Công nghệ tối ưu cho đường sắt tốc độ cao

3 loại hình đường sắt tốc độ cao trên thế giới

Việc lựa chọn công nghệ là yếu tố then chốt đối với dự án đường sắt tốc độ cao Bắc-Nam. Theo nghiên cứu, hiện nay, trên thế giới có 3 loại hình công nghệ đường sắt tốc độ cao, gồm: Công nghệ đường sắt chạy trên ray, tốc độ khoảng 200-350km/giờ; công nghệ chạy trên đệm từ trường (maglev), tốc độ khoảng 500-580km/giờ và công nghệ chạy trong ống (hyperloop), tốc độ có thể lên đến 1.200km/giờ. Tuy nhiên, công nghệ đường sắt chạy trong ống vẫn đang trong quá trình nghiên cứu, chưa có dự án khai thác thương mại. Công nghệ phổ biến mà nhiều nước đang áp dụng là đường sắt chạy trên ray và trên đệm từ trường.

Với nguyên lý cơ bản như đường sắt truyền thống, đường sắt tốc độ cao chạy trên ray được phát triển với công nghệ, kỹ thuật chính xác hơn. Công nghệ này được đưa vào khai thác từ năm 1964, tại Nhật Bản, hiện được nhiều nước trên thế giới áp dụng. Đặc biệt, trong hai thập niên gần đây, công nghệ này phát triển mạnh tại Trung Quốc. Đường sắt chạy trên ray đã được kiểm nghiệm bảo đảm mức độ an toàn, chi phí đầu tư không quá lớn. Các tuyến đường sắt tốc độ cao chạy trên ray cũng chứng minh được độ tin cậy, hiệu quả, thuận lợi trong kết nối với tuyến đường sắt hiện hữu. Một số nước đang nghiên cứu để nâng cao tốc độ khai thác của đường sắt chạy trên ray. Trong đó, Trung Quốc đang xây dựng tuyến đường sắt tốc độ cao thứ hai nối Bắc Kinh và Thượng Hải với tốc độ thiết kế 380km/giờ.

Đồ họa tuyến đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam. Ảnh do Ban Quản lý dự án đường sắt cung cấp

Công nghệ chạy trên đệm từ trường dựa trên nguyên lý đoàn tàu được nâng lên, dẫn lái và di chuyển bởi lực từ hoặc lực điện từ. Với công nghệ này, đoàn tàu đạt tốc độ cao, tương đương với máy bay cánh quạt. Tuy nhiên, chi phí đầu tư cao, khả năng ứng dụng còn hạn chế, đến nay, chỉ có một số ít quốc gia khai thác tuyến đường sắt chạy trên đệm từ trường với cự ly khiêm tốn. Trên thế giới hiện cũng đang nghiên cứu, phát triển đường sắt chạy trong ống với việc sử dụng các đường ống hút chân không, giúp phương tiện di chuyển đạt tốc độ cao do không còn lực cản không khí. Công nghệ này vẫn đang trong quá trình nghiên cứu, thử nghiệm, chi phí đầu tư rất cao và cần thêm thời gian để kiểm nghiệm thực tế.

Từ những trường hợp thực tiễn của thế giới có thể thấy, việc Việt Nam lựa chọn công nghệ đường sắt tốc độ cao chạy trên ray cho dự án đường sắt tốc độ cao Bắc-Nam hướng đến bảo đảm độ tin cậy, hiệu quả và khả năng làm chủ công nghệ. Với tốc độ phát triển không ngừng của khoa học-công nghệ, trong thời gian tới, đường sắt chạy trên ray hứa hẹn còn có thể nâng cao hơn nữa tốc độ khai thác.

Thúc đẩy làm chủ công nghệ

Quy mô của dự án đường sắt tốc độ cao Bắc-Nam được xác định tại nghị quyết của Quốc hội nêu rõ: Đầu tư mới toàn tuyến đường đôi khổ 1.435mm, tốc độ thiết kế 350km/giờ, tải trọng 22,5 tấn/trục. Việc lựa chọn tốc độ thiết kế 350km/giờ được đánh giá là tối ưu, không chỉ mang lại hiệu quả khai thác mà còn tránh việc lạc hậu về công nghệ. Theo PGS, TS Trần Chủng, nguyên Cục trưởng Cục Giám định nhà nước về chất lượng công trình xây dựng (Bộ Xây dựng), thành viên Tổ tư vấn giúp việc Ban chỉ đạo xây dựng, thực hiện đề án chủ trương đầu tư đường sắt tốc độ cao trên trục Bắc-Nam và các dự án đường sắt quan trọng quốc gia, vận tốc 200-250km/giờ là công nghệ của đường sắt cách đây 20 năm, tốc độ ưu việt hiện nay với đường sắt chạy trên ray là 350km/giờ.

PGS, TS Trần Chủng cho biết, vận tốc thiết kế 250km/giờ và 350km/giờ đều đi kèm yêu cầu rất khắt khe về mặt kỹ thuật. Để đạt được tốc độ cao, tuyến đường sắt cần đi theo hướng thẳng nhất có thể. Bên cạnh đó, đường sắt tốc độ cao cho phép tàu chạy 350km/giờ đòi hỏi hệ thống hạ tầng tương ứng, ví dụ bán kính cong tối thiểu gấp đôi so với tuyến đường cho tàu chạy với tốc độ 250km/giờ. "Không nên nghĩ rằng làm đường sắt khai thác với tốc độ 250km/giờ rồi sau này nâng cấp lên tốc độ 350km/giờ, bởi hệ thống hạ tầng không đáp ứng được. Khi muốn nâng tốc độ phải phá đi làm lại, như vậy rất tốn kém. Do đó, cần phải đột phá vào công nghệ đường sắt tốc độ cao với tốc độ thiết kế 350km/giờ", PGS, TS Trần Chủng chia sẻ.

Khi đường sắt có thể khai thác với tốc độ 350km/giờ, đặt trong tương quan so sánh với các loại hình vận tải khác cho thấy tính hiệu quả. Ví dụ, so sánh với hàng không, tàu chạy quãng đường 300km sẽ hiệu quả hơn máy bay, còn với hành trình Hà Nội-TP Hồ Chí Minh, thời gian di chuyển rút ngắn đáng kể so với đường sắt hiện hữu và không chênh lệch quá lớn so với hàng không. Điều này sẽ tạo cơ sở để người dân lựa chọn loại hình vận tải phù hợp. Cùng với đó, đường sắt tốc độ cao là phương tiện giao thông xanh, góp phần hiện thực hóa chủ trương về phát thải ròng bằng 0 (Net Zero), giảm khí thải, đặc biệt là khí thải từ các hoạt động giao thông vận tải.

Một trong những vấn đề được quan tâm hàng đầu hiện nay khi triển khai dự án đường sắt tốc độ cao Bắc-Nam là khả năng làm chủ công nghệ để tiến tới tự chủ trong khai thác, vận hành cũng như các công việc liên quan. Đường sắt tốc độ cao có 4 hợp phần quan trọng, gồm: Thứ nhất là hạ tầng như đường sá, cầu, cống, đường ray...; thứ hai là đầu máy, toa xe; thứ ba là hệ thống thông tin tín hiệu và thứ tư là hệ thống cung cấp điện. Theo ý kiến của các chuyên gia, quan trọng nhất là cần hướng tới làm chủ hệ thống thông tin tín hiệu, đây cũng là hệ thống điều khiển của đoàn tàu, liên quan mật thiết đến công tác bảo đảm an toàn, an ninh. Những doanh nghiệp hàng đầu về công nghệ hiện nay của Việt Nam hoàn toàn có thể từng bước tiếp cận và làm chủ công nghệ này. Kết hợp giữa thúc đẩy nội địa hóa, làm chủ công nghệ lõi và liên kết, chuyển giao công nghệ sẽ là giải pháp quan trọng hàng đầu để nước ta hiện thực hóa mục tiêu xây dựng tuyến đường sắt tốc độ cao Bắc-Nam, tạo động lực mạnh mẽ phát triển kinh tế-xã hội đất nước.

MẠNH HƯNG