Vận tải đường sắt

Đường sắt hoặc vận tải đường sắt là phương thức di chuyển hành khách và hàng hóa bằng các phương tiện có bánh được thiết kế đặc biệt để di chuyển trên đường ray (đường rầy).

Đường ray gồm hai thanh thép song song cố định trên nền với các thanh chịu lực như gỗ, bê tông, hay sắt thép (gọi chung là thanh tà vẹt), và khoảng cách giữa hai thanh ray (gọi là khổ đường) được duy trì không thay đổi. Các thanh ray và tà vẹt được đặt trên nền đã được cải tạo để chịu lực tốt như nền đá dăm hoặc nền bê tông. Đoàn tàu – gồm các phương tiện tự hành (đầu tàu) hoặc không tự hành (toa tàu) nối tiếp nhau – di chuyển trên đường ray với lực ma sát thấp hơn nhiều so với bánh xe cao su trên đường nhựa, giúp tiết kiệm năng lượng hơn cho đầu tàu khi kéo các toa tàu.

Tổng chiều dài hệ thống đường sắt toàn cầu khoảng 1,2 triệu km. Các toa tàu ngày càng được trang bị tiện nghi, tốc độ tàu cao nhất hiện nay đạt từ 250-300 km/h (dùng cho hành khách). Tàu sử dụng đệm từ có thể đạt tốc độ lên tới 500 km/h.

Lịch sử

Lịch sử giao thông đường sắt bắt đầu từ thế kỷ 6 TCN ở Hy Lạp cổ đại. Nó có thể được phân chia thành nhiều giai đoạn khác nhau, mỗi giai đoạn được đặc trưng bởi các phương tiện chính và loại vật liệu sử dụng để xây dựng đường sắt cũng như nguồn lực kéo tàu.

Thời kỳ đầu

Con đường ray đầu tiên, Diolkos, được xây dựng vào thế kỷ 6 trước Công nguyên, dài 6,4 km, được sử dụng để vận chuyển thuyền qua eo đất Corinth ở Hy Lạp. Trong thời kỳ đó, để di chuyển từ biển Ionian sang biển Aegea, tàu thuyền phải vòng qua bán đảo Peloponnese, nơi có nhiều mũi đá nguy hiểm. Con đường Diolkos đã giúp các tàu bè di chuyển an toàn hơn qua khu vực này. Những con tàu được đặt trên các xe chở do nô lệ hoặc súc vật kéo. Con đường được làm bằng đá vôi với hai rãnh song song để bánh xe di chuyển. Khoảng cách giữa hai rãnh là 1,5 m, có thể là cơ sở cho tiêu chuẩn khổ đường sắt sau này. Diolkos đã được sử dụng hơn 1.300 năm cho đến giữa thiên niên kỷ thứ nhất. Xe goòng kéo bằng ngựa trên các rãnh đá cũng đã xuất hiện ở Hy Lạp, Malta và các vùng thuộc Đế quốc La Mã ít nhất 2.000 năm trước.

Vào khoảng năm 1550, đường ray xuất hiện trở lại ở Châu Âu, nhưng lúc này ray vẫn được làm bằng gỗ. Những đường ray đầu tiên ở Anh được xây dựng vào đầu thế kỷ 17, chủ yếu để vận chuyển than từ các mỏ đến bến sông và kênh đào để chuyển lên thuyền. Trong giai đoạn này, bánh xe đã có gờ bên trong để giữ cho chúng không bị trật khỏi ray, tuy nhiên, đường ray gỗ vẫn nhanh chóng bị mòn và cần phải thay thế. Đến năm 1768, đường ray bắt đầu được phủ lớp sắt, giúp chúng trở nên bền hơn nhiều.

Cuối thế kỷ 18, đường ray sắt lần đầu tiên xuất hiện. Vào năm 1802, William Jessop, một kỹ sư người Anh, đã khai trương tuyến đường sắt công cộng đầu tiên tại Surrey, phía nam Luân Đôn. Dù vẫn dùng ngựa để kéo, tuyến đường này được coi là đường sắt công cộng đầu tiên trên toàn thế giới.

Đầu tàu hỏa đầu tiên do Richard Trevithick chế tạo và thử nghiệm vào năm 1804 tại Merthyr Tydfil, xứ Wales. Thử nghiệm không thành công do động cơ quá nặng làm hỏng đường ray. Đến năm 1807, tuyến đường sắt do ngựa kéo nối Swansea và Mumbles ở xứ Wales đã trở thành đường sắt chở hành khách đầu tiên trên thế giới.

Giai đoạn tiếp theo (1811 - nay)

Năm 1811, nhà phát minh người Anh John Blenkinsop đã thiết kế thành công đầu tàu hơi nước đầu tiên. Tuyến đường sắt sử dụng đầu máy này nối Middleton Colliery và Leeds ở Anh để vận chuyển than. Đầu máy được chế tạo bởi Matthew Murray từ công ty Fenton, Murray and Wood. Tuyến đường sắt này, gọi là Middleton Railway, là tuyến đầu tiên trên thế giới sử dụng đầu máy hơi nước cho mục đích thương mại và cũng là tuyến đường sắt đầu tiên ở Anh được xây dựng theo một đạo luật của Quốc hội.

Vào năm 1830, tuyến đường sắt Liverpool và Manchester hoàn thành, đánh dấu sự ra đời của tuyến đường nối các thành phố đầu tiên trên thế giới. Đầu tàu được thiết kế bởi George Stephenson và mang tên Rocket, đã trở nên nổi tiếng. Thành công của tuyến đường này chứng minh tính khả thi của phương thức vận tải mới, và đường sắt nhanh chóng lan rộng khắp nước Anh và toàn cầu. Nó trở thành phương tiện vận chuyển trên bộ chủ yếu trong gần một thế kỷ trước khi máy bay và ô tô xuất hiện.

Sau Chiến tranh thế giới thứ hai, đầu máy diesel và điện đã dần thay thế đầu máy hơi nước. Bắt đầu từ thập niên 1960, đường sắt cao tốc bắt đầu xuất hiện tại nhiều quốc gia, với Nhật Bản và Pháp là những người tiên phong.

Đường sắt cao tốc

Đường sắt cao tốc (viết tắt là ĐSCT hoặc HSR từ 'high-speed rail') là một loại vận tải hành khách đường sắt với tốc độ vượt trội so với đường sắt truyền thống. Liên minh châu Âu quy định tốc độ đường sắt cao tốc là 245 km/h cho đường nâng cấp và từ 295 km/h trở lên cho đường mới. Tại Nhật Bản, các tuyến đường Shinkansen đạt tốc độ hơn 260 km/h, được xây dựng với đường sắt khổ tiêu chuẩn và không có giao cắt đồng mức. Trung Quốc có các tuyến đường sắt cao tốc với tốc độ tối đa 350 km/h, và một tuyến maglev đạt tới 430 km/h.

Ưu điểm của vận tải đường sắt

Vận chuyển hàng hóa bằng đường sắt là hình thức vận tải cơ giới trên bộ hiệu quả nhưng đòi hỏi đầu tư lớn. Đường ray tạo ra bề mặt phẳng và cứng, giúp bánh tàu lăn với lực ma sát tối thiểu. Ví dụ, một toa tàu bình thường có thể chở 125 tấn hàng hóa trên bốn trục bánh. Khi đầy tải, tiếp xúc của mỗi bánh với đường ray chỉ trên bề mặt rộng bằng một đồng xu, giúp tiết kiệm năng lượng và nhiên liệu so với các hình thức vận chuyển khác như đường bộ. Đoàn tàu có mặt trước nhỏ so với trọng lượng chuyên chở, giảm lực cản không khí và năng lượng tiêu tốn. Trong điều kiện tốt, một đoàn tàu tiêu thụ ít năng lượng hơn so với vận tải đường bộ từ 50% đến 70% với cùng khối lượng vận chuyển. Hơn nữa, đường ray và thanh tà vẹt phân phối lực nén đều, cho phép mang tải lớn hơn và giảm hao mòn so với vận tải đường bộ.

Vận tải đường sắt sử dụng diện tích và không gian hiệu quả: trong cùng một khoảng thời gian, hai làn đường sắt có thể vận chuyển nhiều hàng hóa và hành khách hơn so với một con đường bốn làn xe. Với những lý do này, vận tải đường sắt là phương tiện công cộng chủ yếu ở nhiều quốc gia. Ở Châu Á, hàng triệu người sử dụng đường sắt làm phương tiện đi lại thường xuyên như ở Ấn Độ, Trung Quốc, Hàn Quốc và Nhật Bản. Đường sắt cũng rất phổ biến ở Châu Âu.

An toàn trong vận tải đường sắt

Nguyên nhân gây tai nạn

Đoàn tàu thường di chuyển với tốc độ rất cao. Tuy nhiên, vì trọng lượng lớn và quán tính cao, tàu cần khoảng cách khá dài để dừng lại. Mặc dù vận tải đường sắt là một trong những hình thức vận chuyển an toàn nhất, tai nạn vẫn có thể xảy ra, từ việc trật bánh đến va chạm trực tiếp giữa các đoàn tàu hoặc với phương tiện giao thông đường bộ tại các giao cắt. Ở Hoa Kỳ, hàng ngàn vụ va chạm với phương tiện đường bộ xảy ra hàng năm, gây tử vong cho khoảng 500 người; trong khi ở Anh, chỉ có khoảng 30 vụ mỗi năm, gây thương vong cho khoảng 12 người.

Các biện pháp an toàn

Những biện pháp an toàn quan trọng nhất trong vận tải đường sắt bao gồm sử dụng hệ thống tín hiệu và quản lý tốt các đoạn giao cắt với đường bộ. Còi tàu báo hiệu sự hiện diện của tàu trong khu vực và tín hiệu giúp duy trì khoảng cách an toàn giữa các đoàn tàu. Ở Anh, một nửa số vụ tai nạn do phá hoại và bất cẩn gây ra. Đường sắt được chia thành các khu vực nhỏ để điều tiết sao cho chỉ có một đoàn tàu trên mỗi đường ray tại một thời điểm. Điều độ giao thông đường sắt được tiến hành giống như quản lý không lưu. So với đường bộ, vận tải đường sắt an toàn hơn nhiều. Hàng năm, ở Hoa Kỳ và Anh, có 40.000 và 3.000 người chết do tai nạn đường bộ, trong khi tai nạn đường sắt gây thương vong lần lượt là 1.000 và 20.

Thiết bị cảnh báo an toàn

Hệ thống đèn tín hiệu và biển báo có khả năng truyền thông tin xa, giúp lái tàu nhận biết trạng thái tuyến đường phía trước để xử lý kịp thời.

Các cải tiến mới về tàu hỏa

Trên các tuyến đường hiện đại, tốc độ tàu có thể đạt 250 – 300 km/h hoặc cao hơn, dùng để chở hành khách. Tàu chạy trên đệm từ có thể đạt tốc độ 500 km/h.

Những vụ tai nạn đường sắt lớn tại Việt Nam

Việt Nam

Thế giới

Ngày 22 tháng 2, một vụ tai nạn tàu hỏa ở Argentina đã khiến 49 người tử vong và 600 người bị thương.

• Tàu hỏa
• Đường sắt tốc độ cao
• Đường sắt Bắc-Nam
• Đường sắt Việt Nam

Liên kết ngoài khác