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, đường sắt tốc độ cao và các loại tàu tốc độ cao tại Tây Ban Nha. Trong bài viết lần này, ban biên tập technologyMAG chia sẻ video của Railways Explained, giới thiệu một số thông tin quá trình xây dựng và phát triển của tuyến đường sắt tốc độ cao đầu tiên của Tây Ban Nha.

Khủng hoảng năng lực và sự tụt hậu của hệ thống đường sắt
Vào cuối những năm 1980, hệ thống đường sắt Tây Ban Nha đối mặt với một cuộc khủng hoảng nghiêm trọng về năng lực khi nhu cầu vận tải tăng nhanh không chỉ trong nước mà còn trên khắp châu Âu, trong khi hạ tầng hiện hữu không thể đáp ứng. Điều này đặc biệt rõ rệt trên tuyến kết nối Andalusia với phần còn lại của Tây Ban Nha, vốn phụ thuộc vào một tuyến đường đơn đi qua dãy núi Despeñaperros. 

Đoạn tuyến này không chỉ bị hạn chế nghiêm trọng về năng lực mà còn lạc hậu về mặt kỹ thuật, với bán kính cong (1) nhỏ từ 300 đến 600 m và tốc độ tối đa chỉ từ 70 đến 100 km/h, trở thành nút thắt lớn nhất trong toàn bộ mạng lưới đường sắt Tây Ban Nha. Đồng thời, vận tải đường sắt đang mất dần tính cạnh tranh khi Tây Ban Nha tụt lại phía sau các quốc gia như Pháp và Đức, trong khi Nhật Bản đã khẳng định vị thế dẫn đầu toàn cầu về đường sắt tốc độ cao.
(1) Bán kính cong (curve radius) là bán kính của đường cong mà tuyến đường sắt uốn theo khi đi qua khúc cua, tàu chạy ở tốc độ cao cần bán kính cong lớn để giảm lực ly tâm.

Quyết định chiến lược – Xây dựng tuyến mới hoàn toàn
Năm 1987, một quyết định mang tính bước ngoặt đã được đưa ra, định hình lại tương lai của vận tải đường sắt tại Tây Ban Nha. Thay vì nâng cấp tuyến hiện hữu, phương án đòi hỏi chi phí rất lớn nhưng vẫn bị hạn chế bởi điều kiện địa hình, các kỹ sư đề xuất xây dựng một hành lang đường sắt hoàn toàn mới. 

Ý tưởng là đi vòng qua hoàn toàn khu vực Despeñaperros và tạo ra một tuyến tiếp cận mới tới Andalusia thông qua Sierra Morena. Tuyến mới này ban đầu sẽ đi theo tuyến Madrid-Badajoz đến Brazatortas trước khi rẽ về phía Córdoba và tiếp tục đi xuống phía nam đến Seville. 

Tuyến được chia thành ba đoạn rõ rệt – đoạn thuận lợi từ Madrid đến Brazatortas, đoạn vượt Sierra Morena đầy thách thức kỹ thuật, và đoạn cuối tương đối dễ hơn khi đi xuống thung lũng Guadalquivir và chạy song song với con sông hướng về Seville.

Từ phương án bảo thủ đến áp lực gia tăng
Ban đầu, kế hoạch được xây dựng theo hướng thận trọng hơn khi tuyến mới vẫn sử dụng khổ đường Iberia (1.668 mm) truyền thống của Tây Ban Nha, trong khi các tuyến hiện có được nâng cấp. Việc thi công thậm chí đã bắt đầu vào năm 1988 trên một số đoạn, nhưng nhanh chóng bị dừng lại khi dự án bước vào giai đoạn tái định hình. 

Cùng lúc đó, áp lực gia tăng mạnh mẽ do mục tiêu rõ ràng là tuyến phải đi vào vận hành kịp thời cho Triển lãm World Expo 1992 tại Seville, tạo ra một thời hạn cực kỳ gấp gáp đối với một dự án hạ tầng có độ phức tạp công nghệ chưa từng có. Tây Ban Nha khi đó đang cố gắng thực hiện trong vài năm một công trình mà các quốc gia khác phải mất thời gian dài hơn nhiều.

Quyết định khổ tiêu chuẩn – Bước ngoặt chiến lược
Ngày 9 tháng 12 năm 1988 đánh dấu bước ngoặt quan trọng khi một quyết định táo bạo được đưa ra – tuyến NAFA cùng toàn bộ các tuyến đường sắt tốc độ cao mới tại Tây Ban Nha sẽ sử dụng khổ tiêu chuẩn 1.435 mm. Quyết định này dựa trên hai yếu tố chính. 

Thứ nhất, việc sử dụng khổ tiêu chuẩn giúp rút ngắn đáng kể thời gian cung cấp đoàn tàu vì các nhà sản xuất có thể sử dụng thiết kế sẵn có mà không cần phát triển bogie riêng cho khổ Iberia, yếu tố mang tính quyết định để kịp tiến độ World Expo 1992. 

Thứ hai, đây là cơ hội để Tây Ban Nha hội nhập vào hệ thống đường sắt châu Âu, vượt qua sự cô lập lâu dài do khác biệt về khổ đường. Khi đó, các nghiên cứu cho tuyến Madrid-Barcelona-biên giới Pháp đã được khởi động lại, và kết hợp với tuyến Madrid-Seville sẽ tạo thành một trục dài hơn 1.000 km kết nối trực tiếp Tây Ban Nha với phần còn lại của châu Âu.

Hệ quả kỹ thuật – Tuyến độc lập và điều chỉnh lớn
Tuy nhiên, quyết định này cũng làm thay đổi hoàn toàn bản chất của dự án. Việc chuyển sang khổ tiêu chuẩn khiến tuyến mới trở nên tách biệt về mặt kỹ thuật so với mạng lưới khổ Iberia hiện hữu, khiến tàu không thể kết nối trực tiếp. Điều này dẫn đến nhiều điều chỉnh quan trọng – vận tải hàng hóa bị loại bỏ khỏi tuyến, phải xây dựng thêm hạ tầng kết nối với Madrid và Córdoba, đồng thời bổ sung đoạn hoàn toàn mới giữa Ciudad Real và Puertollano. Quan trọng nhất, để đáp ứng vai trò phục vụ World Expo, tuyến phải được kéo dài đến Seville, chính thức biến dự án thành tuyến đường sắt tốc độ cao Madrid-Seville như hiện nay.

Tiêu chuẩn hóa công nghệ – Nền tảng cho hệ thống tốc độ cao
Song song đó, một quyết định công nghệ quan trọng khác được đưa ra khi tuyến được điện khí hóa 25 kV AC – tiêu chuẩn quốc tế cho đường sắt tốc độ cao. Kết hợp với khổ tiêu chuẩn, điều này đồng nghĩa dự án không còn là nâng cấp tuyến truyền thống mà trở thành một hệ thống hoàn toàn mới, được thiết kế từ đầu cho vận hành tốc độ cao với vận tốc thiết kế lên tới 270 km/h.

Giai đoạn thi công – Nỗ lực kỹ thuật quy mô lớn
Bất chấp những thay đổi muộn, thách thức kỹ thuật lớn và áp lực tiến độ, dự án vẫn được triển khai đúng kế hoạch. Việc thi công chính thức bắt đầu năm 1989 khi Vua Juan Carlos đặt thanh ray đầu tiên, và chỉ ba năm sau, vào ngày 20 tháng 4 năm 1992, tuyến được khánh thành. 

Công trình có quy mô kỹ thuật rất lớn với chiều dài 471 km, bao gồm 38 triệu m³ đất đào, hơn 35 triệu m³ đắp nền, 31 cầu cạn với tổng chiều dài gần 10 km và 17 đường hầm dài hơn 15 km. Ngoài ra, 161 cầu vượt và 101 hầm chui được xây dựng để đảm bảo tách biệt hoàn toàn các giao cắt.

Điều kiện địa chất và môi trường – Thách thức đa dạng
Địa hình đa dạng tạo ra nhiều thách thức, đòi hỏi kỹ thuật đào hầm tiên tiến và thiết bị chuyên dụng để xử lý nhiều loại địa chất khác nhau, từ đá granite, sa thạch đến tầng chứa nước và các cấu trúc muối. Vấn đề bảo vệ môi trường cũng đóng vai trò quan trọng với các phương pháp thi công mới nhằm giảm thiểu tác động đến hệ sinh thái nhạy cảm. Trong quá trình thi công, nhiều phát hiện khảo cổ đã được ghi nhận, buộc phải điều chỉnh tuyến tạm thời gần Córdoba để bảo tồn các di tích này.

Công nghệ đổi khổ – Giải pháp kết nối mạng lưới
Việc xây dựng hạ tầng chỉ là một phần của bài toán. Tây Ban Nha còn phải giải quyết vấn đề khác biệt khổ đường với châu Âu. Trước đây, tàu phải dừng tại biên giới như Irun hoặc Portbou để đổi khổ thông qua hệ thống Talgo (2). Với tuyến tốc độ cao mới sử dụng khổ tiêu chuẩn, công nghệ này được phát triển thêm.
(2) Hệ thống Talgo là một giải pháp thiết kế đoàn tàu đường sắt đặc biệt, kết hợp giữa cấu trúc toa xe nhẹ, khớp nối linh hoạt và hệ thống bánh xe cải tiến nhằm tối ưu hóa vận hành trên nhiều điều kiện hạ tầng. Điểm nổi bật nhất của hệ thống Talgo nằm ở khả năng tự động đổi khổ đường ray khi đang di chuyển, giúp tàu có thể chạy liên tục giữa các mạng lưới có tiêu chuẩn khác nhau.

Các hệ thống đổi khổ thế hệ mới được lắp đặt gần Madrid, Córdoba và Seville, cho phép tàu Talgo Series 200, có thể đạt 200 km/h – chuyển đổi liền mạch giữa mạng tốc độ cao và mạng truyền thống, mở rộng dịch vụ đến Málaga, Cádiz và Huelva. Sau đó, công nghệ tiếp tục phát triển với các hệ thống của CAF và các nền tảng tích hợp do ADIF phát triển, cho phép xử lý nhiều công nghệ trong cùng một hệ thống, nâng cao hiệu quả và giảm chi phí.

Tích hợp công nghệ – Hệ thống lai phức tạp
Một thách thức lớn khác là tích hợp các hệ thống công nghệ khác nhau. Tuyến Madrid-Seville kết hợp hệ thống tín hiệu của Đức với đoàn tàu của Pháp, tạo nên một hệ thống lai chưa từng có. Điều từng được xem là gần như không thể đã trở thành một trong những thành tựu đầu tiên của Tây Ban Nha trong lĩnh vực đường sắt tốc độ cao, chứng minh khả năng tích hợp công nghệ phức tạp và đặt nền tảng cho mở rộng sau này.

Ga đường sắt – Tái định nghĩa không gian vận tải
Dự án cũng thay đổi hoàn toàn khái niệm về nhà ga tại Tây Ban Nha. Ga Puerta de Atocha ở Madrid được cải tạo quy mô lớn để phục vụ tàu tốc độ cao, trong khi tại Seville, ga Santa Justa hoàn toàn mới được xây dựng. Những công trình này thiết lập tiêu chuẩn mới về thiết kế và chức năng, ảnh hưởng đến việc xây dựng và hiện đại hóa các nhà ga trên toàn mạng lưới tốc độ cao sau này.

Hiệu quả vận hành – Thay đổi thị trường vận tải
Khi đi vào vận hành, tuyến có 12 chuyến mỗi ngày, 6 chuyến mỗi chiều, với thời gian di chuyển dưới 3 giờ giữa Madrid và Seville, so với hơn 7 giờ trước đó. Tác động được tạo ra gần như ngay lập tức – chỉ sau 6 tháng, các tuyến shuttle được bổ sung giữa Madrid, Ciudad Real và Puertollano, tàu tốc độ cao chiếm 50% thị phần vận tải và số lượng hành khách tăng gấp đôi. 

Về lâu dài, đường sắt đạt 85% thị phần, vượt xa hàng không, và đến cuối những năm 1990, số hành khách bằng tàu cao gấp hơn 4 lần máy bay trên tuyến này. Tuyến không chỉ đáp ứng nhu cầu hiện hữu mà còn tạo ra nhu cầu mới, làm thay đổi hoàn toàn mô hình di chuyển tại Tây Ban Nha.

Đoàn tàu – Bước tiến công nghệ lớn
Các đoàn tàu Series 100 do Alstom sản xuất đánh dấu bước tiến lớn về công nghệ. Chúng có thể đạt tốc độ 300 km/h với công suất 8.800 kW, hoạt động được cả trên hệ thống 25 kV AC và 3.000 V DC, cho phép tiếp cận mạng lưới truyền thống khi cần. Với động cơ đồng bộ, hệ thống treo khí nén và phanh tiên tiến có chức năng chống bó cứng, các đoàn tàu này thiết lập tiêu chuẩn mới về hiệu suất, độ tin cậy và trải nghiệm hành khách.

Tác động chiến lược – Bước ngoặt của hệ thống đường sắt
Tuyến Madrid-Seville trở thành dự án công lớn nhất tại Tây Ban Nha trong thế kỷ 20 và là thành tựu kỹ thuật đường sắt quan trọng nhất của quốc gia vào thời điểm đó. Với tổng mức đầu tư khoảng 3 tỷ euro, bao gồm xây dựng, nghiên cứu, bảo vệ môi trường và giải phóng mặt bằng, dự án thể hiện cam kết mạnh mẽ trong hiện đại hóa hệ thống đường sắt. 

Quan trọng hơn, nó đánh dấu bước ngoặt – từ một mạng lưới khó vượt quá 160 km/h trở thành hệ thống có thể vận hành gần 300 km/h, giải quyết hạn chế về năng lực, nâng cao chất lượng dịch vụ và khôi phục sức cạnh tranh của đường sắt. Quan trọng nhất, nó chứng minh rằng đường sắt tốc độ cao có thể thay đổi căn bản cách con người di chuyển, không chỉ bằng tốc độ mà bằng việc tái cấu trúc toàn bộ thị trường vận tải.

Giai đoạn hiện tại – Hướng tới hiệu suất cao hơn
Sau thành công đó, mạng lưới tốc độ cao Tây Ban Nha tiếp tục mở rộng từ Madrid theo mô hình tỏa tia ra toàn quốc. Tuy nhiên, hiện nay quốc gia này đang bước vào một giai đoạn mới, khi trọng tâm không còn chỉ là mở rộng mà là nâng cao hiệu suất. 

Có kế hoạch tăng tốc độ vận hành trên các hành lang chính, đặc biệt là tuyến Madrid – Barcelona, lên tới 350 km/h. Để hiện thực hóa mục tiêu này, Renfe đã triển khai gói thầu lớn cho tối đa 40 đoàn tàu tốc độ cao thế hệ mới, với giá trị ước tính khoảng 1,8 tỷ euro.

Cạnh tranh công nghệ – Cuộc đua sản xuất đoàn tàu mới
Nhiều nhà sản xuất lớn đang tham gia cạnh tranh, bao gồm Siemens Mobility với nền tảng Velaro Nova, Talgo với phiên bản Avril tốc độ cao hơn, Hitachi Rail với nền tảng ETR1000 và Alstom với Avelia Horizon, còn gọi là TGV-M. Ngoài ra, cũng có nhiều suy đoán về khả năng tham gia của các nhà sản xuất Trung Quốc, những đơn vị có thể đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và tiến độ khắt khe. Theo điều kiện đấu thầu, 5 đoàn tàu đầu tiên phải được bàn giao trong vòng 40 tháng, và toàn bộ đội tàu phải đi vào vận hành trong 78 tháng, với tốc độ sản xuất rất tham vọng – một đoàn tàu mỗi 6 tuần.

Kết luận
Tuyến Madrid – Seville không chỉ là một dự án hạ tầng thành công, mà còn là bước ngoặt mang tính hệ thống, đưa Tây Ban Nha từ một mạng lưới lạc hậu trở thành một trong những quốc gia dẫn đầu thế giới về đường sắt cao tốc. Quan trọng hơn, nó chứng minh rằng đầu tư đúng vào công nghệ và cấu trúc mạng lưới có thể không chỉ cải thiện vận tải, mà còn tái định hình toàn bộ hành vi di chuyển và thị trường giao thông ở cấp quốc gia.

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

 

Nguồn: Railways Explained