704. Shinkansen - Niềm tự hào của châu Á trong ngành công nghiệp đường sắt thế giới - Phần 1+2

Xem phần 3

Xem phần 4

Xem phần cuối

levuongthinh

PHẦN I - LỊCH SỬ TỔNG QUÁT VỀ SHINKANSEN

Trước khi viết bài này, tôi còn nhớ lại khoảng thời điểm nữa đầu thập niên 90 thế kỷ trước, tại Sài Gòn lúc bấy giờ có bán các loại tập vở (con nai?) cho học sinh mà bìa phía sau in các loại tàu cao tốc của thế giới. Thời đó tôi chỉ có thể nhìn những tấm hình đó cùng các con số về tốc độ của nó mà mơ tưởng một ngày nào đó mình sẽ được ngồi lên các con tàu cao tốc đó. Do hoàn cảnh may mắn mà ít lâu sau tôi được du học sang Nhật, nhưng cũng phải hai năm sau khi đặt chân tới Nhật, tôi mới chính thức ngồi lên một chuyến tàu cao tốc Shinkansen của Nhật trong chuyến đi từ Tokyo xuống Kyoto. Cảm nhận đầu tiên của tôi lúc đó là "Không biết mình đang ngồi trên xe điện chạy bằng đường ray với tốc độ từ 250-300km/h hay đang ngồi trên máy bay?", bởi thật sự nó quá êm, ngồi một hồi cũng hơi hơi ù tai y hệt như ngồi máy bay. Tôi thật sự khâm phục Nhật về công nghệ Shinkansen này, bởi đây là công nghệ duy nhất (theo kiến thức hạn hẹp của tôi được biết) xuất phát từ một nước châu Á khiến châu Âu và Mỹ phải "học hỏi" và chạy theo trong gần 50 năm lịch sử của ngành đường sắt cao tốc này. Shinkansen cũng là tuyến đường sắt cao tốc duy nhất trên thế giới có tuổi đời cao nhất nhưng lại an toàn với tỷ lệ tuyệt đối 100% cho tới thời điểm năm 2012 này. Nếu bạn chịu khó suy nghĩ kỹ hơn sẽ nhận ra sự khác biệt rất lớn trong công nghệ Shinkansen của Nhật so với phần còn lại của thế giới: Shinkansen của Nhật có thể an toàn tuyệt đối trong mọi hoàn cảnh xảy ra như gió lớn, bão, động đất (dưới 5 richter) bởi nước Nhật nổi tiếng là có động đất liên tục; trong khi công nghệ tàu cao tốc của các nước khác không có khả năng này, bởi lẽ như Pháp, Đức hay Tây Ban Nha gần như rất hiếm khi có động đất, nếu có bão thì mấy tuyến cao tốc này đồng loạt nghỉ như tuyến hàng không; còn như "anh chàng hay nổ" Trung Quốc mới có 5 năm tuổi mà đã xảy ra tai nạn liên miên thì lại càng không thể so sánh với Shinkansen của Nhật. Lần trước quay lại Nhật hồi tháng 2, trong chuyến đi từ Osaka tới Tokyo, tôi đã ngồi trong tuyến Tokaido với loại Shinkansen Nozomi N700 mới nhất của tuyến này, loại tàu này êm và nhanh hơn so với loại Nozomi 500, 700 cũ. Tôi cũng ngồi thử tuyến Tohoku với loại Shinkansen mới nhất của Nhật là Hayabusa trong chuyến đi từ Tokyo lên Sendai. Do muốn thưởng thức sự khác biệt của Hayabusa so với tuyến Nozomi, tôi đã chọn loại toa hạng đặc biệt của Hayabusa. Cảm nhận khi ngồi trong toa này chỉ gói gọn trong một câu: không có bất kỳ loại xe nào trong ngành đường sắt thế giới có thể so sánh với toa này về sự thoải mái và sang trọng cho tới hiện tại. Thiết kế bên trong của nó giống hệt như khoang First Class của các hãng hàng không. Tôi sẽ nói rõ về Hayabusa trong phần tiếp theo của bài này.

1 - Sự ra đời của Shinkansen

Sau khi Tokyo được quyền đăng cai Olympics năm 1964, cả nước Nhật đều háo hức và chờ đón một kỳ thế vận hội mùa hè lần đầu tiên tại châu Á. Người Nhật muốn cả thế giới quên đi hình ảnh "quân phiệt, giết chóc, tàn bạo" của lính Nhật trong WWII, họ muốn cả thế giới thay đổi cách nhìn nước Nhật thời điểm đó đã trở thành một nước "ôn hòa, yêu hòa bình". Vì vậy kỳ Olympics năm 1964 là cơ hội không thể tốt hơn. Ngoài ra, Olympics cũng là cơ hội cho Nhật thúc đẩy phát triển ngành du lịch của họ với bạn bè khắp thế giới trong tương lai. Chính phủ Nhật muốn khi khách du lịch tham gia Olympics tại Tokyo, họ có thể dành thời gian đi du lịch xuống phía Tây Nhật Bản (Osaka-Kobe-Kyoto) với thời gian ngắn nhất và chi phí rẻ nhất. Ngành hàng không thời bấy giờ chỉ đáp ứng được một điều kiện là "thời gian ngắn nhất", nhưng vấn đề chi phí thì khó khách du lịch nào khi đặt chân tới Tokyo lại dám bỏ ra thêm một khoảng phí khá lớn chỉ để bay xuống phía Tây. Thay vì giống như châu Âu hay Mỹ thời điểm đó là mở rộng ngành hàng không và đường cao tốc, Nhật lại chủ trương thay đổi toàn bộ hệ thống đường sắt đang có và mở một dự án mới dành cho đường sắt cao tốc. Thời điểm trước WWII thì ngành đường sắt của châu Âu và Mỹ đã rất phát triển với những đoàn tàu có thể chạy với tốc độ 150km/h, trong khi ở Nhật hay toàn bộ châu Á chỉ có các đoàn tàu chạy tốc độ tối đa là 120km/h, vì vậy trước khi dự án Shinkansen hiện tại ra đời thì Nhật cũng đã có những dự án cải tổ tốc độ cùng kỹ thuật của các loại tàu điện đang hoạt động trong nước. Nhưng do chuẩn đường ray các tuyến của nhà nước xây dựng là chuẩn hẹp (1,067mm) từ thời Meiji, Nhật không thể đưa tốc độ xe điện lên cao ngang bằng so với của châu Âu sử dụng tuyến chuẩn phổ thông (1,435mm).

Năm 1940 chính phủ Nhật thông qua dự án thành lập tuyến Tokaido mới với chuẩn đường ray 1,435mm nối Tokyo và Osaka, với tham vọng giảm thời gian từ 7 tiếng xuống còn 4 tiếng với khoảng cách là 550km, từ "Shinkansen" bắt đầu xuất hiện tại Nhật để nói đến các tuyến đường ray 1,435mm sau khi dự án này được hình thành. Dự án này có tên Shinkansen cũng bởi mang một ý nghĩa khác, đó là đây là tuyến đường sắt mới với toàn bộ hệ thống toàn tuyến đều dùng điện. Nhật phải gởi các kỹ sư sang Pháp hay Đức để học hỏi kỹ thuật xây dựng khổ 1,435mm của phương Tây, hoặc họ phải nhập khẩu một số bộ phận chính của Đức hay Pháp lắp ráp vào các loại xe điện bình thường. Nhật đã mất hơn mười năm, đến tận những năm đầu thập niên 50 họ mới chính thức tự làm chủ toàn bộ thiết kế, kỹ thuật của toa tàu điện bình thường, kỹ thuật điện áp và kỹ thuật đường ray mà không cần nhờ tới bất kỳ thứ gì từ phương Tây. Hitachi, Kawasaki và Mitsubishi là ba hãng chế tạo chính các đầu xe bên cạnh một số công ty khác của ngành đường sắt. Năm 1957, họ đã nâng tốc độ xe điện lên 145km/h. Năm 1959, tốc độ được cải thiện lên 163km/h. Tuy nhiên, một vấn đề mới được phát sinh khi người Nhật đã tự biết cách chế tạo xe điện hoàn toàn bằng kỹ thuật của mình: lượng người dùng tăng đột biến.

Vài năm trước, khi ở Việt Nam đang có dự án xây đường sắt cao tốc, tôi có đọc một số bài báo trong nước viết về đường sắt cao tốc Shinkansen của Nhật. Trong đó có một số bài nói rằng nguyên nhân chủ yếu để Nhật xây đường sắt khổ 1,435mm riêng biệt dành cho Shinkansen là do trước đó hầu hết các tuyến đang có tại Nhật thời đó là khổ 1,067mm, không đáp ứng được tốc độ cao của Shinkansen. Xin đính chính lại cho các bạn hiểu rõ hơn: dự án xây các tuyến khổ 1,435mm lúc bấy giờ chưa hề có liên quan tới các loại tàu Shinkansen đang được sử dụng tại Nhật; những tuyến khổ 1,435mm được xây mới nhằm dành chỗ cho các loại xe điện hiện hữu nâng tốc độ cao hơn mà không gặp vấn đề nguy hiểm về tốc độ so với tuyến khổ 1,067mm; ngoài ra các tuyến khổ 1,067mm trước đó không phải toàn tuyến đều được điện hóa, một số đoạn vẫn còn sử dụng loại đường ray cũ dành cho xe chạy bằng than, hơi nước hay dầu diesel. Tuyến đường sắt huyết mạch Tokaido vào những năm 1956, 1957 bỗng trở nên quá tải do tốc độ xe điện trên tuyến đường này đã cải thiện rõ rệt hơn trước đó, người dân sử dụng tuyến đường này tăng lên quá nhiều khiến Bộ Giao Thông và JR Tokai của Nhật phải tìm cách giải quyết vấn đề này.

Có ba dự án được đưa ra:

- Lấy tuyến Tokaido hiện tại làm tuyến chính, mở ra thêm một số tuyến mới song song nối liền với tuyến này.

- Làm một tuyến hoàn toàn mới và độc lập với loại khổ hẹp (1,067mm trở xuống).

- Làm một tuyến hoàn toàn mới và độc lập với loại khổ rộng (1,435mm).

Nhiều ý kiến đều nhắm tới dự án đầu tiên bởi chi phí nâng cấp mở các tuyến nối với tuyến chính Tokaido rẻ hơn nhiều và cũng không quá khó khăn về kỹ thuật. Nhưng có một người bác bỏ dự án này, đó là Thống Đốc ngành đường sắt quốc gia Nhật Bản Shinji Sogou. Ông nhận ra tiềm năng kinh tế của ngành đường sắt tại Nhật trong tương lai sẽ rất sáng sủa, cùng với việc những khó khăn trước đó khi Nhật chưa tự chủ về kỹ thuật đường sắt đã không còn là vấn đề với kỹ thuật hiện tại người Nhật đang có trong tay. Shinji Sogou đã bị thuyết phục về tiềm năng to lớn khi xây dựng riêng một tuyến khổ 1,435mm mới dành riêng cho những loại xe điện chạy tốc độ trên 200km/h, loại tuyến này sẽ giúp ngành du lịch trong nước của hai miền Đông và Tây phát triển mạnh mẽ với khẩu hiệu "Khoảng cách Tokyo-Osaka với khả năng chỉ mất ba tiếng". Ông đã đứng ra dẫn đầu những ai ủng hộ đi khảo sát từ Tokyo tới Osaka nhằm đưa ra một con số nhất định về chi phí xây dựng. Tuy nhiên, những người ủng hộ dự án này phải đối mặt với khó khăn rất lớn: chi phí xây dựng quá cao và đi ngược lại hướng phát triển giao thông của châu Âu và Mỹ là ưu tiên cho ngành hàng không và đường cao tốc. Shinji Sohou và những người ủng hộ đã thành công thuyết phục được chính phủ Nhật khi chứng minh được những lợi ích của dự án này cùng việc các kỹ sư hiện tại của Nhật hoàn toàn có khả năng làm đường sắt khổ 1,435mm toàn tuyến bằng điện.

Ngày 20 tháng 4 năm 1959, dự án đường sắt cao tốc đầu tiên trên thế giới chính thức được khởi công. Nhưng khi bắt đầu xây dựng thì phát sinh một vấn đề lớn: chi phí thực tế trong xây dựng bị tăng lên so với trước khi khởi công, do kinh tế Nhật thời gian này có dấu hiệu tăng mạnh mẽ, chi phí giải tỏa nhà cửa đất đai khi xây dựng cao hơn nhiều so với khi tính toán trên lý thuyến ba, bốn năm trước đó. Quốc Hội Nhật đã yêu cầu xác định lại con số chính xác, vậy là tổng chi phí bị đội lên tới 380 tỷ yên. Shinji Sogou bắt buộc phải từ chức do bị buộc tội trước đó nhằm thuyết phục Quốc Hội thông qua dự án nên đã đưa con số không đúng với thực tế. Tuy Sogou bị bắt phải từ chức, nhưng ông vẫn được mọi người tôn trọng, do ông chính là cha đẻ của ngành đường sắt cao tốc này. Nếu không có Shinji Sogou thì có thể ngày nay sẽ chẳng có nước nào có hệ thống đường sắt cao tốc (High Speed Rail - HSR) bởi Nhật sẽ chọn phương án đầu tiên để giải quyết vấn đề của tuyến Tokaido. Châu Âu cũng sẽ không "nóng máu" với các đoàn tàu Shinkansen của Nhật mà chạy đua cạnh tranh tốc độ với nó để cho ra đời thế hệ HSR đầu tiên tại Pháp, sau đó là Đức, Tây Ban Nha...

Tuy Sogou bị buộc từ chức, nhưng dự án xây dựng tuyến Tokaido độc lập dành riêng cho đường sắt cao tốc vẫn phải tiếp tục do các công trình cùng các kế hoạch xây dựng đã được thông qua hết. Năm 1961, Nhật phải mượn Ngân Hàng Thế Giới 80 triệu $, trả trong hai mươi năm, đến đúng năm 1981 thì họ đã trả hết nợ. Năm 1963, tuyến đường ray Tokaido dành cho Shinkansen chính thức hoàn thành và được đưa vào chạy thử nghiệm.

Trước khi kỳ Olympics năm 1964 được khai mạc, trong năm đó cũng có một sự kiện quan trọng toàn cầu là hội chợ EXPO 1964 tại New York vào ngày 22 tháng 4. Nhật Bản đã đem tới New York công nghệ đường sắt cao tốc này. Họ nhận được những cái nhìn khá bất ngờ của nước ngoài bởi phương Tây còn chưa làm ra được công nghệ đường sắt cao cấp kiểu này và xu hướng lúc bấy giờ vẫn chủ trương mở rộng giao thông hàng không và đường cao tốc. Nhưng do đây là nước chủ nhà của kỳ Olympics tổ chức sau đó sáu tháng, nên Nhật cũng không bị cười châm biếm thẳng tay mà chỉ là những nhận xét mang tính ngờ vực đối với một đoàn tàu chạy điện với vận tốc trên 200km/h trong một đoạn đường dài trên 500km. Tuy nhiên, Nhật Bản thời điểm đó là đất nước châu Á duy nhất có thể làm thành công bất kỳ thứ gì nếu họ muốn, bất kể công nghệ chỉ có phương Tây làm được hay thậm chí phương Tây chưa từng làm được. Điều này được khẳng định vào ngày 1 tháng 10 năm 1964, đoạn hành trình chính thức đầu tiên của Shinkansen được khởi hành từ ga Tokyo đi Osaka trên đoàn tàu Shinkansen O Series mang tên HIKARI, mở ra lịch sử hoàn toàn mới cho ngành giao thông toàn cầu do một nước châu Á khởi xướng.

O Series HIKARI

2 - Phương Tây vào cuộc chạy đua tốc độ

Do gấp rút đưa vào hoạt động để chào đón Olympics vài ngày sau đó, chuyến Shinkansen đầu tiên không đạt được thời gian ba tiếng như mục đích đề ra. Một số đoạn đường ray còn quá mới, phần đất gia cố còn chưa đủ cứng để đoàn tàu có thể chạy 200km/h trên đó. HIKARI mất gần bốn tiếng mới tới được ga Shin-Osaka. Nhưng dù gặp vấn đề trên, HIKARI cũng đã khiến người Nhật vui mừng vì so với lúc trước họ phải mất từ sáu tiếng rưỡi tới bảy tiếng mới tới được Osaka. Trong khi mọi con mắt trên thế giới đổ dồn về Olympics đang diễn ra tại một nước châu Á, các kỹ sư của Nhật vẫn miệt mài sửa chữa những đoạn đường ray còn chưa đạt tiêu chuẩn, người dân Nhật Bản cũng không mất nhiều thời gian chờ đợi cái gọi là Shinkansen có thật sự khác biệt hoàn toàn với các loại xe điện đang hoạt động trong nước hay không. Đúng một tháng sau khi đưa vào hoạt động, HIKARI đã chạy với tốc độ cao nhất là 210km/h trên tuyến Tokaido từ Tokyo đi Osaka với thời gian ba tiếng mười phút, gần đúng với mục đích đề ra ban đầu là rút ngắn thời gian đoạn đường 550km xuống còn trong ba tiếng. Đến lúc này thì người Nhật đã làm phương Tây phải "nóng mặt" bởi ngành đường sắt không giống như các sản phẩm đồ điện tử, ngành đường sắt đại diện cho sức mạnh về công nghệ của một quốc gia thời đó, chỉ có vốn của nhà nước bỏ ra mới có thể xây dựng được. Ngoài ra chỉ hơn mười năm trước, Nhật còn phải học hỏi cách chế tạo tuyến đường sắt khổ 1,435mm cùng việc phải nhập khẩu nhiều bộ phận từ phương Tây, điều này khiến họ "khó nuốt trôi". Ngay cả ngành điện tử hùng mạnh của Nhật vào thập niên 70 đến đầu thế kỷ 21 cũng không thể so sánh với vinh quang do Shinkansen mang lại. Sự khác biệt ở chỗ đồ điện tử hay thậm chí xe ô tô có nổi tiếng cũng chỉ đại diện cho một hãng nhất định, ngoài ra sản phẩm đó cũng được bán rộng rãi khắp nơi cùng tính chất mấu chốt là những sản phẩm đó đều phải dựa trên thành quả nghiên cứu của người phương Tây (trừ trường hợp duy nhất là Sony vào cuối thập niên 70 đến cuối thế kỷ trước là hãng duy nhất có một số phát minh tự chế mà không hề nhờ đến thành quả của phương Tây đem lại). Còn Shinkansen là đại diện duy nhất cho ngành đường sắt của Nhật, như kiểu Boing đại diện cho hàng không của Mỹ và Airbus đại diện cho hàng không châu Âu. Và nó chỉ được sử dụng tại Nhật nên tính chất hiếu kỳ của nước ngoài cao hơn hẳn so với nhóm điện tử hay ô tô. Cấu tạo và công nghệ trong đường sắt cao tốc rất khác biệt so với loại tàu điện bình thường. Giống như việc so sánh công nghệ máy bay dân sự Boing hay Airbus so với máy bay liên thanh Concorde rất khác nhau. Concorde là thành quả công nghệ tiên tiến bậc nhất trong ngành máy bay dân sự thế giới, cho dù nó gặp nhiều tai nạn và bị loại bỏ, nhưng đây là thành quả của phương Tây. Còn Shinkansen lại do Nhật, một nước châu Á thua trận phát triển ra.

Pháp là nước phương Tây đầu tiên vào những năm cuối thập niên 60 theo đuổi loại phương tiện mới được hình thành này sau khi sự thành công của Shinkansen được cả thế giới ngã mũ công nhận. Nhưng khác với Nhật, tàu TGV ban đầu của Pháp đưa vô chạy thử nghiệm là loại tàu dùng động cơ gas turbine cho tốc độ khoảng 230-260km/h khi chạy thương mại, trong khi tốc độ chạy thử lên tới 318km/h, cao hơn nhiều tốc độ Shinkansen chạy bằng điện của Nhật lúc này chỉ có kỷ lục 256km/h vào năm 1963. Nhưng không may là năm 1973 thế giới lâm vào khủng hoảng dầu mỏ, điều này khiến Pháp phải từ bỏ dự án TGV chạy bằng gas turbine mà phải thay bằng hệ thống điện giống như Nhật mang tính tiết kiệm năng lượng hơn, khi Pháp đã có rải rác các nhà máy điện hạt nhân cung cấp dư thừa nguồn điện cần thiết trong nước, thay vì phải lệ thuộc vào lượng dầu mỏ của nước ngoài. Nhưng phải đến tận ngày 27 tháng 9 năm 1981, chuyến tàu HSR đầu tiên của châu Âu từ Paris đi Lyon mới chính thức đưa vào hoạt động. Còn ICE của Đức-Thụy Sĩ-Đan Mạch-Áo phải tới ngày 2 tháng 6 năm 1991 mới chính thức đưa vào sử dụng. Chính vì sự chậm trễ đó, Shinkansen được xem là công nghệ mang tính cách mạng duy nhất của một nước châu Á khiến phương Tây phải chạy theo phía sau trong nhiều năm. Điều này càng rõ rệt hơn nếu nhìn vào độ an toàn của Shinkansen so với phần còn lại của thế giới.

Shinkansen HAYABUSA

Nhật không chú trọng chạy đua so tốc độ Shinkansen với châu Âu hay Trung Quốc, Hàn Quốc mà họ chỉ chú trọng độ an toàn trên hết. Nhiều năm sau chuyến Shinkansen đầu tiên, các tuyến đường mới nối các tỉnh thành khác lần lượt ra đời, nhưng tốc độ vẫn chỉ giới hạn 210km/h. Phải tới cuối thập niên 80, một số loại tàu Shinkansen mới ra đời với công nghệ tân tiến hơn, cùng công nghệ đèn tín hiệu được nâng cao thì Nhật mới dần dần tăng tốc độ cho Shinkansen. Nhưng các đoàn tàu của họ luôn chạy thương mại với tốc độ thấp hơn từ 80-100km/h tốc độ thực của nó nhằm bảo đảm an toàn. Cách khoảng mười năm họ sẽ cho ra đời loại Shinkansen mới với tốc độ cũng chỉ được nâng lên khoảng 20-30km/h, trong khi độ an toàn tăng gấp hai, ba lần so với các thế hệ cũ. Ngoài ra sự khác biệt về tốc độ vận hành của Shinkansen luôn thấp hơn TGV hay ICE và cả Trung Quốc một phần nguyên nhân bởi số lượng toa tàu. Ví dụ một đoàn tàu Shinkansen NOZOMI N700 trên tuyến bận rộn nhất là Tokaido có đến mười sáu toa tàu với 1323 ghế thì việc chạy tốc độ cao sẽ khó hơn nhiều về độ an toàn so với một đoàn tàu từ bốn đến sáu toa. Hiện nay đoạn đường từ ga Tokyo đi Shin-Osaka có tốc độ cao nhất là 270km/h. Đoạn từ ga Shin-Osaka đi Hakata (tỉnh Fukuoka) có tốc độ 300km/h. Đoạn từ Tokyo đi Aomori với Shinkansen HAYABUSA mười toa có tốc độ 300km/h và năm tới sẽ tăng lên 320km/h, trong khi tốc độ thực tế khi chạy thử là từ 370-380km/h, còn khi chỉ chạy thử với toa mang động cơ chính thì lên tới trên 400km/h.

Shinkansen NOZOMI N700

Chỉ duy nhất một thế hệ Shinkansen mang tính chất đua tốc độ với nước ngoài là Linear. Loại tàu từ trường này được Nhật đưa vào chạy thử nghiệm từ tháng 7 năm 1977, cho đến bắt đầu năm 2009 mới chính thức kế hoạch thương mại hóa, hiện Nhật đang xây dựng tuyến đường riêng cho loại tàu này. Shinkansen Linear nắm giữ hai lần kỷ lục "Tàu điện chạy nhanh nhất trên thế giới" vào năm 1979 và 2003 với tốc độ lần lượt là 517km/h và 581km/h. Phần ba của bài này tôi sẽ nói rõ hơn về Linear của Nhật.

Shinkansen Linear

3 - Shinkansen có thật sự an toàn không?

Tất cả ai khi biết về cái tên tiếng Nhật này đều không cần suy nghĩ mà sẽ gật đầu ngay. Bởi đây là phương tiện giao thông duy nhất của loài người chưa từng xảy ra bất kỳ tai nạn gây thương tích hay chết chóc nào cho hành khách trong lịch sử hoạt động của nó. Ngay cả việc tàu đang chạy với tốc độ 200km/h và gặp động đất bất ngờ dẫn đến việc trật đường ray năm 2004 cũng không hề có bất kỳ hành khách nào bị thương, do hệ thống dừng tự động và công nghệ thăng bằng trên Shinkansen quá hoàn hảo. TGV hay ICE đều có những tai nạn giao thông chết người nghiêm trọng, nhưng Shinkansen với tuổi đời lâu hơn nhưng lại "sạch sẽ" đến khó tin. Khi còn ở Nhật hay lần tới Nhật hồi tháng 2, tôi cũng chỉ lựa chọn phương tiện này khi đi chơi xa thay vì ngồi máy bay hay đi xe bus, vì máy bay có thể bị rớt, đi xe bus có thể gặp tai nạn bất chợt, nhưng với Shinkansen thì tôi chưa hề nghi ngờ về độ an toàn của nó. Có lẽ bạn nghĩ tôi quá tâng bốc công nghệ đường sắt này của Nhật, nhưng hiện tại đến năm 2012 này đó đều là sự thật, còn tương lai có chuyện gì xảy ra hay không thì không ai có thể trả lời.

Trong lịch sử Shinkansen, chỉ có duy nhất một sự kiện liên quan đến nhân mạng. Đó là ngày 27 tháng 12 năm 1995, một nam sinh trung học 17 tuổi đã bị chết tại nhà ga Mishima. Ban đầu, đoàn tàu Kodama 475 đi từ Tokyo đến Nagoya và dừng ga Mishima khoảng ba phút. Nam sinh này đã ra khỏi tàu để đến trạm điện thoại công cộng gọi cho gia đình, nhưng do không để ý đến thời gian, khi có tiếng báo hiệu tàu sắp chạy thì thanh niên này mới gấp gáp đuổi theo. Cửa tự động lúc này đã được đóng kín lại nhưng thanh niên này vẫn cố gắng kẹp ngón tay vào nhằm mở ra. Kết quả là bị kẹp ngón tay vào cửa và vừa lúc đoàn tàu bắt đầu lăn bánh. Thanh niên này bị kéo khoảng 160m từ lúc tàu lăn bánh đến lúc nhân viên nhà ga phát hiện ra và nhấn nút thắng khẩn cấp, đầu bị đập xuống đường ray và chết liền khi đó. Sự kiện này đáng lẽ đã trở thành vết nhơ duy nhất về độ an toàn của Shinkansen. Nhưng khi các nhà điều tra vào cuộc và kiểm tra băng ghi hình thì lúc đó mới kết luận lỗi thuộc về thanh niên 17 tuổi này, do tài xế lái tàu đã cho đoàn tàu khởi hành trễ hơn hai mươi giây so với giờ quy định lăn bánh nhằm đảm bảo tránh không cho hành khách chạy gấp lên tàu gây tai nạn. Nhưng như vậy mà thanh niên này ngay khi tàu sắp lăn bánh vài giây đã từ chỗ gọi điện thoại phóng chạy ra mở cửa tàu. Vì vậy sự việc chết người tại ga Mishima không được cảnh sát liệt vào danh sách tai nạn giao thông do phương tiện gây ra, mà bị liệt vào tai nạn tự tử do con người tự gây nên. Gia đình nạn nhân cũng không thể phủ nhận kết luận này. Kỷ lục an toàn tuyệt đối của Shinkansen cũng không bị lung lay khi kết quả cuối cùng được tuyên bố.

Cũng có một số ít lần Shinkansen bị trật bánh hay hệ thống đèn báo hiệu gặp vấn đề, những việc này sẽ được đề cập trong phần tiếp theo nói đến các công nghệ người Nhật áp dụng vào Shinkansen nhằm kiểm soát độ an toàn của nó.

Khi Shinkansen được mở rộng các tuyến đường từ Tokyo rẽ sang các tỉnh thành lớn của Nhật cho đến ngày nay, những người đồng ý với dự án của Shinji Sogou cũng không nghĩ rằng loại tàu cao tốc có giá vé chỉ rẻ hơn phân nửa vé máy bay và mắc hơn phân nửa vé xe bus liên tỉnh lại thành công như vậy. Shinkansen đã khiến các hãng hàng không trong nước điêu đứng, khiến cho nhiều sân bay địa phương gần như chỉ "ngáp ruồi" trong thời gian dài. Lợi thế rất lớn của Shinkansen so với hàng không tại Nhật là việc các nhà ga tàu điện luôn nằm ngay trung tâm thành thị, mọi tiệm ăn, shopping hay trung tâm giải trí đều được xây dựng gần xung quanh ga, nên hành khách không gặp bất tiện như khi sử dụng máy bay tại các sân bay cách khá xa khu trung tâm. Đến thế kỷ 21 thì một số hãng hàng không giảm giá vé trong nước xuống, nhằm cạnh tranh gay gắt hơn với Shinkansen, nhưng chỉ những chuyến bay dài trên 700km là có lợi thế về thời gian, còn lại thì thua xa sự tiện lợi so với Shinkansen trên các đoạn đường ngắn hơn. Ngoài ra, tuy tốc độ Shinkansen khá nhanh nhưng bạn vẫn có đủ không gian để ngắm cảnh hai bên đường, một lợi thế mà không ngành hàng không nào đáp ứng được.

Hiện có tổng cộng 8 tuyến Shinkansen đang hoạt động tại Nhật, bao gồm các tuyến: Tohoku, Akita, Yamagata, Joetsu, Nagano, Tokaido, Sanyo và Kyushu. Có 3 tuyến khác đang trong giai đoạn hoàn thành cùng một tuyến đặc biệt Chuo Shinkansen dành riêng cho Linear sẽ hoàn thành vào năm 2027.

So sánh giá vé(￥) và thời gian của Shinkansen, máy bay và xe bus tại một số đoạn thời điểm hiện tại: S=Shinkansen, B=Bus, A=Airplane (tính cả thời gian từ sân bay vô trung tâm)
- Tokyo-Nagoya (366km): S=10,780 (1 tiếng 36 phút); B=5,100 (5 tiếng 40 phút)
- Tokyo-Osaka (552km): S=14,050 (2 tiếng 25 phút); B=7,200 (8 tiếng 8 phút); A=22,500 (1 tiếng 55 phút)
- Tokyo-Hiroshima (867km): S=18,550 (3 tiếng 52 phút); B=11,600 (10 tiếng 35 phút); A=30,800 (2 tiếng 25 phút)
- Tokyo-Fukuoka (1180km): S=22,320 (4 tiếng 55 phút); B=8,000 (14 tiếng 20 phút); A=36,700 (2 tiếng 15 phút)
- Tokyo-Sendai (351km): S=10,890 (1 tiếng 35 phút); B=3,000 (5 tiếng 30 phút)
- Tokyo-Aomori (714km): S=16,870 (3 tiếng 10 phút); B=8,500 (9 tiếng 30 phút); A=30,100 (2 tiếng 10 phút)
- Osaka-Nagoya (187km): S=6,380 (49 phút); B=2,900 (3 tiếng 5 phút)
- Osaka-Fukuoka (644km): S=14,890 (2 tiếng 25 phút) B=10,000 (9 tiếng 40 phút); A=21,900 (1 tiếng 40 phút)

Bản đồ toàn tuyến Shinkansen của Nhật

Phần một xin dừng tại đây. Phần tới sẽ nói về cấu tạo chính của Shinkansen cùng công nghệ trong đường ray sử dụng cho loại tàu tốc hành này.

PHẦN 2 – NHỮNG KỸ THUẬT QUAN TRỌNG CỦA ĐOẠN ĐƯỜNG RAY CHO SHINKANSEN

Nhật Bản không phải quốc gia sở hữu tổng chiều dài đường sắt cao tốc dài nhất thế giới, nhưng họ lại sở hữu nhiều thế hệ tàu cao tốc nhất, nhiều nhà ga nhất, tỷ lệ số chuyến tàu trong một giờ nhiều nhất và tất nhiên là số lượng người dùng cũng thuộc hàng đứng đầu thế giới. Vậy làm cách nào để có thể đảm bảo an toàn cho loại tàu điện chạy trên 250km/h trong nhiều năm như vậy mà không hề bị tai nạn? Trong 48 năm hoạt động của mình, Shinkansen đã phát triển với việc kết hợp những công nghệ kỹ thuật mới nhất và tốt nhất của ngành đường sắt Nhật Bản. Phía sau những sự thành công đó là huyết tâm cùng động lực của các kỹ sư người Nhật mà ít ai biết đến tên tuổi họ. Tôi sẽ nói đến hai kỹ thuật cực kỳ quan trọng của họ nhằm tìm lời giải đáp cho câu hỏi bên trên.

1 – Đoạn đường ray phân nhánh chế tạo đặc biệt khó (tiếng Mỹ là Turnout, tiếng Anh là Railroad switch, tiếng Việt chính xác gọi là gì thì không biết nên đành dùng chữ turnout)

Để chế tạo đoạn turnout cho các loại tàu điện bình thường thì bắt buộc phải theo thứ tự các công đoạn: Phát triển, thiết kế -> Gia công đường ray, chi tiết linh kiện -> Lắp ráp, kiểm tra. Mọi công đoạn đều được kiểm tra riêng biệt và khắc khe, trong đó “gia công đường ray, chi tiết linh kiện” là quan trọng nhất.

Đường ray dạng kẹp gắp (rail tongs) dùng cho Shinkansen khác biệt rất lớn so với dùng cho tàu điện thông thường. Đoạn turnout bình thường có độ cong khoảng 5⁰43′ cho phép tốc độ quẹo sang nhánh đường khác tối đa 55km/h, còn Shinkansen trong giai đoạn đầu khi xây dựng có độ cong nhỏ hơn, khoảng 3⁰11′ cho tốc độ tối đa 80km/h. Không chỉ vậy, đối với đoạn turnout chuẩn bình thường, khoảng cách song song giữa hai thanh sắt của đường ray chính và đường ray dạng kẹp gắp (rail tongs) có độ sai lệch ±2mm. Nhưng Shinkansen không được phép có độ sai lệch đó cho dù chỉ ±1mm. Độ sai lệch cực đại của khoảng cách hai đoạn sắt song song"chỉ được phép dưới ±0.5mm. Có nghĩa là hai thanh sắt của đường ray chạy dài song song từ Tokyo đi xuống thẳng Hakata (tỉnh Fukuoka) với khoảng cách 1180km có tỷ lệ song song gần như tuyệt đối, bất kể đoạn đường ray này quẹo trái hay phải, leo đồi núi hay xuống dốc. Không những vậy, do độ cong nhỏ hơn nên bắt buộc độ dài của đoạn turnout sử dụng trong Shinkansen phải dài hơn bình thường mới có được tốc độ 80km/h, độ dài của nó khoảng 71m nên đòi hỏi kỹ thuật bẻ cong hai thanh sắt cũng thuộc dạng “khó cực kỳ”.

Turnout thế hệ đầu giới hạn ở tốc độ 80km/h

Nhưng đó chỉ là kỹ thuật dành cho Shinkansen tốc độ 210km/h trong giai đoạn mới sử dụng vào những năm 60 đến 80 thế kỷ trước. Còn từ giữa thập kỷ 90 đến hiện nay thì Nhật đã làm mới lại các công nghệ này, cho ra đời kỹ thuật mới tiên tiến hơn nhiều. Thay vì tốc độ giới hạn chỉ dưới 80km/h cho Shinkansen khi rẽ sang đoạn turnout hay dưới 180km/h khi chạy thẳng tiếp xúc với đoạn turnout này đối với kỹ thuật cũ đang sử dụng, kỹ thuật mới tiên tiến hơn với chiều dài 135m có thể giúp Shinkansen chạy tiếp xúc với đoạn turnout với tốc độ giới hạn lên tới 270km/h, trong khi tốc độ quẹo sang đoạn turnout được nâng lên gấp đôi với tốc độ giới hạn 160km/h. Kỹ thuật này được Công ty vận tải đường sắt Nhật Bản, Viện nghiên cứu đường sắt JR và Công ty JR miền đông Nhật Bản hợp tác chế tạo thành công vào năm 1995.

Turnout thế hệ mới

Nghe lý thuyết thì có vẻ đơn giản, bởi chỉ thêm 42m chiều dài đoạn turnout thì không quá khó để uốn cong hai thanh sắt. Nhưng thực tế kỹ thuật này không phải nước nào trên thế giới có thể làm được. Ngoài cái khó về độ uốn cong, do độ dài thêm 42m nên vấn đề về cách làm khô phần đất, bê tông, thanh sắt đã tiêu tốn thời gian gấp ba lần so với đoạn turnout thế hệ đầu. Từ lúc chế tạo đến lúc lắp ráp và hoàn thành mất hơn sáu tháng cho một đoạn đường turnout “chỉ dài 135m“. Hiện tại loại turnout có tốc độ giới hạn 160km/h này ngoài Shinkansen của Nhật sở hữu từ năm 1995, thì còn lại chỉ có Pháp là nước thứ hai trên thế giới chế tạo được loại kỹ thuật này từ cuối thập niên 90 (không nhớ rõ năm 97 hay 98?).

So với các loại tàu điện thường, Shinkansen có bề ngang rộng hơn và trọng lượng cũng lớn hơn, nên khi chạy với vận tốc cao thì lượng ma sát với đường ray cực lớn. Do đó một số đoạn đường khi tàu chạy trên 250km/h sẽ nhanh chóng bị ăn mòn, tuổi thọ của những đoạn đường này chỉ khoảng một năm là phải thay mới. Đối với đoạn turnout còn nhanh hơn, trong khoảng 100 ngày là phải thay đoạn mới ngay. Vì vậy các công ty đường sắt JR của từng tuyến phải bỏ ra một số tiền khá lớn để duy trì tuổi thọ cho đường ray nhằm tránh bất kể những rủi ro gì có thể xảy ra.

Tốc độ giới hạn chạy thẳng là 270km/h, còn nếu quẹo sang đoạn bên trái thì giới hạn là 160km/h.

2 – Hệ thống chống sét tốt nhất thế giới

Đối với ngành đường sắt, không riêng gì Shinkansen, những loại tàu điện bình thường thì sét là hiện tượng nguy hiểm và khó chịu nhất. Nếu không có thiết bị chống sét cho đường ray và đoàn tàu thì khi có hiện tượng sét đánh xuống sẽ khiến đường ray hư hại, hệ thống đèn tín hiệu bị chập mạch, tàu điện dừng đột ngột gây tại nạn. Ngoài ra, nếu có sét đánh xuống đoàn tàu sẽ ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe của hành khách bên trong tàu.

Thiết bị an toàn thế hệ 2

Điều này còn nguy hiểm hơn đối với các tàu điện cao tốc như Shinkansen. Do đó, dọc theo toàn bộ đường ray của Shinkansen đều có gắn hai bộ phận quan trọng nhất chống sét: biến áp cách điện và thiết bị an toàn. Cứ một đoạn khoảng 1km thì có bốn bộ được lắp đặt. Các bộ phận này do duy nhất một công ty đảm nhiệm là Sankōsha. Giai đoạn đầu tiên thì hai bộ phận này được chế tạo tách rời nhau và có kích cỡ khá lớn. Từ thế hệ thứ hai đến hiện tại là thế hệ thứ tư thì được tích hợp lại thành một, dùng vật liệu ceramic cùng kích thước được thu nhỏ lại hết mức.

Thiết bị an toàn thế hệ 3 bằng ceramic

Hiện tượng sét đánh ảnh hưởng ra sao tới Shinkansen? Lượng sét khác nhau sẽ dẫn đến điện áp đang vận hành của dòng điện cho đoàn tàu và các cáp điện cho đén tín hiệu phát sinh hiện tượng bất thường. Khi dòng điện bất định từ sét đánh xuống khiến điện áp bình thường không thể tự điều chỉnh nguồn điện đủ nhỏ khiến các vật liệu cách điện vượt quá giới hạn cho phép của nó, dẫn đến toàn bộ hệ thống hoạt động của Shinkansen bị một nguồn điện bất thường gây hư hại. Để giải quyết vấn đề này thì các thiết bị an toàn được đặt dọc theo toàn tuyến giúp cho các đường ray sẽ không bị sét đánh trực tiếp. Các thiết bị an toàn này có nhiệm vụ hấp thụ toàn bộ nguồn điện do sét đánh gây ra, chuyển xuống mặt đất hai bên ngoài của đường ray, hoặc sẽ chuyển sang các đoạn đường ray phụ trên một số đoạn. Từ mặt đất sẽ có một bộ phận chuyển đổi điện năng đủ nhỏ cho các máy móc gần đó hoạt động. Thế hệ thứ tư hiện nay của thiết bị an toàn này có thể chuyển đổi một lượng cao áp lên tới trên 25,000 volt dành cho Shinkansen, cao hơn gấp đôi so với thiết bị an toàn dành cho tàu điện bình thường chỉ khoảng 9000-10,000 volt. Những tàu Shinkansen sẽ chẳng thể chạy trong thời tiết mưa nếu như không có các thiết bị an toàn này nằm dọc toàn tuyến đường của Shinkansen.

Thế hệ 4 đã được thu nhỏ hết mức

Từ khi Shinkansen ra đời đến nay thì 100% chưa từng có tai nạn chập mạch nào tại hệ thống điện của Shinkansen liên quan tới hiện tượng sét đánh, một tỷ lệ chống sét khó tin. Duy nhất một lần tụ điện bị chập mạch là do dây cáp nối với bộ phận điện tại trạm phát điện bị cháy, dẫn đến việc toàn tuyến Tokaido bị trễ gần hai tiếng vào năm 2009.

Phần 2 kết thúc tại đây. Phần 3 sẽ nói đến các thế hệ Shinkansen được sản xuất từ 1964 đến hiện tại của Nhật Bản.

Nguồn: Aikoku2027.wordpress.com