Đường sắt cao tốc: 'Đắt xắt ra miếng' và lựa chọn của Việt Nam

Các công nghệ đường sắt cao tốc tiêu biểu trên thế giới

Trên thế giới, đường sắt cao tốc (ĐSCT) chủ yếu dựa trên mô hình truyền thống, công nghệ tàu bánh thép chạy trên ray nhưng đã được cải tiến toàn diện để đáp ứng yêu cầu về tốc độ, an toàn và hiệu quả khai thác.

Hầu hết các hệ thống hiện đại như Shinkansen (Nhật Bản), TGV (Pháp), ICE (Đức) hay AVE (Tây Ban Nha) đều sử dụng công nghệ này. Những đoàn tàu này khai thác ở vận tốc từ 250 – 350 km/h, trên nền tảng hạ tầng riêng biệt, hệ thống điều độ tự động, tín hiệu số hóa và thiết kế khí động học nhằm tối ưu hóa năng lượng tiêu hao.

Tại Nhật Bản, hệ thống Shinkansen được đưa vào vận hành từ năm 1964 đã trở thành biểu tượng toàn cầu của đường sắt cao tốc. Các tuyến như Tokaido, Sanyo và Tohoku hiện khai thác ở tốc độ từ 240 đến 320 km/h, trên hạ tầng chuyên biệt không giao cắt với đường bộ hay đường sắt thường.

Điểm nổi bật của Shinkansen là hệ thống điều độ trung tâm (CTC) tự động hóa, kiểm soát chính xác khoảng cách giữa các đoàn tàu, cùng thiết kế khí động học giảm tiếng ồn và tiêu hao năng lượng. Kể từ khi đi vào hoạt động đến nay, hệ thống này chưa ghi nhận bất kỳ ca tử vong nào do tai nạn, cho thấy mức độ an toàn gần như tuyệt đối. Chi phí đầu tư trung bình của Shinkansen vào khoảng 40–50 triệu USD/km, tùy theo địa hình và tuyến cụ thể.

Châu Âu ưu tiên khả năng tích hợp giữa hạ tầng mới và mạng lưới truyền thống, tạo ra hệ thống linh hoạt nhưng vẫn đảm bảo tốc độ cao.

Pháp phát triển hệ thống TGV (Train à Grande Vitesse) với một định hướng khác: tốc độ cao nhưng linh hoạt. TGV có thể chạy trên cả hạ tầng tốc độ cao mới xây dựng (LGV) lẫn mạng lưới đường sắt truyền thống, cho phép mở rộng vùng phục vụ với chi phí hạ tầng thấp hơn.

Hệ thống tín hiệu TVM của Pháp truyền tín hiệu trực tiếp vào cabin lái, đảm bảo vận hành an toàn ở tốc độ khai thác trung bình 300 km/h. Trong thử nghiệm, TGV từng đạt tốc độ kỷ lục thế giới 574,8 km/h. Với triết lý "vừa tốc độ vừa thực dụng", TGV trở thành chuẩn mực cho các quốc gia châu Âu. Mức đầu tư trung bình của TGV khoảng 25–30 triệu USD/km.

Đức lại chọn phương án trung dung giữa tốc độ và khả năng tích hợp. Hệ thống InterCity Express (ICE) vừa khai thác trên tuyến tốc độ cao vừa tương thích với đường sắt thường, giúp tối ưu chi phí và tận dụng hạ tầng sẵn có.

Một số phiên bản như ICE-T sử dụng công nghệ nghiêng thân tàu giúp ổn định khi vào cua. Hệ thống kiểm soát hành trình hiện đại ETCS (European Train Control System) được tích hợp đồng bộ, cho phép vận hành hiệu quả ở tốc độ 250–320 km/h. Chi phí đầu tư dao động từ 25 – 40 triệu USD/km, tùy theo điều kiện thi công.

Tây Ban Nha nổi lên là quốc gia phát triển nhanh nhất hệ thống đường sắt cao tốc ở châu Âu với mạng lưới Alta Velocidad Española (AVE). Với tốc độ thương mại lên đến 310 km/h, AVE ứng dụng công nghệ TGV nhưng được bản địa hóa cao, phù hợp với điều kiện khí hậu khắc nghiệt của bán đảo Iberia.

Hệ thống này nổi bật ở khả năng chống nhiễu, cảnh báo sớm tai nạn và tích hợp xuyên biên giới châu Âu nhờ dùng khổ đường tiêu chuẩn. Nhờ địa hình thuận lợi, chi phí đầu tư của AVE tương đối thấp, chỉ khoảng 20 – 25 triệu USD/km.

Trung Quốc là quốc gia có mạng lưới đường sắt cao tốc lớn nhất thế giới với hơn 40.000 km tính đến năm 2024. Bắt đầu từ công nghệ chuyển giao từ Nhật Bản, Đức và Pháp, Trung Quốc đã bản địa hóa và phát triển thành các dòng CRH (China Railway High-speed) và Fuxing Hao với tốc độ khai thác từ 300–350 km/h.

Nhờ sản xuất nội địa gần 90% thiết bị, Trung Quốc giảm đáng kể chi phí đầu tư, trung bình khoảng 32 triệu USD/km, như tuyến Bắc Kinh – Thượng Hải dài 1.318 km. Ngoài ra, Trung Quốc cũng tiên phong trong ứng dụng dữ liệu lớn, tự động hóa và AI vào điều hành vận tải.

Tuy vậy, công nghệ bánh thép cũng tồn tại những giới hạn cố hữu như tiếng ồn lớn khi vận hành trên 300 km/h, hao mòn cơ học và chi phí bảo trì tăng dần theo thời gian. Trong nỗ lực vượt qua giới hạn này, một số quốc gia đã phát triển công nghệ Maglev – tàu đệm từ không tiếp xúc ray, sử dụng lực từ để nâng và đẩy tàu, loại bỏ hoàn toàn ma sát cơ học.

Tuyến Maglev Thượng Hải (Trung Quốc) hiện là tuyến thương mại duy nhất đang vận hành, đạt vận tốc 431 km/h và chỉ mất 7 phút để hoàn tất hành trình 30 km. Nhật Bản cũng đang xây dựng tuyến Tokyo – Nagoya theo công nghệ L0 Series, với tốc độ thiết kế 505 km/h.

Dù vượt trội về tốc độ và độ êm ái, Maglev gặp rào cản lớn về chi phí đầu tư – có thể gấp đôi tàu bánh thép – cũng như không tương thích với hạ tầng sẵn có, buộc phải xây dựng mới hoàn toàn từ đầu.

Xa hơn nữa là công nghệ Hyperloop – hệ thống giao thông siêu tốc trong ống chân không hoặc áp suất thấp, sử dụng lực từ để di chuyển ở tốc độ tiềm năng từ 600 đến 1.000 km/h. Mô hình này do Elon Musk khởi xướng và đang được một số công ty tại Mỹ, châu Âu, UAE thử nghiệm.

Tuy nhiên, đến nay vẫn chưa có tuyến thương mại nào được triển khai, phần lớn do chi phí quá cao, chưa có quy chuẩn kỹ thuật rõ ràng và rủi ro về an toàn khi thoát hiểm trong môi trường kín. Dù được kỳ vọng sẽ thay đổi hoàn toàn bản đồ giao thông toàn cầu, Hyperloop hiện vẫn là công nghệ nằm trên giấy nhiều hơn là trong thực tế.

Việt Nam chọn công nghệ nào?

Việc lựa chọn công nghệ đường sắt cao tốc không chỉ dựa vào tốc độ mà còn phải xét đến chi phí đầu tư, địa hình, mật độ dân cư, nhu cầu đi lại, khả năng vận hành và bảo trì, cũng như năng lực nội địa hóa thiết bị.

Việt Nam đã quyết định chọn công nghệ tàu bánh thép với tốc độ thiết kế từ 320 đến 350 km/h cho dự án đường sắt cao tốc Bắc – Nam. Tổng chiều dài hơn 1.500 km, chia làm hai giai đoạn, tổng vốn đầu tư dự kiến khoảng 62 tỷ USD – tức trung bình khoảng 40 triệu USD/km, tương đương với các quốc gia phát triển như Nhật Bản hay Đức.

Việc lựa chọn công nghệ bánh thép có nhiều ưu điểm, đặc biệt là tính kiểm chứng thực tế qua hàng chục năm vận hành tại các nền kinh tế lớn. Ngoài ra, Việt Nam có khả năng nội địa hóa dần về thi công và thiết bị. Tuy nhiên, con đường này cũng đặt ra nhiều thách thức lớn.

Một trong những rủi ro chính là hiệu quả khai thác thương mại. Nhiều chuyên gia tài chính đã cảnh báo, nếu giá vé không ở mức cao, dự án khó có thể đạt điểm hòa vốn do chi phí vận hành lớn và suất đầu tư cao. Điều này khiến bài toán dòng khách – giá vé trở thành nhân tố sống còn. Thêm vào đó là rủi ro tổ chức thi công, bảo trì, vận hành – vốn từng khiến nhiều dự án hạ tầng lớn ở Việt Nam chậm tiến độ hoặc đội vốn nghiêm trọng.

Các chuyên gia nhấn mạnh rằng nếu lựa chọn đúng công nghệ và có cơ chế đầu tư phù hợp, đường sắt cao tốc có thể trở thành động lực phát triển quốc gia trong 50 năm tới. Tuy nhiên, nếu triển khai dàn trải, không tính kỹ bài toán vận hành, giá vé và dòng khách thì đó có thể là gánh nặng hàng thập kỷ. Do đó, Việt Nam cần một chiến lược bài bản, nhất quán và minh bạch trong toàn bộ chuỗi đầu tư – thi công – khai thác để dự án không chỉ là giấc mơ tốc độ mà còn là cú hích thực sự cho nền kinh tế.