước đầu tiên trên thế giới thi công bằng phương pháp đào lộ thiên đã được thông xe, toàn tuyến dài 6.4 km. Ngày 8/12/1890, tuyến Metro thứ 2, lần đầu tiên thi công bằng phương pháp khiên được xây dựng xong cũng tại LONDON dài 5.2 km kéo bằng đầu máy điện. Từ đó giao thông đô thị bước vào thời đại giao thông bằng đường sắt, có thể nói giao thông lịch sử còn sớm hơn cả ô tô. Ngày 9/7/1900 tại Paris khánh thành đường Metro điện khí hóa và Pháp là nước thứ 2 ở châu Âu có Metro. Ngày 27/10/1904 mới được điện khí hóa. Ngày 18/02/1902 Berlin khánh thành đường Metro và là đường Metro thứ 3 châu Âu được điện khí hóa. Vào nửa thế kỷ XX một số thành phố như Moscow, Tokyo lần lượt xây dựng đường Metro. Trong thời gian 100 năm tính đến năm 1963, thế giới đã có 26 thành phố có đường Metro, Trong khoảng thời gian 17 năm, từ năm 1964 đến 1980 có thêm 30 thành phố có đường Metro, đến năm 1985 lại co khoảng 60 thành phố nữa đang có kế hoạch xây dựng Metro. Lúc đó tổng lý trình đường Metro vận doanh la 3000km. Theo tài liệu thống kê của Đức, tháng 7/1994 “thế giới Metro” cho biết đến năm 1990 trên thế giới có 98 thành phố với 5300 km ĐSĐT được khai thác ngoài ra còn có 29 thành phố nữa với 94 tuyến đang được xây dựng, có chiều dài 1000 km. Trong gần 20 năm trở ại đây, số tuyến đường tăng lên gấp 3 lần chiều dài đường vận doanh thứ tự là: NewYork, London, Paris, Mosscow, Tokyo, Chicago, Mexico, Berlin, Posdam, Aisolen, tổng chiều dài 2300 km chiếm 43% trên thế giới Sự phát triển của giao thông ĐSĐT chia thành 4 giai đoạn sau:  Giai đoạn ban đầu (1863-1924): giai đoạn phát triển giao thông ĐSĐT ở các nước Âu, Mỹ tương đối nhanh. Riêng châu Âu, Mĩ có 13 thành phố xây dựng đường Metro, nhiều thành phố xây dựng đường xe điện. Trong những năm 20 của thế kỷ XX đường xe điện rất phát triển ở Mỹ, Nhật Bản, Ấn Độ và Trung Quốc. Loại xe điện kiểu củ chạy giữa các thành phố, tốc độ vận hành thấp, tỷ lệ đúng giờ thấp, hơn nữa tiếng ồn kém khả năng gia tốc kém, mức thoải mái của hành khách thấp, nhưng thời bấy giờ nó là xương sống của giao thông công cộng. Vào những thâp kỷ của đầu thế kỷ XX hầu hết các thành phố lớn và vừa ở Châu Âu đã xây dựng hệ thống tàu điện nội đô (Tramway- Light Rail) và đường săt ngoại ô (Suburban- Heavy Rail). Để giải quyết tắc nghẽn giao thông ở các thành phố lớn ở châu âu đã xây dựng hệ thống tàu điện ngầm (Full Metro). LonDon đã khánh thành làn đầu tiên trên thế giới vào năm 1863 và năm 1890, Budapest hoàn thành năm 1896, Paris 1900, Beclin 1902 và Humburg năm 1912. Các tuyến đường tàu điện ngầm khổ tiêu chuẩn được tiếp tục xây dựng ở thập kỷ đầu của thế kỷ XX. ThS. NGUYỄN ĐỨC TÂM 4
THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT VÀ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THI ̣  Giai đoạn đình trệ (1924-1949): Đại chiến thế giới lần thứ 2 bùng nổ và sự phát triển của ngành công nghệ ô tô làm cho nó phát triển nhanh chóng ở đô thị, hơn nữa giao thông ĐSĐT do đầu tư lớn, thời gian xây dựng dài đã làm mất tính ưu việt của mình. Giai đoạn này chỉ có 5 thành phố xây dựng Metro, xe điện đình đón không phát triển, một số tuyến bị bóc dở. Nước Mỹ năm 1912 có 370 thành phố có đường xe điện nhưng đến năm 1970 chỉ còn 8 thành phố chạy xe điện.  Giai đoạn tái phát triển (1949-1969): Ô tô phát triển quá mức làm tắc nghẽn đường phố, tốc độ chạy giảm xuống quá thấp dẫn tới giao thông bị ùn tắc. Thêm vào đó ô nhiễm không khí, tiếng ồn lớn, tiêu hao xăng dầu nhiều, thành phố có khi không tìm được chỗ đậu xe, vì vậy người ta đã nhận thức lại rằng giải quyết giao thông đô thị phải dựng vào đường sắt chạy điện. vì vậy, ĐSĐT lại được coi trọng từ Châu Âu, châu Mỹ sang các nước châu Á như Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc, Iran, Ai Cập…Trong thời gian này có tới 17 thành phố xây dựng đường Metro mới.  Giai đoạn phát triển nhanh (1970- nay): nhiều nước trên thế giới đều xác lập phương châm ưu tiên phát triển giao thông đường sắt, tìm nguồn vốn để phát triển giao thông ĐSĐT. Xu thế đô thị hóa ở các nước trên thế giới, dẫn tới nhan khẩu tập trung cao độ , đòi hỏi giao thông đường sắt phát triển với tốc độ cao để đáp ứng nhu cầu vận tải hành khách ngày càng tăng. Sự phát triển các ngành kỹ thuật khác cũng tạo cơ sở tốt cho giao thông đường sắt. trong những năm gần đây lại có 40 thành phố xây dựng đường Metro, đường sắt nhẹ và các loại hình giao thông khác. Đường sắt Metro mỗi nước mang một sắt thái riêng. Metro Mosscow là Metro hào hoa nhất thế giới, nó mang tên “cung điện dưới đất” của châu Âu. Các loại đá thiên nhiên, kết hợp với nghệ thuật đèn truyền thống châu Âu đã phản ánh hào khí huy hoàng của các viện bảo tàng Mosscow, Metro thực sự là một viện bảo tàng nghệ thuật. mời hai tuyến Metro đan xen ngang dọc thể hiện trình độ hàng đầu về công tác xây dựng va quy hoạch của Liên Xô trước đây và Liên Bang Nga ngày nay. NewYork hiện nay là thành phố có Metro dài nhất thế giới gồm 37 tuyến và 498 ga dài 432.4 km. Tiện lợi nhất trên thế giới la đường Metro Paris , mỗi ngày chạy trên 4960 đoàn tàu. Ở các cửa ra vào các ga chính đều có bảng hiển thị đường cần đi, địa điểm cần đổi tàu v.v.. Tiên tiến nhất trên thế giới hiện nay là Metro Lyon, toàn bộ do máy tính điều khiển, tàu không người lái, thuận tiện, rẻ tiền, tiết kiệm điện tiếng ồn rất nhỏ, mỗi giờ cao điểm có thể thông qua 60 đoàn tàu. Tự động hóa hoàn toàn và thời gian gián cách chạy tàu nhỏ nhất. nhiều tầng nhất trên thế giới là đường Metro Paris nếu kể cả sảnh đường trên mặt đất thì có sáu tầng (bình thường 2-3 tầng). Quán quân thế giới về tốc độ là đường hầm Metro Washington (Mỹ). Đường Metro Hồng Kông năm 1994 tổng thu nhập 51,3 tỷ đôla Hồng Kong, sau khi trừ các chi phí lãi còn 10.38 tỷ đôla. Metro các nước trên thế giới đều phải có sự trợ giúp của chính phủ, duy chỉ có Metro Hồng Kong vừa giải quyết tốt việc đi lại của dân cư, vừa có lọi nhuận cao. ThS. NGUYỄN ĐỨC TÂM 5
THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT VÀ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THI ̣ Nhà ga và tuyến đường Metro của singapo sáng sủa, sạch sẽ không một hạt bụi là đường Metro an toàn sạch sẽ, quản lý tốt nhất trên thế giới. Cũng giống như Metro Mosscow, Metro singapo có xem xét đến nhu cầu phòng tránh thời chiến, các cửa ra vào ga đều có các thiết bị phòng vệ như cửa phòng chống, cửa bịt kín v.v.. Mexico trong một thời gian ngắn (10 năm) đã xây dựng 150 km Metro, đến năm 1999 đã khai thông 21 tuyến Metro dài 400km, đảm nhiệm 58% lượng vận chuyển hành khách của thành phố. Đường Metro ở seoul bắt đầu xây dựng năm 1971, đến nam 2000 đã có 7 tuyến, tổng cộng 217 km; đến nay 285 km gồm 8 tuyến. Mexico và Seoul là hai thành phố phát triển Metro nhanh nhất thế giới. Trước năm 1970 chỉ có số ít thành phố có hệ thống ĐSĐT thì năm 1991 đã có khoảng 160 thành phố có hệ thống ĐSĐT ở 60 nước trên thế giới và khoảng 30 thành phố khác đang xây dựng. Các thành phố như Tokyo, NewYork và Mosscow lượng khách chuyên chở bằng ĐSĐT vượt quá 50% tổng lượng khách tham gia giao thông nên đã bị tắc nghẽn giao thông. ĐSĐT ở Tokyo, Nagoya và Osaka trong vòng bán kính 50 km đã có số lượng 3900 km (1992). Về chủng loại Metro cũng có những bước phát triển mạnh. Trước đây chỉ có 3 loại là tàu điện (Tramway), tàu điện ngầm (Full Metro), tàu cao tốc (Mass Rapid Transit) thì ngày nay đã có thêm nhiều loại mới như : tàu hiện đại (Advanced Light Rail), tàu một ray (Monorail), tàu tự động không người lái (Automated Guided Train) tàu động cơ tuyến tính (Linear Motor Train), tàu điện từ (Magnetically Levitated Train) và tàu không lưu (Aeromover). Hầu hết các nước trên thế giới sử dụng loại tàu điện nhẹ( Light Rail Transit) chạy trên khổ khác nhau và chủ yếu là đường 1435mm, có thể chạy qua đường cong bán kính nhỏ đến 50m, độ dốc 40%o thậm chí lớn hơn, sử dụng điện thế một chiều 750V. Các thành phố Manila, Hannover, Mexico city, Hiroshima, Cairo đang sử dụng loại này. Hình 1.1 - Light rail transit ThS. NGUYỄN ĐỨC TÂM 6
THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT VÀ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THI ̣ Còn các thành phố NewYork, LonDon, Mosscow, Paris, Tokyo, Teito và singapo lại dùng ĐSĐT có sức chở lớn( Heavy Rail System). Thuộc loại này có tàu cao tốc Express Sbanhn vs Metro. Tuyến express có thể đi trên mặt đất, đi trên cao (Elevated) hay đi ngầm dưới mặt đất ( Subway hoặc Under-ground). Loại này có độ dốc tối đa 40%o , bán kính nhỏ nhất đường Tokyo la 91m. Hình 1.2 - Đường sắt trên cao Tàu tự động người lái AGT (Atomatic Guider hay Automatic Driverless hay N-Bahn). Năm 1979 quốc hội Mỹ định nghĩa AGT là một hệ thống vận tải được điều khiển không cân người chạy, trên đường hướng dẫn riêng biệt. Nó được khai thác lần đầu tiên năm 1971 ở sân bay Tampa bang Florida nước Mỹ, năm 1972 xuất hiện ở Nhật có 5 hệ thống. Đài Bắc – Đài Loan có một hệ thống dài 13,5 km chạy loại xe VAL 256, qua 13 ga. Tàu tự động tuyến tính LIM (Linear Motor). Loại này mỗi trục xe được gắn một động cơ tuyến tính (rotor) chạy trên khổ 1435, còn startor là ray thứ 3 và điện được cấp từ đó. Ưu điểm lớn của tàu động cơ tuyến tính là khổ giới hạn được thu nhỏ, chỉ bằng 53% so với tàu thường, cho nên khi đi ngầm dưới đất, tiết diện hầm giảm đần 50%. Tiêu biểu cho loại này là công trình Sky Train ở bang Vancouver, Canada, đưa vào sử dụng năm 1986 dài 22 km. Trong đó có 1,6km đi ngầm, 13 km đi trên cao, và tuyến tư tượng tại Tokyo dài 28 km, khổ 1435, độ dốc tối đa là 45%o, bán kính nhỏ nhất là 100m, khoảng cách giữa các tim đường 3,1m. ThS. NGUYỄN ĐỨC TÂM 7
THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT VÀ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THI ̣ Hình 1.3 - Toa xe động cơ tuyến tính Tàu điện từ Maglev (Magnetic levitation), nó giống tàu LIM là được đẩy đi bằng động cơ tuyến tính nhưng không chạy trên bánh xe mà trên một đệm không khí do lực đẩy từ trường tạo nên, trên các tuyến của Đức (8/1989) đệm này dày 10mm, trên các tuyến của nhật năm (1990) dầy tới 100mm. Tuyến Meglev đầu tiên ở Anh (8/1984) chỉ dài 600m, nhưng 1997 đã chạy thử tuyến Yamanashi ở Nhật dài 42.8 km, độ dốc 40 %o, Rmin = 8000m tốc độ khai thác 500km/h. Tàu không lưu (Aeromover) được chế tạo dựa trên nguyên lý của tàu buồm. Toa xe được gắn 2 lá kim loại đặc trong đầm bê tông rỗng, toa xe chuyển động do chênh lệch áp lực không khí ở 2 bên tấm kim loại như sức gió thổi căn cánh buồm làm cho tàu chạy. Ở đây chênh lệch áp lực khí được tạo bởi các máy nén và hút không khí. Năm 1981 tuyến Aeromover đầu tiên ở cảng Alegre thuộc Brazil dài 600m. tuyến thứ 2 được xây dựng ở Jakacta (Indonesia) có tên Tamamini dài 3.21 km, độ dốc 100%o, Rmin = 25m, đoàn tàu 2 toa mỗi toa 120 khách, chạy tốc độ lớn nhất 70km/h. Tình hình xây dựng Metro các nước trên thế giới xem Bảng 1.1: Bảng 1.1 - Đường Metro các nước trên thế giới Stt Thành phố Năm Nhân Số Chiều dài Số Khổ Cáp điền kéo (Nước) thông khẩu tuyến đường ga đường xe lúc đó đường (triệu Toàn Dưới Phương Điện người) bộ đât thức áp 1 Lon Don (anh) 1863 6.7 9 408 167 273 1435 RT 3 6300 600 2 NewYork (Mỹ) 1867 7.6 29 443 280 504 nt nt 650 3 Chicago (Mỹ) 1892 7.3 6 174 18 143 nt nt 600 4 PuDaPest (Mỹ) 1896 2.1 3 27.1 23 30 nt nt 750 5 CơLáts Ko (anh) 1897 0.751 1 10.4 10.4 15 nt nt 600 6 Pốt Đơn (Mỹ) 1898 1.50 3 34.4 19 39 1220 nt 600 ThS. NGUYỄN ĐỨC TÂM 8
THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT VÀ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THI ̣ Stt Thành phố Năm Nhân Số Chiều dài Số Khổ Cáp điền kéo (Nước) thông khẩu tuyến đường ga đường xe lúc đó đường (triệu Toàn Dưới Phương Điện bộ đât thức áp người) 7 Genever (Áo) 1998 1.50 3 34.4 19 39 nt nt 750 8 Paris ( pháp) 1900 2.10 15 199 175 367 1440 nt 750 9 Berlin (Đức) 1902 3.20 10 134 106 132 1435 nt 750 10 Fet Sơ (Mỹ) 1905 1.70 4 76 62 60 nt nt 750 11 Humbor (Đức) 1912 1.60 3 92.7 34.3 82 nt nt 750 Bu Nô Ai Sơ 600 12 1913 2.90 5 39 36 63 1435 DTC (Acgentina) 1.100 Madrit (Tây Ban 13 1919 3.2 10 112.5 107 154 nt nt 600 Nha) Bercelona 1674 RT3 1200 14 1924 1.70 6 115.8 68.7 129 (Tây Ban Nha) 1435 DTC 1500 15 Athens (Hy lạp) 1925 3.00 1 28.8 3 23 1435 RT3 1500 1067 16 Tokyo (Nhật) 1927 11.90 10 219 182 107 DTC 600 1372 750 17 Osaka (Nhật) 1933 2.60 6 99.1 88.6 79 1435 nt 1500 18 Mosscow 1935 8.80 9 246 200 143 1524 825 Stoc Kholm 650 19 1950 0.663 3 110 62 99 1435 RT3 (Thụy Điển) 750 20 Toronto (Canada) 1954 2.20 2 54.4 42 60 nt nt 600 21 Khinfulen (Mỹ) 1954 0.573 1 30.6 8 18 nt nt 600 22 Leningrad (Nga) 1955 3.20 4 92 51 1624 RT3 825 23 Roma (Ý) 1955 2.80 2 25.5 14.5 33 1435 DTC 1500 1067 RT3 600 24 Min Cô U (Nhật) 1957 2.10 5 66.5 1.258 66 1435 DTC 1500 Lisbon (bồ đào 25 1959 0.90 3 16 12 21 1435 RT3 750 nha) 26 Ki ép 1960 2.10 3 32.7 29 1524 RT3 825 RT3 750 27 Milan (Ý) 1964 1.50 2 56 36 66 1435 DTC 1500 28 AosLu (Na uy) 1966 0.45 8 100 15 110 nt RT3 750 29 Moutly (Canada) 1966 1.90 4 65 53 65 nt nt 750 30 TbiliXi (Liên Xô) 1966 1.10 2 23 16.4 20 1524 nt 825 31 BaCu (Liên Xô) 1967 1.50 2 29 17 nt nt 825 32 Frankfurt (Đức) 1968 0.62 7 57 12 77 1435 DTC 600 33 Bắc Kinh 1969 6.00 2 40 40 29 nt RT3 750 34 Rút Lan 1968 5.67 2 42 11.5 39 nt nt 750 ThS. NGUYỄN ĐỨC TÂM 9
THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT VÀ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THI ̣ Stt Thành phố Năm Nhân Số Chiều dài Số Khổ Cáp điền kéo (Nước) thông khẩu tuyến đường ga đường xe lúc đó đường (triệu Toàn Dưới Phương Điện bộ đât thức áp người) 35 Mexico 1969 20 8 141 71 125 nt nt 750 2150 36 YaHoa (Nhật) 1971 1.66 3 39.7 28.6 33 DTC 1500 2180 37 Munich (Đức) 1971 1.3 6 56.5 43 63 1435 RT3 750 38 HayPin (Nhật) 1972 3.2 2 22.1 22.1 20 nt nt 750 39 (Mỹ) 1972 0.715 4 11.5 37.4 39 1676 nt 1000 40 NiuLon (Đức) 1972 0.475 2 21.4 15.9 29 1435 nt 750 Bình nhưỡng 41 1973 1.83 2 22.5 15 1435 nt 825 (Triều Tiên) 42 Aipoli 1974 10.60 2 40.3 18.4 38 1600 nt 750 43 Seoul (Hàn Quốc) 1974 10.20 4 116.5 93 102 1435 DTC 1500 44 PaRaHa (Tiệp) 1974 1.20 3 35 19 36 nt RT3 750 45 Ytia (Chi Lê) 1975 4.30 2 27.3 21.9 37 nt nt 750 46 Khắc cốp 1975 1.40 2 22.9 19 1524 nt 825 47 Washington (Mỹ) 1976 0.64 4 112 52.8 38 1435 nt 750 48 Bruxelle (Áo) 1976 1.10 3 39 51 nt nt 900 Amsterdam 49 1977 0.691 2 24 3.5 20 1432 nt 750 (Hà Lan) 50 Marseille (Pháp) 1977 0.874 2 15.5 22 1435 nt 750 51 Tasken (Liên Xô) 1977 1.90 2 24 19 1524 nt 825 52 KoBe (Nhật) 1977 1.40 2 22.6 14 16 1435 DTC 1500 53 Lyon (Pháp) 1978 1.20 3 16.5 14 22 1435 RT3 750 Luy Dơ Ra 54 1979 5.80 3 21.6 13 19 1600 nt 750 (Brazil) 55 At Tơ Lan (Mỹ) 1979 1.2 2 52.3 7 29 1435 RT3 750 Hồng Kong 56 1979 5.5 3 43.2 34.4 38 1435 DTC 1500 (Trung Quốc) Bu Ca Rét 57 1979 2.2 2 46.2 37 30 1432 RT3 750 (Rumani) 58 Xim Bao (Anh) 1980 0.281 4 55.6 6.4 46 1435 RT3 750 Thiên Tân 59 1980 5.4 1 7.4 7.4 8 nt DTC 750 (Trung Quốc) 60 Fu-Ang (Nhật) 1981 1.2 2 18 17 19 1067 RT3 1500 61 AvLion (Nga) 1981 1 1 8.4 8.4 9 1524 RT3 825 62 Kyoto (Nhật) 1981 1.5 1 9.9 9.9 12 1435 RT3 1500 Helsinki 63 1982 0.49 1 15.9 4 12 1524 RT3 750 ( Phần Lan) ThS. NGUYỄN ĐỨC TÂM 10
THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT VÀ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THI ̣ Stt Thành phố Năm Nhân Số Chiều dài Số Khổ Cáp điền kéo (Nước) thông khẩu tuyến đường ga đường xe lúc đó đường (triệu Toàn Dưới Phương Điện bộ đât thức áp người) 64 Galas 1983 3.5 2 40 35 1435 RT3 750 65 Pát Tơ Mô (Mỹ) 1983 0.8 1 22.4 12.8 12 1435 RT3 700 66 Lít (Pháp) 1983 1.1 2 25.3 9 34 2060 RT3 750 67 OU.ơ.mi (MỸ) 1984 1.7 1 34.5 20 1435 RT3 750 68 Minsk ( Bêlarut) 1984 1.3 1 9.5 9 1524 RT3 825 Jakarta 69 1984 7.3 1 16.4 15.1 17 1674 RT3 750 (Indonesia) 70 LaySRa (Brazil) 1985 1.2 2 20.5 x 17 1600 DTC 3000 71 Gooki (Liên Xô) 1985 1.4 1 9.8 x 8 1524 RT3 825 BuluaRaiTo 72 1985 2.2 1 12.5 x 8 1800 RT3 3000 (Brazil) XimPoLia 73 1985 1.30 2 12.9 12.9 10 1524 RT3 825 (Liên Xô) Bảng trên cho chúng ta thấy:  Bắt đầu xuất hiện phương tiện giao thông Metro từ năm 1863 tại Anh Quốc. + Tuyến dài nhất ở NewYork từ năm 1867 là 443km trong đó 280km hầm ngầm và 504 ga + Tuyến ngắn nhất là 5km ở Cairo (Ai Cập). + Phần lớn các tuyến được tiếp điện bằng ray thứ 3 (có 69/80 tuyến)  Đường sắt đô thị đã tồn tại 13 khổ đường khác nhau trong đó có 47/80 thành phố sử dụng đường sắt khổ 1435mm: có 4 thành phố của Nhật tàu chạy trên đường khổ 1067mm và không có tuyến nào chạy trên khổ đường 1000mm.  Phương tiện giao thông đường sắt đô thị đã sử dụng ở 14 thành phố có số dân dưới 1 triệu trong đó thành phố ít nhất là 0.28 triệu dân: 33/80 thành phố có hơn 1 triệu dân, 11 thành phố có hơn 2 triệu dân, 4 thành phố hơn 3 triệu dân, 1 thành phố lớn hơn 5 triệu dân, 2 thành phố hơn 6 triệu dân, 2 thành phố hơn 8 triệu dân, 1 thành phố lớn hơn 2 triệu dân, 1 thành phố hơn 10 triệu dân, 1 thành phố hơn 11 triệu dân, 1 thành phố hơn 20 triệu dân. Với số dân 3 triệu bảng trên cho thấy ở thành phố khac như Hà Nội đã xây dựng từ 37 đến 134 km MRT và LRT. 1.2. Phân loại ĐSĐT 1.2.1. Phân loại theo năng lực vận tải Năng lực vận tải là lượng hành khách thông qua mặt cắt trong một giờ của 1 hướng. Căn cứ vào năng lực vận tải khác nhau ĐSĐT có thể chia thành 4 loại hệ thống năng lực vận tải: ThS. NGUYỄN ĐỨC TÂM 11
THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT VÀ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THI ̣ Đặc biệt lớn, lớn, vừa , nhỏ như Bảng 1.2: Bảng 1.2 - Phân loại đường sắt theo năng lực vận tải Phân loại Đặc biệt lớn Lớn Vừa Nhỏ Năng lực vận tải (10000 lượt hành >5 3-6 1-4 < 0.5 khách/ giờ) Đường sắt nhẹ, Đường sắt Metro loại nhỏ, Xe điện Hình thức giao thông Metro ngoại ô một ray, hệ thống trên ray giao thông mới Trong đó hệ thống năng lực đặc biệt lớn thường là chỉ về đường sắt ngoại ô, luồng hành khách qua một mặt cắt mỗi giờ của một hướng có thể đạt 5-8 vạn hành khách. Đường sắt năng lực lớn thường được chỉ về Metro thông thường. ĐSĐT loại vừa bao gồm đường sắt nhẹ, đường sắt một ray (Monorail). ĐSĐT loại nhỏ phần lớn được chỉ xe điện trên ray. Đường sắt dưới đất (Metro) trong tiếng anh có những tư khác nhau nhu Metro, Undergroud, Subway, MTS (Mass Transit System). Trong hội nghị liên hiệp giao thông công cộng quốc tế (UITP) lần thứ nhất hợp ở Brúc-Xen đã xác định ĐSĐT loại nhẹ là Light Rail Transit viết tắc là LRT. 1.2.2. Phân loại theo phương thức lắp đặt Về phương thức lắp đặt có thể phân chia thành 3 hình thức: Hầm (dưới đất, trong núi, dưới nước) trên cao va trên mặt đất. Giao thông đường sắt lưu lượng đặc biệt lớn và lớn tại những khu vực ngoại ô thường sử dụng hình thức hầm và đường trên cao, oe khu vực ngoại ô thường sử dụng hình thức trên mặt đất có rào kín. Giao thông lưu lượng vừa cũng có thể có 3 hình thức, và thường không chạy lẫn lộn với các xe động cơ khác. Giao thông đường sắt lưu lượng nhỏ nói chung dùng hình thức chạy trên mặt đất và có thể chạy chung với các xe động cơ, hiệu xuất vận tải thấp, không có ưu thế rõ rệt so với các giao thông công cộng thông thường khác. 1.2.3. Phân loại theo phương thức dẫn hướng Theo phương thức dẫn hướng có thể chia ra dẫn hướng bánh sắt - ray và dẫn hướng bằng bánh xe dẫn hướng. Hệ thống đường ray- bánh sắt ( Đường Metro, đường sắt nhẹ, xe điện trên ray) thuộc loại thứ nhất, loại này khởi động tương đối nhanh. Các toa xe bánh cao su của Monorail và hệ thống giao thông mới thuộc loại thứ 2 Hệ thống giao thông một ray (Monorail system) là hệ thống giao thông mà các toa xe được đi lên trên hoặc treo ở dưới dầm thép hay bê tông để vận hành. Tuyến đường được khai thác sớm nhất năm 1888. Do toa xe bị đảo lắc, ray và bánh xe mòn nhiều, độ thích ứng kém, nên không được phát triển. Mãi tới 50 năm của thế kỷ XX, nó mới được phát triển sau khi giải quyết được vấn đề chạy ổn định về kỹ thuật. Monorail là một loại hệ thống lưu ThS. NGUYỄN ĐỨC TÂM 12
THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT VÀ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THI ̣ lượng nhỏ, thích hợp cho những địa phương có lượng hành khách 0.5-2 vạn lượt người qua mặt cắt mỗi giờ của 1 hướng. Nó có ưu điểm là chiếm dụng đất ít, leo dốc khỏe ( dốc có thể đạt 10%), tiếng ồn nhỏ ( sử dụng lớp cao su) nên thường được sử dụng ở các tuyến đường có luồng hành khách nhỏ và vừa như ở các khu sân bay, triễn lãm, khu vui chơi giải trí, khu du lịch v.v… Công trình đầu tiên của Trung Quốc là tuyến đường sắt nhẹ mới ở Trùng Khánh, là hệ thống Monorail bánh cao su kiểu toa xe ở trên ray, toàn tuyến dài 14.25 km, phần lớn là đường trên cao. Hình 1.4 - Monorail chạy trên Hình 1.5 - Monorail treo Về hê thống giao thông mới, đến nay vẫn chưa có một khái niệm thống nhất. Hệ thống giao thông mới được lấy tư tiêu chuẩn phân loại của Nhật Bản. Đó là hệ thống vận chuyển hành khách tốc độ nhanh bằng đướng sắt, có lượng vận tải hạng trung, điều khiển tự động hoàn toàn, bao gồm giao thông dẫn hướng, giao thông tự dẫn hướng, giao thông đệm từ v.v…với đặc trưng chủ yếu là giao thông dẫn hướng. ThS. NGUYỄN ĐỨC TÂM 13
THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT VÀ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THI ̣ Bảng 1.3 - Các tham số kỹ thuật chủ yếu Loại hình Tốc đô vận Gián cách Số lượng Hình thưc Cự ly Năng lực hành bình thời gian xe lập tuyến đường bình vận tải quân chạy tàu thành quân (vạn lượt (km/h) nhỏ nhất đoàn tàu giữa các hành (min) ga (m) khách/h) Đướng sắt 35-40 2 4-10 Kín toàn bộ 1000- 5-8 ngoại ô 3000 Metro 25-40 1.5 4-10 Kín toàn bộ 500-1500 4-6 Đường sắt 25-35 2 2-4 Đường 500-1200 1-4 nhẹ chuyên dùng Monorail 25-30 1 4-6 Đường trên 500-1000 1-2 cao Giao thông 20-30 2 4-6 Đường trên 500-1000 0.8-1.5 mới cao 1.2.4. Phân loại theo hình thức đỡ bánh xe – ray Có thể phân ra hệ thống ray – bánh sắt, hệ thống đường ray bê tông – bánh cao su và hệ thống đặc thù. Hệ thống ray – bánh sắt là hình thức chủ đạo của đường Metro và đường sắt nhẹ hiện nay. Hệ thống đường ray bê tông- bánh cao su chủ yếu là Monorail và hê thống giao thông mới (tàu điện từ). Hình 1.6 - Bánh cao su của Monorail Hệ thống đặc thù bao gồm hệ thống monorail kiểu treo có mặt chóng đở ở phía trên toa, hệ thống đường ray kiểu tàu đệm từ. ThS. NGUYỄN ĐỨC TÂM 14
THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT VÀ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THI ̣ Bảng 1.4 - Tổng hợp phân loại đường sắt đô thị Năng lực vận tải (vạn Phương thức lắp đặt Phương thức Hình thức đỡ bánh xe lượt hành khách)/giờ dẫn hướng - Ray Hầm Mặt Trên Đường Bánh Ray – Ray Treo Đất cao ray xe Bánh bêtông bánh sắt – bánh xe cao su Đặc biệt lớn >5 ĐS ngoại ô x x x Lớn 3-6 Metro x x x x x Vừa 1-4 Đường sắt x x x x x nhẹ, Metro loại nhỏ MonoRail, x x x x x hệ thống giao thông mới Nhỏ < 0.5 Xe điện x x x chạy trên ray 1.3. Đặc điểm ĐSĐT Metro đường sắt nhẹ nói riêng và ĐSĐT nói chung la phương tiện giao thông xanh với các ưu điểm tốc độ nhanh, an toàn, tiêu phí năng lượng thấp và ô nhiễm môi trường ít v.v. Từ những năm 80 của thế kỷ XX lại đây, cùng với sự phát triển nhanh chống về kinh tế, các vấn đề về ùn tắc giao thông ở các đô thị lớn, tai nạn liên tục, ô nhiễm nghiêm trọng. Trong những năm gần đây cho thấy những thành phố lớn trên một triệu dân tốc độ phát triển giao thông đường bộ hằng năm 3-4%, nhưng tốc độ tăng lên của các loại xe động cơ là 15- 20%. Vì vậy hiện tượng ùn tắc giao thông càng trở nên phổ biến. Giao thông đường sắt trong thế kỷ XX ngày càng được chú trọng vì so với giao thông đường bộ, giao thông đường sắt có những ưu thế không thể so sánh được như lượng vận chuyển lớn, tốc độ nhanh, thời gian chuẩn, ô nhiễm ít, an toàn, không có giao cắt trên mặt phẳng v.v.. 1.3.1. Lượng vận chuyển lớn Sức chứa của mỗi ô tô buýt chỉ từ 40-80 người, sức chứa mỗi toa xe đường sắt là 60-150 người, mỗi toa Metro 150-200 người. Đường sắt nhẹ thông thường lập tàu 2-6 toa thành 1 ThS. NGUYỄN ĐỨC TÂM 15
THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT VÀ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THI ̣ nhóm. Trong 1 giờ xe ô tô buýt chỉ chở được 2000-5000 lượt hành khách cho mỗi hướng. Năng lực chuyên chở của ĐSĐT gấp 2,5-14 lần của ô tô buýt. 1.3.2. Tốc độ nhanh và tỷ lệ đúng giờ cao Trong trường hợp thông thường tốc độ của xe buýt là 10-20km/h, còn của đường sắt nhẹ 20-40km/h, của Metro là 40-50km/h, cao nhất có thể đạt 70-80km/h, tốc độ của đường sắt nhẹ và Metro gấp 2-4 lần ô tô buýt. ĐSĐT thông thường được thực hiên biện pháp biệt lập hoàn toàn hoặc đại bộ phận biệt lập, việc khai thác ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài, tỷ lệ đúng giờ cao. Tốc dộ chạy tàu cao nhất của đoàn Metro là 120km/h, tốc độ vận doanh của Metro la 30-40km/h. Đường sắt nhẹ do bị hạn chế của độ dốc, bán kính đường cong v.v… tốc độ chạy tàu cao nhất 45km/h tốc độ vận doanh 25-30 km/h. 1.3.3. Tiêu hao năng lượng ít Tiêu hao năng lượng cho mỗi km giao thông ĐSĐT chỉ bằng 15-40% đường bộ. 1.3.4. Chiếm dụng đất ít Chiều rộng đường bộ cần thiết tính cho việc vận chuyển 5 vạn hành khách trong một giờ. Đối với xe con là 180m, đối với xe buýt là 9m. Còn tổng hợp chiếm dụng đất của giao thông đường sắt chỉ bằng 1/3 của phương thức vận chuyển bằng đường bộ, LRT trên cao hầu như không chiếm dụng đất. 1.3.5. An toàn và môi trường Tỷ lệ tai nạn của các phương tiện giao thông đường sắt thấp hơn nhiều so với giao thông đường bộ: về bảo vệ môi trường do tiếng ồn và ô nhiễm không khí cũng ưu điểm hơn đường bộ. Vì vậy giao thông đường sắt đô thị là phương thức tổng chi trả của xã hội ít nhất trong điều kiện thõa mãn nhu cầu đi lại của dân cư đô thị cũng là phương thức tối ưu thõa mãn các yêu cầu nhân văn và phát triển xã hội một cách bền vững. Ô nhiễm ít: giao thông ĐSĐT dùng điện làm động lực đây là phương thức vận chuyển xanh, sạch. 1.3.6. Giá thành xây dựng Nói chung hệ thống giao thông đường sắt tốc độ cao bánh sắt có ma sát lăn nhỏ, điện năng tiêu hao trên một đơn vị nhỏ, chi phí vận doanh tương đối kinh - tế. Mỗi km Metro giá thành xây dựng 70 - 90 triệu đô la, mỗi km đường sắt nhẹ 15 - 42 triệu đôla. Vì vậy làm thế nào để hạ giá thành xây dựng tiến tới nội địa hóa các thiết bị toa xe, thông tin, tín hiệu, phòng cháy, cấp điện…của ĐSĐT là nhiệm vụ then chốt trong xây dựng giao thông đô thị. 1.4. Các công trình và thiết bị cấu thành tuyến ĐSĐT 1.4.1. Các công trình đường Các công trình đường: các khu gian và các ga đường sắt nhẹ, thường được xây dựng trên ThS. NGUYỄN ĐỨC TÂM 16
THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT VÀ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THI ̣ cầu cao kết cấu dự ứng lực, dầm chữ T đở trên dầm hộp và cũng có dùng dầm lòng máng có chiều cao thấp, dầm có sống lưng cho trường hợp đở dưới, kết cấu tấm bản có chiều cao siêu thấp. Mố trụ cầu của các cầu cao đường sắt nhẹ thường sử dụng mố chử T ngược; trụ kiểu 2 trụ va kiểu chữ Y. Các cầu của đường sắt nhẹ là các công trình kiến trúc đô thị mang tính chất vĩnh cửu. Trong thiết kế cần đảm bảo kết cấu trong quá trình chế tạo, vận chuyển lắp đặt, khai thác có đầy đủ cường độ, độ cứng và ổn định, đồng thời đảm bảo thi công đơn giản nhanh chóng, thuận lợi, ít trở ngại đến giao thông, mặt khác phải xét đến cảnh quan đô thị, tuổi thọ kết cấu phải trên 50 năm. Trong thiết kế tổng thể cầu cao cho đường sắt nhẹ, kết cấu phần dưới cần đủ cường độ, độ cứng, ổn định, để tránh sự chuyển vị quá lớn dưới. Kết cấu phần dưới ảnh hưởng rất lớn đến phương án thiết kế cầu. Về phương diện mỹ học, cầu cần có công năng độc đáo, tạo hình hợp lý có thể làm cho kết cấu phía trên, phía dưới hài hòa, mỹ quan và có thể làm cho cầu cao đường sắt nhẹ tương xứng với môi trường đô thị, tạo cho mọi người cảm giác thoải mái thanh thoát. Ga đướng sắt nhẹ bao gồm cửa ra vào ga, phòng vé và các phòng khác. Các phòng của ga, cần cố gắng bố trí trên mặt đất để hạ giá thành xây dựng. Các phòng ga có thể lợi dụng khoảng không gian phía dưới cầu hoặc có thể lợi dụng khoản đất trống 2 bên đường phố, dải cây xanh, vườn hoa giữa phố. Cần xem xét một cách tổng hợp việc qua đường sắt tận dụng giao thông thẳng đứng có lối cho bộ hành qua đường phố, cần tận dụng không gian dưới cầu để giải quyết công năng vượt qua đường. Hình 1.7 - Mặt cắt ngang điển hình tại ga Việc bố trí giao thông thẳng đứng của tuyến trên cao, thường có 2 phương thức: một hình thức là bố trí giao thông thẳng đứng ở hai bên đường phố, qua cầu vượt để ra vào ga, tức là phương thức ra vào bằng cầu vượt. Một hình ảnh khác lợi dụng khoảng không gian dưới cầu làm một cầu thang lên chiếu nghỉ, từ đó lại có hai nhánh thang lên 2 ke ga cao hai bên hoặc trực tiếp thông lên ke ga kiểu đảo, tức là hình thức ra vào dưới cầu. Hai hình thức này, ThS. NGUYỄN ĐỨC TÂM 17
THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT VÀ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THI ̣ mỗi hình thức có ưu khuyết điểm riêng, cần xem xét tổng hợp điều kiện địa hình từng nơi có cầu, điều kiện đường sá và yêu cầu cảnh quan. Trang bị của ga tương đối đơn giản. Ga trên mặt đất chủ yếu là xây dựng ke ga có mái che, chiều cao ke ga bằng mặt sàn toa, tiện cho hành khách lên xuống, giảm thời gian dừng tầu. Ví dụ ga của tuyến Minh Châu, Thượng Hải dùng kết cấu khung thép nhẹ trên có mái lộp tôn, hình thức mỗi ga một khác. Ga Metro đặt dưới đất và các đường hầm khu gian có kết cấu phức tạp, thi công khó khăn. Ga Metro đào các tảng đất mềm phần lớn có kết cấu khung 3 nhịp, hai tầng, phần lớn dùng phương pháp đào lộ thiên. Trong khu phố, để giảm bớt ảnh hưởng có thể dùng phương pháp đào có mái che và phương pháp ngược. Ga Metro xây dựng ở vùng nham thạch, thường dùng phương pháp khoan bộc phá hoặc phương pháp thi công mới của Áo (NATM), có một vòm và vòm nhiều nhịp. Phương pháp thi công đường Metro khu gian tùy thuộc vào điều kiện địa chất, ở khu vực đất mềm phần nhiều dùng phương pháp thi công khiên, hầm tròn được lắp ghép bởi các mảng ống bê tông cốt thép. Trường hợp ở vùng nham thạch, căn cứ điều kiện kinh tế kỹ thuật có thể dùng phương pháp thi công cơ giới hóa bằng máy đào đá (TBM) hoặc dùng phương pháp thi công mới của Áo (NATM). Ga và khu gian của đường Metro đào sâu cần phải dùng khiên dị hình ba vòng tròn hoặc nhiều vòng và các máy đào hầm đặc thù khác. 1.4.2. Khống chế chấn động và tiếng ồn Tầu chạy trên mặt đất và trên cao, cần tăng cường các biện pháp tiêu âm va giảm chấn. Về toa xe, sử dụng “Toa xe đàn hồi” có tác dụng hút các va đập. Lắp “mâm tròn quay” ở bánh xe có thể hấp thụ tiếng ồn khi qua đường cong, giữa đôi bánh xe và giá chuyển hướng các bộ phận lò xo cao su, có thể hấp thụ dao động tự do 3 hướng trở lên. Trên đường, ngoài việc đặt đường không khe nối, còn có các lớp đệm đàn hồi bằng cao su để giảm bớt tiếng ồn và chấn động, hai bên đường có lắp các tấm chắn hút âm thanh. Ở nước ngoài, yêu cầu khống chế tiếng ồn trong đường sắt nhẹ 67-70Db. Khi tốc độ 50km/h ở ngoài cự ly 7.5m hai bên đường, khống chế trong phạm vi 76-80Db nhỏ hơn tiếng ồn của ô tô buýt. Đối với ga Metro và đường nằm ở dưới đất thì tiếng ồn ảnh hưởng đến bên ngoài rất ít, chỉ cần làm tốt công việc giảm chấn và giảm âm trong toa xe là được ( nghĩa là không cần đặt đường ray không khe nối, đệm đàn hồi, tấm chắn). 1.4.3. Phương thức cấp điện Phương thức cấp điện của mạng lưới điện thành phố cho ĐSĐT được phân ra: kiểu tập trung, kiểu phân tán, kiểu hỗn hợp tất cả các phụ tải dùng điện dọc tuyến, thông qua các trạm biến áp dọc tuyến hình thành mạng cấp điện hoàn chỉnh. Hệ thống cấp điện nội bộ chia ra 3 bộ phận: trạm biến áp chủ, hệ thống biến điện kéo và hệ thống phân phối điện, trong đó ThS. NGUYỄN ĐỨC TÂM 18
THIẾT KẾ ĐƯỜNG SẮT VÀ CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THI ̣ hệ thống biến điện sức kéo cung cấp động lực cho Metro. Đường Metro Bắc Kinh, Thiên Tân sử dụng phương thức cấp điện qua ray, còn gọi là cấp điện ray thứ 3. Đường Metro Thượng Hải, Quảng Châu sử dụng cấp điện qua lưới tiếp xúc trên không. Giao thông đường sắt nhẹ mới xây dựng, chế độ điện áp cần chọn cấp điện DC750 tiêu chuẩn quốc tế, va dùng phương thức cấp điện qua lưới tiếp xúc trên không. 1.4.4. Thông gió điều hòa không khí Khi tuyến đường trên mặt đất, trên cao thì nhà ga không cần có thiết bị thông gió chuyên dùng. Ở khu vực nóng cần phải có thiết bị điều hòa không khí để giử nhiệt độ và độ ẩm thích đáng cho nhà ga và trong toa xe. Trong vận doanh Metro sản sinh một nhiệt lượng và khí thải lớn. Luồng hành khách tập trung cũng thải tiêu hao không khí trong lành và thải ra khí CO2. Ga và khu gian của Metro bao bộc bởi đất đá kín, nhiệt lượng không thoát ra được, không khí trong lành trên mặt đất và không khí trong Metro không được trao đổi. Để đảm bảo được thích ứng của khách đi tầu, trong Metro ngoài việc lợi dụng nguồn gió do tầu chạy, cần phải tăng cường quạt thổi gió khi không đáp ứng đủ trao đổi đối lưu không khí. Ở ga sử dụng điều hòa không khí tập trung, còn trong nhà ga dùng điều hòa không khí độc lập để đảm bảo độc lập để đảm bảo nhiệt độ, độ ẩm nhất định trong ga và trong toa. Giữa ke ga và hầm khu gian cần có hệ thống che chắn. Các thiết bị thông gió thoát khói rất quan trọng cho việc cứ hỏa. 1.4.5. Tín hiệu Đường sắt nhẹ không thể chạy tầu an toàn trong tình hình không có tính hiệu, nhưng ở các đường ngang, đoạn đường cong trong hầm hoặc những đoạn cự ly tầm nhìn bị hạn chế, cần bố trí tín hiệu để đảm bảo an toàn. Nếu tốc độ chạy tầu nhanh, mật độ lớn thì cần bố trí hệ thống tín hiệu đóng đường tự động. Hệ thống tín hiệu trong đường Metro cần cố gắng chọn hệ thống khống chế tự động đoàn tầu- hệ thống tín hiệu hiện đại. Nếu do điều kiện hạn chế hoặc ở thời kỳ đầu lượng vận chuyển không đủ v.v… cũng có thể sử dụng hệ thông tín hiệu truyền thống mức trung bình được hợp thành bởi các thiết bị như tín hiệu, khóa liên động, tín hiệu đầu máy, dừng xe tự động, điều độ tập trung v.v… hệ thống tín hiệu hiện đại tức là hệ thống khống chế tự động đoàn tàu Automatic train control (ATC) chủ yếu gồm 3 hệ thống con:  Hệ thống bảo vệ tự động đoàn tầu Automatic train protection (ATP)  Hệ thống lái tàu tự động Automatic train operation (ATO)  Hệ thống giám sát tự động đoàn tàu Automatic train supervisory (ATS) Ví dụ : Metro Bắc Kinh dùng hệ thống khống chế tự động đoàn tàu của công ty tín hiệu Anh. Metro Thượng Hải dùng hệ thống khống chế tự động đoàn tầu với tín hiệu thông dụng của Mỹ. Metro Quảng Châu dùng hê thống khống chế tự động đoàn tầu kiểu liên tục thông ThS. NGUYỄN ĐỨC TÂM 19