Hiện tại nước có nhiều đường cho tàu cao tốc nhất là Trung Quốc. Nhiều người ngạc nhiên về sự kiện này vì 20 năm trước Trung Quốc hầu như không có gì.
Lịch sử tàu cao tốc
Từ thế kỷ thứ 19 các nước bên Âu Châu bắt đầu có xe lửa chạy bằng động cơ hơi nước (steam engine). Năm 1825 ông George Stephenson, bên Anh, làm ra đầu máy kéo chở được 450 người đi 25 dặm từ Darlington tới Stockton với vận tốc 15 mph. Năm 1830 ông Stephenson làm ra đầu máy kéo gọi là “Rocket” (hỏa tiễn) với vận tốc tối đa là 36 mph.
Kể từ đó đến giờ thế giới đã đi một bước dài. Tàu cao tốc nhanh nhất thế giới bây giờ là của Nhật Bản với tốc độ 375 mph (603 km/h). Tuy nhiên tàu này còn trong vòng thử nghiệm. Tàu nhanh nhất có chuyên chở hành khách là tàu bên Trung Quốc với vận tốc tối đa 267 mph (431 km/h).
Tàu được coi là tàu cao tốc đầu tiên là tàu “viên đạn” (bullet train) bên Nhật. Tàu được bắt đầu vào năm 1964, chuyên chở hành khác trên tuyến Tokyo đến Osaka với vận tốc trung bình 160 km/h. Năm ngoái tôi được hân hạnh đi trên tàu cao tốc mới nhất của Nhật, đi từ Tokyo tới Hokkaido, khoảng cách 1,094 km mà mất có 4 giờ đồng hồ. Vận tốc trung bình là 250 km/h. Tàu rất sạch sẽ, đi êm như ru và rất đúng giờ.
Năm 1979 Pháp bắt đầu có tàu cao tốc với vận tốc trung bình 213 km/h và vận tốc nhanh nhất là 300 km/h.
Kể từ đó nhiều nước đã có tàu cao tốc. Bên Âu Châu các nước như Anh, Pháp, Ý, Đức và Tây Ban Nha đều có tàu cao tốc. Bên Á Châu thì có Trung Quốc, Nhật Bản, Đài Loan và Nam Hàn.
Bên Hoa Kỳ thì chỉ có một tuyến đường từ Boston qua New York tới Washington là được coi là cao tốc với vận tốc tối đa 240 km/h. Một tuyến khác bên California từ Fresno tới Bakersfield đang được xây dựng. Dự tính là tới năm 2021 mới hoàn thành.
Các loại tàu cao tốc
Có hai loại đường rầy và một loại mới không cần đường rầy.
– Nâng cấp đường rầy cũ: Phương pháp này là dùng đường rầy hiện hữu và chỉ sửa lại sao cho có thể dùng với tàu cao tốc. Tàu điện Amtrak từ Boston tới Washington, DC, là dùng loại này. Phương pháp này rẻ tiền và nhanh chóng, nhưng khó có thể làm cho tàu chạy nhanh hơn 200 km/h được. Còn điều bất tiện nữa là tàu cao tốc phải chia sẻ đường với những loại tàu khác, làm giới hạn việc xử dụng tàu cao tốc.
– Làm hệ thống đường rầy riêng cho tàu cao tốc: Xây hẳn một tuyến đường dành riêng cho tàu cao tốc. Như vậy có thể có tàu cao tốc chạy nhanh hơn. Vì không phải dùng chung đường rầy nên có thể có nhiều chuyến tàu cao tốc và giá vé sẽ rẻ xuống. Tuy nhiên xây một tuyến đường mới rất tốn kém và có nhiều vấn đề phải giải quyết trước khi khởi công. Thí dụ như ở Hoa Kỳ thì phải làm những nghiên cứu xem xây như vậy có ảnh hưởng tới môi trường chung quanh hay không và phải thuê hay mua đất để làm đường.
– Nâng đệm từ trường (magnetic levitation): Từ thập niên 1970 một kỹ thuật mới cho tàu cao tốc bắt đầu được nghiên cứu và thử nghiệm tại Đức và Nhật. Kỹ thuật đó gọi là nâng đệm từ trường (magnetic levitation, viết tắt là maglev). Tàu cao tốc nhanh nhất đang được thử nghiệm bên Nhật là loại maglev này. Đây là hình tàu cao tốc maglev sau khi đạt vận tốc kỷ lục 603 km/h.
Tàu cao tốc maglev dùng nguyên tắc của nam châm. Nam châm có hai cực Bắc và Nam. Nếu để hai thỏi nam châm gần nhau hai cực có cùng tên sẽ đẩy nhau ra và hai cực khác tên sẽ hút vào nhau.
Nam châm có hai loại, một loại vĩnh viễn và loại nam châm điện. Loại nam châm điện là dùng điện để sinh ra nam châm. Thí dụ một thỏi sắt có quấn dây điện chung quanh, nếu dây điện có điện chạy qua thì thỏi sắt trở thành thỏi nam châm. Nếu ngừng điện thì thỏi sắt không còn có tính nam châm nữa. Nam châm điện còn có đặc tính là nếu dòng điện càng lớn thì sức nam châm càng mạnh và nếu dòng điện đổi chiều thì hai cực Nam Bắc cũng đổi.
Có ba hệ thống nam châm điện đặt trên đường dẫn và tàu. Một hệ thống dùng đặc tính của nam châm là hai cực nam châm cùng tên thì đẩy nhau để nâng tàu lên cách mặt của đường dẫn từ 1 đến 10 cm. Một hệ thống nữa là để giữ cho con tàu không xê dịch ra ngoài đường dẫn.
Hệ thống thứ ba là dùng để đẩy con tàu đi tới. Hệ thống này dùng cả lực hút ở đằng trước và lực đẩy ở đằng sau đế đẩy con tàu đi. Hệ thống này thay đổi chiều dòng điện để có thể liên tục kéo và đẩy con tàu đi.
Tuy tàu cao tốc maglev có nhiều lợi điểm nhưng cũng có nhiều vấn đề kỹ thuật khó khăn. Thí dụ tàu cao tốc maglev cần có một hệ thống nam châm cực mạnh. Nam châm điện thường không đủ sức mà phải dùng loại nam châm siêu dẫn (superconducting). Muốn được siêu dẫn thì phải giữ nam châm ở một nhiệt độ cực lạnh, trong khoảng từ -269 tới -196 độ Celsius.
Tương lai của tàu cao tốc
Nhiều nước trên thế giới nhận thức được là thời giờ là tiền bạc, nếu có một hệ thống tàu cao tốc thì sẽ giảm thời gian di chuyển giữa các đô thị rất nhiều và đem lại sự lợi ích cho công chúng, nên đã và đang đẩy mạnh sự phát triển công nghệ tàu cao tốc.
Ở Hoa Kỳ thì tuyến cho tàu cao tốc từ Fresno tới Bakersfield đang được xây dựng. Trong tương lai có thế có tàu cao tốc từ Bakersfield tới Los Angeles và từ Boston qua New York tới Washington.
Theo tài liệu của UIC thì Việt Nam có một kế hoạch dài hạn (long term planning) làm tàu cao tốc từ Hà Nội vào tới Sài Gòn. Vì là “dài hạn” nên không có ngày khởi công cũng không có ngày hoàn thành. Hiện giờ thì đi xe lửa từ Sài Gòn ra Hà Nội phải mất 34 tiếng đồng hồ, quá lâu trong thời đại Internet này. Nếu có tàu cao tốc thì mất khoảng 8 tiếng thôi.
Hà Dương Cự/Người Việt
