Các nước đầu tư làm đường sắt tốc độ cao thế nào?

một ngày trướcBài gốc

Shinkansen - tuyến đường sắt cao tốc đầu tiên

Nhiều nghiên cứu về giao thông chỉ ra, di chuyển bằng HSR ở một số nước châu Á và châu Âu là giải pháp thay thế cạnh tranh so với di chuyển bằng máy trên những khoảng cách lên đến 1.000 km.

Lịch sử ghi nhận, tuyến đường sắt cao tốc đầu tiên là tuyến Shinkansen dài 515 km của Nhật Bản nối thủ đô Tokyo và thành phố Ōsaka tại phía tây nam, khánh thành trước Thế vận hội Mùa hè năm 1964. Shinkansen nhanh chóng trở thành "tàu siêu tốc” vì tốc độ cao mà đoàn tàu đạt được và hình dạng đầu tàu giống như đầu đạn lao vun vút trên đường ray.

Vé tàu Shinkansen từ Tokyo đến Osaka. Ảnh: Kim Dung

Tốc độ ban đầu đạt 210km/h và sau đó đạt tới 220 km/h, giúp giảm thời gian đi lại giữa hai thành phố từ 7 tiếng xuống còn 3 tiếng 10 phút. Hệ thống này đạt 100 triệu lượt khách trong 3 năm đầu vận hành.

Dự án Shinkansen đã tạo cảm hứng cho việc nghiên cứu, phát triển, áp dụng đổi mới của ngành đường sắt và các kỹ thuật, công nghệ liên quan đến đường sắt tốc độ cao tại nhiều nước sau đó.

Châu Âu và những tuyến đường sắt cao tốc xuyên biên giới

Mạng lưới HSR tại châu Âu bắt đầu được xây dựng vào những năm 1960- 1970 và tiếp tục nâng cấp, mở rộng những năm 1980.

Tuyến đầu tiên được ghi nhận là tuyến "Direttissima" vận hành tại Ý năm 1977, nối giữa Rome và Florence. Tuyến này cho phép tốc độ lên tới 250 km/h.

Cũng tại Ý, tuyến HSR chở hàng đầu tiên trên thế giới cũng được đưa vào vận hành năm 2018. Hiện nay, mạng lưới HSR của Ý có tổng chiều dài lên đến 1.342 km, tốc độ lên đến 300 km/h.

Sự thành công ngày càng tăng của mạng lưới HSR của Ý kể từ năm 2008 được coi là một trong những lý do chính khiến hãng hàng không quốc gia Alitalia, vốn tập trung vào các chuyến bay nội địa, đã phải ngừng hoạt động vào tháng 10.2021, khi việc di chuyển bằng tàu cao tốc trở nên nhanh hơn, rẻ hơn và hiệu quả hơn.

Ga phía bắc (Gare du Nord) tại Paris, ga tàu HSR bận rộn nhất nước Pháp. Ảnh: Kim Dung

Pháp bắt đầu khai thác HSR TGV từ năm 1981, giữa Paris và Lyon, và sau đó tiếp tục mở rộng mạng lưới từ Paris đi các hướng và từ thủ đô đi các thành phố khác. Pháp có mạng lưới HSR lớn thứ hai châu Âu, với 2.800 km, tốc độ trung bình 320 km/h.

Nhiều nước tại phía trung và tây Âu, như Thụy Sỹ, Bỉ, Hà Lan, Đức và Anh cũng tham gia mạng lưới và hình thành nhiều tuyến xuyên biên giới. Do HSR được áp dụng sớm và vị trí quan trọng của Pháp nên hầu hết các tuyến HSR ở châu Âu đều được xây dựng theo cùng tiêu chuẩn về tốc độ, điện áp và tín hiệu. Một số nơi xây dựng HSR riêng, một số dùng hệ thống đường sắt sẵn có.

Riêng Đức thì có tiêu chuẩn riêng. Là nước thứ 3 tại châu Âu vận hành HSR năm 1991, nước này ra mắt tuyến tàu Intercity-Express (ICE) trên HSR mới Hannover–Würzburg, tốc độ tối đa 280 km/h. Hệ thống này được mở rộng sang các nước láng giềng nhờ hệ thống điện tương thích, và tốc độ dần được cải thiện lên đến 330km/h. Đức có khoảng 1.658 km HSR.

Từ năm 2007, dịch vụ HSR xuyên biên giới dành cho du lịch được đưa vào khai thác giúp kết nối và thúc đẩy đi lại cũng như ngành du lịch cho các khối trong liên minh châu Âu. Các nhà điều hành, khai thác hệ thống này được nhận hỗ trợ tài chính từ liên minh và thường xuyên bảo trì, nâng cấp và mở rộng mạng lưới này.

Tính đến năm 2025, hệ thống HSR tại Tây Ban Nha được cho là rộng nhất châu lục, tổng chiều dài lên đến gần 4.000 km.

Hệ thống tàu cao tốc kết nối các nước châu Âu phục vụ du lịch mang lại lợi nhuận cao cho nhà cung cấp cũng như sự thoải mái tiện lợi cho du khách. Ảnh: Kim Dung

Alstom là nhà sản xuất đầu tiên thiết kế và cung cấp tàu cao tốc của Pháp, cung cấp nhiều tàu cho TGV. Đến nay, nhiều tên tuổi xuất hiện thêm, như Bombardier, Hitachi, Siemens và Talgo.

Năm 2018, tuyến Al Boraq, nối Casablanca và Tangier ở Maroc, đánh dấu tuyến HSR đầu tiên của châu Phi.

Tàu cao tốc tại ga xe lửa Barcelona Sants ở Barcelona, Tây Ban Nha. Ảnh: Markus Mainka/Shutterstock

Trung Quốc: 20 năm và 38.000 km đường sắt cao tốc

Là một đất nước không hề có HSR những năm đầu thế kỷ 21, nhưng Trung Quốc lại khiến cả thế giới giật mình khi hình thành mạng lưới đường sắt tốc độ cao trong vòng 20 năm qua và cũng đang giữ kỷ lục dẫn đầu thế giới về tốc độ mở rộng mạng lưới, kết nối các cụm siêu đô thị lớn. Ước tính, Trung Quốc đang có tổng cộng đến 38.000 km HSR.

Thành quả này có được nhờ nguồn đầu tư ồ ạt của chính phủ Trung Quốc bắt đầu lên kế hoạch cho hệ thống HSR hiện tại vào đầu những năm 1990, mô phỏng theo hệ thống Shinkansen của Nhật Bản. Dịch vụ đường sắt cao tốc của Trung Quốc bắt đầu hoạt động vào năm 2008, chạy với tốc độ từ 250- 350 km/h từ Bắc Kinh đến Thiên Tân.

Ban đầu, Trung Quốc xây dựng hệ thống HSR trên các tuyến đường sắt thông thường sẵn có. Năm 2006, nước này bắt đầu tăng ngân sách xây dựng các tuyến HSR chuyên dụng (từ 14 tỷ USD năm 2004 lên 88 tỷ USD năm 2009).

Bắc Kinh còn dành 300 tỷ USD xây dựng mạng lưới HSR dài 25.000 km vào năm 2020. Hầu hết các tuyến mới đều đi theo các tuyến đường chính hiện có và chỉ dành cho hành khách. Tàu đạt tốc độ 300–350 km/h. Trên các tuyến HSR sử dụng hỗn hợp, dịch vụ tàu chở khách có thể đạt tốc độ tối đa 200–250 km/h.

Tuyến HSR kết nối Bắc Kinh với Thượng Hải, dài 1.318 km, có lợi nhuận cao nhất của Trung Quốc, ghi nhận lợi nhuận ròng là hơn 1 tỷ USD vào năm 2015.

Hành khách chờ tàu HSR chạy xuyên Âu (ICE) tại nhà ga trung tâm Berlin - Hauptbahnhof. Ảnh: Kim Dung

Sự phát triển của HSR cũng buộc các hãng hàng không nội địa phải cắt giảm giá vé máy bay và hủy nhiều chuyến bay, đặc biệt là các chuyến bay dưới 500 km. Đường sắt cao tốc của Trung Quốc vận chuyển lượng hành khách gấp đôi so với các hãng hàng không trong nước.

Ban đầu, Trung Quốc nhập khẩu hầu hết các hệ thống HSR của mình thông qua liên doanh với Nhật Bản, Đức, Pháp và nhiều nước khác.

Tuy nhiên trong những năm gần đây, Trung Quốc được cho là đã phát triển năng lực sản xuất nội bộ và hiện đang giành được nhiều hợp đồng phát triển HSR ở các quốc gia khác. Trong chiến lược mở rộng ảnh hưởng ra thế giới mang tên sáng kiến Vành đai con đường (BRI), Trung Quốc tài trợ và cung cấp công nghệ cho các đối tác xây dựng hệ thống đường sắt cao tốc, điển hình như tại Lào, kết nối thủ đô Vientiane với Luang Prabang. Tuy nhiên, hiện tốc độ vận hành ở mức 160km/h.

Một dự án khác cũng nằm trong BRI đang được triển khai tại Thái Lan, nhằm kết nối ba nước Trung Thái Lào cũng dự tính được hoàn tất vào năm 2030.

Với 37.900 km đường sắt, Trung Quốc có mạng lưới đường sắt cao tốc lớn nhất thế giới. Nguồn: Wang He/Getty Images/CNN

Mỹ và Canada tập trung nhiều nguồn lực cho cao tốc và hàng không

Quá trình phát triển tàu sắt tốc độ cao của Mỹ và Canada khá giống nhau. Có vẻ ngành vận tải của hai nước Bắc Mỹ này tập trung nhiều nguồn lực vào đường cao tốc và hàng không hơn là mở rộng mạng lưới đường sắt. Các dự án phát triển đường sắt tốc độ cao đã được khởi động từ những năm 1960, nhưng gặp khá nhiều cản trở.

Năm 1965, Quốc hội Mỹ thông qua Đạo luật Vận tải đường bộ tốc độ cao, nhằm mục đích phát triển và nghiên cứu và trình diễn các kỹ thuật, công nghệ đường sắt tốc độ cao và đường bộ. Mặc dù đã chi ra 90 triệu USD và cũng đã khởi động một hệ thống đường tàu Turbo hoạt động vào những năm 1970 giữa Boston và New York nhưng sau đó đã bị hủy bỏ. Một số mô hình do Pháp thiết kế hoạt động ở New York cho đến giữa những năm 1980 rồi sau đó cũng dừng hoạt động.

Đầu thế kỷ 21, Mỹ còn một tuyến đường sắt tốc độ nhanh nhất là Acela ở Đông Bắc, nối Boston, Massachusetts và Washington, D.C. Tuyến Acela chạy với tốc độ lên tới 241 km/h ở một số đoạn, nhưng không được coi là đường sắt tốc độ cao theo chuẩn quốc tế vì trung bình tuyến này chỉ khoảng 140 km/h.

Đạo luật Đầu tư cơ sở hạ tầng và Việc làm lưỡng đảng năm 2021, cũng mang lại nhiều hứa hẹn cho những hành khách ủng hộ đường sắt cao tốc. Đạo luật cơ sở hạ tầng trị giá 1 nghìn tỷ USD, trong đó dành riêng 66 tỷ USD cho đường sắt nhằm mục đích hiện đại hóa Tập đoàn Vận tải đường sắt quốc gia Mỹ (Amtrak) và tăng vận tốc cho các hệ thống tàu hiện tại gồm cả việc thay các cây cầu và sửa chữa các đường hầm xuống cấp làm chậm tốc độ của hệ thống tàu chạy.

Nhà ga Caltrain Depot tại San Francisco, California. Tiểu bang đông dân nhất nước Mỹ vẫn chưa vận hành hệ thống HSR. Ảnh: Kim Dung

Tại bang California, tiểu bang đông dân nhất, cũng có mạng lưới tàu hỏa phát triển cũng được chấp thuận phát hành trái phiếu (9,95 tỷ USD) năm 2008 để tài trợ giai đoạn đầu làm tuyến tàu cao tốc giữa San Francisco và Los Angeles. Tổng chi phí dự kiến ban đầu 33 tỷ USD, nhưng theo các báo cáo gần đây có chi phí có thể lên đến 128 tỷ USD, đe dọa số phận của dự án này.

Một số bang khác tại Mỹ có nói đến HSR, nhưng hầu hết đang dừng ở nghiên cứu khả thi.

Nhiều lý do giải thích cho việc thiếu nhiệt tình trong xây dựng HSR gồm: mật độ dân số thấp tại các thành phố khiến tính khả thi về kinh tế không khả quan. Quyền tư hữu ở Mỹ khá mạnh, nên việc mua đất, giải tỏa làm HSR không dễ. Ngoài ra, thói quen dùng xe cá nhân đã trở thành văn hóa. Trong khi đó đường sắt đường dài của Mỹ chủ yếu do các công ty vận tải hàng hóa sở hữu, buộc các hãng vận tải hành khách phải ưu tiên cho tàu chở hàng. Và về địa lý, khoảng cách giữa các thành phố xa khiến ngành hàng không có lợi thế vượt trội nên phát triển hơn.

Tại Canada, một hệ thống tàu Turbo do Mỹ sản xuất từng được vận hành nối Montreal và Toronto vào những năm 1970 nhưng cuối cùng bị bỏ hoang. Đầu năm 2025, nước này công bố phát triển dự án đường sắt cao tốc "Alto" nối Toronto và Quebec, với mong muốn tăng phương tiện giao thông công cộng bền vững và giảm ô nhiễm nhằm bảo vệ môi trường. Dự án được thiết kế với vận tốc tàu lên đến 300 km/h, với mạng lưới trải dài khoảng 1.000 km. Ước tính tổng chi phí sẽ lên vào khoảng từ 80 đến 120 tỷ USD, xây dựng trong 6 năm.

Đường sắt tốc độ cao vận hành bởi công nghệ nào?

HSR đã phát triển qua 6 thập niên, sử dụng nhiều công nghệ khác nhau để đạt được tốc độ cao và cải thiện hiệu quả.

Hầu hết các tàu đều sử dụng bánh xe thép chạy trên đường ray thép, giống như tàu hỏa thông thường. Ngoài ra, còn có tàu turbo (tại Mỹ và Canada) được trang bị động cơ tua bin khí tương tự như động cơ được sử dụng trong máy bay phản lực. Những công nghệ này phần lớn đã bị ngừng sử dụng để chuyển sang tàu điện.

Khách chờ lên tàu Shinkansen tại ga Tokyo. Ảnh: Kim Dung

Shinkansen - tàu cao tốc đầu tiên của Nhật Bản và thế giới là tàu điện nhiều toa, lấy năng lượng từ hệ thống dây điện trên cao. Tàu có sức chứa lên trên 1.000 hành khách, với tốc độ hơn 320 km/h. Tàu điện có các tính năng an toàn phức tạp. Ví dụ, mỗi toa tàu được trang bị hệ thống phanh chuyên dụng được thiết kế để không bị biến dạng khi phanh khẩn cấp. Hơn nữa, máy tính trung tâm theo dõi và kiểm soát mọi chuyển động của tàu và đường ray để phát hiện các chướng ngại vật, cảnh báo sự cố có thể xảy ra.

Sau này, công nghệ đường sắt đã có những tiến bộ như có cơ chế nghiêng có thể giảm tác động của lực ly tâm lên hành khách khi rẽ, cải thiện sự thoải mái khi tàu chạy tốc độ cao.

Trong khoảng 10 năm gần đây, ngành đường sắt cao tốc đang nghiên cứu và bước đầu thử nghiệm công nghệ tàu đệm từ (Maglev), đặc biệt một số tuyến ngắn ở Trung Quốc và Nhật Bản.

Tàu đệm từ sử dụng lực điện từ (nam châm) để nâng tàu lên khỏi đường ray vài inch và đẩy tàu di chuyển, loại bỏ ma sát của bánh xe với đường ray, giúp đẩy tốc độ lên cao, có thể lên đến 600km/h. Công nghệ này không chỉ giúp các bộ phận của tàu bền hơn mà còn giúp không gian trên tàu yên tĩnh, êm ái khi di chuyển. Tuy nhiên, tàu đệm từ cần cơ sở hạ tầng hoàn toàn mới, không thể tích hợp với đường sắt hiện có. Ngoài chi phí tốn kém của việc xây dựng hệ thống mới, công nghệ điện từ cần một số kim loại hiếm khó khai thác và tinh chế như: scandium, yttrium và 15 lanthanide.

Cũng lấy cảm hứng từ Shinkansen của Nhật Bản, năm 1992, Hàn Quốc bắt đầu xây dựng tuyến HSR đầu tiên nối Seoul đến Busan. Dịch vụ đường sắt cao tốc thương mại đầu tiên được đưa vào hoạt động vào năm 2004. Hệ thống hiện nay dài gần 900km, tốc độ lên từ 200-300km/h.

Hàn Quốc cũng từng cho chạy tàu đệm từ nối sân bay Incheon với đảo Yeongjong vào năm 2016, tốc độ 110 km/h nhưng đến 2023 lại tạm ngưng. Mới đây, Hàn Quốc khởi xướng một dự án nghiên cứu phát triển công nghệ đẩy đệm từ cho hệ thống tàu cao tốc thế hệ tiếp theo dùng hệ thống Hyperloop, dự tính hoàn thành năm 2027. Dự án mang tên Hypertube được thiết kế sử dụng lực từ để nâng và đẩy tàu qua một ống áp suất thấp giúp tăng vận tốc lên đến 1200km/h.

Phương thức đầu tư, kỹ thuật xây dựng, vận hành

Trong khi hầu hết hệ thống HSR trên thế giới do nhà nước đầu tư, xây dựng chính, hoặc áp dụng mô hình đầu tư công tư (PPP) nhưng nhà nước vẫn phụ trách chính, thì khi vận hành và cung cấp dịch vụ, bảo trì sửa chữa sẽ do công ty nhà nước hoặc công ty tư nhân phụ trách.

Trong lịch sử, ở Anh ghi nhận có công ty tư nhân tham gia vào việc xây dựng và vận hành đường sắt cao tốc từ đầu. Đó là Dự án Đường sắt cao tốc 1 (còn được gọi là đường sắt liên kết qua đường hầm eo biển Manche kết nối Anh và lục địa châu Âu). Tuyến đường dài hơn 100 km, được nhóm công ty tư nhân do Bechtel dẫn đầu xây dựng và vận hành nhưng sau đó chính phủ phải tiếp quản vì công ty gặp khó khăn tài chính.

Gần đây cũng có một số mô hình đề xuất nghiên cứu đầu tư những tuyến mới, công nghệ kỹ thuật mới do tư nhân thực hiện. Ví dụ, tuyến SwissRapide Express đường ray đệm từ nối Bern và Zurich và mở rộng tới sân bay Zurich, vận tốc lên đến 400 km/h. Các công ty tư nhân ở nhiều nước được khuyến khích tham gia nghiên cứu và phát triển các kỹ thuật tân tiến, các thế hệ tiếp theo cho ngành HSR.

Lan Chi tổng hợp

Nguồn Người Đô Thị : https://nguoidothi.net.vn/cac-nuoc-dau-tu-lam-duong-sat-toc-do-cao-the-nao-48460.html