Sáng 1 tháng 10 năm 1964, chín ngày trước lễ khai mạc Thế vận hội Tokyo, một đoàn tàu màu xanh — trắng với chiếc mũi thon dài như viên đạn lăn bánh khỏi ga Tokyo hướng về Osaka. Hành trình 515 km vốn mất sáu giờ bốn mươi phút trên tàu thường nay chỉ còn bốn tiếng. Thế giới vừa chứng kiến chuyến tàu cao tốc đúng nghĩa đầu tiên trong lịch sử, và kể từ khoảnh khắc đó, đường sắt bước vào một cuộc đua tốc độ kéo dài đến tận ngày nay.

Shinkansen: phát minh ra đường sắt cao tốc

Nhật Bản sau chiến tranh đối mặt với tuyến đường sắt Tokaido quá tải, chạy dọc hành lang đông dân nhất đất nước. Thay vì nâng cấp tuyến cũ khổ hẹp, các kỹ sư dưới sự dẫn dắt của kỹ sư trưởng Hideo Shima chọn làm điều táo bạo: xây một tuyến đường hoàn toàn mới với khổ ray tiêu chuẩn, không có đường ngang giao cắt, các đường cong được vuốt rộng, và đoàn tàu gồm nhiều toa tự hành chạy điện thay vì một đầu máy kéo. Ngày khai trương, tàu Series 0 chạy ở tốc độ tối đa 210 km/h — nhanh hơn bất kỳ đoàn tàu chở khách nào trên thế giới thời đó — và một năm sau rút ngắn hành trình Tokyo — Osaka xuống còn ba giờ mười phút.

Thành công vang dội đến mức "bullet train" (tàu viên đạn) trở thành biểu tượng cho sự hồi sinh của nước Nhật. Nhưng điều phi thường hơn cả tốc độ là độ tin cậy: trong hơn sáu thập kỷ vận hành, hệ thống Shinkansen chưa từng ghi nhận vụ tai nạn trật bánh hay va chạm nào gây tử vong cho hành khách, trong khi chở hàng tỷ lượt người. Độ đúng giờ của nó được tính bằng giây.

Bí quyết nằm ở tư duy hệ thống: tàu cao tốc không chỉ là một đoàn tàu nhanh, mà là cả một hệ sinh thái gồm đường ray chuyên dụng, tín hiệu tự động, điện áp 25 kV lấy từ cần gạt phía trên, và quy trình bảo trì nghiêm ngặt hằng đêm. Các toa đều có mô-tơ riêng (cấu hình EMU) giúp tàu tăng tốc êm và đều, còn thân tàu kín khí để hành khách không bị ù tai khi hai đoàn tàu lao qua nhau trong hầm ở tốc độ cao.

TGV, đệm từ và cuộc đua kỷ lục

Pháp là nước đáp trả đầu tiên. Năm 1981, tuyến TGV Sud-Est nối Paris với Lyon khai trương ở tốc độ khai thác 260 km/h, sau nâng lên 270 km/h, chứng minh mô hình tàu cao tốc hiệu quả cả ở châu Âu. Người Pháp còn biến việc phá kỷ lục thành niềm tự hào quốc gia: ngày 3 tháng 4 năm 2007, một đoàn TGV được độ lại đặc biệt lao đi với tốc độ 574,8 km/h trên tuyến LGV Est — kỷ lục thế giới cho tàu bánh sắt trên đường ray truyền thống, còn đứng vững đến nay.

Một hướng công nghệ khác loại bỏ hẳn ma sát: tàu đệm từ (maglev) dùng nam châm nâng đoàn tàu lơ lửng cách mặt ray khoảng một centimet, nên không có bánh xe nào chạm đường. Tuyến maglev thương mại đầu tiên và vẫn là nhanh nhất thế giới khai trương ở Thượng Hải năm 2004, nối sân bay Phố Đông với trung tâm thành phố qua quãng đường 30,5 km trong khoảng bảy phút, ở tốc độ tối đa 430 km/h. Trong khi đó, Nhật Bản theo đuổi maglev siêu dẫn của riêng mình: tháng 4 năm 2015, tàu thử nghiệm L0 Series đạt 603 km/h trên tuyến thử Yamanashi — tốc độ nhanh nhất mà một phương tiện đường ray từng đạt được — mở đường cho tuyến Chuo Shinkansen nối Tokyo với Nagoya đang được xây dựng.

Trung Quốc, dù nhập cuộc muộn, lại xây dựng mạng lưới đường sắt cao tốc lớn nhất hành tinh, vượt xa tổng chiều dài của tất cả các nước còn lại cộng lại, và biến tàu cao tốc thành phương tiện đi lại liên tỉnh phổ biến cho hàng trăm triệu người.

Vì sao tàu cao tốc thắng máy bay ở cự ly trung bình

Tác động lớn nhất của tàu cao tốc nằm ở cự ly 300–800 km: ở khoảng cách này, tàu thường nhanh hơn máy bay nếu tính tổng thời gian cửa-đến-cửa, vì ga tàu nằm ngay trung tâm thành phố, thủ tục lên tàu tính bằng phút thay vì hàng giờ chờ ở sân bay. Trên nhiều hành lang như Tokyo — Osaka hay Paris — Lyon, đường sắt đã chiếm lĩnh thị phần áp đảo và khiến các hãng hàng không phải cắt giảm hoặc hủy chuyến bay ngắn. Tàu cao tốc cũng thải ra lượng CO₂ trên mỗi hành khách thấp hơn nhiều so với ô tô và máy bay, biến nó thành lựa chọn chiến lược trong các kế hoạch giao thông xanh.

Sự thật thú vị ít người biết

  • Khi mới khai trương năm 1964, Shinkansen thực ra bị giới hạn ở 160 km/h vì nền đường chưa ổn định sau thi công gấp rút; tốc độ 210 km/h chỉ được phép chạy thường xuyên từ tháng 11 năm 1965.
  • Chiếc mũi dài ngoằng của các đoàn tàu Shinkansen đời sau không chỉ để đẹp: nó được thiết kế để triệt tiêu tiếng nổ siêu thanh (tunnel boom) khi tàu lao ra khỏi đường hầm ở tốc độ cao.
  • Đoàn TGV lập kỷ lục 574,8 km/h năm 2007 được rút ngắn chỉ còn ba toa, lắp bánh xe lớn hơn bình thường và nâng điện áp cấp điện — nó không bao giờ chở khách ở tốc độ đó.
  • Tuyến đệm từ Thượng Hải gần như là tuyến maglev thương mại duy nhất trên thế giới suốt hai thập kỷ, dù công nghệ này được Đức phát triển từ chương trình Transrapid.

Hiểu lầm thường gặp

Hiểu lầm: "Tàu đệm từ là tàu cao tốc nhanh nhất đang chở khách." Đúng một nửa: maglev Thượng Hải là dịch vụ thương mại nhanh nhất với 430 km/h, nhưng phần lớn tàu cao tốc chở khách trên thế giới vẫn là tàu bánh sắt chạy 300–320 km/h, và kỷ lục tuyệt đối 603 km/h của Nhật thuộc về tàu thử nghiệm chưa khai thác thương mại.

Hiểu lầm: "Chỉ cần đóng đoàn tàu đủ mạnh là chạy được 300 km/h trên đường ray cũ." Tốc độ cao đòi hỏi cả hệ thống: đường ray chuyên dụng không đường ngang, bán kính cong lớn, tín hiệu trong buồng lái và bảo trì chính xác tới milimet. Đây là lý do Shinkansen phải xây tuyến hoàn toàn mới thay vì nâng cấp tuyến cũ — và là bài học mà mọi quốc gia làm đường sắt cao tốc sau này đều phải trả học phí.

Nguồn tham khảo

  • Wikipedia — Shinkansen: https://en.wikipedia.org/wiki/Shinkansen
  • Wikipedia — Tokaido Shinkansen: https://en.wikipedia.org/wiki/Tōkaidō_Shinkansen
  • Institution of Mechanical Engineers — World's top 10 fastest trains: https://www.imeche.org/news/news-article/world-s-top-10-fastest-trains?ref=europeans.today