Vì sao Nhật Bản là nước đầu tiên có đường sắt cao tốc, xây dựng "thần tốc" trong 5 năm, nhưng thực chất lại là "công nghệ thấp, học từ nước ngoài"?

"Khoa học đường sắt" là sách được viết bởi chuyên gia công nghệ giao thông vận tải Kenichi Kawabe. Tập 23 nói về ''Tại sao Shinkansen lại ra đời ở Nhật Bản?''

60 năm trước, vào ngày 1/10/1964, tuyến Tokaido Shinkansen được khai trương. Đây không chỉ là tuyến Shinkansen đầu tiên của Nhật Bản mà còn là tuyến đường sắt hoạt động đầu tiên trên thế giới với tốc độ tối đa trên 200 km/h nên còn được gọi là “đường sắt cao tốc nguyên thủy”.

Tại sao Shinkansen lại ra đời ở Nhật Bản? Mục đích của Tokaido Shinkansen là gì và phương pháp nào được sử dụng để hiện thực hóa mục đích đó? Cuốn sách đã giúp chúng ta khám phá lý do từ cả góc độ lịch sử và công nghệ.

Tại sao Shinkansen được lên kế hoạch?

Quay trở lại cuối những năm 1950, khi Tokaido Shinkansen được lên kế hoạch. Có hai mục đích chính:

[A] Tăng cường năng lực vận chuyển của Tuyến chính Tokaido
[B] Nâng cao khả năng cạnh tranh của đường sắt

Trong đó, "Tăng năng lực vận chuyển của Tuyến chính Tokaido'' được cho là mục đích chính của việc xây dựng Tokaido Shinkansen.

Tuyến chính Tokaido là tuyến kết nối ba đô thị lớn tập trung ở Tokyo, Nagoya và Osaka. Vào cuối những năm 1950, không có Tokaido Shinkansen hoặc đường cao tốc song song, vì vậy Tuyến chính Tokaido hoạt động như một trục giao thông huyết mạch cho hành khách và hàng hóa.

Vào thời điểm đó, Tuyến chính Tokaido đang bị quá tải nghiêm trọng do nhu cầu vận tải tăng cao trong quá trình tái thiết sau chiến tranh. Vì lý do này, người ta đã lên kế hoạch xây dựng Tokaido Shinkansen thành một tuyến riêng biệt với Tuyến chính Tokaido để bổ sung năng lực vận chuyển.

Đồng thời, "Nâng cao khả năng cạnh tranh của đường sắt" là cần thiết để duy trì lợi thế của nó so với ô tô và máy bay.

Ở các quốc gia có đường sắt tiên tiến đã áp dụng đường sắt trước Nhật Bản (như Anh, Pháp, Đức và Hoa Kỳ), song năng lực cạnh tranh và tỷ trọng của đường sắt suy giảm sau Thế chiến thứ hai. Điều này là do sự phát triển nhanh chóng của ô tô và máy bay. Vì lý do này, các quốc gia có đường sắt phát triển bắt đầu bi quan rằng “đường sắt đang biến mất”, kết cục là họ không thể tạo ra đường sắt cao tốc hoàn chỉnh trước Nhật Bản.

Mặt khác, ở Nhật Bản những năm 1950, đường sắt vẫn chưa suy thoái. Điều này là do sự phát triển của ô tô và máy bay chậm hơn nhiều so với các nước có đường sắt phát triển. Tuy nhiên, năm 1951, Japan Airlines bắt đầu dịch vụ chở khách thường xuyên nối Tokyo, Osaka và Fukuoka. Năm 1957, việc xây dựng Đường cao tốc Meishin, đường cao tốc quốc gia đầu tiên của Nhật Bản, bắt đầu. Rõ ràng là nếu sự phát triển của ô tô và máy bay tiếp tục với tốc độ này thì vị thế của đường sắt sẽ bị đe dọa.

Do đó, Đường sắt Quốc gia Nhật Bản (hiện là Tập đoàn JR) đã nỗ lực tăng tốc nhằm duy trì thị phần vận tải giữa Tokyo và Osaka.

Năm 1957, Viện Nghiên cứu Công nghệ Đường sắt của Đường sắt Quốc gia Nhật Bản (nay là Viện Nghiên cứu Công nghệ Đường sắt, một tổ chức hợp tác vì lợi ích công) đã tổ chức một bài giảng có tựa đề “Khả năng của Tuyến Tokyo-Osaka 3 giờ”. Điều này chứng tỏ rằng về mặt kỹ thuật có thể cắt giảm thời gian di chuyển giữa Tokyo và Osaka, vốn thường mất hơn 6 giờ ngay cả trên các chuyến tàu tốc hành giới hạn, xuống chỉ còn 3 giờ.

Nói cách khác, Tokaido Shinkansen là tuyến đường sắt được lên kế hoạch không chỉ nhằm tăng năng lực vận chuyển của Tuyến chính Tokaido mà còn chuẩn bị cho kỷ nguyên ô tô và máy bay sắp đến.

“Phương tiện” để hiện thực hóa Tokaido Shinkansen

Nhật Bản đã làm thế nào để có được tuyến đường sắt thương mại nhanh nhất thế giới? Có nhiều cách để làm điều này, nhưng cuốn sách giới thiệu 3 cách chính sau đây.

[A] Học công nghệ đường sắt từ nước ngoài
[B] Nâng cao mức độ hoàn thiện bằng cách tận dụng tối đa công nghệ thấp
[C] Tận dụng di sản quá khứ

“Học công nghệ đường sắt từ nước ngoài” là một thực tế quan trọng trong việc xây dựng công nghệ Shinkansen. Các kỹ sư đường sắt Nhật Bản đã học được rất nhiều công nghệ đường sắt từ các nước đường sắt tiên tiến nêu trên. Ví dụ, công nghệ lái tốc độ cao được học từ Đức và Pháp, đã tiến hành thử nghiệm ở tốc độ trên 200km/h trước Nhật Bản.

Nói rõ hơn, Nhật Bản không hề “sao chép” công nghệ đường sắt nước ngoài. Bằng cách nghiên cứu công nghệ đường sắt học được từ nước ngoài và điều chỉnh nó cho phù hợp với đường sắt Nhật Bản, họ đã tạo ra Shinkansen, một hệ thống giao thông tốc độ cao chưa từng tồn tại trên thế giới.

Vào thời điểm đó, việc thu thập thông tin từ nước ngoài khó khăn hơn bây giờ rất nhiều. Điều này là do không có phương tiện liên lạc thuận tiện như Internet và có những hạn chế đối với việc đi lại nước ngoài.

"Sử dụng công nghệ thấp để nâng cao mức độ hoàn thiện'' là điều quan trọng trong việc hiện thực hóa vận tải đường sắt tốc độ cao an toàn và ổn định. Một số người có thể tưởng tượng Shinkansen là “sản phẩm công nghệ cao” nhưng thực tế nó là “sản phẩm công nghệ thấp”. Nói cách khác, từng công nghệ tạo nên Shinkansen đã có lịch sử sử dụng trên các tuyến đường sắt ở nước ngoài và không có gì mới lạ.

Đây không phải là một điều xấu. Điều này là do công nghệ thấp có độ tin cậy cao hơn công nghệ cao và là công nghệ quan trọng trong việc nâng cao sự hoàn thiện của hệ thống Shinkansen.

"Sử dụng di sản quá khứ'' rất quan trọng trong việc xây dựng Tokaido Shinkansen, trải dài hơn 500 km, trong thời gian ngắn chỉ hơn 5 năm.

“Các di sản của quá khứ” được đề cập ở đây đề cập đến các cơ sở vật chất như đất đường sắt có được trong dự án tàu cao tốc và các đường hầm mới được xây dựng một nửa. Chương trình Bullet Train là một chương trình tồn tại trước Thế chiến thứ hai. Ý tưởng là xây dựng một tuyến đường sắt mới song song với Tuyến chính Tokaido và Tuyến chính Sanyo và chạy tàu với tốc độ tối đa 200 km/h, nhưng kế hoạch này đã bị hủy bỏ do chiến tranh leo thang.

Nhiều địa điểm và cơ sở đường ray này đã được sử dụng để xây dựng Tokaido Shinkansen. Đó là lý do tại sao người ta có thể xây dựng một tuyến đường sắt dài như vậy trong một thời gian ngắn, khi công việc xây dựng chưa được cơ giới hóa như ngày nay.

Dựa trên những điều trên, có thể nói, sở dĩ tuyến Shinkansen Tokaido được khai trương ở Nhật Bản cách đây 60 năm là do sự kết hợp của nhiều điều kiện thuận lợi. Vào thời điểm đó, Nhật Bản đang trong thời kỳ tăng trưởng và có nhu cầu xây dựng các tuyến đường sắt mới, đồng thời có đủ năng lực để đảm nhận thách thức vận hành những đoàn tàu thương mại nhanh nhất thế giới. Đó là lý do tại sao Shinkansen được phát triển ở Nhật Bản và trở thành tuyến đường sắt thương mại.

Tác giả Kenichi Kawabe là chuyên gia/tác giả sách trong lĩnh vực công nghệ giao thông vận tải, sinh năm 1970, tốt nghiệp Khoa Kỹ thuật Đại học Tohoku và Trường Cao học Kỹ thuật Đại học Tohoku.