Nhật Bản - Cường quốc đường sắt siêu tốc

6 giờ trướcBài gốc

Những dấu mốc lịch sử của Shinkansen

Lịch sử phong phú của hệ thống tàu hỏa Nhật Bản được đánh dấu bằng nhiều sự kiện quan trọng và những cải tiến, đổi mới phục vụ trải nghiệm ngày một thú vị hơn cho hành khách. Tuyến đường sắt đầu tiên ở Nhật Bản vận hành năm 1872, dành cho những con tàu chạy bằng hơi nước. Nhưng Nhật Bản bắt đầu ý định lập kế hoạch xây dựng đường sắt tốc độ cao (HSR) từ trước Thế chiến II, triển khai mua lại đất đai dành cho dự án từ cuối những năm 1930.

Năm 1959, Nhật Bản động thổ giai đoạn một trong dự án HSR, là nơi gần Ga Mishima trên tuyến Tokaido. Chỉ năm năm sau, tuyến đầu tiên hoàn tất và mở cửa phục vụ khách vào 6 giờ sáng ngày 1.10.1964, ngay trước thời điểm diễn ra Olympics Tokyo.

Khai trương chuyến Shinkansen đầu tiên năm 1964. Ảnh: Transportation News Co., Ltd.

Chuyến tàu "siêu tốc" Hikari (Shinkansen Series 0) ra mắt, với một đoàn tàu khởi hành từ ga Tokyo và một đoàn theo hướng ngược lại khởi hành từ ga Shin-Osaka. (các tàu Series 0 này được sử dụng cho đến năm 1999).

Đây là tuyến HSR đầu tiên trên thế giới, ban đầu chạy với tốc độ 210 km/h, rút ngắn thời gian di chuyển từ 7 giờ xuống còn 4 giờ. Được thiết kế để đạt tốc độ cao, an toàn và thoải mái, tuyến đường này nhằm thúc đẩy tăng trưởng kinh tế bằng cách kết nối các vùng xa xôi với Tokyo. Đến năm 1965, thời gian di chuyển giảm xuống còn 3 giờ 10 phút, giúp các chuyến đi trong ngày trở nên khả thi.

Năm 1975, tàu siêu tốc Sanyo Shinkansen được vận hành, kết nối hai thành phố lớn nhất ở miền tây Nhật Bản là Osaka và Fukuoka. Tuyến này kéo dài tuyến Tokaido từ Tokyo, giúp việc di chuyển từ Tokyo đến Fukuoka trong khoảng 5 giờ. Các toa ăn uống được bổ sung vào nhiều chuyến tàu.

Năm 1985, Nhật Bản tiếp tục ra mắt loại tàu Shinkansen mới gọi là Series 100. Các toa Green Class được giới thiệu, mang đến cho hành khách thêm lựa chọn tận hưởng trải nghiệm du lịch hạng nhất trên tàu cao tốc.

Tàu Nozomi ra mắt năm 1992. Chữ nozomi có nghĩa “hy vọng” hoặc “mong muốn”, và những đoàn tàu mới này – ban đầu được đặt là Shinkansen Series 300, nhưng ngày nay được gọi là tàu Series N700 – mang theo những ước muốn của những người thiết kế chúng. Các đoàn tàu Nozomi (Series N700S, bản nâng cấp của tàu N700) chạy trên tuyến Tokaido và Sanyo Shinkansen, và là những đoàn tàu nhanh nhất hiện đang hoạt động tại Nhật Bản, đạt tốc độ 360km/h.

Các đoàn tàu Series N700S chạy nhanh nhất hiện nay. Ảnh: Hitachi Rail

Tàu Akita và Nagano Shinkansen ra mắt năm 1997. Akita là tàu mini-Shinkansen Series E6. Nhu cầu chuyển đổi các đường ray khổ hẹp hiện có, được sử dụng bởi các tàu không phải Shinkansen, thành các đường ray hẹp hơn dẫn đến việc tạo ra tuyến mini-Shinkansen. Các tuyến này giao nhau với các đường ray Shinkansen khác ở một số khu vực nhất định, tốc độ chậm hơn so với các tàu cỡ lớn tương ứng, đi đến những khu vực trước đây không có HSR.

Từ 1997 đến 2006, các chuyến tàu mini-Shinkansen phục vụ hơn 20 triệu hành khách. Tuyến Nagano Shinkansen (hiện nay mang tên Hokuriku Shinkansen) kết nối các khu vực ở Tỉnh Nagano, miền trung Nhật Bản. Cả hai chuyến tàu này đều được đưa vào phục vụ kịp thời cho Thế vận hội mùa đông năm 1998.

Tuyến Hokkaido Shinkansen vận hành năm 2016, gây ấn tượng khi sử dụng đường hầm dưới biển (đường hầm Seikan), tạo nét độc đáo cho dự án. Đường hầm này kết nối đảo Hokkaido ở phía bắc với đảo chính Honshu. Tương lai, tuyến này sẽ được kết nối với thành phố lớn nhất của tỉnh Hokkaido là Sapporo vào năm 2031.

Khi tuyến Tokaido Shinkansen đầu tiên khánh thành chỉ bao phủ hơn 515 km giữa Tokyo và Shin-Osaka. Tính đến 2025, hệ thống đã mở rộng hơn 2.950 km các tuyến Shinkansen và mini-Shinkansen trải dài khắp Nhật Bản, cung cấp khả năng tiếp cận hầu như khắp đất nước, trừ hòn đảo ở cực bắc.

Ga Shin-Osaka. Ảnh: JR Pass

Hoạt động bền vững với chi phí tối thiểu và tích hợp đô thị

Ngay trong tính toán ban đầu, các nhà xây dựng đã hiểu vấn đề cốt lõi để đảm bảo hoạt động bền vững, điều quan trọng là phải giảm chi phí theo nhiều cách khác nhau. Cho tới nay, một số tuyến HSR bận rộn đã ghi nhận lợi nhuận, nhưng với một số công ty vận hành ở các tuyến ít khách vẫn đang chịu lỗ, và những công ty đang đầu tư nghiên cứu cho thế hệ kỹ thuật tiếp theo (tàu đệm từ) cũng gặp áp lực lớn về tài chính.

Tính toán tối ưu chi phí xây dựng ban đầu là điều tiên quyết. Vì điều kiện địa hình gồ ghề, Nhật Bản từ lâu đã rất thành thạo trong việc xây dựng cơ sở hạ tầng đường sắt tương đối nhỏ gọn. Thiết kế kín khí và khí động học của Shinkansen giúp các cơ sở này nhỏ gọn hơn so với các hệ thống đường sắt cao tốc ở những nơi khác. Ví dụ, đường hầm có kích thước nhỏ, bố trí gọn và khoảng cách giữa các đường ray ngắn. Các tính năng này giúp giảm chi phí xây dựng.

Đoàn tàu Doctor Yellow. Ảnh Wikipedia

Về chi phí bảo trì, so với nền đường ray làm bằng sỏi, nền đường ray bê tông có chi phí ban đầu cao hơn nhưng chi phí bảo trì thấp hơn nhiều, nghĩa là có thể thu hồi vốn đầu tư trong tám hoặc chín năm. Hệ thống Shinkansen hướng đến mục tiêu cân bằng phù hợp giữa chi phí ban đầu và chi phí bảo trì, tối ưu hóa tổng chi phí vòng đời.

Quy trình bảo trì Shinkansen thường xuyên và chi tiết. Động cơ, phanh, hệ thống điện của tàu được kiểm tra kỹ lưỡng sau mỗi ca vận hành. Trong khi đó đường ray được nhân viên kiểm tra trực quan, phát hiện hư hỏng nhỏ hàng ngày.

Bảo trì định kỳ đối với tàu, mỗi 30.000 km (khoảng 1 tháng) sẽ được kiểm tra chi tiết (bánh xe, hệ thống treo). Sau khi chạy 600.000 km sẽ được thay thế linh kiện.

Bảo trì định kỳ với đường ray, gồm kiểm tra hàng tháng bằng thiết bị đo lường laser, đảm bảo độ phẳng và căn chỉnh chính xác. Shinkansen dùng một tàu đặc biệt mang tên Doctor Yellow, dùng kiểm tra đặc biệt cho hoạt động bảo trì đường ray và hệ thống.

Tàu này có màu vàng nổi bật, dùng cảm biến, laser, camera quét đường ray ban đêm nhằm phát hiện sai lệch nhỏ (dưới 1 mm), hỏng hóc, hoặc bất thường ở hệ thống điện, tín hiệu. Mỗi tháng, tàu này chạy vài lần, thu thập dữ liệu thực thời, truyền về trung tâm để phân tích, đảm bảo an toàn và độ chính xác cao cho hệ thống Shinkansen.

Thân tàu trong xưởng sản xuất, bảo trì. Ảnh: Central Japan Railway Company

Bảo dưỡng tổng thể, với tàu sẽ triển khai đại tu 4-6 năm một lần gồm tháo rời toàn bộ để kiểm tra và thay thế. Còn đường ray sẽ được thay thế định kỳ, thường vào ban đêm để không ảnh hưởng lịch trình.

Công nghệ giám sát được tích hợp vào hệ thống cảm biến trên tàu và đường ray giúp giám sát rung động, nhiệt độ, áp suất liên tục. Dữ liệu truyền về trung tâm để phân tích, dự đoán hỏng hóc. Những hoạt động trên đưa đến kết quả rất ấn tượng với độ an toàn và chính xác cao, trung bình chỉ trễ 36 giây/năm.

Các hệ thống đường ray và nhà ga được thiết kế hài hòa với quang cảnh tự nhiên tối đa, nhằm làm nổi bật cảnh đẹp hài hòa của hệ thống tàu vào quang cảnh. Các yếu tố văn hóa địa phương cũng được lồng ghép nhằm nhấn mạnh vẻ đẹp của thiên nhiên sẵn có, giảm tối đa những tác động phá vỡ cảnh quan, hay che khuất tầm nhìn của những thắng cảnh đã hiện tồn tại.

Ở Nhật Bản, các tuyến đường ray được thiết kế nhằm nhấn mạnh quang cảnh tuyệt đẹp của tự nhiên. Nguồn: Blanscape/Shutterstock/theconversation

Bên cạnh đó, Nhật Bản có tiêu chuẩn rất nghiêm ngặt về mức tối đa tiếng ồn và độ rung cho khu dân cư mà khi thiết kế HSR phải tính đến. Thí dụ, mức độ tiếng ồn ở khu dân cư không được cao hơn 70 decibel, gần bằng tiếng máy hút bụi, và ở khu công nghiệp không được cao hơn 75 decibel, tương đương với mức của một đường băng bowling.

Đối với độ rung, bất kể ở khu vực nào, phải được giữ ở mức tương đương với cường độ động đất cấp 2 theo thang đo động đất của Nhật Bản. Điều này yêu cầu dự án HSR phải đảm bảo các công nghệ cách âm và chống rung được lắp đặt gần đường ray. Các biện pháp cách âm và chống rung cũng bao gồm nhiều công nghệ khác nhau được tích hợp vào và dọc theo đường ray. Ví dụ, để giảm rung động, đường ray được làm cứng và chắc chắn hơn, và chúng được hàn để loại bỏ gờ ở các mối nối. Đường dây điện trên cao bị võng có thể tạo ra tiếng ồn, vì vậy, phải đảm bảo luôn kéo căng các đường dây.

Mũi tàu Shinkansen đã phát triển từ hình nón cong sành điệu thành hình dạng thấp, hợp lý, dài gần bằng một nửa chiều dài của toa tàu. Việc thay đổi này giúp giảm đáng kể “tiếng nổ đường hầm”, là tiếng nổ lớn do không khí bị đẩy ra khỏi đường hầm khi Shinkansen di chuyển với tốc độ cao.

Các tấm phủ bắt mắt được lắp xung quanh giá lấy điện cũng được thiết kế để giúp làm giảm âm thanh của giá lấy điện khi nó cắt qua gió, được cho là nguyên nhân gây ra một nửa ô nhiễm tiếng ồn từ Shinkansen.

Trung tâm điều khiển chung của Shinkansen. Ảnh: Central Japan Railway Company

Không thể phủ nhận mạng lưới Shinkansen đã tác động sâu sắc đến Nhật Bản, kết nối các vùng, tạo điều kiện thuận lợi cho kinh doanh và du lịch, đồng thời đóng góp vào sự phát triển kinh tế - xã hội của đất nước này.

Việc rút ngắn đáng kể thời gian di chuyển, Shinkansen mang lại nhiều lợi ích kinh tế khác nhau. Thí dụ, nó cho phép hành khách dành nhiều thời gian hơn tại điểm đến, đồng nghĩa với việc tăng cơ hội tiêu thụ hàng hóa và dịch vụ tại nơi đó. Bằng cách mở rộng phạm vi hoạt động của hành khách, Shinkansen mở rộng khu vực đi lại, tăng lượng du khách đến các điểm du lịch và nâng cao giá trị của tài sản bất động sản. Theo cách này, Shinkansen mang lại những tác động kinh doanh có giá trị trên toàn bộ khu vực dịch vụ của mình. Ví dụ, tăng trưởng kinh tế ở tỉnh Kagoshima thuộc mũi phía nam của Kyushu, cách Tokyo 1.200 km, ước tính đạt hơn 430 triệu USD khi dịch vụ Shinkansen được mở rộng đến phía nam Kyushu vào năm 2011.

Trong những năm gần đây, Nhật cũng ghi nhận sự bùng nổ trong kinh doanh bán lẻ trong nhà ga. Các tòa nhà nhà ga đường sắt được tái phát triển thành các trung tâm mua sắm để phục vụ tốt hơn nhu cầu của hành khách. Các nhà ga Shinkansen có rất nhiều nhà hàng, cửa hàng quần áo, sạp báo và các dịch vụ bán lẻ khác. Đối với hành khách, các nhà ga đường sắt không còn chỉ là điểm trung chuyển, mà còn là nơi gặp gỡ, hẹn hò, vui chơi, thông qua mua sắm, ăn uống và các hoạt động khác. Lợi ích kinh tế của Shinkansen không chỉ nằm ở việc rút ngắn thời gian di chuyển. Những tác động tích cực còn thể hiện rõ trong các doanh nghiệp đã được thành lập tại các tòa nhà nhà ga trên toàn hệ thống.

So sánh chuyến đi một chiều từ Tokyo đến Osaka

Nguồn: Japan Rail Pass và Tokyo Cheapo

Hấp dẫn du khách vì an toàn, thoải mái, đáng tin cậy

Hầu hết du khách đến Nhật Bản đều muốn trải nghiệm ít nhất một lần lên tàu Shinkansen, dù giá vé được cho là không hề rẻ. Tuy nhiên, khi so sánh, Shinkansen vẫn là phương tiện uy tín được yêu thích, an toàn và thoải mái nhất.

Shinkansen duy trì được kỷ lục là một trong những phương tiện di chuyển an toàn nhất, chưa có tai nạn chết người nào trong suốt chiều dài lịch sử vận hành ở một đất nước luôn phải đối phó với thiên tai, đặc biệt là động đất. Đây là niềm tự hào chung của người Nhật, nổi tiếng về tính an toàn và chất lượng của sản phẩm - made in Japan. Thành tích này thể hiện việc quan tâm nghiêm túc và không gián đoạn đến chất lượng trong quá trình phát triển công nghệ, kỹ thuật liên quan. Điều này cũng thể hiện những cam kết và nỗ lực vì sự an toàn khi vận hành của toàn thể nhân viên, từ người điều hành tàu đến các kỹ sư bảo dưỡng tàu, đường ray và các thiết bị khác cho đến việc mang đến cho hành khách những trải nghiệm yên tâm, hài lòng.

Ghế khoang hạng business. Ảnh: Japan.go

Trong hồ sơ an toàn, một trong những điểm quan trọng được nhấn mạnh là tập trung nhiều vào công tác phòng ngừa thảm họa. Nằm trên vành đai núi lửa, hệ thống cảnh báo động đất của Shinkansen luôn hoạt động tốt, giúp dừng tàu ở khoảng cách an toàn.

Một trong những nguyên nhân lớn khiến tàu chậm trễ hoặc tạm dừng là động đất thỉnh thoảng làm gián đoạn nguồn điện cung cấp cho tàu cao tốc. Một hệ thống pin lithium-ion mới được phát triển vào năm 2019, cho phép phương tiện này bằng nguồn điện độc lập, giúp tàu di chuyển chậm (30km/h) hướng đến đường hầm an toàn hoặc ga gần nhất. Pin được đặt ở các ngăn dưới sàn của một số toa tàu.

Shinkansen nổi tiếng với dịch vụ đúng giờ, với độ trễ trung bình tính bằng giây. Việc đúng giờ nổi tiếng đến nỗi nếu một chuyến tàu khởi hành chậm hơn một vài giây so với lịch trình rất có thể trở thành tin tức quốc gia.

Hệ thống đồng bộ, từ phần cứng đến phần mềm, hỗ trợ lẫn nhau một cách chính xác, bao gồm đường ray xe lửa tốc độ cao được thiết kế đặc biệt, hệ thống điều khiển tàu tự động (ATC) và quản lý lịch trình tàu tự động, đảm bảo tàu chạy đúng giờ.

Sự kết hợp cẩn thận giữa phần cứng và phần mềm, cùng năng lực của người vận hành, giúp kiểm soát tàu đến từng giây và đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy trong quá trình vận hành.

Shinkansen cũng được khen ngợi vì mang lại sự thoải mái cho hành khách, cũng như khả năng vận chuyển lớn. Cơ chế nghiêng của tàu khi vào các khúc cua ở tốc độ cao cộng với thiết kế đặc biệt của thân tàu giúp giảm thiểu độ rung lắc, mang lại chuyến đi êm ái, yên tĩnh. So với các tàu cao tốc khác, thân tàu Shinkansen lớn hơn, giúp thiết kế chỗ ngồi thoải mái, rộng rãi cho hành khách. Tàu tiêu chuẩn có 16 toa có thể chở hơn 1.300 hành khách. Điều này thực hiện được nhờ việc các cơ sở vật chất liên quan, ngay từ đầu đã được thiết kế, xây dựng chỉ dành riêng cho tàu cao tốc, khác hơn nhiều nước tận dụng đường sắt truyền thống tích hợp dịch vụ tàu tốc độ cao.

Hiện nay, Shinkansen còn được khuyến khích vì là phương tiện thân thiện môi trường nhất. một tính toán trên Time Out chỉ ra rằng Shinkansen tiêu thụ 12,5% năng lượng mà máy bay cần và thải ra ít hơn khoảng 92% lượng khí thải carbon trên mỗi ghế ngồi.

Ghế khoang hạng thường. Ảnh Japan.go

Shinkansen nổi tiếng về quy trình dọn vệ sinh mang tên: "Phép màu bảy phút". Tàu Shinkansen thường có thời gian quay vòng 12 phút tại các ga. Trong đó có 2 phút để hành khách xuống tàu và 3 phút để nhóm tiếp theo lên tàu, chỉ còn 7 phút để vệ sinh. Đội dọn dẹp làm việc theo nhóm phải thực hiện quy trình hiệu quả bao gồm lau sạch bàn, quét sàn, thu thập đồ vật bị mất và sắp xếp lại tất cả các ghế ngồi trong quãng thời gian 7 phút.

Quá trình này không đơn thuần là duy trì sự sạch sẽ, mà còn việc duy trì các tiêu chuẩn cao về lòng hiếu khách của người Nhật và đảm bảo hệ thống Shinkansen hoạt động trơn tru và hiệu quả.

HSR thế hệ tiếp theo và dấu ấn của Nhật Bản

Tương lai Shinkansen Nhật Bản rất hứa hẹn. Trong 60 năm qua, kỹ thuật, công nghệ sản xuất tại Nhật Bản đằng sau những chuyến tàu nổi tiếng này tiếp tục được cải tiến, phát triển. Thân tàu, mũi tàu liên tục được nâng cấp để giảm lực cản của không khí, giảm độ rung, tiếng ồn và hệ thống phanh tàu phù hợp với tốc độ.

Tốc độ tối đa đã tăng từ 210 km/h lên 320 km/h, mặc dù phần lớn tốc độ được duy trì trung bình ở mức khoảng 300km/h. Trung bình, hệ thống tàu cao tốc này phục vụ trên dưới 1 triệu hành khách mỗi ngày.

Song song đó, suốt nhiều thập kỷ qua, các kỹ sư Nhật Bản cũng nghiên cứu công nghệ đệm từ (maglev), sử dụng nam châm siêu dẫn để đưa tàu lên cao hơn đường ray. Các thức hoạt động này giúp loại bỏ ma sát, giúp tàu Maglev đạt tốc độ cao an toàn vượt qua tốc độ mà tàu siêu tốc Shinkansen hiện đang đạt tới.

Tàu đệm từ, công nghệ mới nhất hiện nay trong ngành HSR. Ảnh: JR Pass

Maglev thử nghiệm thành công từ những năm 1990 và Nhật đã bắt đầu xây dựng tuyến Maglev thương mại đầu tiên từ năm 2009.

Tuyến Chuo Shinkansen giữa Tokyo và Nagoya dự kiến mở cửa vào năm 2027, nhưng đã bị lùi lại vào năn 2037, với 80% trong số 286 km đường ray tàu cao tốc Maglev sẽ nằm dưới lòng đất, đi qua khu đô thị và địa hình đồi núi. Dự án dự kiến tiêu tốn khoảng 55 tỷ USD.

Phần mở rộng đến Osaka sẽ mở cửa vào năm 2045, và hệ thống HSR di chuyển từ Tokyo đến Osaka trong khoảng một giờ.

Ngoài Nhật Bản, Trung Quốc và Hàn Quốc đang cho phát triển các tuyến sử dụng công nghệ này. Trong khi tại Đức và Anh cũng có báo cáo thử nghiệm và nghiên cứu tiền khả thi cho việc áp dụng kỹ thuật này trong tương lai.

Ngay trước thời điểm Nhật Bản ra mắt hệ thống Shinkansen, mô hình giao thông đường sắt tại nhiều nước trên thế giới rơi vào tình trạng thoái trào. Nhiều nước đã lãng quên hoặc không đầu tư vào đường sắt mà chuyển sang phát triển các mô hình khách như đường bộ và hàng không (mời xem thêm bài: Những điều có thể bạn chưa biết về đường sắt tốc độ cao trên thế giới).

Sự ra mắt thành công và gây tiếng vang của Shinkansen đã tạo cảm hứng và động lực cho rất nhiều nước tập trung đầu tư vào HSR. Năm 1977, Ý ra mắt tuyến HSR đầu tiên. Năm 1981, Pháp giới thiệu tàu TGV còn Đức đưa dịch vụ tàu tốc độ cao liên thành từ năm 1991.

Hiện nay, các công ty về đường ray của Nhật Bảnđã xuất khẩu công nghệ ra ngoài biên giới đất nước này. Một số phần kỹ thuật nhất định của Shinkansen, thí dụ như đường ray chuyên dụng và hệ thống kiểm soát an toàn, đã được tích hợp vào các tuyến đường sắt khác.

Vào năm 2007, dấu ấn kỹ thuật công nghệ của Shinkansen đã được sử dụng trong các dự án HSR tại Trung Quốc và Đài Loan. Các nước lấy cảm hứng, hợp tác, nhập khẩu công nghệ kỹ thuật HSR từ Nhật Bản đã xây dựng thành công ngành HSR của mình, điển hình có Trung Quốc, đạt thành tựu về chuyển giao, tự chủ và xuất khẩu công nghệ kỹ thuật HSR trong vòng 20 năm (Mời xem thêm bài: Công nghệ đường sắt tốc độ cao Trung Quốc mở rộng ảnh hưởng ra toàn cầu).

Công nghệ Shinkansen xuất khẩu sang HSR của Đài Loan. Ảnh: Đơn vị thi công cọc một số gói thầu của Taiwan HSR Tung Feng

Sau 60 năm phát triển HSR, khởi nguồn từ Nhật Bản, hiện có hơn 20 nước đang vận hành hệ thống giao thông này một cách hiệu quả và thành công. Nhờ lợi thế vận chuyển khối lượng hàng hóa và hành khách đông, cùng với sự phát triển, cải thiện tốc độ ngày càng cao, lợi thế thân thiện môi trường, giảm thải khí gây ô nhiễm, mô hình giao thông này đang được ủng hộ nhiều hơn. Nhiều nước trên thế giới đang triển khai nghiên cứu tiền khả thi và bắt đầu các dự án HSR cũng tiếp xúc, nghiên cứu, tìm cơ hội hợp tác với các đối tác Nhật Bản trong ngành, trong đó có các nước ASEAN, Úc, Mỹ và Ấn Độ.

Lan Chi tổng hợp

Nguồn Người Đô Thị : https://nguoidothi.net.vn/nhat-ban-cuong-quoc-duong-sat-sieu-toc-48761.html