Đường sắt tốc độ cao

Tác giả bài viết này là nhân viên quản lý dự án đường sắt cao tốc tại công ty của Nhật Bản, hiện đang sinh sống tại Tokyo. Sau khi đọc bài “Thách cược 5 triệu USD với Thứ trưởng Bộ GTVT”,  tác giả có một số ý kiến nhận định cũng như nêu rõ hơn về vấn đề này theo góc nhìn chuyên môn như sau:

Trong bài viết trên, ông Bá thách cược Thứ trưởng Bộ Giao thông Vận tải Nguyễn Ngọc Đông ngồi trên tàu chạy thực nghiệm 120 km/h để đạt vận tốc trung bình 80-90 km/h. "Nếu thành công, ông Đông sẽ là anh hùng và nhận được 5 triệu USD. Còn ông Đông không dám thực hiện, đường sắt đi vào hoạt động và để xảy ra chết người thì ông Đông phải trả tôi 5 triệu USD",

Tôi thấy có vẻ như ông Bá và ông Đông mỗi người một suy nghĩ, một hướng đi nên sinh ra chuyện “không nhất quán quan điểm”. Một bên thì chủ trương cải tạo đường ray cũ 1.000mm, một bên thì xây dựng đường ray mới theo chuẩn quốc tế 1.435mm. Để giúp mọi người hiểu rõ hơn về vấn đề tranh luận này thì tôi xin giới thiệu qua về khổ đường sắt và đặc điểm của nó.

Fig.1  Khoảng cách đường ray

Khoảng cách đường ray này được quy định là khoảng cách ngắn nhất từ mép trong của mỗi đường (Rail profile). Hiện nay trên thế giới tồn tại nhiều khổ đường ray và được phân chia làm 3 loại:

Loại 1: Đường ray khổ hẹp (381mm ~ 950mm, 1.000mm, 1.067mm, 1.372mm…)

Loại 2: Đường ray tiêu chuẩn (1.435mm).

Loại 3: Đường ray khổ rộng (1.524mm, 1.600mm, 1.668mm, 1.676mm, 2.130mm ~ 9.000mm…).

Table 1  khoảng cách đường ray và sự phấn bố trên thế giới

Trong điều kiện tàu cùng độ lớn thì khoảng cách khổ lớn sẽ làm toa tàu ổn định hơn khi chạy, tăng sức chịu lực của tác động bên ngoài như gió, mưa… cũng như giảm độ cao trọng tâm của tàu. Do vậy  có thể đáp ứng dể dàng trong việc tăng vận tốc tối đa của tàu.

Ngoài ra, theo tôi  làm đường ray khổ lớn sẽ dễ dàng cho việc phát triển chiều rộng của tàu, tăng khả năng vận chuyển. Tuy nhiên với khổ lớn, tại các khúc cua, vòng quay của bánh xe phía trong và bánh xe phía ngoài tạo ra sai số lớn, nên để đảm bảo an toàn cần tăng bán kính khúc cua. Với khoảng cách đường ray khổ bé thì hoàn toàn ngược lại và có một lợi thế là thích ứng với những khúc cua có bán kính nhỏ.

Quay lại với vấn đề tranh luận của tiến sĩ Trần Đình Bá với thứ trưởng Nguyễn Ngọc Đông, tôi cho rằng mỗi người đều có một ý kiến riêng. Người nào cũng đúng không ai sai cả, nhưng  ý kiến của Thứ trưởng thì tôi cho chỉ là giải pháp tình thế, còn của tiến sĩ Trần Đình Bá là về lâu dài.

Nếu trên lý thuyết thì chắn chắn rằng tiến sĩ Trần Đình Bá sẽ mất 5 triệu USD cho thứ trưởng. Tuy nhiên, để thực hiện trên thực tế thì rất khó khăn nếu không nói là không thể nếu chỉ dùng 2 tỷ USD để nâng cấp lại.

Còn với ý kiến của thứ trưởng Đông , tôi thấy đúng ở chỗ mấu chốt làm chậm tốc độ tàu hiện nay là do còn có quá nhiều đường ngang, đường cong chứ không chỉ do khổ đường sắt bị hạn chế. Nếu giải quyết vấn đề này thì chắc chắn tốc độ sẽ tăng lên so với hiện tại.

Theo tôi biết thì tốc độ tối đa cho tầu diesel chạy cho khổ 1.000mm trên thế giới là 130km/h. Ngoài ra, trên thế giới hiện nay không thiếu tuyến tàu chạy cho khổ 1.000mm với vận tốc trên 120km/h, như Rhaetian Railway của Thụy Sỹ tốc độ tối đa sử dụng cho đường ray 1.000mm là 139km/h cho thử nghiệm và 120km/h cho thực tế. Cộng hòa Tunisia vẫn sử dụng tàu với đầu máy Diesel với vận tốc tối đa chạy thực tế 130km/h, Regionalverkehr Bern-Solothurn là 120km/h, hay mới đây ở Malaysia Kuala Lumpur ETS（Electric Train Service）đã sử dụng tầu với vận tốc tối đa 160km/h chạy trên tuyến đường ray khổ 1.000mm…

Nói chung khi cải tạo ổn định tuyến đường sắt Bắc Nam đủ điều kiện để chạy tốc độ tối đa là 120km/h thì không phải là không thể. Nhưng với một tuyến đường 1.700 km như Việt Nam hiện nay, với rất nhiều khúc cua mà bán kính có thể nhỏ hơn dưới 300m và điều kiện thiết bị cũng như hệ thống đèn báo hiệu, tính năng của tàu như hiện nay thì khó có khả năng chạy trung bình 80~90km/h trên toàn tuyến. Đó là tôi chưa kể đồi núi có độ dốc lên tới 35‰-40‰.

Tuy nhiên một điều chắc chắn đúng như Thứ trưởng nói: nếu giải quyết vấn đề đường ngang, đường cong hay những khu cấu trúc yếu thì chắc chắn vận tốc trung bình toàn tuyến sẽ tăng lên so với hiện tại.

2 tốc độ tối đa trên thiết kế với bán kính khúc cua (tham khảo)

Ý kiến của tiến sĩ Trần Đình Bá rằng"Trên thế giới, không còn nhiều nơi dùng đường ray khổ này vì rất dễ gây tai nạn", “loại đường sắt khổ 1m này đã cổ lỗ sĩ" hay “không thể đạt vận tốc 120km/h”  thật sự không chính xác lắm.

Nếu tiến sĩ nhìn vào bảng ở trên thì sẽ thấy trên thế giới khổ 1.000mm vẫn chiếm khoảng 7%, chưa kể 1.067mm là 9% và tùy vào điều kiện, yêu cầu, rất nhiều nơi vẫn đang phát triển 1.000~1.067mm.

Tôi đồng ý với ý kiến nên xây dựng tuyến đường ray khổ rộng hơn 1.000mm, còn rộng bao nhiêu thì phải tính toán tùy vào độ rộng khúc cua, vận tốc tối đa, diện tích đất có thể sử dụng, vốn… Trong tương lai để phát triển hệ thống đường sắt Bắc Nam, cùng với việc đưa vận tốc tối đa lên 150km/h, 200km/h, 220km/h thì việc nâng cấp khổ 1.000 ra rộng hơn (khổ tiêu chuẩn là 1.435) là điều cần thiết.

Tuy nhiên để có thể tăng vận tốc toàn tuyến lên cao nhất có thể thì không chỉ là tăng độ rộng của đường ray, ngoài ra còn phải tập trung vào cách bố trí thiết bị trên đường, thiết bị an toàn, tín hiệu giao thông, phát triển tàu, cũng như hệ thống trục… Đặc biệt quan trọng là “nắn” lại đường sao cho thẳng thì mới phát triển về lâu dài được.

Table 3  So sánh 2 hướng phát triển

Tôi thấy đã có nhiều ý kiến cho rằng nên phát triển hệ thống đường cao tốc, nhưng theo tôi hiện tại thì chưa nên, vì trong tương lai chắc chắn đường sắt sẽ phải cần để chia sẻ với ngành hàng không. Khi nào thu nhập bình quân của nguời việt tăng cao, tăng đồng đều, 1 giờ làm việc có thể tính bằng 50, 100 hay 200 nghìn đồng thì khi đó việc tiết kiệm thời gian đi lại từ 15~20 tiếng xuống 5-6 tiếng là cần thiết cho sự phát triển của đất nước, và lợi ích của nhân dân.

Hiện tại có 4 hướngđể giải bài toán tuyến đường sắt Bắc Nam nên làm mới hay cải tạo cũ cũng như theo JICA (Cơ quan Hợp tác quốc tế Nhật Bản) đã báo cáo:

1. Sử dụng tuyến đường ray cũ 1.000mm, sửa chữa nâng cấp với quy mô nhỏ.

2. Sử dụng tuyến đường ray cũ 1.000mm, thay đổi quỹ đạo (nắn lại đường), cải tạo tổng thể.

3. Xây cặp đường đôi khổ một mét, tăng bán kính cong để nâng tốc độ chạy tàu lên 120 km/h (dự kiến hết 14,5 tỷ USD).

4. Xây cặp đường đôi khổ 1.435mm, nâng tốc độ chạy tàu lên 150 km/h (dự kiến hết27,7 tỷ USD).

Mỗi hướng đều có những ưu điểm và khuyết điểm khác nhau, để tiết kiệm tối đa thì sử dụng hướng 1, 2. Còn nếu có dư giả về tài chính và tận dụng tối đa vận tốc có thể thì dùng hướng 4.

Tuy nhiên theo ý kiến của tôi, trong tương lai chắc chắn phải phát triển khổ rộng hơn 1.000mm để đảm bảo an toàn cũng như nâng cao chất lượng vận chuyển, nhưng đầu tư làm mới thì chắc chắn sẽ rất tốn kém (25-27 tỷ USD), khó thực thi trong thời gian ngắn do quá trình thu hồi đất cũng (từ dự án đường sắt đô thị có thể thấy rõ), còn duy trì đường ray cũ thì không mang tính lâu dài.

Do đó, để giảm chi phí cũng như nới rộng đường ray, không làm ảnh hướng tới vận hàng trong thời gian thi công thì có thể nới rộng đường ray hiện tại thêm 20 ~ 50cm. Tức là với đường có sẵn 1 và 2 sẽ lắp thêm 1 đường thứ 3. Chiều rộng 1 tới 2 là 1.000mm, 1 tới 3 là 1.435m chẳng hạn.

Với những nơi có khúc cua nhỏ thì có thể nắn lại bằng cách làm mới khúc đó với khổ 1.435mm. Sau khi đã phát triển đồng bộ toàn tuyến cũng như thay thế toàn bộ trục của tầu rồi thì dỡ bỏ đường số 2, còn không thì vẫn có thể vận hành song song.

Kỹ thuật này đã phát triển tại Nhật Bản từ rất xưa (năm 1917) và hiện nay vẫn tiếp tục đang được áp dụng. Trên thế giới cũng có rất nhiều nơi thực hiện. Tuy nhiên để thực hiện phương án này thì cần phải tìm hiểu thêm và nắm chắc kỹ thuật.

Về khả năng chịu lực của đường ray: trong một vài nghiên cứu báo cáo của Nhật thì khả năng chịu lực không giảm so với ban đầu, hiện phí Nhật cũng đang dự kiến mở rông đường ray theo phương án này dùng cho tàu cao tốc.

Như vậy, để phát triển dự án này, có thể chia làm 2 giai đoạn lớn:

Giai đoạn 1: Nới rộng khổ tầu cũ 1.000mm bằng cách thêm làn ray thứ 3 (ảnh). Vận hành song song tầu có khung 1.000 và 1.435mm. Giai đoạn này  không cần đào đường phá đá, trừ khi thay đổi bề rộng thân tầu hoặc nắn lại đường ray, chi phí thấp.

Giai đoạn 2: Lập thêm đường ray mới khổ 1.435mm. Cách làm như thế này đi theo hướng 4 của JICA đưa ra, tuy nhiên mức chi phí thấp hơn nhiều con số 27 tỷ USD đã đưa, dự kiến chỉ khoảng 15-20 tỷ USD..

M.T.N (Tokyo, Nhật Bản)