Nhật Bản tạo bước ngoặt lớn với đường sắt cao tốc Shinkansen

Cách đây 60 năm, Shinkansen - một đoàn tàu màu xanh và trắng bóng loáng lướt nhẹ nhàng qua khu đô thị rộng lớn của Tokyo. Đường ray trên cao đưa đoàn tàu về phía nam hướng đến thành phố Osaka.

Trải nghiệm này được ví như "bình minh" của kỷ nguyên tàu cao tốc ở Nhật Bản cùng với sự ghi nhận về khả năng phục hồi đáng kinh ngạc của đất nước sau Thế chiến II. Cùng với Thế vận hội Olympic Tokyo năm 1964, kỳ quan công nghệ vào những năm 1960 đánh dấu sự trở lại của đất nước này với vị thế hàng đầu trong cộng đồng quốc tế.

Trong 6 thập kỷ kể từ chuyến tàu cao tốc đầu tiên, Shinkansen đã được thế giới công nhận về tốc độ, hiệu quả di chuyển và tính hiện đại.

Nhật Bản là nước dẫn đầu thế giới về công nghệ đường sắt. Mạng lưới tàu cao tốc Shinkansen mở rộng liên tục kể từ khi tuyến đường Tokaido dài 320 dặm kết nối Tokyo và Osaka đã hoàn thành vào năm 1964.

Các chuyến tàu chạy với vận tốc trung bình lên đến 200 dặm/h trên các tuyến đường nối Tokyo tới các thành phố như Kobe, Kyoto, Hiroshima và Nagano.

Được xem như biểu tượng của sự phục hồi, hệ thống tàu cao tốc Shinkansen còn là minh chứng cho quá trình phát triển kinh tế liên tục của Nhật Bản.

Cuộc cách mạng đường sắt cao tốc của Nhật Bản 

Quá trình phát triển hệ thống tàu cao tốc Shinkansen bị ảnh hưởng rất nhiều bởi lịch sử đường sắt ban đầu của Nhật Bản. Với 4 hòn đảo chính của Nhật Bản trải dài khoảng 1.800 dặm (gần 3.000 km) từ đầu đến cuối, hành trình giữa các thành phố chính rất dài và thường quanh co.

Thay vì khổ đường sắt "chuẩn" 4ft 8,5in được sử dụng ở Bắc Mỹ và nhiều nơi ở Châu Âu, khổ đường sắt ở Nhật Bản thường hẹp hơn là 3ft 6in.

Mặc dù khổ này dễ làm và thích hợp khi di chuyển qua địa hình đồi núi, nhưng sức chứa lại hạn chế và tốc độ chậm.

Năm 1889, thời gian đi tàu từ Tokyo đến Osaka thường mất 16 tiếng rưỡi. Đến năm 1965, người dân chỉ mất 3 tiếng 10 phút khi đi tàu cao tốc Shinkansen.

Nhu cầu về mạng lưới đường sắt "khổ chuẩn" bắt đầu vào thế kỷ 20, nhưng mãi đến năm 1940, công trình này mới bắt đầu triển khai như một phần của dự án "tuyến đường vòng" đầy tham vọng của châu Á nhằm kết nối Nhật Bản với Hàn Quốc và Nga qua các đường hầm dưới Thái Bình Dương.

Trong khi các khu vực đông dân nhất của Honshu - hòn đảo lớn nhất của Nhật Bản kết nối với hệ thống tàu cao tốc thì các đường hầm dưới biển dài cho phép tàu cao tốc chạy hàng trăm dặm đến Kyushu ở cực nam và Hokkaido ở phía bắc.

Địa hình hiểm trở và khí hậu thất thường của Nhật Bản đã khiến các kỹ sư đường sắt nước này trở thành những người tiên phong tìm ra giải pháp khắc phục vấn đề trên, đánh dấu bước ngoặt đối với công nghệ đường sắt.

Một trong những vấn đề ít được quan tâm nhất trong số này là ảnh hưởng của địa chấn. Nhật Bản là một trong những nơi bất ổn về mặt địa chất nhất trên hành tinh, dễ xảy ra động đất và sóng thần và là nơi có khoảng 10% núi lửa trên thế giới.

Cho dù thế giới đã quá quen với hình ảnh đặc trưng của Shinkansen - một đoàn tàu hiện đại công nghệ cao lướt qua ngọn núi Phú Sĩ phủ đầy tuyết - nhưng quá trình vận hành an toàn đối với các đoàn tàu cao tốc cũng trở nên khó khăn hơn nhiều.

Trong suốt lịch sử lâu đời của tàu cao tốc, chưa từng xảy ra rủi ro khi vận hành mạng lưới cao tốc Shinkansen vì lý do trật bánh.

Thế hệ tàu cao tốc tiếp theo

Thế hệ tàu siêu tốc tiếp theo, được gọi là ALFA-X, hiện đang được thử nghiệm ở tốc độ gần 250 dặm/giờ, mặc dù tốc độ tối đa của dịch vụ thường là 225 dặm/giờ để đảm bảo an toàn.

Các đặc điểm nổi bật của những chuyến tàu Shinkansen gần đây là phần mũi dài, được thiết kế không phải để cải thiện tính khí động học mà chủ yếu là để loại bỏ tiếng nổ siêu thanh do "hiệu ứng piston" của các chuyến tàu đi vào đường hầm và đẩy sóng nén ra khỏi đầu kia ở tốc độ siêu thanh.

Đây là một vấn đề đặc biệt ở các khu vực đô thị đông dân cư, nơi tiếng ồn từ các tuyến tàu cao tốc Shinkansen từ lâu đã làm phiền lòng người dân sống quanh đây.

Tàu ALFA-X thử nghiệm với công nghệ an toàn mới được thiết kế để giảm độ rung và tiếng ồn, đồng thời giảm khả năng trật bánh trong các trận động đất lớn.

Năm 2022, có hơn 295 triệu người đã đi tàu cao tốc Shinkansen khắp Nhật Bản. Không có gì ngạc nhiên khi nhiều quốc gia khác lấy kinh nghiệm từ Nhật Bản và xây dựng các tuyến đường sắt cao tốc mới trong 4 thập kỷ qua.

Có lẽ quốc gia nổi tiếng nhất trong số này là Pháp, nơi đã vận hành tuyến tàu cao tốc (TGV) giữa Paris và Lyon từ năm 1981.

Giống như Nhật Bản, Pháp đã xuất khẩu thành công công nghệ này sang các quốc gia khác, bao gồm mạng lưới đường sắt cao tốc dài nhất châu Âu tại Tây Ban Nha, cũng như Bỉ, Hàn Quốc, Vương quốc Anh và tuyến đường sắt cao tốc đầu tiên của châu Phi tại Maroc.

Mạng lưới TGV của Pháp đã thành công vượt bậc, rút ngắn thời gian di chuyển trên những khoảng cách xa giữa các thành phố lớn của đất nước, đã trở thành thói quen đối với những người đi làm thường xuyên.

Ý, Đức, Hà Lan, Đài Loan, Thổ Nhĩ Kỳ và Ả Rập Xê Út hiện cũng đều khai thác tàu cao tốc trên các tuyến chuyên dụng nối liền các thành phố lớn, cạnh tranh trực tiếp với các hãng hàng không trên các tuyến đường trong nước và quốc tế.

Trong khi đó, Ấn Độ và Thái Lan cũng đang lên kế hoạch xây dựng mạng lưới đường sắt cao tốc rộng lớn của riêng họ trong tương lai.