Trong loạt bài viết trước về chủ đề đường sắt, ban biên tập technologyMAG đã chia sẻ các bài viết về hệ thống đường sắt tại Đan Mạch. Trong bài viết lần này, ban biên tập technologyMAG chia sẻ video của Railway Explained, nói về hệ thống tàu S-Tog tại Copenhagen, Đan Mạch.

Mạng lưới S-Tog tại Copenhagen: hình mẫu của đường sắt đô thị châu Âu
Hãy tưởng tượng một thành phố nơi các chuyến tàu đến dày đặc đến mức hầu như không cần xem giờ tàu, nơi những đoàn tàu màu đỏ hiện đại lướt êm ái giữa các tuyến phố sôi động và khu ngoại ô yên bình, tạo nên một mạng lưới đường sắt đô thị vận hành như một cỗ máy được bôi trơn hoàn hảo. Đó chính là Copenhagen, quê hương của S-Tog, một trong những hệ thống đường sắt đô thị hiệu quả và ấn tượng nhất châu Âu.

Không chỉ đơn thuần là phương tiện đi lại, S-Tog còn là một ví dụ điển hình cho sự kết hợp chặt chẽ giữa quy hoạch đô thị và sử dụng đất. Hệ thống này vận hành trên mạng lưới hai đường ray hoàn toàn tách mức, không chia sẻ hạ tầng với tàu hàng hay tàu đường dài. Với việc không có giao cắt đồng mức, S-Tog đảm bảo mức độ an toàn cao và giảm thiểu đáng kể tình trạng chậm tàu.

Vai trò xương sống của giao thông công cộng Copenhagen
Là trụ cột của hệ thống giao thông công cộng Copenhagen, S-Tog phục vụ khoảng 350.000 hành khách mỗi ngày, và con số này vẫn tiếp tục tăng. Sự gia tăng này phản ánh quá trình mở rộng của vùng đô thị xung quanh thủ đô Đan Mạch, nơi hiện nay tập trung hơn một phần năm dân số cả nước.

Năm 2024, S-tog đạt tỷ lệ đúng giờ ấn tượng 96%, thiết lập một chuẩn mực mới về độ tin cậy và hiệu quả vận hành.

Nguồn gốc và quá trình điện khí hóa
Nguồn gốc của S-tog bắt đầu từ cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, khi các tuyến đường sắt ngoại ô (Suburban rail) được xây dựng nhằm phục vụ nhu cầu đi lại của cư dân sống quanh trung tâm thành phố. Ý tưởng điện khí hóa mạng lưới hiện hữu được đề xuất trong báo cáo năm 1929 của Ủy ban Điện khí hóa, trong đó khuyến nghị ưu tiên điện khí hóa các tuyến từ Copenhagen đến Klampenborg và tuyến Frederiksberg – Vanløse.

Quá trình điện khí hóa chính thức khởi động vào năm 1930, và đến năm 1934, những đoạn đầu tiên từ Klampenborg đến Hellerup và từ Vanløse đến Frederiksberg được đưa vào khai thác, trở thành tuyến đường sắt chạy điện đầu tiên của Đan Mạch.

Mở rộng mạng lưới qua nhiều thập kỷ
Theo thời gian, hệ thống S-Tog không ngừng mở rộng. Những cột mốc đáng chú ý bao gồm việc khai trương tuyến Valby – Vanløse năm 1941, kéo dài đến Ballerup vào năm 1949 và vươn tới Frederikssund vào năm 1989. Tuyến Køge Bugt được phát triển theo từng giai đoạn, với các đoạn Dybbølsbro – Vallensbæk mở năm 1972, Vallensbæk – Hundige năm 1976, Hundige – Solrød Strand năm 1979 và cuối cùng là mở rộng đến Køge năm 1983.

Từ năm 1978, toàn bộ mạng lưới S-Tog vận hành chỉ với lái tàu trên tàu, không còn nhân viên soát vé hay nhân sự khác. Sự ra đời sau này của hệ thống metro Copenhagen cũng dẫn đến những điều chỉnh, trong đó có việc đóng cửa một số tuyến S-Tog ban đầu.

Quy mô và tổ chức mạng lưới hiện nay
Hiện nay, S-Tog có tổng chiều dài khoảng 170 km, chủ yếu là mạng lưới hai đường ray khổ tiêu chuẩn, ngoại trừ một đoạn đơn dài khoảng 700 m trên cầu gần ga Farum, bắc qua sông Mølleåen. Hệ thống bao gồm 87 nhà ga, trong đó có 32 ga nằm trong các khu đô thị trung tâm Copenhagen và Frederiksberg.

Hoạt động khai thác do công ty nhà nước DSB đảm nhiệm, trong khi hạ tầng đường sắt được quản lý bởi một đơn vị nhà nước khác là Banedanmark. Mạng lưới được chia thành bảy tuyến chính A, E, B, BX, C, H và F, mỗi tuyến có lịch trình, điểm đến và mô hình dừng tàu riêng, với thời gian di chuyển điển hình từ các đầu mối ngoại ô vào trung tâm thành phố khoảng 40 phút.

Cấu trúc tuyến và tần suất khai thác
Về mặt cấu trúc, S-Tog được tổ chức theo các tuyến xuyên tâm tỏa ra từ trung tâm thành phố, kết hợp với tuyến vành đai F, một tuyến vòng kết nối các khu vực quan trọng mà không đi qua khu trung tâm, giúp giảm tải cho các hành lang chính.

Tại khu vực trung tâm đô thị, tàu đến khoảng mỗi 2 phút, trong khi các tuyến ngoại ô thường có tần suất 5 đến 10 phút, với khoảng cách giãn hơn vào các ngày chủ nhật. Trong giờ cao điểm, các dịch vụ tàu nhanh như tuyến BX được bổ sung để đáp ứng nhu cầu hành khách lớn hơn.

Hệ thống điện và tín hiệu hiện đại
Hệ thống được cấp điện bằng lưới dây tiếp xúc trên cao 1.650 V DC, thông qua 38 trạm cấp điện, đảm bảo vận hành ổn định với tổn thất truyền tải thấp. Từ năm 1975 đến 2022, S-Tog sử dụng hệ thống tín hiệu khối cố định HKT (1), hoạt động dựa trên vòng cảm ứng, giúp nâng cao an toàn và rút ngắn quãng đường hãm tàu.
(1) Hệ thống tín hiệu điện khối cố định (HKT) là hệ thống tín hiệu đường sắt truyền thống, trong đó tuyến được chia thành các đoạn khối có chiều dài cố định và tại mỗi thời điểm chỉ cho phép một đoàn tàu chiếm dụng một khối. Trạng thái của từng khối được giám sát bằng mạch đường ray hoặc cảm biến trục, qua đó điều khiển tín hiệu dọc tuyến. Do khoảng cách an toàn phụ thuộc vào chiều dài khối, HKT bảo đảm an toàn nhưng hạn chế năng lực khai thác và khó đáp ứng yêu cầu chạy tàu mật độ cao hoặc tốc độ lớn.

Năm 2011, Banedanmark khởi động chương trình nâng cấp lớn, thay thế HKT bằng hệ thống TrainGuard MT của Siemens Mobility, một hệ thống điều khiển tàu dựa trên thông tin liên lạc CBTC (Communication-Based Train Control) với nguyên lý khối di động. Việc này cho phép theo dõi tàu theo thời gian thực và giảm giãn cách tối thiểu giữa các chuyến từ 120 giây xuống còn 90 giây. Quá trình chuyển đổi bắt đầu năm 2016 trên đoạn Hillerød – Jægersborg và hoàn tất vào tháng 9 năm 2022, cải thiện đáng kể mức độ an toàn, hiệu quả và năng lực thông qua.

Tự động hóa và các kế hoạch tương lai
Tiếp nối thỏa thuận năm 2011, Siemens Mobility đã ký thêm các hợp đồng trị giá tổng cộng 270 triệu euro với Banedanmark và DSB, bao gồm nâng cấp hạ tầng và trang bị trên tàu. Từ giai đoạn 2030 đến 2033, toàn bộ mạng lưới S-Tog dự kiến sẽ chuyển sang vận hành hoàn toàn tự động, không người lái, bắt đầu với tuyến F từ København Syd đến Hellerup.

Các thử nghiệm dự kiến bắt đầu vào giữa năm 2030, và khai thác hành khách thường lệ vào cuối năm. Trong giai đoạn chuyển tiếp, các đoàn tàu bán tự động hiện hữu sẽ chạy song song với đội tàu mới cho đến khi hoàn tất việc bàn giao toàn bộ tàu không người lái vào năm 2038. DSB đặt mục tiêu hoàn tất việc mua sắm 226 đoàn tàu tự động mới trong nửa đầu năm 2025.

Hệ thống vé và tích hợp giao thông
S-Tog hoạt động trong hệ thống giá vé thống nhất, được chia thành tám vùng. Vùng một và hai bao phủ khu trung tâm thành phố, trong khi các vùng ngoài mở rộng ra khu ngoại ô. Giá vé phụ thuộc vào số vùng di chuyển, với mức tối thiểu là hai vùng. Hệ thống này được tích hợp hoàn toàn với các loại hình giao thông công cộng khác, cho phép sử dụng một vé cho S-Tog, metro, xe buýt, tàu khu vực và cả tàu buýt trên cảng, giúp hành khách chuyển đổi phương tiện một cách liền mạch.

Toàn bộ hệ thống đã được số hóa, với vé có thể mua qua ứng dụng di động, máy bán vé hoặc thẻ Rejsekort phổ biến, một loại thẻ nạp tiền tự động tính toán mức giá vé tối ưu cho mỗi hành trình.

Sản lượng vận chuyển và độ đúng giờ
Trong giai đoạn 2014 đến 2019, lượng hành khách của S-Tog duy trì ổn định, dao động khoảng 111 đến 116 triệu lượt mỗi năm. Đại dịch COVID-19 năm 2020 đã khiến con số này giảm mạnh xuống dưới 80 triệu và tiếp tục chạm đáy vào năm 2021. Đến năm 2022, mạng lưới ghi nhận sự phục hồi rõ rệt với gần 100 triệu lượt hành khách, xu hướng tăng tiếp diễn trong năm 2023, đưa sản lượng vận chuyển tiến gần mức trước đại dịch.

Xu hướng tương tự cũng thể hiện qua chỉ số hành khách-km. Theo số liệu mới nhất của DSB, năm 2024 có 96 phần trăm hành khách đến đúng giờ, tăng nhẹ so với 95,9 phần trăm năm 2023 và là kết quả đúng giờ tốt nhất trong lịch sử gần đây của S-tog. Phương pháp đánh giá áp dụng ngưỡng trễ 3 phút và gán trọng số cao hơn cho các chuyến tàu đông khách, nhằm phản ánh chính xác hơn trải nghiệm tổng thể của người dùng.

Đoàn tàu và các thế hệ phương tiện
Trong nhiều thập kỷ, S-Tog đã khai thác bốn thế hệ đoàn tàu khác nhau. Hiện nay, chỉ còn thế hệ thứ tư đang vận hành, sau khi các thế hệ thứ hai và thứ ba lần lượt được dừng hoạt động vào các năm 2007 và 2006.

Được giới thiệu từ năm 1996, các đoàn tàu thế hệ thứ tư có thiết kế bo tròn đặc trưng, được trang bị điều hòa không khí, hệ thống giám sát video và phanh tái sinh, giúp nâng cao sự thoải mái cho hành khách và hiệu quả năng lượng. Tàu do Adtranz và Siemens chế tạo, gồm hai biến thể là đoàn 8 toa lớp SA và đoàn 4 toa lớp SE, với tổng cộng 105 đoàn SA và 31 đoàn SE đang phục vụ. Dù có tốc độ tối đa 120 km/h, tốc độ khai thác thực tế trên một số đoạn bị giới hạn, chủ yếu do đặc tính của hệ thống tín hiệu.

Những dự án mở rộng và tầm nhìn dài hạn
Trong tương lai, thế hệ tàu S-Tog thứ năm dự kiến ra mắt khoảng năm 2030 và sẽ vận hành hoàn toàn không người lái. Các thử nghiệm được lên kế hoạch bắt đầu từ năm 2028 trên tuyến vành đai, cụ thể là đoạn giữa Ny Ellebjerg và Hellerup, là phần đầu tiên của mạng lưới được tự động hóa hoàn toàn. Ba nhà sản xuất gồm Alstom, CAF và liên danh Siemens – Stadler đã được đưa vào danh sách rút gọn, và hợp đồng dự kiến được trao trong năm 2025.

Song song với đó, nhiều dự án phát triển khác cũng đang được xem xét, bao gồm xây dựng một đường hầm mới theo trục bắc – nam xuyên qua các khu vực dân cư đông đúc để xử lý mật độ tàu cao, hiện lên tới 30 chuyến mỗi giờ mỗi chiều giữa Dybbølsbro và Svanemøllen. Các đề xuất khác bao gồm kéo dài tuyến Vestbanen từ Høje Taastrup đến Roskilde bằng cách sử dụng hạ tầng hiện có, chuyển đổi tuyến Kystbanen thành tuyến đạt chuẩn S-Tog từ Klampenborg đến Helsingør, cũng như khả năng kết nối trực tiếp sân bay Copenhagen với mạng lưới S-Tog, dù sân bay hiện đã được phục vụ bởi tàu khu vực và metro.

Kết luận
S-Tog Copenhagen cho thấy một hệ thống đường sắt đô thị, khi được quy hoạch đồng bộ và vận hành ổn định, có thể trở thành trụ cột bền vững của giao thông đô thị. Tần suất cao, độ đúng giờ vượt trội và lộ trình tự động hóa dài hạn là những yếu tố giúp S-tog không chỉ đáp ứng nhu cầu đi lại hiện tại mà còn thích ứng hiệu quả với sự phát triển của thành phố trong tương lai.

Để xem các tin bài khác về “S-Tog”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Railway Explained