25/10/2024 13:30

Thế giới làm đường sắt tốc độ cao ra sao - Kỳ 3: Ước mơ tàu cao tốc của Hideo Shima

Nếu ông Shinji Sogo - nguyên chủ tịch Công ty Đường sắt quốc gia Nhật (JNR) - là người đưa ra ý tưởng phát triển đường sắt tốc độ cao Shinkansen và được coi là 'cha đẻ về chính trị' của dự án thì kỹ sư Hideo Shima đã giữ vai trò là 'cha đẻ kỹ thuật'.

Tạp chí Japan Railway & Transport Review nhận xét nếu không có Shima, có thể sẽ không có tàu cao tốc Nhật.

Trong các kỹ sư thiết kế giá chuyển hướng của tàu cao tốc có nhiều người đã từng tham gia nghiên cứu chế tạo máy bay tiêm kích Zero trong chiến tranh.

Hiệp hội Kỹ sư cơ khí Nhật - JSME

Mỗi toa tàu lắp một động cơ điện

Hideo Shima sinh ngày 20-5-1901 trong một gia đình "con nhà tông không giống lông cũng giống cánh". Ông là con trai đầu của Yasujiro Shima, một kỹ sư cơ khí lỗi lạc sau này trở thành kỹ sư trưởng của Đường sắt Chính phủ Nhật (tiền thân của JNR).

Sau khi học kỹ thuật cơ khí tại Đại học Hoàng gia Tokyo, ông được tuyển vào Đường sắt Chính phủ Nhật với bằng cấp kỹ sư thiết kế đầu máy xe lửa vào năm 1925. Ông đã góp phần phát triển thêm các đầu máy xe lửa hơi nước mạnh hàng đầu thế giới mà đỉnh cao là các đầu máy 2-8-2 D51 và D52 dành cho tàu hỏa chở hàng trong thời chiến và đầu máy 4-6-4 C62 dành cho tàu hỏa chở khách thời hậu chiến.

Năm 25 tuổi, kỹ sư mọt sách Hideo Shima đã mơ về một đoàn tàu thép có mũi hình viên đạn lướt trên đường ray chạy từ Osaka tới thủ đô Tokyo với vận tốc lên đến hơn 210km/h nếu đường ray không có khúc cua.

Giấc mơ của ông tưởng như chuyện JICA đang chờ chủ trương của Quốc hội về dự án đường sắt tốc độ cao

- Lần đầu tiên sử dụng Hệ thống điều khiển tàu hỏa (ATC) tự động điều chỉnh tốc độ tàu. Đặc biệt là các thiết bị giám sát địa chấn có chức năng phanh khẩn cấp nếu xảy ra động đất (thường xảy ra ở Nhật) và hệ thống điều khiển trung tâm từ nhà ga Tokyo.

Sau khi chủ tịch Shinji Sogo không được bổ nhiệm tiếp nhiệm kỳ thứ ba tại JNR do vốn đầu tư xây dựng đường sắt cao tốc Shinkansen vượt quá ngân sách, kỹ sư Hideo Shima cũng từ chức theo vào năm 1963 trước khi đoàn tàu cao tốc đầu tiên của Nhật rúc còi khởi hành vào ngày 1-10-1964. Sau đó, ông giữ chức chủ tịch Cơ quan Phát triển không gian quốc gia Nhật từ năm 1969-1977.

Ông đã được trao nhiều giải thưởng như giải thưởng Sperry của Hiệp hội Kỹ sư cơ khí Mỹ, huy chương vàng James Watt của Viện Kỹ sư cơ khí Anh và huân chương Công trạng văn hóa của Nhật. Ông qua đời ngày 18-3-1998, hưởng thọ 96 tuổi.

Hiện nay, tàu cao tốc Shinkansen Tokaido chạy với vận tốc tối đa 285km/h, thực hiện 372 chuyến mỗi ngày, vận chuyển trung bình khoảng 430.000 hành khách.

Giảm tiếng ồn từ chim cú và chim bói cá

TS Eiji Nakatsu nguyên là giám đốc phụ trách phát triển kỹ thuật và thử nghiệm tại Công ty Đường sắt Tây Nhật Bản (JR-West) đồng thời là thành viên Hiệp hội Chim hoang dã Nhật. Một ngày năm 1990, tại một cuộc hội thảo về chim, ông đã nghe kỹ sư thiết kế máy bay Seiichi Yajima giải thích cú là loài chim bay im lặng nhất vì lông cú không phát ra tiếng động.

Thế giới làm đường sắt tốc độ cao ra sao - Kỳ 3: Ước mơ tàu cao tốc của Hideo Shima - Ảnh 2.

Sau khi phân tích, nhóm thiết kế của ông biết rằng các lông nhỏ hình răng cưa nhô ra ở vành ngoài bộ lông cánh của chim cú có chức năng tách luồng không khí chạy qua cánh thành nhiều xoáy nhỏ, từ đó không gây tiếng động.

Họ đã mất bốn năm để tạo các "răng cưa" trên bộ cần tiếp điện trên nóc đoàn tàu để đáp ứng tiêu chuẩn tiếng ồn 70dBa. Từ năm 1994, các tàu cao tốc đếu đã thay thế bộ cần tiếp điện mới.

Đoàn tàu cao tốc lao vào đường hầm hẹp sẽ đẩy sóng áp suất không khí đến lối ra đường hầm. Sóng không khí bị đẩy sẽ gây tiếng nổ lớn đến mức cư dân ở xa 400m cũng nghe. Kỹ sư Nakatsu nhớ chim bói cá thường lao từ trên không xuống nước êm ru và cho rằng bí quyết nằm ở mỏ chim.

Nhóm thiết kế của ông đã nghiên cứu, thử nghiệm và chứng minh mũi tàu cao tốc Shinkansen giống mỏ chim bói cá sẽ đạt hiệu quả cao nhất.

Theo trang Japan for Sustainability (Nhật), mũi tàu Shinkansen dòng series 500 mới được khai thác từ ngày 22-3-1997 đã có hình dạng thuôn dài 15m và mặt cắt ngang gần như tròn giúp giảm áp suất không khí 30%, giảm mức sử dụng điện 15% và vận tốc tăng thêm 10% so với tàu thế hệ cũ, nhờ đó tàu sẽ chạy êm ái hơn.

Một kỹ sư đam mê tàu hỏa và một chủ doanh nghiệp "chịu chơi" đã hợp tác chế tạo tàu cao tốc. Quan hệ tin cậy giữa họ cuối cùng đã tan vỡ nhưng đường sắt tốc độ cao của Tây Ban Nha đã phát triển thành mạng lưới dài nhất châu Âu hiện nay.