Thế giới vẫn đang tìm đường, Trung Quốc đã lên một đỉnh cao mới: Chế ngự được ‘nỗi ám ảnh đường hầm’

Tàu đệm từ (Maglev) đại diện cho một bước tiến vượt bậc trong công nghệ vận tải, vượt qua giới hạn của hệ thống đường sắt thông thường nhờ sức mạnh của nam châm. Tàu đệm từ Thượng Hải và tàu đệm từ Nhật Bản là minh chứng cho tốc độ đáng kinh ngạc có thể đạt được khi ma sát được loại bỏ hoàn toàn. Thông qua công nghệ EMS hay EDS, tàu đệm từ được kỳ vọng có thể tương lai của giao thông vận tải tốc độ cao và bền vững.

Các nhà nghiên cứu đường sắt Trung Quốc tuyên bố đã loại bỏ được sóng xung kích tần số thấp phát ra khi một đoàn tàu đệm từ chạy với tốc độ khoảng 600 km/giờ lao ra khỏi đường hầm.

Bước đột phá này tập trung vào “bộ đệm” hấp thụ âm thanh dài 100 mét được lắp đặt ở cửa đường hầm.

Các cuộc thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và thực địa cho thấy cấu trúc mới này có thể ngăn chặn sự dao động áp suất tới 96%, hứa hẹn mang lại chuyến đi yên tĩnh hơn, an toàn hơn và ít phàn nàn hơn từ người dân, động vật hoang dã và người vận hành cơ sở hạ tầng sống gần hành lang tàu đệm từ trong tương lai.

Bộ đệm hoạt động như thế nào

Khi bất kỳ tàu cao tốc nào đi vào không gian hạn chế, không khí phía trước bị nén lại như một piston. Bức tường khí nén đó kết tụ lại ở lối ra, tạo ra một tiếng động mạnh đôi khi được ví như tiếng sấm nhỏ, do đó có biệt danh là “tiếng nổ đường hầm”.

Vấn đề trở nên tồi tệ hơn khi tốc độ tăng: ở tốc độ 600 km/giờ, một cần trục có thể hình thành trong đường hầm chỉ dài 2 km, so với 6 km đối với tàu cao tốc thông thường có tốc độ 350 km/giờ.

Theo báo cáo của tờ Guardian, các kỹ sư Trung Quốc đã tạo hình bộ đệm mới từ một vật liệu xốp nhẹ và bổ sung một lớp phủ xốp tương ứng dọc theo đoạn tường hầm đầu tiên. Sự kết hợp này cho phép không khí bị kẹt thoát ra ngoài trước khi đoàn tàu đến cổng, giống như các vách ngăn trong bộ giảm thanh súng.

Các thử nghiệm ban đầu cho thấy thiết kế này giảm áp suất đỉnh xuống gần bằng mức nền mà không làm tăng đáng kể độ phức tạp hay chi phí xây dựng. Giải pháp này nhắm đến điểm nghẽn quan trọng đối với tàu đệm từ thế hệ tiếp theo.

Đường sắt cao tốc thông thường đạt tốc độ tối đa gần 350 km/giờ do bánh xe và đường ray thép bị hao mòn ngày càng tăng. Bằng cách bay lơ lửng cách đường ray vài milimet, tàu đệm từ tránh được ma sát đó và có thể chạy nhanh hơn nhiều, nhưng chỉ khi kiểm soát được các tác động phụ về khí động học như tiếng nổ đường hầm.

Trung Quốc hồi sinh nỗ lực đẩy mạnh tàu đệm từ

Bộ đệm mới sẽ được lắp vào nguyên mẫu mới nhất của Tập đoàn Đường sắt Trung Quốc, ra mắt vào năm 2021 và được thiết kế để phục vụ liên tục ở tốc độ 600 km/giờ.

Tàu đệm từ duy nhất hiện có của Trung Quốc, tàu đưa đón sân bay Thượng Hải năm 2004 được chế tạo bằng công nghệ Transrapid của Đức, đạt tốc độ 460 km/giờ nhưng chỉ di chuyển được hơn 30km. Các nhà quy hoạch quốc gia đã gác lại việc mở rộng hệ thống đệm từ trong nhiều năm để ưu tiên cho mạng lưới tàu cao tốc thông thường dài kỷ lục 48.000 km.

Xu hướng lại một lần nữa thay đổi. Các quan chức ngành hàng không cho biết khả năng vận hành êm ái, không cần bánh lái và “tiếng ồn nhỏ của nam châm điện” của mẫu máy bay này có thể thu hút hành khách rời khỏi các chuyến bay nội địa, đặc biệt là trên tuyến đường Bắc Kinh – Thượng Hải đông đúc.

Một chuyến tàu đi hết tuyến đường này trong khoảng 2,5 giờ, tương đương với thời gian đi từ cổng đến cổng của máy bay, sẽ giảm giá vé máy bay xuống một nửa, giảm lượng khí thải carbon dioxide từ cửa đến cửa xuống bảy lần và giải phóng các vị trí đông đúc tại sân bay.

Tờ Guardian lưu ý rằng vẫn chưa có tuyến đường nào được chính thức phê duyệt, nhưng chính quyền các tỉnh đang vận động Bắc Kinh tổ chức một tuyến đường thử nghiệm.

Một bức tranh toàn cảnh

Trung Quốc không phải là quốc gia duy nhất theo đuổi giấc mơ tàu đệm từ. Tuyến Chuo Shinkansen của Nhật Bản đặt mục tiêu chạy từ Tokyo đến Osaka với tốc độ 505 km/giờ, rút ngắn chuyến đi 2,5 giờ hiện nay xuống còn khoảng 67 phút, mặc dù sự chậm trễ trong quá trình xây dựng đã khiến thời điểm ra mắt vào năm 2027 của tàu bị nghi ngờ. Hàn Quốc hiện đã vận hành hai tuyến tàu đệm từ ngắn hơn.

Hiện tại, bộ đệm giảm áp của Trung Quốc nổi bật là một bước tiến hữu hình hướng tới đường sắt siêu tốc khả thi về mặt thương mại. Nếu các thử nghiệm quy mô lớn xác nhận khả năng giảm sóng xung kích 96%, giải pháp này có thể loại bỏ một trong những rào cản kỹ thuật lớn cuối cùng giữa các nguyên mẫu thử nghiệm và một kỷ nguyên mới của vận tải xuyên quốc gia, nhanh hơn tàu bánh thép hiện nay nhưng sạch hơn hàng không chặng ngắn.