Các loại phương tiện đường sắt đô thị và phương án lồng ghép

1. Khái quát hệ thống vận tải công cộng bánh sắt

Tại khoản 1, Điều 55 của Luật Đường sắt có quy  định: “ Vận tải bánh sắt trong đô thị bao gồm đường tàu điện ngầm, đường tàu điện trên cao, đường sắt một ray tự động dẫn hướng và đường xe điện bánh sắt”. Như vậy, khái niệm đường sắt đô thị được coi là một hệ thống giao thông đô thị có dẫn hướng (guided transportation system) chứ không phải chỉ có loại phương tiện bánh sắt chạy trên ray.

Tại những quốc gia phát triển trên thế giới, phương tiện giao thông đường sắt (ĐS) luôn được khẳng định với những ưu điểm hơn hẳn so với các loại hình phương tiện giao thông khác. Đó là khả năng vận chuyển khối lượng lớn, đi xa, tốc độ cao. Hiện nay, đường sắt cao tốc Nhật Bản đang giữ kỷ lục về tốc độ khai thác lớn nhất: tàu Shinkansen có tốc độ 350km/h. Ngành GTVT ĐS lại ít bị ảnh hưởng của thời tiết và thời gian, thích hợp với nhiều tầng lớp dân cư, ít chiếm dụng diện tích đất. Với cùng khối lượng vận chuyển, đường sắt chỉ chiếm bề rộng đất là 13,7m, trong khi các phương tiện đường bộ lại chiếm tới 29m. Theo đánh giá của các chuyên gia Đức, đường sắt là phương tiện giao thông ít gây nhiễm không khí nhất với lượng khí thải CO2 chiếm 1%, xếp hạng A, trong khi đường không xếp loại B và đường bộ loại C (gây ô nhiễm không khí cao, với lượng khí thải CO2 của ô tô con là 8,3%, ô tô tải là 30%). Về độ ồn rung, đường sắt được xếp loại B, nghĩa là có một vài ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường, còn đường bộ và đường không bị đánh giá là có nhiều ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường, xếp loại C. Với độ an toàn cao, phương tiện ĐS có mức độ gây ra tai nạn là 1%, trong khi ô tô con là 24%, xe bus và ô tô tải là 2,5% và tàu thủy nội địa là 2%. Mức tiêu hao nhiên liệu của ĐS cũng thấp hơn hẳn so với các phương tiện vận tải khác, ví dụ nếu ô tô tiêu hao tới 648 kcal/hk-km, xe buýt 171 kcal/hk-km, thì tàu hỏa cao tốc và tàu điện ngầm chỉ tiêu hao 103 kcal/hk-km.

Trong lĩnh vực vận chuyển hành khách đô thị, phương tiện giao thông bánh sắt lại càng có nhiều ưu điểm so với phương tiện vận tải công cộng đường bộ. ĐS có năng lực vận tải hành khách lớn, tốc độ vận chuyển nhanh hơn (25-60km/h so với tốc độ 15-25km/h của xe bus), êm thuận hơn, không ồn, ít ô nhiễm và giảm thời gian hành trình từ 50-70%. Năng lượng tiêu hao của phương tiện giao thông bánh sắt trong vận chuyển đô thị ít hơn, chỉ bằng 1/5 phương tiện đường bộ nếu vận chuyển cùng một số lượng hành khách km. ĐS chiếm dụng một diện tích đất rất ít nếu xây tàu điện ngầm hoặc chỉ 2m mặt đường bộ nếu xây dựng ĐS trên cao, nhưng lại có khối lượng vận chuyển hành khách bằng 9 làn xe buýt hoặc 33 làn ô tô riêng. Chính vì đánh giá được những lợi thế trên, trong hoạch định hệ thống giao thông đô thị tại các nước công nghiệp phát triển, người ta đều dự tính thị phần vận tải bánh sắt cao hơn các phương tiện khác: dân số từ 1-2 triệu người, thị phần vận tải bánh sắt chiếm 50-60%; dân số từ 2-5 triệu người, thị phần này chiếm 60-70% và dân số trên 5 triệu người, thị phần vận tải bánh sắt chiếm tới 75-80%.

2. Phương án lồng ghép

Liên quan đến năng lực vận tải của các loại phương tiện đường sắt đô thị, kiểu hành lang giới hạn (Right-of-Way) đóng một vai trò quan trọng. Có ba loại hành lang giới hạn :

Hành lang giới hạn hoàn toàn biệt lập (exclusive ROW)

Hành lang giới hạn được dành riêng cho việc sử dụng hoàn toàn riêng biệt của phương tiện trung chuyển. Không có sự ảnh hưởng của các loại phương tiện khác. Giao cắt với các phương thức vận tải khác đều là khác mức để tránh hoàn toàn các xung đột. Hành lang giới hạn hoàn toàn độc lập cung cấp một năng lực chuyên chở lớn nhất và nhanh nhất và dịch vụ đáng tin cậy, và tất nhiên là chi phí đầu tư sẽ là rất cao so với các hình thức hành lang giới hạn khác. Loại hình hành lang này được sử dụng cho hệ thống đường sắt nặng (Heavy Rail), các tàu ngoại ô đường dài (Commuter Rail) và xuất hiện ở một tỷ lệ nhỏ của đường sắt nhẹ (Light Rail).

Để đảm bảo yêu cầu của hành lang giới hạn là hoàn toàn biệt lập, các giải pháp lồng ghép của tuyến là đi trên cao bằng cầu cạn, đi ngầm, hoặc đi ngang với mặt đất và có rào chắn. Tại các nút giao cắt với phương thức vận tải khác thì đều phải đi trên cầu cạn hoặc là đi ngầm. Thông thường, tại các đoạn đi cao, dải phân cách của đường sẽ được sử dụng để bố trí cầu cạn. Chiều rộng tối thiểu của dải phân cách đủ để bố trí cầu cạn là khoảng 3 mét. Các đoạn đi ngầm có thể là đào mở (cut and cover) ngay dọc theo các tuyến đường hoặc đào ngầm sâu bằng TBM. Việc đào ngầm sâu dùng để tạo ra những đường đi tắt qua các khu nhà mà không phài đi dọc theo các tuyến phố, giảm được chiều dài tuyến cũng như tính êm thuận khi vận hành. Các nhà ga có thể được thiết kế nổi, hoặc ngầm hoặc trên cầu cạn. Các nhà ga này phải được thiết kế kết nối với các phương thức khác như đi bộ, taxi, bãi đỗ, xe buýt,… .

Hành lang bán biệt lập (Segregated Right-of-Way)

Hành lang bán biệt lập cung cấp nhiều lợi ích như hành lang biệt lập hoàn toàn nhưng cho phép các phương tiện khác giao cắt ngang qua hành lang giới hạn tại các điểm xác định như giao cắt cùng mức. Hành lang bán biệt lập được sử dụng chủ yếu cho đường sắt ngoại thành, đường sắt nhẹ, hạn chế tối đa sử dụng cho đường sắt nặng. Loại này thường được bố trí dọc theo đường ôtô, hoặc là ở giữa hoặc là ở hai bên đường. Tại các giao cắt sẽ được bố trí đèn tín hiệu để điều khiển giao thông, hoặc các đèn tín hiệu cho các lối đi bộ qua đường.

Hành lang chung (Shared Right-of-Way)

Hành lang chung cho phép các phương tiện khác chạy chung với phương tiện bánh sắt. Loại này có chi phí đầu tư thấp nhất, nhưng nó lại không cung cấp những lợi ích về mặt tốc độ khai thác, năng lực vận tải và độ tin cậy như các loại hình hành lang khác.

3. Các loại phương tiện đường sắt đô thị.

Có nhiều cách tiếp cận khác nhau để phân loại hệ thống vận tải bánh sắt đô thị. Một số đặc trưng cơ bản để phân loại hệ thống vận tải bánh sắt đô thị là: Chi phí xây dựng hệ thống, năng lực chuyên chở, công nghệ v.v… Một số đặc điểm khác cũng được sử dụng để phân biệt vận tải bánh sắt đô thị là: khoảng cách giữa các điểm dừng, chỉ giới đường, các chế độ khai thác và hệ thống dẫn hướng.

Hệ thống vận tải hành khách công cộng được chia thành 3 loại chính sau: vận tải hành khách có tốc độ cao, khả năng chuyên chở lớn (Mass Rapid Transit System), hệ thống vận tải có khả năng chuyên chở trung bình (Medium Capacity Transit System) và hệ thống vận tải có khả năng chuyên chở nhỏ (Small Capaccity Transit System).

Loại tàu tốc hành có tốc độ cao, khả năng chuyên chở lớn.

Thuộc loại này có các tàu cao tốc tàu ngoại ô, Express, Sbahn, Metro. Các tuyến cao tốc, metro có thể đi trên mặt đất, đi trên cao hoặc đi ngầm dưới mặt đất, thông thường trong các khu vực đô thị thường đi ngầm hoặc đi trên cao.

Các đoàn tàu kiểu này ngày nay có thể bố trí đoàn xe 6 đến 8 toa, vận dụng với tần suất cao 2 đến 3 phút/1chuyến. Loại tàu cao tốc, metro sức trở lớn yêu cầu tuyến đường có tiêu chuẩn kỹ thuật cao nên giá thành xây dựng đắt. Năng lực chuyên chở đạt khoảng 40.000 – 80.000 khách/hướng/giờ.

Loại tàu có khả năng chuyên trở trung bình.

Loại tàu có khả năng chuyên chở trung bình 20.000 đến 30.000 khách/hướng/giờ có giá thành xây dựng rẻ hơn loại cao tốc và có khả năng chuyên chở lớn. Thuộc loại này gồm có:

Loại Monorail gồm loại nằm trên ray còn gọi là loại cưỡi (Mounted Monorail) và loại treo (Suspended Monorail).

Loại này có các những ưu điểm:

• Diện tích chiếm đất đô thị ít, dễ dàng lựa chọn tuyến đường do có thể đi trong đường cong bán kính nhỏ.
• Chi phí xây dựng thấp chỉ vào khoảng 1/3 đến 1/6 chi phí xây dựng Metro.
• Thời gian xây dựng ngắn.
• Giảm tiếng ồn do sử dụng bánh cao su, dễ hoà hợp với cảnh quan đô thị.

Tuy nhiên, loại này cũng có nhược điểm là khó cải tạo, nâng cấp khi có nhu cầu vận chuyển khách lớn hơn.

Loại AGT (Automatic Guided Transit): Loại này có năng lực chuyên chở nhỏ hơn Monorail.

Loại tàu có khả năng chuyên chở nhỏ.

Tàu điện (Tramway)

LRT hiện đại chỉ kém loại tàu cao tốc ở tải trọng trục và số toa trong một đoàn tàu, năng lực chuyên chở dưới 30.000 khách/hướng/giờ.

(Lytuong.net – Nguồn tài liệu: Bùi Xuân Cậy – Quy hoạch, kỹ thuật và tổ chức giao thông, NXB Giao thông Vận tải)