Tranh luận nóng

Công nghệ nào cho đường sắt tốc độ cao Bắc-Nam?

Thứ Ba, 13/10/2020 09:38

(Diễn đàn trí thức) - Tư vấn đề xuất loại hình công nghệ đường sắt tốc độ cao cho Việt Nam, đồng thời so sánh chi phí đầu tư theo các phương án công nghệ.

Trong báo cáo nghiên cứu tiền khả thi dự án đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam, liên danh tư vấn TEDI – TRICC - TEDISOUTH đề xuất kịch bản cho phát triển đường sắt trên trục Bắc-Nam như sau: nâng cấp tuyến đường sắt hiện hữu đường đơn, khổ 1.000mm để tối ưu hóa năng lực khai thác đường đơn để đáp ứng nhu cầu vận tải hành khách và hàng hóa trong giai đoạn từ nay tới năm 2030. Sau khi đưa đường sắt tốc độ cao vào khai thác, vai trò của tuyến đường sắt hiện tại sẽ chuyển dần sang phục vụ vận chuyển hàng hóa và khách địa phương.

Đầu tư xây dựng mới tuyến đường sắt tốc độ cao, đường đôi, khổ 1.435mm điện khí hóa, khai thác riêng tàu khách với tốc độ khai thác tối đa 320km/h.

Từ đây, tư vấn đề xuất loại hình công nghệ đường sắt tốc độ cao cho Việt Nam.

Cong nghe nao cho duong sat toc do cao Bac-Nam?
Ông Đào Ngọc Vinh, Phó Tổng Giám đốc Tổng công ty Tư vấn thiết kế giao thông vận tải (TEDI) trình bày báo cáo tóm tắt Báo cáo nghiên cứu tiền khả thi dự án đường sắt tốc độ cao Bắc-Nam tại diễn đàn do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam tổ chức. Ảnh: Vusta

Đường sắt tốc độ cao chạy trực tiếp trên ray phù hợp với Việt Nam

Theo tư vấn, hiện trên thế giới có 3 loại hình đường sắt tốc độ cao là: đường sắt tốc độ cao chạy trên ray, đường sắt tốc độ cao chạy trên đệm từ (Maglev) và đường sắt tốc độ cao chạy trong ống (hyperloop).

Trong các loại hình trên, loại hình chạy trực tiếp trên ray đã được xây dựng từ 1964 tại Nhật Bản và hiện đang được phát triển ứng dụng tại nhiều nước trên thế giới, đặc biệt sự tăng trưởng nhanh chóng tại Trung Quốc trong 10 năm gần đây. Loại hình này đã được kiểm nghiệm đảm bảo mức độ an toàn và chi phí đầu tư hợp lý.

Loại hình Maglev có tốc độ khai thác nhanh nhưng chi phí đầu tư quá cao nên khả năng ứng dụng rộng rãi còn bị hạn chế.

Với Hyperloop là loại hình đang được nghiên cứu. Loại hình này có tốc độ đặc biệt nhanh, thậm chí hơn cả máy bay. Tại các nước phát triển vẫn đang tiến hành thử nghiệm để đánh giá, tính an toàn, mức độ tin cậy trong vận hành khai thác, việc phân tích lựa chọn loại hình công nghệ này tại thời điểm hiện nay là chưa đủ cơ sở.

Do vậy, tư vấn cho rằng, loại hình đường sắt tốc độ cao chạy trực tiếp trên ray là phù hợp để xây dựng trên trục Bắc - Nam.

Tư vấn dẫn định nghĩa về đường sắt tốc độ cao chạy trên ray của Hiệp hội Đường sắt quốc tế (UIC) như sau:  Đường sắt tốc độ cao là một hệ thống cho phép tàu khai thác với vận tốc ≥ 250Km/h trên tuyến đường sắt xây dựng mới, hoặc đạt đến 200Km/h trên tuyến đường sắt hiện tại.

Luật Đường sắt 2017 định nghĩa: Đường sắt tốc độ cao là một loại hình đường sắt quốc gia có tốc độ thiết kế từ 200km/h trở lên, có khổ đường 1.435mm, đường đôi, điện khí hóa.

Như vậy, đường sắt tốc độ cao được hiểu là loại hình đường sắt khai thác ở một dải tốc độ như sau: +) Đường nâng cấp: có tốc độ từ 200Km/h trở lên; +) Đường xây mới có tốc độ 250Km/h trở lên.

Theo tư vấn, trên thế giới có thể phân thành 3 nhóm nước có công nghệ đường sắt tốc độ cao trên ray:

Một là nhóm nước công nghệ gốc: Có 4 nước đã tự nghiên cứu và phát triển công nghệ đường sắt tốc độ cao đó là Nhật Bản, Pháp, Đức và Ý.

Hai là nhóm các nước tiếp nhận và sử dụng: Đài Loan (Trung Quốc), Ấn Độ (nhập khẩu từ Nhật Bản); Bỉ, Anh, Hà Lan (nhập khẩu từ Pháp) và Nga (nhập khẩu từ Đức).

Ba là nhóm nước tiếp nhận, sử dụng và đã có thể sản xuất, xuất khẩu: Trung Quốc (nhập khẩu từ Nhật Bản, Pháp và Đức); Hàn Quốc (nhập khẩu từ Pháp) và Tây Ban Nha (nhập khẩu từ Pháp và Đức).

Việc phát triển công nghệ đường sắt tốc độ cao của các nước sở hữu công nghệ gốc đều được xem xét trên các tiêu chí đảm bảo phù hợp với các điều kiện cụ thể của mỗi quốc gia như. Qua nghiên cứu, tổng hợp có 3 tiêu chí cơ bản đó là:  Hệ thống đường sắt tốc độ cao cần phù hợp với các điều kiện tự nhiên và xã hội
của quốc gia; Tuyết đối an toàn và tiện lợi cho hành khách; Giảm chi phí đầu tư ban đầu cũng như chi phí duy tu bảo dưỡng

Khi nghiên cứu phát triển (nước có công nghệ gốc) hay lựa chọn công nghệ (nước ứng dụng công nghệ) đường sắt tốc độ cao, bất kỳ quốc gia nào cũng cần đảm bảo sự phù hợp của công nghệ với các yếu tố như điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội, thói quen đi lại của người dân,…nhằm mục đích nâng cao khả năng phục vụ và giảm giá thành.

Từ nghiên cứu về lịch sử hình thành công nghệ cũng như sự lựa chọn công nghệ của các nước như Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc, Ấn Độ, tư vấn làm phép so sánh công nghệ đường sắt tốc độ cao trên thế giới.

Mặc dù trên thế giới có 4 quốc gia sở hữu công nghệ gốc, nhưng đến nay có 2 quốc gia phát triển đường sắt tốc độ cao và đạt được những thành tựu nổi bật về công nghệ đó là Nhật Bản và Pháp. Đặc điểm khác biệt về công nghệ tại các quốc gia này cũng đại diện cho các xu hướng công nghệ hiện nay trên thế giới.

Đối với Việt Nam, theo tư vấn, các nghiên cứu trước đây như KOICA (năm 2007) đề xuất công nghệ KTX của Hàn Quốc (động lực sức kéo tập trung, công nghệ truyền tín hiệu qua mạch điện đường ray).

VJC (năm 2010) và JICA (năm 2013) đều đề xuất công nghệ Shinkansen của Nhật Bản (động lực sức kéo phân tán, công nghệ truyền tín hiệu qua mạch điện đường ray).

Lần này, theo tư vấn, khảo sát, thống kê cho thấy các chi phí về thiết bị đoàn tàu, điện, thông tin tín hiệu chỉ chiếm khoảng 10% cơ cấu tổng mức đầu tư đối với tuyến đường sắt tốc độ cao. Mặt khác độ an toàn, tin cậy phần lớn do các thiết bị trên chi phối, do đó cần lựa chọn các loại thiết bị vận hành tốt nhất để đảm bảo an toàn trong khai thác.

Trên nguyên tắc lựa chọn công nghệ đảm bảo tính đồng bộ, tiếp cận các công nghệ tiên tiến; thuận lợi cho việc tiếp nhận, chuyển giao sau này, tư vấn kiến nghị lựa chọn công nghệ đường sắt tốc độ cao cho Việt Nam như sau: Công nghệ động lực đoàn tàu là động lực phân tán EMU. Công nghệ tín hiệu điều khiển sẽ sử dụng công nghệ tín hiệu điều khiển qua sóng vô tuyến, đóng đường sử dụng phân khu di động.

So sánh chi phí đầu tư theo các phương án công nghệ

Đây là một nội dung trong báo cáo nghiên cứu tiền khả thi dự án đường sắt tốc độ cao Bắc-Nam. Theo đó, việc so sánh chi phí đầu tư theo mỗi công nghệ được thực hiện bao gồm chi phí mua sắm hệ thống thông tin tín hiệu, đoàn tàu và các chi phí đầu tư về hạ tầng tương ứng.

Về chi phí mua sắm hệ thống thông tin tín hiệu và đoàn tàu: Việc xác định đơn giá thực đối với chi phí mua sắm hệ thống thông tin tín hiệu và đoàn tàu là khá khó khăn. Tuy nhiên tổng chi phí này thường chỉ chiếm khoảng 10% trong cơ cấu tổng mức đầu tư nên có thể đánh giá sự chênh lệch về chi phí mua sắm giữa các loại hình công nghệ khác nhau ảnh hưởng tới toàn bộ chi phí của dự án là không nhiều.

Về chi phí đầu tư hạ tầng: Việc sử dụng các loại hình công nghệ khác nhau có ảnh hưởng khá lớn tới hệ thống kết cấu hạ tầng. Công nghệ đoàn tàu Nhật Bản có mức độ kín khít cao, khả năng cân bằng tốt, thiết kế dạng khí động học sử dụng đoàn tàu mũi dài dẫn tới cho phép giảm tiết diện hầm, giảm cự ly giữa tim 2 tuyến đường đôi kéo theo giảm bề rộng nền đường và cầu.

Cụ thể, đối với bề rộng nền đường: Theo tính toán bề rộng nền đường theo công nghệ Nhật Bản có thể giảm được 5% so với châu Âu và 18% so với Trung Quốc chi phí xây dựng nền đường.

Đối với bề rộng cầu:  Theo tính toán thông thường bề rộng cầu theo công nghệ Nhật Bản có thể giảm được 10% chi phí xây dựng cầu.

Đối với bề rộng hầm: Do khoảng cách giữa 2 tim đường cũng như công nghệ phương tiện và quy trình phòng chống cháy nổ tại mỗi loại hình công nghệ là khác nhau nên diện tích hầm cũng có sự khác biệt. Theo công nghệ Nhật Bản, sử dụng hầm đôi với cự ly giữa hai tim đường sắt nhỏ hơn, đồng thời ứng phó với sự cố cháy nổ trên nguyên tắc đoàn tàu sẽ thoát ra khỏi hầm thay vì đỗ lại để sơ tán hành khách ngay trong hầm như ở châu Âu.

Tất cả những yếu tố trên đã giúp cho diện tích mặt cắt ngang hầm của Nhật Bản tối ưu hơn các loại hình công nghệ khác. Theo tính toán sơ bộ, bề rộng hầm theo công nghệ Nhật Bản có chi phí xây dựng hầm thấp hơn khoảng 30% so với các công nghệ khác.

Tổng hợp tính toán sơ bộ chi phí hạ tầng đối với tuyến đường sắt tốc độ cao Bắc
Nam như sau:

Cong nghe nao cho duong sat toc do cao Bac-Nam?

Việc sử dụng đoàn tàu mũi dài sẽ làm tăng chiều dài ke ga và sẽ tăng chi phí đầu tư hạ tầng. Tuy nhiên mức tăng này không lớn.

Về mức tiêu thụ năng lượng: Theo nguồn MLIT, đoàn tàu Nhật Bản được chế tạo sử dụng vật liệu hợp kim nhôm nên có trọng lượng nhẹ làm giảm tiêu thụ điện năng. Mức tiêu thụ điện năng của Nhật Bản 0,06 kWh/khách-Km so với mức 0,07 kWh/khách-Km của công nghệ đoàn tàu châu Âu.

Từ các phân tích về chi phí nêu trên cho thấy sử dụng công nghệ Nhật Bản cho thấy có ưu thế về mặt giá thành được xuất phát từ việc tiết kiệm các chi phí đầu tư về hạ tầng.

Các tiêu chuẩn kỹ thuật chủ yếu

Trên cơ sở kết quả phân tích lựa chọn phương án phát triển đường sắt trên trục Bắc – Nam và định hướng lựa chọn sơ bộ công nghệ đường sắt tốc độ cao dự kiến áp dụng tại Việt Nam, tư vấn đề xuất một số tiêu chuẩn kỹ thuật chủ yếu của dự án như sau:

Cong nghe nao cho duong sat toc do cao Bac-Nam?
Thành Luân