Về cơ bản, lịch sử của công nghệ đường sắt (ĐS) là lịch sử của việc nâng cao tốc độ chạy tàu và nâng cao năng lực vận tải. Tuy nhiên, việc điện khí hóa ĐS đến cuối những năm này cho phép rút ngắn thời gian hành trình chạy tàu mà không cần phải nâng cao tốc độ vận hành tối đa.


Nhật Bản là một nước có nhiều đồi núi và hầu hết các tuyến ĐS thường đều được xây dựng với khổ đường hẹp 1.067 mm, song một vài tuyến thuộc ĐS tư nhân sử dụng khổ đường tiêu chuẩn (1.435 mm).

Trong kỷ nguyên sức kéo hơi nước, khi cố gắng nâng tốc độ khai thác, ĐS khổ hẹp chứng tỏ có nhiều nhược điểm thuộc về bản chất và việc nhiều đường cong và dốc ở các khu vực đồi núi của Nhật Bản cũng cản trở việc nâng cao tốc độ chạy tàu. Với tình trạng như vậy, các đoàn tàu điện - đặc biệt là các đoàn tàu EMU - tỏ ra có tiềm năng lớn nhất đối với việc nâng cao tốc độ chạy tàu, vì các trục động lực được phân bố trên chiều dài đoàn tàu có ưu điểm là giảm tải trọng trục, đồng thời tăng sức kéo đoàn tàu.

Các ràng buộc đối với tốc độ chạy tàu trên các tuyến ĐS thường


Các đoàn tàu trên các tuyến ĐS thường đều bị ràng buộc về cự ly hãm khẩn cấp tối đa là 600m. Vào những ngày đầu của ĐS thì cự ly này được coi là khoảng cách tài xế hoàn toàn có thể nhìn rõ tín hiệu. Nhưng ngày nay, cự ly này chỉ được coi là khoảng cách đảm bảo cho đoàn tàu đang vận hành có thể dừng được trong trường hợp khẩn cấp đối với tuyến đường có đường ngang.


Việc nâng tốc độ chạy tàu trên tuyến đường sắt thường hầu như không ảnh hưởng tới thời gian hành trình

Giới hạn 600m này ấn định tốc độ chạy tàu tối đa là 130 km/h do các ràng buộc về vật lý như việc giảm độ bám giữa bánh xe với ray khi hãm khẩn cấp. Trên các tuyến đường không có đường ngang, trên cơ sở biệt lệ cho phép tốc độ tối đa tới 160 km/h.

Nâng tốc độ trên các tuyến đường sắt thông thường


Về cơ bản, lịch sử của công nghệ ĐS là lịch sử của việc nâng cao tốc độ chạy tàu và nâng cao năng lực vận tải. Ví dụ như tuyến ĐS Tokaido, một tuyến ĐS trọng yếu của Nhật Bản, nhiều cải tiến nâng cấp được liên tục tiến hành nhằm rút ngắn thời gian hành trình giữa Tokyo và Osaka.

Thậm chí tốc độ vận hành tối đa trong những năm 1950 đã lên tới 95 km/h. Tuy nhiên, việc điện khí hóa ĐS đến cuối những năm này cho phép rút ngắn thời gian hành trình chạy tàu mà không cần phải nâng cao tốc độ vận hành tối đa.

Các yếu tố hạn chế việc nâng tốc độ chạy tàu là sức kéo của đầu máy hơi nước và khả năng chịu tải thấp của nền đất dưới nền ĐS, các yếu tố này hạn chế tải trọng trục tối đa. Để so sánh, trên ĐS khổ tiêu chuẩn Nam Mãn Châu Lý, đoàn tàu nhanh được chế tạo năm 1934 theo công nghệ Nhật Bản đã đạt tốc độ khai thác 110 km/h.

Việc nâng tốc độ chạy tàu và việc sử dụng đầu máy điện có thể đạt được nhờ việc điện khí hóa, song việc điện khí hóa cũng không thể thực hiện đại trà vì nhiều lý do khác nhau. Đoàn tàu EMU, là đoàn tàu trong thời kỳ đó được sử dụng chủ yếu cho việc vận tải khách đô thị, chạy cự ly ngắn và dừng ở nhiều ga, vì thế việc nâng tốc độ tối đa hầu như không có ảnh hưởng tới thời gian hành trình.

Sau chiến tranh thế giới lần thứ II, vào cuối những năm 1950, ảnh hưởng của công nghệ phát triển xe PPC (tàu điện) của Mỹ cuối cùng cũng đã tới Nhật Bản và các cải tiến chủ yếu là về việc tăng - giảm gia tốc. Các công nghệ mới này cùng với các tiến bộ về tải trọng trục nhẹ đã đóng góp cho việc phát triển đoàn tàu cao tốc EMU chạy liên thành phố đạt tốc độ tối đa là 110 km/h và sau đó là 120 km/h.

L.Anh (Tổng hợp từ ĐSO)