Trong tạp chí Khoa học dành cho trẻ em số tháng 10 năm 2022 , chúng tôi đã giới thiệu chi tiết về tiến trình của hệ thống điện và những công nghệ vẫn không thay đổi kể từ thời cổ đại, trong chuyên mục “Lịch sử Đường sắt Nhật Bản”. Ở đây, chúng ta sẽ đi sâu tìm hiểu về `` đoàn tàu '' là trụ cột của đường sắt Nhật Bản.
mục lục
Ba phần tư phương tiện đường sắt của Nhật Bản là tàu hỏa
Có 64.189 xe đang hoạt động trên toàn quốc (tính đến ngày 31/3/2020). Có nhiều loại phương tiện khác nhau, bao gồm đầu máy xe lửa, xe lửa, xe diesel, xe khách và xe chở hàng, nhưng xe lửa là loại phổ biến nhất. Có 49.665 xe, chiếm khoảng 3/4 tổng số đội xe.
Tàu hỏa là phương tiện chạy bằng động cơ chạy bằng điện lấy từ bên ngoài hoặc từ pin lắp trên xe. Những năm gần đây, tàu chạy bằng pin đã xuất hiện nhưng hầu như tất cả các đoàn tàu đều chạy bằng nguồn điện bên ngoài. Nó đến từ các dây điện trên cao treo phía trên phương tiện hoặc từ các đường ray truyền tải điện đặt bên ngoài đường ray chạy tàu.
Một đặc điểm chính khác của tàu hỏa là thân tàu có khoang hành khách để chở người và khoang hành lý hoặc hàng hóa để chở hành lý và hàng hóa. Một số phương tiện chạy bằng điện có thân chứa đầy máy móc đang chạy. Những phương tiện như vậy được gọi là đầu máy điện và có đặc điểm là chúng kéo một số lượng lớn ô tô khách và ô tô chở hàng không dùng điện.
Vì có rất nhiều chuyến tàu nên bạn có thể coi tàu hỏa là phương tiện đường sắt quen thuộc nhất. Ở các thành phố lớn, hầu hết tất cả các toa đi lại của JR và đường sắt tư nhân, cũng như các toa tàu điện ngầm, đều là tàu điện, và phần lớn các chuyến tàu tốc hành giới hạn của JR và đường sắt tư nhân cũng là tàu điện. Không có phương tiện Shinkansen nào khác ngoài tàu hỏa, và dòng N700S chuẩn bị cho Nishi-Kyushu Shinkansen khai trương vào ngày 23 tháng 9 tất nhiên là tàu điện.
Tại sao có nhiều xe lửa hơn xe diesel
1. Tàu hỏa tiết kiệm năng lượng
Nguồn năng lượng cho các phương tiện đường sắt ngày nay có thể được chia thành động cơ và động cơ diesel. Ô tô diesel, chạy bằng động cơ diesel, có khoang hành khách, khoang hành lý, khoang chở hàng trong thân cũng chạy khắp cả nước nhưng chỉ có 2.657 chiếc, tức khoảng 1/20 số đoàn tàu.
Tại sao lại có sự khác biệt như vậy? Xe diesel chủ yếu được sử dụng trên các tuyến đường có ít người sử dụng nên ít phổ biến hơn so với tàu hỏa. Điều này là do tàu hỏa có nhiều ưu điểm hơn so với ô tô chạy bằng dầu diesel, trong đó có những điểm tôi vừa đề cập.
Xe lửa được đặc trưng bởi hiệu quả năng lượng cao hơn so với xe diesel. Đây là câu chuyện đã cũ, nhưng vào những năm 1970, Đường sắt Quốc gia Nhật Bản, tiền thân của JR ngày nay, đã đo lường hiệu quả sử dụng năng lượng của các phương tiện sử dụng năng lượng như điện và dầu diesel và nhận thấy 26% phương tiện chạy bằng điện, so với dầu diesel. 25% số xe đang chạy. Dù chênh lệch chỉ là 1% nhưng nó tạo nên sự khác biệt rất lớn vì các toa tàu phải di chuyển hơn 5 triệu km trước khi hết tuổi thọ sử dụng.
2. Không thải ra khí thải và dễ bảo trì
Một ví dụ khác là ô tô chạy bằng diesel thải ra khí thải nhưng tàu hỏa thì không. Ngoài ra, động cơ diesel có nhiều bộ phận cơ khí nên khó bảo trì, các bộ phận bị mòn phải được thay thế mỗi khi kiểm tra. Tuy nhiên, động cơ hiện đại hầu như không có bộ phận nào bị hao mòn nên không cần bảo trì nhiều. Ngay cả động cơ điện Shinkansen, được sử dụng trong những điều kiện khắc nghiệt nhất, cũng có thể chạy mà không gặp vấn đề gì mà không cần tháo rời và kiểm tra động cơ, với quãng đường từ 200.000 km đến 400.000 km mỗi năm.
Nếu chỉ xét về tốc độ thì xe diesel cũng không khác. Trên thực tế, đã có thời điểm toa diesel được sử dụng cho các đoàn tàu có tốc độ trung bình nhanh nhất trong số các đoàn tàu tốc hành giới hạn trên tuyến JR thông thường. Tuy nhiên, khi nói đến việc chạy với tốc độ siêu cao 200km/h như Shinkansen, tôi không thể nghĩ đến điều gì khác ngoài tàu hỏa. Phần lớn đường sắt cao tốc không chỉ ở Nhật Bản mà trên toàn thế giới là tàu điện, chỉ một số ít sử dụng đầu máy điện.
Tàu tốc hành giới hạn "Super Inaba" được vận hành bởi các ô tô diesel dòng Kiha 187 của JR West. Dòng Kiha 187 có tốc độ tối đa 130 km/h, khiến nó trở thành một trong những phương tiện nhanh nhất dành cho các tuyến JR thông thường. Mặc dù có nhiều nhược điểm so với tàu hỏa nhưng ô tô diesel không chỉ có thể chạy ở những khu vực không có dây điện trên cao mà còn có thể chạy ở những khu vực có dây điện trên cao. (Hình ảnh do Jun Umehara cung cấp, chụp ngày 7 tháng 12 năm 2020)
3. Không cần lắp đặt nguồn năng lượng
Sự khác biệt lớn nhất giữa tàu hỏa và ô tô diesel là gì? Nó phụ thuộc vào việc nó có đủ năng lượng cần thiết để chạy hay không. Tàu có thể chạy ở bất cứ đâu miễn là chúng được cung cấp năng lượng từ nguồn bên ngoài. Trong số các chuyến tàu Shinkansen, tàu Nozomi kết nối trực tiếp với các tuyến Tokaido và Sanyo Shinkansen, có các chuyến khứ hồi một ngày rưỡi giữa Tokyo và Hakata, bao gồm hơn 3.000 km.
Nozomi từ Tokyo đến Ga Hakata trên Sanyo Shinkansen sử dụng tàu có tên N700A hoặc N700S. Một người chịu trách nhiệm bảo trì tàu sẽ đợi ở sân ga, trong thời gian ngắn tàu sẽ quay vòng và hướng đến Ga Tokyo, cách đó khoảng 1.100 km. (Hình ảnh do Jun Umehara cung cấp, chụp ngày 22 tháng 5 năm 2018)
Mặt khác, ô tô diesel phải chạy bằng dầu nhẹ, đây là năng lượng cung cấp năng lượng cho động cơ diesel. Chúng tôi muốn chở càng nhiều càng tốt nhưng do không gian có hạn nên giới hạn là khoảng 1000 lít mỗi xe. Tàu Limited Express trên tuyến JR thông thường chạy với tốc độ tối đa khoảng 120km/h có thể đi được quãng đường khoảng 1000km, nhưng nếu muốn chạy 3000km như Nozomi thì bạn phải đổ xăng hai lần một ngày.
Ngay cả khi các thiết bị như động cơ diesel trở nên nhỏ hơn và có thể chở nhiều dầu nhẹ hơn thì việc chạy nhanh vẫn khó khăn. 1000 lít dầu diesel nặng xấp xỉ 1 tấn, tính cả thùng dầu thì nặng gần 2 tấn. Nếu chở được 3000 lít thì nó nặng gần 6 tấn.
Tuy nhiên, nếu đi tàu, bạn không cần tích trữ năng lượng. Mỗi chiếc xe nhẹ hơn ít nhất 2 tấn so với một chiếc xe chạy bằng dầu diesel. Không cần phải nói, trọng lượng tàu nhẹ hơn để chạy nhanh hơn sẽ có lợi hơn, đó là lý do tại sao tàu Shinkansen là tàu điện.
Xe lửa phù hợp với đất nước Nhật Bản.
Nhiều người có thể thắc mắc liệu tàu Shinkansen có thể là đầu máy điện nếu chúng chạy bằng điện hay không. Trên thực tế, đầu máy điện được sử dụng trên tàu cao tốc TGV của Pháp.
Trên thực tế, tàu hỏa có động cơ được lắp riêng trên từng toa nên càng kết nối nhiều động cơ thì tổng công suất của tàu sẽ càng lớn. Động cơ của các đoàn tàu mang tên N700A và N700S chạy trên các tuyến Shinkansen Tokaido, Sanyo, Kyushu và Nishi-Kyushu có công suất 305kW, mỗi toa có 4 động cơ. Tàu Nozomi mà tôi đề cập ở trên có một đoàn tàu 16 toa, trong đó 14 toa có động cơ nên tổng công suất là 17.080kW.
Có thể tạo ra một đầu máy điện có công suất tương đương với Nozomi 16 toa. Tuy nhiên, nó quá nặng để chạy trên đường ray Shinkansen. Trọng lượng mà một chiếc xe có thể hỗ trợ được xác định bằng trọng lượng của mỗi trục trong số bốn trục trên một chiếc xe. Đối với Shinkansen, mỗi trục nặng 16 tấn, mỗi toa có thể nặng tới 64 tấn. Tuy nhiên, trọng lượng của một đầu máy điện có công suất 17.080 kW vẫn chưa đến 200 tấn, dù bạn có ước tính bao nhiêu đi chăng nữa.
Tôi nghĩ sẽ là một ý kiến hay nếu làm cho đường ray Shinkansen vững chắc hơn, nhưng Nhật Bản, một quốc gia có nhiều núi lửa, có địa chất kém nên không thể làm cho đường ray vững chắc hơn nhiều. Nhiều tuyến đường sắt cao tốc ở nước ngoài được xây dựng trên nền đá có địa chất tốt nên các phương tiện hạng nặng có thể chạy trên đó mà không gặp nhiều khó khăn.
Tóm lại, tàu hỏa tiết kiệm năng lượng, thân thiện với môi trường, không cần tiếp nhiên liệu, nhẹ và phù hợp để di chuyển tốc độ cao. Mặt khác, thiết bị phải được chuẩn bị sẵn sàng để cung cấp điện cho xe, cần phải bảo trì ngay cả khi đã hoàn thiện. Ngoài ra, do nhiều đầu máy được trang bị động cơ so với đầu máy điện nên công việc bảo trì hàng ngày gặp nhiều khó khăn. Tuy nhiên, có thể nói, tàu hỏa trở nên phổ biến vì chúng có nhiều ưu điểm hơn là nhược điểm và hơn hết là chúng phù hợp với đất nước Nhật Bản.
(Văn bản/Hình ảnh/Jun Umehara)
www-scmp-com.translate.goog
.
chả biết cụ đi làm thực tế bao giờ chưa, dễ ăn cắp thế thì VN giờ làm đc hết rồi. Em nói thật về hệ thống máy móc công nghiệp nặng người VN mình vận hành tốt đã là ok rồi.
