Tại sao đường sắt lại nhấp nhô?

Đường sắt đô thị Cát Linh - Hà Đông bị cho là "uốn lượn mấp mô" - Ảnh: Ngọc Thắng

Thực ra, đường sắt nhấp nhô là một phát minh ra đời từ thế kỷ 19. Năm 1832, Richard Badnall đã xin cấp pa tăng cho sáng chế này. Ưu điểm của nó là hiển nhiên: tiết kiệm năng lượng cho đầu tầu hỏa vì thời kỳ đó người ta vẫn còn đang dùng đầu máy hơi nước. Ngoài ra, đường sắt nhấp nhô còn có một ưu thế tuyệt vời nữa đó là tăng hiệu suất tạm thời của động cơ mà không cần một bánh đà khổng lồ để lưu trữ năng lượng, nên nó được áp dụng rộng rãi trong các tuyến đường sắt cần mô men quán tính lớn để leo dốc đồi núi, trước một đoạn lên dốc luôn là một đoạn xuống dốc để lấy đà, thiết kế chung là như vậy.

Diễn giải sáng chế đường sắt nhấp nhô của Richard Badnall

Nguyên lý thế này, khi bạn treo một quả rọi bằng một sợi dây buộc cố định tại điểm z (hình dưới, bên trái), kéo vuông góc từ đường trực giao với điểm a, và thả nó ra, nó sẽ rơi tới điểm b do trọng lực, nhưng trong quá trình rơi, nó nhận được nhiều xung lượng và sẽ chạy tới tận điểm c. Tương tự với đường sắt nhấp nhô (hình dưới, bên phải).

Tuyến đường sắt đô thị Cát Linh - Hà Đông dài 13,05 km với 12 ga, điều này đồng nghĩa với việc mỗi ga chỉ cách nhau hơn 1km, đứng ở ga này có thể nhìn thấy ga kia nếu không vướng vật cản, cho nên việc tuyến đường sắt này uốn lượn cong cong như con Rồng thời Lý là đương nhiên. Tàu rời ga lao xuống dốc tận dụng đà để tiết kiệm năng lượng, tàu tới ga lên dốc để giảm quán tính và tăng an toàn khi phanh, hay các bạn thích bất chấp hết xây thẳng tắp như cẳng Ngọc Trinh để lượng điện tiêu thụ của tàu tăng gấp đôi và tính an toàn giảm còn một nửa?

Tuyến đường sắt Cát Linh - Hà Đông có khoảng cách các ga ngắn nên không được thiết kế chạy với tốc độ quá cao mà cần tiết kiệm nhiên liệu và an toàn do được xây dựng trong thành phố và tần suất sử dụng lớn.

Ở một nước nhiệt đới nóng ẩm gió mùa như Việt Nam, đường sắt nhấp nhô còn có một ưu điểm nữa đó là hạn chế sự giãn nở của đường ray và cả dầm cầu tương tự như những tấm tôn thép lợp nhà, giúp tăng tuổi thọ công trình và an toàn trong vận hành.

Đường sắt nhấp nhô ở Đài Loan, địa hình và khí hậu của hòn đảo này có nhiều điểm tương đồng với Việt Nam

Về mặt kỹ thuật xây dựng, các bạn nên hiểu rằng xây một đoạn đường sắt trên cao thẳng tắp thì dễ hơn, rẻ hơn, tiết kiệm vật liệu và nhân công hơn là xây nhấp nhô, nó khó từ làm cốt thép, ghép cốp pha, đổ bê tông và thi công ray sắt, nếu không phải do thiết kế như vậy, nhà thầu không rỗi hơi làm nhấp nhô cho các bạn đâu.

Đường sắt đô thị nhấp nhô ở Dubai

Ảnh trên cho thấy đường sắt đô thị nhấp nhô hiện đại bậc nhất thế giới ở Dubai, nó thậm chí còn nhấp nhô hơn cả mái tóc bồng bềnh của Công Phượng nên đừng quá lo lắng về tính an toàn, họ phát triển đi trước nước ta cả thế kỷ đấy.