Trong loạt bài viết trước về chủ đề đường sắt, ban biên tập technologyMAG đã chia sẻ các bài viết về quá trình phát triển của hệ thống đường sắt, đường sắt tốc độ cao và các dòng tàu tốc độ cao tại Trung Quốc. Trong bài viết lần này, ban biên tập technologyMAG chia sẻ video của Railway Explained, giới thiệu về tàu tốc độ cao CR450 – con tàu tốc độ cao nhanh nhất thế giới hiện nay.

Tham vọng mở rộng và nhu cầu tăng cao
Sự phát triển của hệ thống đường sắt Trung Quốc đang thu hút sự chú ý toàn cầu nhờ tốc độ mở rộng nhanh chóng và những tiến bộ công nghệ đáng kể. Theo Tập đoàn Đường sắt Trung Quốc (China State Railway Group), quốc gia này đặt mục tiêu mở rộng mạng lưới đường sắt tốc độ cao thêm 25% vào năm 2030. Tính đến cuối năm 2024, mạng lưới này đã đạt chiều dài 48.000 km, và dự kiến sẽ bổ sung thêm 12.000 km trong 5 năm tới, nâng tổng chiều dài lên 60.000 km.

Song song đó, mạng lưới đường sắt thông thường cũng sẽ tăng thêm 18.000 km, giúp tổng chiều dài toàn hệ thống đường sắt Trung Quốc đạt 180.000 km vào cuối thập kỷ này. Lượng hành khách đi lại cũng không ngừng tăng. Chỉ riêng trong năm 2024 đã có 4,08 tỷ lượt hành khách, tăng 10,8% so với năm trước, cho thấy nhu cầu mạnh mẽ đối với các dịch vụ vận tải đường sắt nhanh và hiệu quả.

CR450 – Tàu nhanh nhất thế giới?
Trong bối cảnh đó, Trung Quốc đã giới thiệu mẫu tàu tốc độ cao mới được xem là nhanh nhất thế giới: CR450 EMU (1), do công ty CRRC Qingdao Sifang phát triển và chính thức ra mắt bởi Tập đoàn Đường sắt Trung Quốc vào tháng 12 năm 2024 tại Bắc Kinh. Với tốc độ thiết kế 450 km/h và tốc độ vận hành tối đa lên tới 400 km/h, CR450 vượt xa mức tiêu chuẩn hiện tại là 350 km/h và hứa hẹn sẽ rút ngắn đáng kể thời gian di chuyển trên mạng lưới tốc độ cao rộng lớn của Trung Quốc.
(1) CR450 thuộc loại conventional high-speed train, tức là là tàu tốc độ cao chạy trên bánh sắt và ray thép, đại diện cho công nghệ đường sắt tốc độ cao phổ biến hiện nay. CR450 cũng là tàu có tốc độ vận hành thương mại nhanh nhất thuộc loại này (không kể đến các dòng tàu khác thuộc công nghệ Maglev).

Từ định hướng chiến lược đến nguyên mẫu đầu tiên
Ý tưởng về thế hệ tàu tốc độ cao mới bắt đầu hình thành từ tháng 10 năm 2020. Đến năm 2021, dự án Đổi mới Khoa học Công nghệ CR450 được khởi động nhằm nghiên cứu lý thuyết và công nghệ cốt lõi để đạt vận tốc 400 km/h. Năm 2022, các thông số kỹ thuật tổng thể đã được xác lập và kiểm chứng thông qua nhiều mô phỏng.

Vào tháng 6 năm 2023, hai đoàn tàu kiểm tra kỹ thuật tích hợp toa trung gian của CR450 đã được thử nghiệm trên tuyến đường sắt tốc độ cao Phù Dương – Giám Túc. Trong các thử nghiệm này, đoàn tàu đạt vận tốc 453 km/h và vận tốc tương đối khi hai tàu chạy ngược chiều là 891 km/h – con số cho thấy sức mạnh công nghệ của CR450.

Đến tháng 12 năm 2024, sau ba năm phát triển, CRRC đã tổ chức họp báo tại Viện Khoa học Đường sắt Trung Quốc ở đông bắc Bắc Kinh để giới thiệu hai nguyên mẫu: CR450-AF và CR450-BF. CR450 đã được chạy thử nghiệm kỹ thuật và đến năm 2027 sẽ được khai thác với tốc độ 400 km/h trên tuyến tốc độ cao Thành Đô – Trùng Khánh thứ hai, giúp rút ngắn thời gian hành trình giữa hai thành phố này xuống dưới 50 phút.

Thiết kế trọng lượng nhẹ và hiệu quả vượt trội
CR450 được chế tạo từ các vật liệu nhẹ như nhôm, sợi carbon và sợi thủy tinh, giúp giảm trọng lượng tổng thể 10% theo mục tiêu thiết kế so với mẫu tiền nhiệm CR400. Đoàn tàu gồm 8 toa, 4 toa động lực và 4 toa kéo – với tổng chiều dài khoảng 211 mét. Hệ thống boogie tích hợp mới được thiết kế nhẹ hơn 20%, cùng với tối ưu khí động toàn thân tàu, giúp giảm đáng kể lực cản khí động học.

Trong điều kiện thử nghiệm, hệ thống phanh của CR450 có khả năng dừng tàu ở tốc độ 400 km/h trong khoảng cách tương đương với khoảng cách cần để dừng tàu ở tốc độ 350 km/h, thể hiện bước tiến lớn về an toàn và kiểm soát. Các kỹ sư đã đạt được điều này bằng cách tối ưu khí động học, sử dụng động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu giúp tăng hiệu suất kéo và tích hợp boogie kín để giảm sức cản không khí. Những cải tiến này góp phần vào mục tiêu giảm mức tiêu thụ năng lượng tới 20% so với các đoàn tàu thế hệ cũ.

Giải pháp thực tế trong chiến lược mở rộng mạng lưới
Những đổi mới vượt bậc này đánh dấu một chương mới trong ngành đường sắt tốc độ cao Trung Quốc, đặc biệt khi quốc gia này đang tiến gần mục tiêu mạng lưới 60.000 km. CR450 sẽ đóng vai trò then chốt trong việc đáp ứng nhu cầu di chuyển ngày càng cao, hướng tới một hệ thống vận tải thân thiện với môi trường, tốc độ cao và có sức chứa lớn. Với việc không ngừng mở rộng giới hạn công nghệ và tối ưu mọi thành phần, Trung Quốc tiếp tục khẳng định vị thế dẫn đầu trong ngành đường sắt hiện đại.

CR450 và Maglev
Nhiều người cho rằng nên so sánh CR450 với hệ thống maglev (tàu đệm từ). Mặc dù công nghệ maglev có tiềm năng đạt tốc độ rất cao, hiện tại nó vẫn chủ yếu trong giai đoạn thử nghiệm với các ứng dụng siêu tốc. Vào tháng 8 năm 2024, Trung Quốc đã thử nghiệm mẫu maglev tốc độ siêu cao tại tỉnh Giang Tây trong đường ống bán chân không với mục tiêu dài hạn đạt tốc độ 1.000 km/h. Dù buổi thử nghiệm cho thấy tính ổn định, việc triển khai thương mại vẫn còn rất xa.

Hiện nay, hầu hết các tuyến maglev đang hoạt động chỉ phục vụ mục đích đi lại trong thành phố với tốc độ tương đương đường sắt thông thường. Tuyến maglev Thượng Hải, hoạt động với vận tốc 300 km/h, là một ngoại lệ. Trong khi đó, tuyến Chuo Shinkansen tại Nhật Bản dự kiến đạt 500 km/h, nhưng đã bị lùi lịch đến năm 2034. Vì các yêu cầu cao về kỹ thuật, việc ứng dụng rộng rãi công nghệ Maglev vào vận hành thương mại vẫn đang là một bài toán cho tương lai xa hơn.

Lợi thế vượt trội về chi phí và tích hợp
Một trong những lợi thế lớn nhất của CR450 là khả năng tích hợp vào mạng lưới đường sắt tốc độ cao hiện tại. Khác với công nghệ maglev vốn đòi hỏi hạ tầng hoàn toàn mới bao gồm cả đường ray và nhà ga – CR450 có thể chạy trên các tuyến hiện có với một số điều chỉnh cần thiết về hình học tuyến và hệ thống tín hiệu. Về cơ bản, CR450 có thể tận dụng tốt hạ tầng hiện có. Điều này giúp giảm đáng kể chi phí đầu tư.

Thông thường, chi phí xây dựng đường sắt tốc độ cao trên thế giới dao động từ 20 đến 35 triệu USD mỗi km, trong khi hạ tầng maglev đắt hơn đáng kể (có thể lên đến 2-3 lần) do yêu cầu cao về kết cấu đường dẫn và công trình nhà ga, đặc biệt tại các khu vực đô thị và đường hầm.

Kết luận
Dù vẫn đang trong quá trình thử nghiệm và chưa được đưa vào vận hành thương mại chính thức, CR450 vẫn là minh chứng rõ ràng cho tham vọng của Trung Quốc trong việc duy trì vị thế dẫn đầu về đổi mới đường sắt. Bằng việc kết hợp thiết kế tiên tiến với khả năng triển khai thực tế, mẫu tàu này mang đến một giải pháp có tính khả thi, hiệu quả và có thể mở rộng cho giai đoạn tiếp theo trong chiến lược phát triển đường sắt tốc độ cao của Trung Quốc.

Để xem các tin bài khác về “Tàu tốc độ cao”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Railway Explained