Luận bàn về trục đường sắt Bắc - Nam
Kết quả vận tải trên trục đường sắt B-N gần chục năm nay mỗi năm được 7 triệu lượt khách và 3 triệu tấn hàng chiểm tỷ lệ 1~2% vận lượng trên trục của toàn ngành GTVT , khối lượng luân chuyển “Khách/ Km” và “Tấn/Km” cũng chỉ chiếm tỷ lệ 5%. Trị số và tỷ lệ thị phần kể trên gợi thấy 3 nhận xét nhỏ: (1) Khách và hàng có lựa chọn đường sắt để đi đường dài; (2) Tuyến trục đường sắt B-N hầu như “mãn tải”; (3) Nhu cầu vận tải tăng trưởng rất nhanh mà năng lực của tuyến “đã hầu như mãn tải” thì phần đóng góp của nó vào sự nghiệp phát triển sẽ dần tiến về “không đáng kể”, dù về lý thuyết có gần chục “lợi thế” và về thực tế có hàng chục “kinh nghiệm tận dụng lợi thế ấy”của lân bang.
TRỤC ĐƯỜNG SẮT BẮC NAM ĐẾN NĂM 2020
Muốn Đường sắt phải vận tải được nhiều hơn thì: (1) Chạy nhiều tàu hơn trong mỗi ngày (Năng lực thông qua nhiều, là có xét đến Tốc độ); (2) Mỗi đoàn tàu đều chở nặng hơn (Sức kéo và sức chở lớn hơn, là có xét đến tải trọng trục - độ dốc dọc - chiều dài đoàn tàu và chiều dài dùng được của đường ga).
Theo 355/QĐ-TT g ngày 25-02-2013, đến năm 2020, toàn ngành GTVT đảm nhận 6240 triệu lượt khách và 2090 triệu tấn hàng. Phân bổ tổng lượng (để theo đó hoạch định qui hoạch phát triển) cho các phương thức Đường bộ - Đường thủy - Đường không - Đường sắt, trong đó đường sắt là 1~2% về khách và 1~3% về hàng; Như vậy đến năm 2020 trục đường sắt B-N (57% khách và 39% hàng của toàn mạng đường sắt) chí ít phải đáp ứng 35,5 triệu lượt khách và 8,1 triệu tấn hàng, tức là phải đáp ứng gấp trên 5 lần về khách và gẩn 3 lần về hàng so với “năng lực đã mãn tải hiện nay” (mà 1% có “đáng kể” gì). Từ nay đến 2020 không còn xa, vì vậy các phương án nâng cấp trục đường sắt B-N cần được chọn và làm ngay.
Vài thông số cần biết về hiện trạng tuyến ĐS B-N: Tuyến dài 1726km, khổ 1000 mm, đường đơn (mỗi đoàn tàu đều tránh nhau tại ga), 1710 đường cong trong đó 881 có bán kính R<594m (tầu đổ do ly tâm nếu chạy quá 100 km/h), 1452 cầu trong đó 93% tải trọng cho phép 14 tấn/trục (tức là toa xe 4 trục trọng lượng cả bì là 56 tấn, riêng đoạn Đà Nẵng - Sài Gòn dài 935km trọng lượng cả bì chỉ 48 tấn/toa), 27 hầm có khổ giới hạn cho đường 1000mm nằm trên 16 khu gian trong đó 15 khu gian có bán kính 97~300m, 3900 đường ngang, 165 khu gian trong đó 97 khu gian có đường cong bán kính R<482m (tầu đổ lực ly tâm nếu chạy quá 90km/h). Tuyến có các đoạn hiểm yếu quanh co dốc lớn như 9 khúc Hói Nai, Khe Nét, Hải Vân, Đèo Cả, Long Khánh - Dầu Giây. Trong 166 ga có 23 ga chỉ 2 đường đón gửi, chiều dài của đường đón gửi phần lớn 350~380m (hạn chế chiều dài đoàn tàu đến 350m), tín hiệu đèn mầu đóng đường nửa tự động, thông tin điều khiển chạy tàu chọn số âm tần. Tốc độ chạy tàu cho phép của kết cấu cầu đường: 1% V = 90~100 km/h, 42% V = 80 km/h, 47% V = 70 km/h (90% chiều dài tuyến V ≥ 70 km/h), 7% V = 50~60 và 3% V = 25~40 km/h. Tốc độ lữ hành trung bình của tàu hàng là 35km/h và của tầu khách nhanh nhất là 57,5 km/h (tàu 30h).
Năng lực thông qua của khu gian khống chế hiện tại là 18 đôi/ngày đêm (36 chuyến).
Ví dụ:
1. Chiều dài đoàn tàu không dài hơn chiều dài đường đón gửi dùng được là 350m (dự định GPMB để kéo dài ga đạt được 400m ). Toa khách dài 21~22m, trừ đầu máy + toa hàng ăn + toa máy phát điện còn tối đa 14 toa mỗi tàu. Có loại toa 7 khoang 4 giường (giá cước thường được bạn đọc đem so với vé tàu bay), 7 khoang 6 giường và toa 64 ghế ngồi. Cho là lúc nào cũng bán hết 100% chỗ với đoàn 4+5+5 toa , số khách đầy tầu là 642, lại cho là tăng thêm 25% do khách đi cung chặng thì “đếm sao trên trời” mỗi đoàn tàu khách chở đến 800 khách. Tính nhanh 365 ngày x 36 tàu x 800 = 10,5 triệu lượt khách (tính không chở hàng)<35,5 triệu. Toa hàng dài bình quân 13 m, trừ đầu máy còn tối đa 25 toa. Toa 4 trục x 14 tấn /trục = 56 tấn cả bì, cho là hàng chất hết các toa đến hết sức chở thì mỗi tàu chở 25 toa x 35 tấn = 875 tấn (cũng là “đếm sao trên trời” và lờ đi đoạn Đà Nẵng - Sài gòn chỉ 48 tấn cả bì mỗi toa, đồng thời “cũng hồ đồ đếm sao” đầu máy 14 tấn/trục dù leo dốc cỡ nào trên tuyến cũng đủ sức kéo 56x25=1400 tấn tổng trọng).
2. Xét gia tốc không cân bằng đến 0,5m/ sec2 ( với gia tốc không cân bằng 0,4m/ sec2 thì khi tàu vào đường cong khách muốn đi lại đã phải vịn tựa), để tàu không đổ văng ra phía lưng, bán kính đường cong tính ra V=70km/h R≥291m; V=80km/h R≥381m; V=90km/h R≥482m; V=100km/h R≥594m.
Tốc độ tàu thực chạy xác định qua các yếu tố: bán kính đường cong, sức kéo đầu máy, tổng trọng đoàn tàu, độ dốc dọc. Đầu máy loại nào cũng có biểu đồ sức kéo, tốc độ tàu có thể chạy luôn xác định được khi có tổng trọng đoàn tàu và độ dốc dọc tính đổi có xét triết giảm đường cong.
3. Thời gian đoàn tàu chiếm dụng khu gian để tính ra số đoàn tàu có thể lập cho khu đoạn được xét từ tốc độ có thể chạy, chiều dài khu gian, thời gian gia giảm khi thay đổi tốc độ trong khu gian (và dừng tránh tại ga V = 0 km/h), thời gian tác nghiệp tại ga có liện quan đến hệ thống tín hiệu - xác nhận tín hiệu để đảm bảo thanh thoát an toàn, thời gian tác nghiệp và kiểm soát an toàn toa xe - đầu máy. Khu gian khống chế năng lực thông qua là khu gian có tổng thời gian chiếm dụng của đoàn tầu nhiều nhất.
Năng lực thông qua của tuyến hiện tại chỉ 18 đôi/ngày đêm là do có một số khu gian tổng thời gian đoàn tàu chiếm dụng tới gần 40 phút. Muốn rút ngắn thời gian này thì tăng tốc độ (mở rộng bán kính), hạ dốc, cân đối chia nhỏ một số khu gian (hiện nay trong 165 khu gian đã có 40 khu gian ngắn hơn 8km, 15 khu gian ngắn hơn 5,5 km và có 24 khu gian dài từ 15 ~ 18,9 km), xây dựng hầm mới ít ra là Hải Vân và Khe Nét; Mấy gợi ý trên phải được tính toán cân đối vì tăng tốc độ cho phép mà khu gian ngắn thì trừ thời gian gia giảm tốc để dừng tránh sẽ chẳng còn mấy thời gian chạy cho đến tốc độ đã nâng, hoặc “kéo nhẹ - chạy nhanh” thì tấn số lại giảm, đưa tốc độ lên 90km/h thì cải đường cong ở 97 khu gian/ 165 khu gian, đưa lên 100km/h thì cải cong ở 137 khu gian /165 khu gian, đưa lên 120km/h thì cải cong ở 152 khu gian, vừa thi công cải tuyến lại vừa chạy tàu hàng ngày thì chắc chắn ách tắc và giảm số đôi tàu.
Phương án nâng cấp đường sắt B-N đến 2020:
1. Ý tưởng “Nâng cấp, cải tạo tuyến ĐS hiện tại chuyển sang đường đơn khổ 1435mm”: Đường sắt khổ 1435mm phải theo TCVN 8893:2011 (tiêu chuẩn 22TCN 362-07), đường sắt B-N là đường trục quốc gia, nếu là đường cấp I tốc độ thiết kế không quá 150 km/h bán kính tối thiểu 1200m, nếu là đường cấp 2 tốc độ thiết kế không quá 120 km/h bán kính tối thiểu 800m, (đường cấp 3 tốc độ thiết kế không quá 70 km/h không cần bàn đến). Nâng đến tốc độ thiết kế 90 km/h thì cải tuyến 58,2% số khu gian, đến 100 km/h thì cải tuyến 83% số khu gian, gián đoạn chạy tàu hàng ngày ắt sụt giảm khối lượng vận tải. Cầu cống trên đường 1435 phải theo tiêu chuẩn 22TCN 18-79 xét hoạt tải T26 cho đường cấp I và II , T22 cho đường cấp III . Dù theo Tz nào thì 100% cầu (hiện T14) đều phải làm mới, 100% hầm phải theo khổ giới hạn 1435. Theo tiêu chuẩn về đường, 100% ga phải kéo dài để đáp ứng chiều dài đoàn tàu và phải mở rộng cự ly các tim đường trong ga. Bãi bỏ một số ga để khu gian đủ dài nhằm phát huy tốc độ thiết kế. Hệ thống tín hiệu và thông tin thay mới phù hợp và 100% toa xe đầu máy đường 1435 sắm mới. Ý tưởng này “thiếu mùi vị của thợ đường sắt” và bỏ cam kết “đường xuyên ASIAN ” khổ 1000mm.
2. Các phương án nâng cấp cải tạo đường khổ 1000mm do Công ty CP tư vấn GTVT đề xuất Phương án A: Tốc độ tàu khách 80~100 km/h, một số đoạn 120km/h; tàu hàng 60km/h. Năng lực thông qua 25 đôi/ ngày đêm. Đồng bộ tải trọng cầu đường toàn tuyến 4,2 tấn/m. Tầu khách nhanh nhất chạy hết 24~25 giờ. Tư vấn sơ bộ xác định khối lượng công việc và dự kiến 4.220 triệu US D. + Có thể đếm ngay ra 14 khu gian rời rạc (138,34km, 8% chiều dài tuyến) không cải bán kính mà có thể nâng lên 120 km/h (6,82km Núi Gôi - Cát Đằng; 10,1km Minh Khôi - Thị Long; 7,4km Yên Lý - Chợ Sy; 8,17km Phúc Trạch - La Khê; 8,9km Thọ Lộc - Hoàn Lão; 3,1km Hoàn Lão - Phúc Tự; 8,78km Đông Tác - Phú Hiệp; 6,74km Ninh Hòa - Phong Thạnh; 10,81km Hòa Tân - Suối Cát; 16,73km Cà Rom - Phước Nhân; 16,81km Hòa Trinh - Cà Ná; 9,2km Sông Mao - Châu Hanh; 18,39km Ma Lâm - Mương Mán và 6,39km Gia Huynh - Trảng Táo). Chọn một số “đoạn” tức nhiều ga liên tiếp thì phải xét kỹ nhiều mặt. + Đồng bộ tải trọng đoàn toa 4,2 tấn/m (Đà Nẵng - Sài Gòn 935km hiện đang 3,6tấn/m) là cấp bách. + Đạt 25 đôi/ngày đêm thì như tính tắt ở trên, khối lượng vận tải tăng nhưng còn xa mới theo được vận lượng năm 2020 qui định trong 355/QĐ-TT g.
Phương án A chỉ nên chọn khi nguồn lực quá eo hẹp vì năng lực thông qua tăng lên theo đó vận lượng có tăng nhưng không kịp nhu cầu. Phương án B: Đạt tiêu chuẩn đường cấp I (nhưng tốc độ thiết kế không quá 120km/h bán kính tối thiểu 800m, tức là cấp I* không giống TCVN 8893:2011); Tốc độ tàu khách 100~120 km/h, tàu hàng 80km/h. Năng lực thông qua 30 đôi/ ngày đêm. Đồng bộ tải trọng cầu đường toàn tuyến 4,2 tấn/m. Tầu khách nhanh nhất chạy hết 20~21 giờ. Tư vấn sơ bộ xác định khối lượng công việc và dự kiến 6.215 triệu US D. + Đạt 30 đôi/ngày đêm thì như tính tắt ở trên, khối lượng vận tải tăng nhưng cho dù chỉ chạy tàu khách (không chở hàng) cũng chỉ đạt 50% lượng khách năm 2020 qui định trong 355/QĐ-TT g.
Phương án B nên chọn dù kinh phí gấp 1,5 Phương án A vì đáp ứng được nhu cầu vận tải cao hơn và khi chỉ vận tài hàng cùng khách đường ngắn trên khổ 1000mm thì nó đáp ứng nhu cầu đến 2030 - thời điểm mà tuyến mới 1435 đang được xây dựng.
Phương án C: (Tư vấn gọi là PA 4) : Nâng cấp cải tạo thành đường đôi khổ 1000mm, tuyến hiện có làm như PA B (đường cấp I*) và tuyến mới đương nhiên đồng bộ là đường cấp I*, tốc độ tàu khách 120 km/h tàu hàng 80km/h, năng lực thông qua 75 đôi/ngày đêm, thời gian tầu khách nhanh nhất 15,6 giờ. Tư vấn sơ bộ xác định khối lượng công việc và dự kiến 15.845 triệu US D. + Đến 2020 chỉ còn 7 năm để bắt đầu từ khảo sát thiết kế cho đến hoàn thành và khai thác. + Lấy kinh phí PA C trừ PA B thì ra kinh phí làm tuyến 1000mm cấp I* sẽ là 9.720 triệu US D. + Thời gian chạy 15,6 giờ cho 1726km thì tốc độ lữ hành 111km/h đạt 92,2% tốc độ thiết kế (120). + Thời gian gián cách phát xe 1440 phút / 75 tầu 19 phút. Phương án C là Phương án B và thêm một tuyến 1000mm mới, tuyến mới chưa khảo sát nên chưa có số liệu chính xác để so sánh chọn.
TRỤC ĐƯỜNG SẮT BẮC NAM SAU NĂM 2020 Quan điểm phát triển GTVT trên trục Bắc Nam: Đường sắt trục Bắc Nam cần phải là đường đôi khổ 1435, điều này xem ra không ai phản đối và chưa thấy ai ngỏ ý muốn đường trục này xuống đến cấp II , có lẽ vì đã nghe rất nhiều phân tích (xin không nhắc lại). Ở mấy điểm: (1) Dự báo nhu cầu vận tải; (2) Chọn Cấp đường sắt nào; (3) Chọn Công nghệ nào; (4) Có tiền để làm không; (5) Phân kỳ đầu tư thế nào; (6) Thời điểm 2013 cần làm gì.
Dự báo nhu cầu vận tải là việc kén người hiểu và làm, có bạn đọc coi là “xác báo” than rằng trị số cho 2030 của đường sắt cách mấy năm lại công bố khác nhau (!) Từ dự báo cho toàn ngành GTVT mới tính phân bổ ra dự báo cho đường sắt, các phương thức Bộ - Thủy - Không cũng căn cứ vào dự báo toàn ngành GTVT phân bổ cho mình để hoạch định phát triển. Có bạn đọc cho rằng dự báo về đường sắt là quá lạc quan (dù chỉ 1~3% toàn ngành GTVT ).
Nếu dự báo lấy tiêu chí “lượng luân chuyển” tức là “Khách.Km” và “Tấn. Km” (là đơn vị để tính toán thu cước và chi phí) thì sao, mấy chục năm qua suất đầu tư cho 1 vạn tấn.km tính đổi của đường sắt là quá thấp. Lý thuyết lập mô hình phân chia phương thức giả định rằng hành khách chọn phương thức vận tải theo “chi phí tổng quát tối thiểu”, trong đó có “giá thời gian”. Ví dụ: trong VITRANNSS 2- Interim Report tháng 8-2008 đã tính giá thời gian VN là 437 VNĐ /phút vào năm 2008 và 1237 VNĐ /phút vào năm 2030. Xin khất bạn đọc vì chưa cập nhật được trị số này khi dự báo năm 2013. Mặt khác, kịch bản mô hình phân phối ít ai bàn luận, chẳng hạn, đã có mô hình xét trên trục B-N đường sắt không là phương thức vận chuyển khách chủ đạo mà là phần dư ra của đường bộ và đường không. Cấp đường sắt qui định tại TCVN 8893:2011 (22 TCN 362-07), khổ 1435 mm có 5 cấp; Cao tốc năng lực ≥ 50 đôi/ngàyđêm - tốc độ thiết kế không quá 350km/h - bán kính tối thiểu 5000m - độ dốc tối đa 25‰ - khoảng cách tim đường 5m - tim đến vai đường rộng 4,5m; Sáu (6) tiêu chí trên cho các cấp khác là: Cận cao tốc ≥ 30 đôi/ngàyđêm - 200km/h- 2000m - 25‰ - 4,3m - 4m; Cấp I ≥ 20 triệu tấn tínhđổi/năm trên hướng nặng - 150km/h - 1200m- 12‰ - 4m - 4m; Cấp II 10~20 triệu tấn tínhđổi/năm trên hướng nặng - 120km/h -800m - 18‰ - 4m - 3,5m; Cấp III ≤10 triệu tấn tínhđổi/năm trên hướng nặng - 70km/h - 400m -25‰- 4m - 3,1m. Qui định thế cho thấy: Đường cận cao và cao tốc xét năng lực “đôi tầu/ngày đêm” và độ dốc dọc 25‰ là thích hợp với chạy riêng tàu khách, đồng thời tốc độ lớn nên “hiệu ứng gió” đòi bề rộng đường to hơn nhưng bán kính lớn hơn lại cho chiều dài tuyến ngắn hơn (trên cùng một đường dích dắc hướng tuyến); Đường cấp I-II -III xét năng lực “tấntínhđổi” và độ dốc dọc nhỏ hơn là phù hợp có chạy tầu hàng (tầu nặng - dốc lớn - tốc độ phải thấp khi cân đối sức kéo đầu máy).
Mới đây Tư vấn đề xuất 2 phương án: (i) PA1 tốc độ thiết kế 150km/h (ứng với đường cấp I : chạy tầu khách tầu hàng theo đó hoạt tải T26, bán kính 1200m, bề rộng nền đường đôi 12m, dốc dọc 12‰), đoàn tàu kéo đẩy, cấp điện trên cao 25kVA , có 80 ga trên mặt đất (khu gian 20km) chiều dài dùng được 850m, hệ điều khiển AT P kiểu điểm, đóng đường tự động - phân khu cố định,… (ii) PA2 tốc độ thiết kế 200km/h (ứng với đường cận cao tốc: chạy riêng tầu khách theo đó hoạt tải T17, bề rộng nền đường đôi 11,6~14m, dốc dọc 25‰), cấp điện trên cao 25kVA , có 27 ga phần lớn trên cao (khu gian 60km) chiều dài dùng được 480m, hệ điều khiển AT P liên tục, đóng đường tự động - tín hiệu đầu máy,… có xuyên chế TCVN 8893:2011 ở tiêu chí bán kính 6000m (cao tốc 5000m) và khoảng cách tim đường. Tán thành Tư vấn kiến nghị PA 2 vì (1) Không chở hàng thì số ga ít - chiều dài ga ngắn - không có công trình bến bãi kho tàng đường xếp dỡ… phục vụ tàu hàng, hoạt tải bé hơn thì kết cấu công trình nhỏ bớt (2) Trong khu gian 60km phát xe liên tiếp, có tàu hàng tốc độ chậm do nặng và leo dốc thì tầu khách phải đi theo tốc độ tàu hàng, trừ khi chạy riêng các múi giờ - tàu khách khổng thể giờ nào cũng có (3) Với bán kính 5000m hoặc 6000m bình diện đường đảm bảo sau này có nâng lên tốc độ 350km/h cầu - hầm - đường - ga không phải làm lại (4) Tuyến khổ 1000mm đến 2020 đã cải tạo xong đảm nhiệm khách đường ngắn và hàng với 30 đôi/ngày đêm (5) Chạy chung khách và hàng trên PA 2 (cấp đường tốc độ cao) thì đến thời điểm lượng khách đạt như dự báo (lại vẫn phải vịn vào dự báo) vẫn phải bỏ tàu hàng - phí công xây dựng kết cấu hạ tầng cho T26.
Chọn công nghệ: Động lực tập trung (đoàn tàu kéo đẩy, động lực kéo chỉ ở đầu máy - trọng lượng trục lớn hơn) và Động lực phân tán (động lực kéo bố trí cả ở một số toa xe khách - tấn/trục nhẹ hơn mà tổng trọng trục tham gia sức kéo lớn hơn, các toa chở hàng không bố trí động cơ - tàu hàng kéo đẩy). Khi chọn PA 2, tuyến chỉ chở khách thì nên chọn động lực phân tán (tấn/trục nhỏ hơn và dốc dọc lớn hơn khiến kết cấu hạ tầng bớt nặng). Không có tiền, phải đi vay, có lẽ phải chọn công nghệ của nước tài trợ. Có tiền để làm không: Đầu tư đường sắt cần đồng bộ trên một đoạn đủ dài nên phải nhiều tiền ngay từ đầu và tập trung để hoàn thành nhanh, phát huy hiệu quả sớm. Phân kỳ đầu tư: Yếu tố dự báo nhu cầu vận tải có vai trò đáng kể cho nên đoạn Sài Gòn - Nha Trang và Hà Nội - Vinh làm trước, các đoạn còn lại cân chỉnh theo các tuyến đường bộ cao tốc đã làm xong. Thời điểm 2013 cần làm gì cho kịp: Chấp nhận định hướng làm đường đôi 1435 tốc độ cao, cho phép tiến hành khảo sát địa hình - thủy văn - địa chất để xác định hướng tuyến và theo đó dành đất hành lang GPMB , đó là các việc đầu tiên của quá trình lập dự án đầu tư xây dựng n Số 10 năm 2013