Maglev — phương tiện giao thông tương lai hay ngõ cụt công nghệ?

Phương tiện giao thông levitacion từ từ (maglev) là công nghệ trong đó phương tiện giao thông bay trên đường dẫn (đường ray) và di chuyển nhờ sự tương tác của từ trường, không có sự tiếp xúc cơ học với bề mặt. Nguyên tắc này, có vẻ như tương lai, đã được mô tả và cấp bằng sáng chế từ đầu thế kỷ XX (bằng sáng chế của kỹ sư người Đức Hermann Kemper, 1934). Tuy nhiên, việc thực hiện thực tế chỉ bắt đầu vào những năm 1970-1980. Ngày nay, sau nhiều thập kỷ thí nghiệm và dự án pilôt, câu hỏi liệu maglev có phải là phương tiện giao thông tương lai hay không vẫn còn mở và gây ra những cuộc tranh luận gay gắt giữa các kỹ sư, các nhà kinh tế và các nhà quy hoạch đô thị.

Nguyên lý hoạt động và các ưu điểm chính: tại sao lại «bơi trên không»?

Công nghệ dựa trên hai hiện tượng vật lý cơ bản:

1. Levitacion từ tính: Sử dụng các điện từ, tạo ra từ trường đẩy ra khỏi từ trường trên đường dẫn. Điều này cho phép tàu bay trên cao 10-20 mm, loại bỏ hoàn toàn ma sát giữa bánh xe và ray — nguồn cản và mòn chính trong đường sắt truyền thống.

2. Động cơ tuyến tính: Thay vì sử dụng rôto quay, sử dụng «stator dãn ra» được đặt dọc theo con đường. Từ trường chạy dọc theo stator tương tác với từ tính trên phương tiện, đẩy hoặc giảm tốc độ.

Điều này là nguyên nhân của các ưu điểm chính của maglev:

• Độ nhanh chóng vượt bậc. Việc không có ma sát cho phép đạt tốc độ trên 600 km/giờ. Kỷ lục hiện tại là 603 km/giờ thuộc về tàu hỏa nhanh L0 Series Maglev của Nhật Bản (2015). Để so sánh: tốc độ của các tàu hỏa nhanh (VSP) hiếm khi vượt quá 350-380 km/giờ.

• Mức độ ồn và rung động thấp. Di chuyển không có tiếng đập của bánh xe và ma sát, làm cho maglev trở nên sạch hơn về mặt ô nhiễm tiếng ồn.

• Hiệu suất năng lượng cao ở tốc độ cao. Tại tốc độ trên 400 km/giờ, maglev hiệu quả hơn VSP, vì các tổn thất năng lượng chính của VSP liên quan đến cản gió, trong khi maglev không có tổn thất ma sát ma sát.

• Độc lập với điều kiện thời tiết (băng giá, tuyết rơi) và khả năng vượt qua những dốc陡峭 hơn.

Kinh nghiệm toàn cầu: từ thành công đến thất bại

Trên thế giới có một số dự án quan trọng, minh họa cho sự khác nhau của công nghệ:

1. Trung Quốc, Maglev Thượng Hải (Transrapid): Được đưa vào hoạt động vào năm 2004, kết nối sân bay Pudong với thành phố (30 km trong 7-8 phút, tốc độ 430 km/giờ). Đây là maglev duy nhất trên thế giới được hoạt động thương mại trên các tuyến đường cao tốc. Nó hoạt động ổn định, nhưng là một công nghệ trình diễn công nghệ cao hơn là phương tiện giao thông đại chúng.

2. Japan, tuyến Tōyō Shinkansen (L0 Series Maglev): Dự án tham vọng nhất. Sử dụng công nghệ từ tính siêu dẫn (được làm lạnh bằng heli lỏng). Sau nhiều năm thử nghiệm, việc xây dựng tuyến đường thương mại Tokyo – Nagoya (286 km) đã bắt đầu, với kế hoạch đưa vào hoạt động vào năm 2027. Tàu sẽ vượt qua khoảng cách này trong 40 phút (tốc độ lên đến 505 km/giờ). Dự án đối mặt với chi phí khổng lồ (khoảng 55 tỷ đô la) và khó khăn trong việc xây dựng đường (90% là đường hầm).

3. Úc, tuyến Incheon Airport Maglev: Maglev tốc độ thấp (tối đa 110 km/giờ), hoạt động như phương tiện giao thông đô thị từ năm 2016. Chứng minh rằng công nghệ này có thể được áp dụng cho các chuyến đi đô thị, nhưng không bộc lộ tiềm năng tốc độ của nó.

4. Đức: từ chối Transrapid. Mặc dù đã phát triển công nghệ Transrapid và xây dựng đường ray thử nghiệm, dự án đã bị đóng cửa sau một vụ tai nạn nghiêm trọng vào năm 2006 và do chi phí không thể chấp nhận được. Đây là một ví dụ rõ ràng về ưu thế công nghệ, nhưng không tìm thấy cơ sở kinh tế và chính trị.

Nguyên nhân cản trở: tại sao maglev không ở mọi nơi?

Kết luận: công nghệ niêm chì, không phải là tương lai toàn diện

Maglev khó trở thành phương tiện giao thông thay thế đường ray hoặc máy bay trên quy mô toàn cầu. Thay vào đó, nó đại diện cho công nghệ niêm chì cao cấp. Tương lai tiềm năng của nó nằm trong một số lĩnh vực hẹp:

• Đường cao tốc siêu tốc giữa các thành phố lớn (khoảng cách 500-1500 km), nơi nó có thể cạnh tranh với hàng không, như dự kiến tại Nhật Bản.

• Hệ thống giao thông trung tâm để kết nối các sân bay lớn với trung tâm kinh doanh (ví dụ: Thượng Hải).

• Giải pháp đô thị dưới dạng các tuyến đường thấp tốc, nơi các ưu điểm chính là tiếng ồn thấp và không có rung động.

Do đó, maglev là một thành tựu công nghệ xuất sắc, đã chứng minh khả năng hoạt động của mình. Nhưng số phận của nó là một bài học về việc tương lai của phương tiện giao thông không chỉ do vật lý quyết định mà còn do kinh tế, logistics, cơ sở hạ tầng hiện có và sự sẵn sàng của xã hội để đầu tư lớn. Nó sẽ trở thành phương tiện giao thông «tương lai» cho các ứng dụng cụ thể, cục bộ, trong khi phần lớn các chuyến đi vẫn phụ thuộc vào các hệ thống truyền thống phát triển tiến hóa.

Permanent link to this publication: