Cần xây dựng đường sắt cao tốc

1. Đường sắt cao tốc là chiều hướng chung của phát triển đường sắt thế giới.

Thế giới ngày nay, cao tốc hoá các công cụ giao thông vận tải (GTVT) đã trở thành chiều hướng chính của phát triển. Đường sắt, đứng trước sự cạnh tranh và thách thức của Hàng không và đường bộ cao tốc, các nước cùng đua nhau phát triển đường sắt cao tốc (ĐSCT). Năm 1964, ở Tokyo, Nhật Bản ra đời tàu cao tốc nhãn hiệu "ánh sáng" chạy với tốc độ cao nhất 210km/h trên đường trục mới Sinkansen. Năm 1981, sự xây dựng thành công đường trục cao tốc Pari - Lyông của Pháp, có tốc độ cao nhất 270km/h. Năm 1989, đường sắt Đại Tây Dương TGV của Pháp chính thức đưa vào khai thác với tốc độ 300km/h. Sau đó 8 tháng, Pháp lại lập ra tốc độ thử nghiệm cao nhất thế giới 513,3km/h. Không đầy 40 năm, ĐSCT châu Âu luôn đi đầu về phát triển cao tốc. 14 nước thành viên của cộng đồng Đường sắt châu Âu nối liền tất cả các thành phố chủ yếu của châu Âu thành một thể chọn vẹn bằng đường sắt, tổng thới gian đi lại so với trước đây đã rút ngắn được một nửa.

Các nước Ý, Đức, Anh, Tây Ban Nha cùng Liên Xô trước đây cũng lần lượt xây dựng mới hoặc cải tạo lại để xây dựng ĐSCT, cả Mỹ chỉ coi trọng chở nặng trong vận tải hàng hoá, không tích cực đối với cao tốc trong chở khách cũng bắt đầu cất bước. Hàn Quốc và Đài Loan, Trung Quốc cũng đang tích cực bắt tay vào xây dựng tuyến cao tốc.

2. ĐSVN cần thiết xây dựng ĐSCT.

Kỹ thuật ĐSCT đã chín muồi trên thế giới, cao tốc đã trở thành xu hướng chung của phát triển đường sắt thế giới hiện nay. Để hội nhập với thế giới, đáp ứng nhu cầu vận tải và phục vụ hành khách đòi hỏi dịch vụ ngày càng cao, ĐSVN cần xây dựng ĐSCT.

Đường sắt ở VN đang là đường khổ hẹp, tốc độ cao nhất mới chỉ là 90 km/h nên  khi nghe nói đến việc mời tư vấn nước ngoài cho việc nghiên cứu thiết kế xây dựng ĐSCT không thể không có nhiều người ái ngại, hoài nghi về tính khả thi của dự án. Sở dĩ có nhiều ý kiến khác nhau vì chưa có khái niệm thống nhất về ĐSCT: về tốc độ, tính ưu việt vượt trội của ĐSCT so với đường sắt chạy tàu với tốc độ bình thường, phải xây đựng ĐSCT theo loại mô hình chủ yếu nào, tốn kém như thế nào, có những yêu cầu đặc biệt gì đối với cơ sở hạ tầng đường sắt (đặc biệt là đối với thông tin tín hiệu), đối với thiết bị đầu máy toa xe, đối với thiết bị tổ chức vận tải phải có các hệ thống tự động hoá chỉ huy chạy tàu ra sao, các đòi hỏi đối với hệ thống duy trì thiết bị an toàn...

ĐSCT có ưu thế rõ rệt so với vận tải ô tô của đường bộ cao tốc và vận tải hàng không cự ly vừa và dài. Nó có 10 ưu điểm:

Tốc độ nhanh: Trước mắt, tốc độ khai thác cao nhất của ĐSCT đạt 300km/h vượt ô tô con 1 lần trở lên, 1/3 của máy bay có tốc độ dưới âm thanh, 1/2 của máy bay đường ngắn. Từ góc độ tiết kiệm thời giở đi lại trong phạm vi từ 100-700km đã vượt đường bộ cao tốc và hàng không.

An toàn thoải mái: An toàn và thoải mái là điều được quan tâm nhất trong việc đi lại của con người. ĐSCT tự khi bắt đầu khai thác đến nay, Nhật là 40 năm. Pháp hơn 20 năm, chưa hề xảy ra trở ngại đổ tàu và làm hành khách thiệt mạng. "Độ an toàn và độ tin cậy của ĐSCT là cao nhất" đã được mọi người công nhận. Ngoài ra, không gian hoạt động của hành khách tàu cao tốc lởn hơn nhiều so với ô tô và máy bay, hơn nữa tàu chạy ổn định, chấn động và lắc lư tương đối ít, đồng thời có thể nằm xuống nghỉ ngơi. Do đó hành khách đi đường dài càng thấy thoải mái.

Tàu chạy chuẩn xác đáng tin cậy: Vận tải hàng không và đường ô tô chịu ảnh hưởng thời tiết nên khó đúng giờ, có lúc còn có thể ngừng vận tải, đường cao tốc cũng có khả năng tắc nghẽn, kéo dài làm nhỡ thời gian chạy. Còn ĐSCT chạy trong mọi thời tiết, tuyến đường là kiểu khép kín toàn bộ, đồng thời còn trang bị hệ thống khống chế tự động hoá việc vận hành đoàn tàu và điều độ chỉ huy chạy tàu tiên tiến, báo đảm chắc chắn an toàn chạy tàu đúng giờ, so với phương thức GTVT khác thì đúng giờ đáng tin cậy.

Năng lực chuyên chở lởn: Theo tư liệu nước ngoài, các đoàn tàu cao tốc mỗi đoàn bình quân chở được 800 người, năng lực chuyên chở một chiều bình quân mỗi năm đạt 50-70 triệu người, nếu dùng các đoàn tàu khách nối đôi hoặc toa khách 2 tầng có thể cao đến 110-140 triệu người; đường ô tô cao tốc 4 làn xe chuyên chở khách thì các ô tô con lớn bé có năng lực chuyên chở một chiều bình quân mỗi năm là 88 triệu người, còn vận tải hàng không nếu dùng máy bay hành khách cỡ lớn, năng lực chuyên chở một chiều chỉ có thể đạt được 15-18 triệu người. Có thể thấy, năng lực chuyên chở của ĐSCT lớn hơn chuyên chở đường không và nói chung cũng lớn hơn vận tải đường ô tô.

Tiêu hao năng lượng thấp: Theo thống kê những năm gần đây của Nhật, nếu tiêu hao năng lượng cho mỗi km/người của đường sắt thông thường là 1,0 thì ĐSCT là 1,42; xe hơi con là 8,2; máy bay là 7,44.

Chiếm ít đất sử dụng: Bề rộng chiếm đất của đường ô tô cao tốc 4 làn xe là 26m, bề rộng chiếm đất của đường sắt đường đôi là 20m. Nếu lấy chiếm đất cho một đơn vị năng lực vận tải để so sánh thì ĐSCT chỉ bằng 1/3 của đường ô tô cao tốc; vận tải hàng không với những sân bay cỡ lớn, chiếm đất chừng 20km²... tương đương với diện tích chiếm đất của 1000km đường sắt đường đôi, còn trong 1000km đường bay ít nhất cần 2-3 sân bay cỡ lởn, tổng số bằng khoảng 2-3 lần đường sắt.

Giá vé vừa phải: Theo kinh nghiệm nước ngoài, giá vé ĐSCT hơi cao so với giá vé ô tô đường dài, thấp hơn giá vé máy bay, thường là 2/3 giá vé hàng không.

Có lợi bảo vệ môi trường: Trong vận tải hành khách, các loại công cụ giao thông đều có lượng thoát thải ra tính đổi các chất có hại, đường ô tô bằng 8 lần đường sắt. Các chất khí phế thải của một máy bay phản lực thải ra là nguyên nhân chủ yếu tạo nên mưa axit trên diện tích rộng khiến sinh thái của thảm thực vật bị phá hoại và các vật kiến trúc bị ăn mòn, ảnh hưởng đối với môi trường sinh thái và sức khoẻ của nhân dân ngày một lớn. ĐSCT điện khí hoá về cơ bản đã loại trừ được ô nhiễm của bụi đất, khói đầu và các khí thải khác, tiếng ồn so với đường ô tô cao tốc thấp 5- 10 db. Để giảm bởi tiếng ồn, hai bên ĐSCT ở nước ngoài đã được xây dựng tường cách âm .

Giá xây dựng tổng hợp thấp nhất: Giá xây dựng ĐSCT tương đương với đường ô tô cao tốc và thấp rõ rệt so với hàng không. Nếu lấy đầu tư tổng hợp cho mỗi đơn vị năng lực vận tải để so sánh thì ĐSCT là thấp nhất.

Có hiệu suất vá hiệu quả tương đối tốt: Sự tắc nghẽn giao thông và các trở ngại của đường ô tô cao tốc đã mang lại tổn thất rất to lớn cho nền kinh tế quốc dân, chi phí dùng để xử lý các trở ngại của đường ô tô chiếm chừng 2,5% tổng giá trị sản xuất quốc dân. Hiệu quả lợi ích kinh tế trực tiếp của xây dựng ĐSCT cũng rõ rệt. Tư liệu của Nhật và Pháp đã chứng minh: tỷ lệ thu lợi trực tiếp của đầu tư từ 12% trở lên, trong vòng 10 năm có thể thu lại được vốn đầu tư

Muốn chạy tàu trên đường sắt có tốc độ cao phải thay đổi biện pháp cơ bản đảm bảo an toàn chạy tàu của tín hiệu đường sắt truyền thống. Cần phải:

- Biến đổi tín hiệu ở mặt đất thành tín hiệu điện truyền lên cho đầu máy, rồi biến đổi thành tín hiệu đầu máy để tài xế nhận biết được thuận tiện. Phải làm cho tín hiệu đầu máy từ chỗ là tín hiệu phụ trợ chuyển đổi thành tín hiệu chính khiến độ tin cậy và độ an toàn của nó đạt tới tiêu chuẩn cần có của tín hiệu chính, thì tín hiệu đầu máy mới có thể thay thế được tín hiệu thông qua ở mặt đất của khu đoạn đóng đường tự động.

- Tín hiệu đầu máy kết hợp với thiết bị tự động dừng tàu đảm bảo cho tàu không chạy vượt quá tốc độ quy định, hạn chế được nhiều vụ tại nạn.

- Tăng thêm nội dung của biểu thị tín hiệu và cải tiến phương thức biểu thị của tín hiệu để cung cấp một số dữ liệu khác như: dữ liệu về gần tới ga, dữ liệu về chạy tàu vào đường phụ trong ga, dữ liệu cự ly cách điểm dừng tàu v.v… dữ liệu càng dồi dào càng có lợi cho việc lái tàu an toàn. Dùng các tín hiệu nhiều dữ liệu không chỉ là sự cần thiết bắt buộc để nâng cao mức độ an toàn lái tàu của tài xế, mà cũng là sự cần thiết bắt buộc để thực hiện việc chuyển đổi tốc độ đoàn tàu từ chỗ do con người khống chế sang do thiết bị khống chế.

Hệ thống vận hành đoàn tàu trong giai đoạn sắp tới có ĐSCT là một hệ thống người và máy, có sự tham gia của tài xế. Do đó cần thiết phải căn cứ vào trình độ kỹ thuật và điều kiện kinh tế, để phát triển các hệ thống khống chế tốc độ đoàn tàu theo các cấp tốc độ khác nhau, làm cho tốc độ đoàn tàu từ chỗ do con người khống hệ chuyển đổi sang do thiết bị khống chế nhằm nâng cao độ an toàn chạy tàu. Phát triển các hệ thống khống chế đoàn tàu, đòi hỏi kỹ thuật tín hiệu tiên tiến phải cung cấp cho đầu máy các dữ liệu về tốc độ an toàn; trên đầu máy cần đặt các thiết bị đo kiểm tra tốc độ và cơ cấu theo dõi khống chế tốc độ. Cơ cấu theo dõi khống chế sẽ so sánh tốc độ thực tế của đoàn tàu với tốc độ an toàn, nếu tốc độ thực tế vượt quá tốc độ an toàn sẽ báo động cho tài xế, đồng thời cung cấp dữ liệu cho cơ cấu hãm của đầu máy, cưỡng chế đoàn tàu phải hãm khiến cho đoàn tàu không vượt quá tốc độ cho phép hoặc dừng lại ở phía trước điểm phải dừng tàu.

Cùng với sự phát triển của kỹ thuật khống chế, kỹ thuật máy tính và kỹ thuật thông tin, hệ thống khống chế đoàn tàu thế hệ mới, lấy đoàn tàu làm chủ thể nhất thể hoá giữa cơ và điện đã thử nghiệm thành công và dùng ở một số nước phát triển. Hệ thống khống chế mới của đoàn tàu đã tổng hợp các tính năng công dụng truyền thống của tín hiệu, đóng đường, khoá lẫn nhau và cả điều độ v v vào làm một, hình thành nên một hệ thống lớn sẽ có thể phát huy được đầy đủ năng lực của các phương tiện thiết bị đường sắt, đồng thời bảo đảm chắc chắn cho an toàn chạy tàu.

Tín hiệu đường sắt dùng các biện pháp kỹ thuật để kiểm tra xác định vị trí đoàn tàu, phòng ngừa các đoàn tàu khác va đụng vào nó; kiểm tra xác định và phòng ngừa đối với các nhân tố uy hiếp đến chạy tàu an toàn, để đề phòng đoàn tàu trật bánh hoặc lật đổ; khống chế tốc độ đoàn tàu, để đề phòng đoàn tàu do vượt tốc độ mà gây nên tai nạn đổ tàu hoặc vượt qua tín hiệu dừng tàu.

Kỹ thuật đo xác định vị trí đoàn tàu là kỹ thuật mới quan trọng hàng đầu trong phát triển tín hiệu đường sắt. Trong thời ky kỹ thuật thông tin phát triển, người ta phát triển loại thiết bị kỹ thuật mang theo tàu, không phải đặt dọc theo đường sắt, vừa có thể kiểm tra được vị trí đoàn tàu lại vừa có thể thực hiện được thông tin với ,đầu máy. Kỹ thuật định vị qua vệ tinh và kỹ thuật định vị vô tuyến đang có sức hấp dẫn nhất. Điện đài đem theo trên đầu máy sẽ truyền các dữ liệu về vị trí của các đoàn tàu đến điện đài ở mặt đất, qua tính toán xử lý của mặt đất liền có thể xác định được khoảng cách giữa các đoàn tàu kề nhau. Sau đó các dữ liệu này lại được truyền trở về trên đầu máy để cho tài xế tham khảo hoặc trực tiếp khống chế sự vận hành của đoàn tàu.

Vừa qua Đường sắt Việt Nam (ĐSVN) đã tiến hành thử nghiệm đạt kết quả tốt việc lắp đặt "Thiết bị hỗ trợ giám sát và khống chế vượt tốc đoàn tàu” - một dạng của hệ thống thiết bị tín hiệu đầu máy và dựng tàu tự động dùng tín hiệu từ vệ tinh (GPS) để xác định vị trí đoàn tàu.

Kỹ thuật máy tính và vi điện tử phát triển làm cho hệ thống tín hiệu mới có đủ các tính năng số hoá, tốc độ nhanh và thông minh hoá để thích ứng với yêu cầu về chức năng công dụng của hệ thống; hệ thống mới còn phải có được các đặc điểm mô đun hoá, tiêu chuẩn hoá và điển hình hoá, để thích ứng với sự đòi hỏi cần thiết của môi trường đối với kết cấu hệ thống.

5. ĐSVN dang chuẩn bị điều kiện cho việc xây dựng ĐSCT.

Trên thực tế, trên ĐSVN mới chi có thiết bị tín hiệu để chi huy chạy tàu; quy hoạch phát triển ĐSVN đến năm 2020 mới chỉ đề cập đến mức độ hiện đại hoá tín hiệu đường sắt để chạy tàu tốc độ cao, chưa có thiết bị tín hiệu điều chỉnh chạy tàu. Muốn cho tàu chạy an toàn trên ĐSCT phải hiện đại hoá cơ sở hạ tầng đường sắt, phải ưu tiên đầu tư phát triển thông tin tín hiệu mà cụ thể là phát triển các hệ thống tín hiệu có chức năng ti/ động điều chỉnh và tự động khống chế tốc độ tàu chạy.

Thời gian vừa qua, một số các đơn vị cơ quan nghiên cứu, đầu tư xây dựng, tư vấn thiết kế đã tham gia các dự án đường sắt nội đô, đường sắt trên cao và đã tiếp xúc với một số công ty nước ngoài lấy ý kiến về xây dựng ĐSCT. Gần đây đã cử chuyên gia đi thị sát, học tập xây dựng ĐSCT ở một số nước như Nhật Bản, Đài Loan, Pháp, Anh... Sự chuẩn bị như vừa nêu là khá khiêm tốn: chưa có sự đầu tư cho việc đào tạo con người để xây dựng chuyên ngành cung cấp điện năng cho đường sắt trong tương lai (Trường Đại học GTVT lâu nay không còn chuyên ngành điện khí hoá đường sắt); chưa có sự chuẩn bị đầu tư điện năng riêng cho chủ hộ dùng nhiều điện phân bổ dọc tuyến đường sắt. Thiết nghĩ Nhà nước sẽ sớm có chủ trương tổng thể, phát triển đồng bộ cho ngành ĐSVN xây dựng đường sắt hiện đại: ĐSCT bởi tính ưu việt rất lớn của nó so với đường bộ cao tốc và hàng không.

KS Dương Đình Thi