Tàu viên đạn Shinkansen thay đổi thế giới như thế nào?

Tàu viên đạn Shinkansen ra đời cách đây 60 năm đã tạo nên cuộc cách mạng trong ngành giao thông tốc độ cao không chỉ ở Nhật Bản mà nhiều nước khác trên thế giới.

Cách đây 60 năm, vào sáng sớm ngày 1/10/1964, một đoàn tàu màu xanh dương và trắng bóng bảy lướt qua khu đô thị Tokyo. Đường ray nhô cao đưa tàu chạy về phía nam hướng tới thành phố Osaka. Đây là bình minh của kỷ nguyên "tàu viên đạn" ở Nhật Bản, được xem như biểu tượng cho sự hồi phục đáng kinh ngạc của đất nước này sau Thế chiến II. Cùng với Thế vận hội Tokyo 1964, kỳ quan công nghệ của thập niên 1960 đánh dấu sự trở lại của Nhật Bản ở vị trí cường quốc trên thế giới, theo CNN.

Trong 6 thập kỷ từ sau đoàn tàu đầu tiên, Shinkansen, có nghĩa là "đường huyết mạch mới", trở thành cái tên gắn liền với tốc độ, hiệu quả giao thông và hiện đại được quốc tế công nhận. Nhật Bản vẫn là quốc gia đi đầu trong công nghệ đường sắt. Những tập đoàn lớn như Hitachi và Toshiba xuất khẩu tàu và thiết bị trị giá hàng tỷ USD trên khắp thế giới mỗi năm.

Tàu viên đạn chạy trên đường ray trên cao ở trung tâm Tokyo. (Ảnh: AFP).

Mạng lưới tàu Shinkansen mở rộng đều đặn từ khi tuyến Tokaido dài 515km nối Tokyo với Shin-Osaka hoàn thành năm 1964. Những đoàn tàu chạy ở tốc độ khoảng 322km/h trên các tuyến tỏa ra từ thủ đô Tokyo, hướng về phía bắc, nam và tây tới nhiều thành phố như Kobe, Kyoto, Hiroshima và Nagano.

Không chỉ là biểu tượng của sự phục hồi, Shinkansen còn được sử dụng như công cụ cho sự phát triển kinh tế liên tục của Nhật Bản và tác nhân thay đổi ở một đất nước truyền thống. Sự phát triển của tàu viên đạn liên quan tới lịch sử đường sắt thuở đầu của Nhật Bản. Thay vì khoảng cách đường ray 143,5 cm sử dụng ở Bắc Mỹ và phần lớn châu Âu, Nhật Bản chọn khoảng cách hẹp hơn là 106,7 cm. Dù lựa chọn này có chi phí xây dựng rẻ và dễ lắp đặt hơn ở địa hình đồi núi, công suất bị hạn chế và tốc độ rất thấp.

Với 4 đảo chính của Nhật Bản trải dài gần 3.000km từ đầu này tới đầu kia đất nước, hành trình giữa các thành phố lớn rất dài và mệt mỏi. Năm 1889, thời gian chuyến đi từ Tokyo tới Osaka là 16,5 giờ bằng tàu hỏa, ngắn hơn so với 3 tuần đi bộ trước đó vài năm. Năm 1965, thời gian chuyến đi bằng tàu Shinkansen rút ngắn xuống 3 giờ 10 phút.

Nhu cầu đối với mạng lưới đường ray tiêu chuẩn bắt đầu vào thế kỷ 20 nhưng mãi tới thập niên 1940, quá trình thi công mới bắt đầu trong dự án tham vọng nhằm kết nối Nhật Bản với Hàn Quốc và Nga qua những đường hầm bên dưới Thái Bình Dương. Thất bại trong Thế chiến II có nghĩa kế hoạch xây dựng đường sắt mới bị trì hoãn tới giữa thập niên 1950, khi kinh tế Nhật Bản phục hồi mạnh mẽ và việc đi lại giữa các thành phố lớn trở nên cấp thiết.

Dù phần lớn mạng lưới phục vụ khu vực đông dân nhất của Honshu, đảo lớn nhất của Nhật Bản, đường hầm dài dưới biển cho phép tàu viên đạn chạy hàng trăm kilomet tới Kyushu ở phía nam và Hokkaido ở phía bắc. Địa hình hiểm trở và khí hậu đa dạng của Nhật Bản, từ mùa đông lạnh giá ở phương bắc tới nhiệt đới ẩm ở phương nam, biến những kỹ sư nước này thành người tiên phong tìm kiếm giải pháp cho các vấn đề mới khi mở rộng ranh giới của công nghệ đường sắt.

Một trong số thách thức là hoạt động địa chấn. Nhật Bản là một trong những nơi kém ổn định nhất về mặt địa chất trên Trái đất, dễ xảy ra động đất, sóng thần và là quê hương của 10% núi lửa trên thế giới. Điều đó khiến vận hành an toàn tàu cao tốc trở nên khó khăn hơn nhiều.

Bất chấp thách thức, chưa có hành khách nào bị thương hay thiệt mạng trên mạng lưới tàu Shinkansen do trật đường ray trong lịch sử hoạt động của phương tiện. Thế hệ tàu viên đạn tiếp theo mang tên ALFA-X đang được thử nghiệm ở tốc độ gần 400km/h, dù tốc độ phục vụ tối đa chỉ ở mức 362km/h.

Những điểm đặc trưng của tàu ALFA-X và nhiều tàu Shinkansen khác gần đây là phần mũi cực dài, được thiết kế không chỉ nhằm cải thiện khả năng khí động mà chủ yếu để triệt tiêu tiếng nổ siêu thanh gây ra bởi "hiệu ứng piston" khi tàu tiến vào đường hầm và ép sóng nén ra khỏi đầu kia ở tốc độ siêu thanh. Đây là vấn đề đặc biệt ở khu đô thị có dân cư đông đúc, nơi tiếng ồn từ đường ray tàu Shinkansen từ lâu gây phàn nàn. Tàu ALFA-X thử nghiệm cũng trang bị công nghệ an toàn mới được thiết kế để cắt giảm rung động, tiếng ồn, và nguy cơ trật đường ray trong các trận động đất lớn.

Hơn 10 tỷ hành khách ngày nay đi lại bằng tàu Shinkansen với sự thoải mái và tốc độ cao. Sự ổn định và đúng giờ của tàu biến giao thông tốc độ cao trở thành hoạt động thường nhật và lựa chọn của số đông. Năm 2022, hơn 295 triệu người đi bằng tàu Shinkansen quanh Nhật Bản.

Không có gì bất ngờ khi nhiều nước khác nối gót Nhật Bản và xây dựng những tuyến đường sắt cao tốc mới trong 4 thập kỷ qua. Có lẽ ví dụ nổi tiếng nhất trong số đó nằm ở Pháp. Nước này vận hành tàu Train à Grand Vitesse (TGV) giữa Paris và Lyon từ năm 1981. Giống như Nhật Bản, Pháp xuất khẩu thành công công nghệ sang các nước Pháp, bao gồm mạng lưới đường sắt cao tốc dài nhất châu Âu ở Tây Ban Nha, cũng như Bỉ, Hàn Quốc, Anh và Morocco. Mạng lưới TGV của Pháp cực kỳ thành công, cắt giảm thời gian hành trình chạy qua quãng đường dài giữa những thành phố lớn trong nước, tạo thêm sức chứa, giúp giao thông tốc độ cao trở nên phải chăng và dễ tiếp cận đối với người dân.

Italy, Đức, Hà Lan, Đài Loan, Thổ Nhĩ Kỳ và Arab Saudi, tất cả hiện nay đều vận hành tàu ở các tuyến nối liền những thành phố lớn, cạnh tranh trực tiếp với những hãng hàng không ở lộ trình trong nước và quốc tế.

Tại Anh, tàu Eurostar cao tốc chạy từ London tới Paris, Brussels và Amsterdam. Phiên bản gần nhất đối với tàu viên đạn dành cho hành khách Anh là tàu Intercity Express do Hitachi chế tạo, sử dụng công nghệ dựa trên tàu Shinkanshen, dù chỉ chạy ở tốc độ tối đa 201 km/h. Trong khi đó, Ấn Độ và Thái Lan đang lên kế hoạch xây mạng lưới đường sắt cao tốc mở rộng ở nước họ.

Trong những năm gần đây, Trung Quốc đã phát triển mạng lưới đường sắt cao tốc dài nhất thế giới, đạt gần 45.000km vào cuối năm 2023. Không chỉ là phương tiện đi lại, những tuyến đường tàu này tỏa khắp đất nước rộng lớn, thúc đẩy phát triển kinh tế. Sử dụng công nghệ từ Nhật Bản và Tây Âu, sau đó từ ngành công nghiệp đường sắt ngày càng tinh vi trong nước, Trung Quốc nhanh chóng đi đầu về đường sắt cao tốc. Nước này đang phát triển tàu đệm từ có thể chạy gần 644km/h.

Nhật Bản cũng thử nghiệm tàu đệm từ riêng từ thập niên 1970 và đang xây dựng tuyến đường 286 km giữa Tokyo và Nagoya. Dự kiến khánh thành năm 2034, tuyến đường sẽ kéo dài tới Osaka, giảm thời gian hành trình xuống 67 phút.

• Tốc độ tối đa của phương tiện vận chuyển trong tương lai là bao nhiêu?
• Nếu có động đất, tàu cao tốc 320km/h của Nhật sẽ phanh "nhanh như chớp" trong 1,3 giây nhờ công nghệ mới
• Trải nghiệm đường sắt nhanh nhất thế giới ở Yamanashi Prefectural Maglev Exhibition Center