Hai công nghệ của đường sắt cao tốc

Công nghệ tàu Shinkansen của Nhật và TGV của Pháp khác gì nhau?

Tàu Shinkansen của Nhật đại diện cho công nghệ động lực phân tán, còn tàu TGV của Pháp dùng động lực tập trung.

Tàu Shinkansen Nhật Bản sử dụng công nghệ động lực phân tán, thiết kế theo nguyên lý khí động học để giảm kích thước hầm trên tuyến

Liên danh Tư vấn Tedi - Tricc - Tedishouth đang trong thời gian hoàn thành nghiên cứu báo cáo tiền khả thi cuối kỳ dự án đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam. Tuyến đường sắt này được tư vấn đề xuất có chiều dài khoảng 1.545km, nối Hà Nội - TP.HCM và đi qua 20 tỉnh, thành phố, với 23 nhà ga. Các công nghệ đường sắt chạy trên ray tốc độ cao trên thế giới đang được tư vấn nghiên cứu, so sánh để đề xuất áp dụng cho dự án.

Theo tư vấn, có thể chia các nước đang có đường sắt tốc độ cao thành 3 nhóm: các nước tự nghiên cứu phát triển công nghệ (gồm 4 nước Nhật, Pháp, Đức, Ý), các nước nhập khẩu và sử dụng công nghệ của các nước có công nghệ gốc (Đài Loan, Ấn Độ nhập từ Nhật; Bỉ, Anh, Hà Lan nhập từ Pháp; Nga nhập từ Đức) và nhóm nước nhập khẩu, sử dụng và đã có thể sản xuất, xuất khẩu công nghệ của mình (Trung Quốc (nhập từ Nhật, Pháp, Đức), Hàn Quốc (nhập từ Pháp), Tây Ban Nha (nhập từ Pháp và Đức).

Sự khác biệt công về công nghệ đường sắt tốc độ cao chạy trên ray chủ yếu ở 2 yếu tố: công nghệ đoàn tàu và công nghệ hệ thống thông tin tín hiệu. Trong đó, công nghệ đoàn tàu có 2 loại: sử dụng động lực phân tán, mà trong đoàn tàu có nhiều toa động lực (Nhật, Trung Quốc), còn đoàn tàu sử dung động lực tập trung chỉ có 2 toa động lực ở 2 đầu tàu.

Theo tư vấn, tàu Shinkanshen của Nhật Bản là điển hình của công nghệ động lực phân tán, còn tàu TGV của Pháp đại diện cho động lực tập trung. Hai nước này có địa hình tự nhiên khác nhau, trong đó Nhật Bản có nhiều đồi núi, còn Pháp thiên về đồng bằng, nên đặc điểm thiết kế cũng được tính toán phù hợp với điều kiện địa lý.

Tàu TGV của Pháp sử dụng động lực tập trung, có tải trọng trục lớn hơn, sức chở ít hơn tàu Shinkansen

Sự khác biệt của tàu Shinkansen (Nhật Bản, công nghệ động lực phân tán) và tàu TGV (Pháp, công nghệ động lực tập trung) ở một số đặc điểm cơ bản như sau:

Tàu Shinkansen có phần mũi dài, theo nguyên lý khí động học nhằm kích thước hầm và sóng xung kích khi lưu thông; số lượng trục nhiều nên tải trọng trục tàu nhẹ hơn nên sức chở lớn hơn (3-4 chỗ/m); giá chuyển hướng đặt độc lập trên mỗi toa tàu, tàu có thể chạy trên các đường cong bán kính nhỏ hơn 2500m; dễ dàng thêm, bớt các toa trong mỗi đoàn tàu.

Còn tàu TGV được thiết kế thông thường để giảm chiều dài; số lượng trục ít hơn nên tải trọng trục lớn nên chở được ít khách hơn (2 chỗ/m); giá chuyển hướng được sử dụng chung cho 2 toa tàu liền kề, khó khăn trong việc thêm hay bớt các toa trong đoàn tàu; tàu chỉ phù hợp với các đường cong bán kính 4000m nên chi phí đầu tư hạ tầng nhiều hơn.

Tàu Shinkansen có ưu điểm là chở nhiều khách, đầu tư hạ tầng (hầm, đường có bán kính cong) nhưng kèm đó là đặc điểm là tốc độ để chạy ổn định không thể quá cao (dưới 450km/h, do liên kết giữa các toa có độ cứng không lớn); các toa trên hệ thống sức kéo có độ ồn lớn và do có nhiều giá chuyển hướng nên đòi hỏi nhiều chi phí bảo dưỡng hơn. Còn tàu TGV, độ cứng của đoàn tàu lớn nên có thể đạt vận tốc cao hơn (kỷ lục 575km/h), nguồn động lực tập trung ở hai đầu, tác biệt với toa khách nên to axe ít ồn hơn; số lượng giá chuyển hướng ít hơn nên chi phí duy tu bảo dưỡng thấp hơn.

Công nghệ đoàn tàu động lực phân tán và động lực tập trung có những ưu điểm, hạn chế nhất định và quyết định để chi phí đầu tư (mua sắm đoàn tàu, hệ thống thông tin tín hiệu, thiết kế và đầu tư hạ tầng (bề rộng nền đường, hầm, cầu), tiêu thụ năng lượng).

Theo nghiên cứu của đơn vị tư vấn, việc xây dựng mới tuyến đường sắt sử dụng công nghệ công lực phân tán do có đặc điểm thiết kế đoàn tàu dài, sức chở lớn nên giá thành cao hơn, ke ga dài hơn (nếu theo đặc điểm tàu Shinkansen), nhưng giảm được chi phí đầu tư xây dựng nền đường (do giảm bề rộng nền đường) cầu, hầm so với công nghệ động lực tập trung. Mức tiêu thụ năng lực điện thực tế của tàu Shinkansen là 0,06kWh/khách-km, thấp hơn mức 0,07kWh/khách-km của công nghệ đoàn tàu châu Âu.

Theo tư vấn, qua phân tích các chi phí liên quan cho thấy, ưu thế về giá thành xây dựng đường sắt tốc độ cao xuất phát từ việc tiết kiệm được các chi phí đầu tư về hạ tầng.

“Công nghệ đoàn tàu động lực phân tán có nhiều ưu việt nên bên cạnh các quốc gia phát triển sau này như Trung Quốc, Đài Loan, Ấn Độ… đã lựa chọn để phát triển công nghệ đường sắt tốc độc cao, các quốc gia trước đây sử dụng công nghệ động lực tập trung như Đức, Pháp cũng đang có xu hướng chuyển sang sử dụng động lực phân tán”, Tư vấn Tedi-Tricc-Tedishouth cho biết.

Huy Lộc (Theo Giaothong)