Sáng 1/10/1964, một đoàn tàu bóng mượt với “bộ áo” pha hai màu xanh dương và trắng đã lướt đi với tốc độ 200km/h, băng qua thủ đô Tokyo rồi tiến về thành phố Osaka nằm ở phía Nam, mở ra một kỷ nguyên mới về tàu cao tốc của Nhật Bản.
Đây không chỉ là sự kiện mang tính dấu mốc lịch sử của Xứ sở Mặt Trời mọc mà còn cho thấy sự trỗi dậy đầy mạnh mẽ nước Nhật sau những tổn thất to lớn vì Thế chiến thứ hai.
Song song với kỳ Thế vận hội Tokyo 1964, công nghệ tàu cao tốc đã khiến toàn thế giới trong những năm 1960 phải nể phục, đồng thời đưa Nhật Bản trở lại nhóm dẫn đầu trong cộng đồng quốc tế.
6 thập kỷ từ khi ra đời, từ “Shinkansen” (Tân cán tuyến - tên gọi của mạng lưới tàu cao tốc Nhật Bản) đã trở thành một từ đồng nghĩa với các khái niệm tốc độ, tiện nghi và hiện đại. Và từ đó, Nhật Bản vẫn luôn nằm trong nhóm dẫn đầu về công nghệ đường sắt.
Các tập đoàn lớn của Nhật như Hitachi và Toshiba đã và đang thu về hàng tỷ USD mỗi năm từ việc xuất khẩu những con tàu cao tốc, cùng với các trang thiết bị đi kèm chúng.
Kể từ khi tuyến Tokaido (515km) nối liền Tokyo với Shin-Osaka được hoàn thành vào năm 1964, mạng lưới tàu cao tốc Shinkansen luôn được mở rộng liên tục. Những con tàu chạy không ngừng nghỉ với tốc độ tối đa lên tới 322 km/h xuất phát từ thủ đô tỏa ra tứ phương, đến những thành phố như Kobe, Kyoto, Hiroshima và Nagano.
Không chỉ là biểu tượng của sự phục hồi kinh tế, Shinkansen còn được sử dụng như một công cụ để phát triển nền kinh tế và trở thành một “đầu đạn xuyên phá” giúp Nhật thoát khỏi các quan điểm cứng nhắc về tiêu chuẩn.
Phá vỡ khuôn khổ
Sự phát triển của hệ thống tàu cao tốc Nhật Bản chịu ảnh hưởng đáng kể từ lịch sử ngành đường sắt hình thành sớm tại nước này.
Thay vì áp dụng khổ đường ray 1.435mm được sử dụng phổ biến tại khu vực Bắc Mỹ và phần lớn châu Âu, Nhật Bản lại lựa chọn đường ray khổ hẹp hơn, chỉ rộng 1.066mm.
Mặc dù lựa chọn này giúp giảm chi phí và dễ dàng xây dựng ở các địa hình đồi núi, khả năng vận chuyển lại bị hạn chế và tốc độ tàu cũng chậm hơn.
Với chiều dài khoảng gần 3.000km, tính từ điểm đầu đến điểm cuối đất nước, hành trình di chuyển giữa những thành phố lớn ở Nhật Bản bằng đường sắt trở nên rất dài và mệt mỏi.
Năm 1889, hành trình tàu đi từ Tokyo đến Osaka kéo dài tới 16 tiếng rưỡi. Đây đã được coi là một bước tiến lớn so với trước đó vài năm, khi việc di chuyển bằng đường bộ phải mất hai đến ba tuần.
Để so sánh, vào năm 1965, nhờ sự ra đời của tuyến tàu cao tốc Shinkansen, thời gian di chuyển đã giảm hơn 5 lần, chỉ còn 3 tiếng 10 phút.
Nhu cầu phát triển mạng lưới đường sắt theo khổ tiêu chuẩn Âu-Mỹ xuất hiện từ đầu thế kỷ 20 tại Nhật Bản.
Nhưng mãi đến thập niên 1940, công việc mới bắt đầu một cách nghiêm túc, với tham vọng về một tuyến đường sắt cao tốc nối từ Nhật Bản sang Hàn Quốc và Nga, qua các đường hầm được xây dưới Thái Bình Dương.
Tuy nhiên, sau thất bại của Nhật Bản trong Thế chiến thứ hai, kế hoạch xây dựng tuyến đường sắt mới đã bị tạm gác cho đến giữa thập niên 1950. Đây là thời điểm nền kinh tế Nhật Bản phục hồi mạnh mẽ và nhu cầu cải thiện hệ thống giao thông giữa các thành phố lớn trở nên cấp thiết.
Dù phần lớn mạng lưới đường sắt phục vụ các khu vực đông dân cư nhất trên đảo Honshu - hòn đảo lớn nhất của Nhật Bản - những đường hầm được xây dưới đại dương đã cho phép các chuyến tàu cao tốc Shinkansen chạy hàng trăm cây số xuyên biển, nối liền đảo Kyushu ở phía Nam và Hokkaido ở phía Bắc.
Địa hình phức tạp cùng khí hậu đa dạng của Nhật Bản, với mùa Đông khắc nghiệt ở phía Bắc hay trong khi phía Nam lại có khí hậu nhiệt đới ẩm ướt, đã khiến các kỹ sư đường sắt nước này trở thành những chuyên gia hàng đầu thế giới trong việc giải quyết thách thức mới, đồng thời thúc đẩy sự phát triển của công nghệ đường sắt vượt xa giới hạn.
Một trong những thách thức lớn nhất là hoạt động địa chất. Nhật Bản nằm trong khu vực có địa chất bất ổn nhất trên thế giới, thường xuyên phải đối mặt với động đất, sóng thần, và là nơi tập trung khoảng 10% số núi lửa trên toàn cầu.
Điều này không chỉ tạo nên hình ảnh mang tính biểu tượng của Shinkansen - hình ảnh đoàn tàu hiện đại lướt qua núi Phú Sĩ phủ trắng tuyết - mà còn đặt ra những thách thức lớn đối với việc vận hành an toàn các đoàn tàu cao tốc.
Mặc dù phải đối diện với những yếu tố khắc nghiệt này, trong suốt lịch sử hoạt động, mạng lưới Shinkansen chưa từng ghi nhận bất kỳ trường hợp hành khách nào thiệt mạng hay bị thương do tàu trật bánh.
Cuộc cách mạng tàu cao tốc Nhật Bản
Thế hệ tàu cao tốc tiếp theo, được biết đến với tên gọi ALFA-X, hiện đang được thử nghiệm ở tốc độ gần 400 km/h, mặc dù tốc độ vận hành tối đa sẽ “chỉ” khoảng 362 km/h. Điểm đặc trưng của các đoàn tàu ALFA-X và những mẫu Shinkansen gần đây là phần mũi tàu có chiều dài bất thường.
Thiết kế này không nhằm cải thiện yếu tố khí động học, mà chủ yếu để loại bỏ các vụ nổ âm thanh do “hiệu ứng piston.”
Hiệu ứng này xảy ra khi tàu vào đường hầm với tốc độ cao và ép khí ra chiều ngược lại với tốc độ siêu âm, gây ra các vụ nổ âm lớn.
Vấn đề này đặc biệt nghiêm trọng ở các khu đô thị đông dân cư, nơi tiếng ồn từ các tuyến Shinkansen gây khó chịu và bức xúc, khiến người dân phàn nàn trong một thời gian dài.
Ngoài yếu tố nêu trên, tàu thử nghiệm ALFA-X được trang bị công nghệ an toàn tiên tiến nhằm giảm rung lắc, tiếng ồn và giảm nguy cơ trật bánh trong các trận động đất lớn.
Cho tới nay, hơn 10 tỷ hành khách đã được di chuyển trong sự thoải mái, với tốc độ nhanh chóng, nhờ các đoàn tàu cao tốc như này. Sự ổn định trong việc điều tiết các tuyến đường tốc độ cao đã trở nên quen thuộc và dường như được xem là một điều hiển nhiên.
Năm 2022, có tới hơn 295 triệu người đã sử dụng tàu Shinkansen trên khắp Nhật Bản. Không có gì ngạc nhiên khi nhiều quốc gia khác đã noi gương nước này và xây dựng các tuyến đường sắt cao tốc mới trong suốt bốn thập kỷ qua.
Nổi tiếng nhất có lẽ là Pháp, quốc gia đã vận hành tàu cao tốc Train à Grand Vitesse (TGV) nối Paris với Lyon từ năm 1981.
Tương tự như Nhật, Pháp đã thành công trong việc xuất khẩu công nghệ này sang các quốc gia khác, bao gồm mạng lưới đường sắt cao tốc dài nhất châu Âu tại Tây Ban Nha, đường sắt cao tốc ở Bỉ, Hàn Quốc, Vương quốc Anh và đường sắt cao tốc đầu tiên của châu Phi ở Morocco.
Mạng lưới TGV của Pháp đã đạt được thành công vượt trội, rút ngắn thời gian di chuyển giữa các thành phố lớn, tăng thêm sức chứa và giúp việc di chuyển bằng tàu cao tốc trở nên phổ biến, dễ tiếp cận với giá cả phải chăng.
Italy, Đức, Hà Lan, Đài Loan (Trung Quốc), Thổ Nhĩ Kỳ và Arab Saudi hiện cũng đang vận hành các đoàn tàu cao tốc trên những tuyến đường sắt chuyên biệt, kết nối những thành phố lớn và cạnh tranh trực tiếp với các hãng hàng không trên cả tuyến nội địa và quốc tế.
Tuy nhiên không phải mọi nơi đều đạt được nhiều thành công giống nhau. Tại Vương quốc Anh, dự án “High Speed 2” (HS2) nối London với Birmingham, Manchester hay Leeds (Nam ra Bắc) nhằm giảm sự bất bình đẳng kinh tế giữa hai miền, đã vấp phải nhiều tranh cãi.
HS2 từng được xem là một công trình mang tính biểu tượng để kết nối nước Anh trong thế kỷ tới, nhưng nay đã bị thu hẹp thành một tuyến đường chỉ dài khoảng 225km mà tốc độ hầu như không cải thiện hơn nhiều so với các tuyến hiện có.
Hiện nay, thứ có sự tương đồng nhất với Shinkansen dành cho các hành khách Anh là những đoàn tàu “Intercity Express” do Hitachi sản xuất. Tàu này sử dụng công nghệ bắt nguồn từ các mẫu tàu của Nhật Bản, nhưng chúng chỉ có thể chạy với tốc độ tối đa 201km/h.
Một tương lai xán lạn chờ đón tàu cao tốc?
Trong khi đó, những nước châu Á như Ấn Độ và Thái Lan đang lên kế hoạch xây dựng các mạng lưới đường sắt cao tốc rộng lớn.
Hay ở Trung Quốc, những năm gần đây, đất nước này đã vượt qua phần còn lại của thế giới, sử dụng sức mạnh kinh tế để xây dựng mạng lưới đường sắt cao tốc dài nhất thế giới.
Theo số liệu của nhà điều hành đường sắt quốc gia Trung Quốc, tổng chiều dài mạng lưới này đã đạt hơn 45.061,63km, tính đến cuối năm 2023.
Không chỉ là một phương tiện giao thông, các tuyến đường sắt cao tốc còn cung cấp một sự kết nối nhanh chóng trên khắp đất nước rộng lớn, kích thích phát triển kinh tế và củng cố sự hài hòa chính trị, xã hội.
Sử dụng công nghệ ban đầu học được từ Nhật Bản và Tây Âu, sau đó được phát triển bởi ngành công nghiệp đường sắt ngày càng tinh vi của mình, Trung Quốc nhanh chóng trở thành một trong những quốc gia dẫn đầu trong lĩnh vực đường sắt cao tốc. Điều này có khả năng sẽ tiếp tục khi Trung Quốc phát triển các đoàn tàu từ trường (Maglev) chạy được tới tốc độ gần 644km/h.
Nhật Bản cũng có tuyến Maglev thử nghiệm của riêng mình từ những năm 1970 và đang xây dựng tuyến dài 286,46 km từ Tokyo đến Nagoya. Tuyến tàu dự kiến sẽ được khai trương vào năm 2034, sẽ dần mở rộng đến Osaka và rút ngắn thời gian di chuyển đến đích chỉ còn 67 phút (tính từ Tokyo).
“Shinkansen rõ ràng không chỉ là một phương tiện giao thông,” giáo sư người Anh Christopher P. Hood, tác giả cuốn “Shinkansen: Từ tàu viên đạn đến biểu tượng của Nhật Bản hiện đại,” chia sẻ. “Nó còn là biểu tượng mạnh mẽ nhất của sự tái thiết sau chiến tranh của Nhật Bản.”
Mặc dù các con tàu đầy hoài niệm với màu xanh trắng của Series 0 ra mắt từ năm 1964 đã ngừng hoạt động từ lâu, chúng vẫn là những hình ảnh điển hình trong mắt nhiều người về tàu viên đạn.
Những thế hệ kế thừa xuất sắc của chúng hiện là phần không thể thiếu của hệ thống giao thông tại Nhật Bản và nhiều quốc gia phát triển khác trên thế giới.
Khi những mối quan tâm về môi trường khiến người ta phải suy nghĩ nhiều hơn với lựa chọn di chuyển bằng đường hàng không, tàu cao tốc có thể sẽ trải qua một thời kỳ đỉnh cao mới, khởi đầu cho một kỷ nguyên vàng khác của ngành đường sắt./.
Nhật Bản cải tiến hệ thống phát hiện động đất sớm cho tàu cao tốc Shinkansen
Công ty Đường sắt Đông Nhật Bản sẽ triển khai lắp đặt hệ thống mới phát hiện động đất sớm vào tháng 3/2025, trên toàn bộ 135 đoàn tàu Shinkansen Tohoku, Joetsu và Hokuriku.
