Hệ đường sắt cao tốc (HSR) Đức: Công nghệ, sản phẩm và ứng dụng

Đăng bởi Bulong Thọ An / Ngày đăng 4 Tháng 8, 2026

Đường sắt cao tốc HSR là một hệ thống kỹ thuật đồng bộ gồm nền đường, cầu hầm, đường ray, điện khí hóa, tín hiệu, đoàn tàu và thiết bị bảo trì. Để vận hành ổn định ở tốc độ từ 250 km/h trở lên, mỗi bộ phận phải đáp ứng yêu cầu cao về độ chính xác, khả năng chịu tải và mức độ an toàn.

Đức hiện sở hữu nhiều doanh nghiệp có kinh nghiệm trong lĩnh vực đường sắt cao tốc. Các sản phẩm tiêu biểu có thể kể đến đường ray không đá dằn RHEDA 2000®, phụ kiện liên kết System 300, công nghệ hàn ray Thermit®, máy đào hầm Herrenknecht, đường dây tiếp xúc TracFeed®, hệ thống điều khiển tàu Trainguard ETCS và nền tảng tàu cao tốc Velaro Novo. Những sản phẩm này được sử dụng riêng lẻ hoặc tích hợp thành giải pháp hoàn chỉnh cho từng dự án HSR.

Các sản phẩm HSR tiêu biểu của Đức

Các doanh nghiệp Đức cung cấp nhiều sản phẩm phục vụ từng phân hệ của đường sắt cao tốc. Danh mục bao gồm vật liệu đường ray, thiết bị thi công, điện khí hóa, tín hiệu, đoàn tàu và công nghệ bảo trì. 

Nhóm sản phẩm	Sản phẩm tiêu biểu	Thương hiệu	Công dụng
Đường ray không đá dằn	RHEDA 2000®	RAIL.ONE	Duy trì hình học đường ray trên bản bê tông
Đường ray trên nền asphalt	GETRAC®	RAIL.ONE	Xây dựng slab track trên lớp asphalt
Tà vẹt bê tông	B70 và tà vẹt HSR	RAIL.ONE	Giữ khổ đường và phân phối tải trọng
Liên kết ray	System 300, System 300 NG	Vossloh	Cố định ray và kiểm soát tải trọng động
Liên kết trực tiếp	DFF 300, 300 MFlex	Vossloh	Lắp ray trên bản bê tông, cầu và hầm
Ghi tốc độ cao	High-Speed Switches and Crossings	Vossloh	Chuyển hướng đoàn tàu giữa các đường
Hàn ray	Original Thermit®	Goldschmidt	Tạo đường ray hàn liền tại công trường
Máy đào hầm	EPB, Slurry Shield, Gripper và Double Shield TBM	Herrenknecht	Thi công hầm qua đất mềm và đá cứng
Đường dây tiếp xúc	TracFeed® ALU3000	Rail Power Systems	Cấp điện cho tàu ở tốc độ cao
Điện khí hóa	Sicat	Siemens Mobility	Cấp điện trên tuyến chính và trong hầm
Điều khiển tàu	Trainguard ETCS	Siemens Mobility	Giám sát tốc độ và khoảng cách an toàn
Đoàn tàu cao tốc	Velaro, Velaro Novo	Siemens Mobility	Vận chuyển hành khách tốc độ cao
Kiểm tra đường ray	TIS Inspection Systems	Goldschmidt	Đo hình học và phát hiện khuyết tật ray
Mài ray	Smart HSG-2	Vossloh	Bảo trì dự phòng bề mặt ray
Quản lý tài sản	Railigent X	Siemens Mobility	Theo dõi và dự báo nhu cầu bảo trì

RHEDA 2000® và GETRAC® của RAIL.ONE

RHEDA 2000® là hệ thống đường ray không sử dụng lớp đá dằn. Tà vẹt gồm hai khối bê tông được nối với nhau bằng giàn thép, sau đó đặt và cố định trong bản bê tông của đường ray. Cách kết hợp này tạo thành một kết cấu chắc chắn giữa ray, tà vẹt và nền bên dưới.

Hệ thống có thể được lắp đặt trên nền đường, cầu, trong hầm và tại khu vực ghi. Nhờ ray được giữ cố định trên bản bê tông, RHEDA 2000® có khả năng duy trì đúng vị trí và hạn chế dịch chuyển khi tàu chạy với tốc độ cao hoặc tải trọng lớn. Điều này giúp giảm nhu cầu chỉnh sửa hình học đường ray trong quá trình khai thác.

GETRAC® cũng là hệ thống đường ray không đá dằn, nhưng tà vẹt được đặt trên lớp bê tông nhựa asphalt thay vì tích hợp hoàn toàn vào bản bê tông. Lớp asphalt có độ đàn hồi nhất định, giúp phân tán lực và phù hợp với quy trình thi công riêng của từng dự án. RHEDA 2000® và GETRAC® đều có thể sử dụng cho đường sắt chính tuyến và các tuyến tốc độ cao.

System 300 và ghi tốc độ cao của Vossloh

Vossloh System 300 là hệ thống dùng để cố định thanh ray trên bản bê tông của đường ray không đá dằn. Một bộ liên kết gồm kẹp đàn hồi, bu lông, tấm đệm ray cùng các chi tiết điều chỉnh và cách điện. Những bộ phận này vừa giữ ray đúng vị trí, vừa hấp thụ một phần rung động và tải trọng khi tàu chạy qua.

System 300 NG là phiên bản được cải tiến về vật liệu, khả năng chống ăn mòn và độ đàn hồi, giúp liên kết ray bền hơn trong điều kiện khai thác liên tục. Tại cầu, hầm hoặc những nơi ray được lắp trực tiếp lên nền bê tông, DFF 300 và 300 MFlex sử dụng bản đế riêng để phân tán lực, giữ ray ổn định và hạn chế độ võng tại điểm liên kết.

Vossloh còn cung cấp hệ thống ghi và thiết bị giao cắt giúp đoàn tàu chuyển từ đường ray này sang đường ray khác. Một hệ thống hoàn chỉnh thường gồm lưỡi ghi, tâm ghi, bộ truyền động, thiết bị khóa và cảm biến theo dõi trạng thái. Theo Vossloh, doanh nghiệp đã cung cấp hơn 2.500 bộ ghi cho các tuyến đường sắt tốc độ rất cao trên thế giới.

Máy đào hầm TBM của Herrenknecht

Herrenknecht phát triển nhiều loại máy đào hầm TBM dành cho đường sắt và các công trình ngầm. Việc lựa chọn máy phụ thuộc vào đường kính hầm, chiều dài tuyến, đặc điểm đất đá, mực nước ngầm và áp lực tại khu vực thi công.

EPB thường được sử dụng trong nền đất mềm. Máy tận dụng phần đất vừa đào để tạo áp lực giữ ổn định mặt trước của hầm, hạn chế nguy cơ sạt lở. Slurry Shield sử dụng dung dịch bentonite để cân bằng áp lực tại những khu vực đất yếu, có nhiều nước hoặc nằm dưới sông.

Đối với địa tầng đá cứng, Gripper TBM và Double Shield TBM là những lựa chọn phù hợp hơn. Gripper TBM bám vào thành đá để đẩy đầu cắt về phía trước, trong khi Double Shield TBM có thể vừa đào vừa lắp đặt các tấm vỏ hầm trong điều kiện thích hợp.

Máy TBM của Herrenknecht đã được sử dụng tại nhiều dự án đường sắt lớn như Gotthard Base Tunnel, Follo Line và HS2. Ngoài máy đào, doanh nghiệp còn cung cấp thiết bị vận chuyển đất đá, hệ thống lắp vỏ hầm và dịch vụ kỹ thuật trong quá trình thi công.

Hệ thống đường dây tiếp xúc TracFeed® ALU3000

TracFeed® ALU3000 là hệ thống đường dây tiếp xúc do Rail Power Systems phát triển cho đường sắt cao tốc. Theo nhà sản xuất, sản phẩm được tối ưu để đáp ứng tốc độ trên 330 km/h.

Hệ thống gồm dây tiếp xúc, dây mang, cột và giá đỡ, bộ căng dây cùng các chi tiết liên kết. Khi tàu chạy, cần tiếp điện trên nóc toa liên tục tiếp xúc với dây để nhận nguồn điện cung cấp cho động cơ.

Ở tốc độ cao, dây tiếp xúc phải giữ đúng độ cao, độ căng và vị trí theo thiết kế. Nếu dây dao động quá lớn, cần tiếp điện có thể mất tiếp xúc hoặc phát sinh hồ quang điện, gây mài mòn và ảnh hưởng đến nguồn điện của đoàn tàu.

Ngoài TracFeed® ALU3000, Rail Power Systems còn cung cấp trạm cấp điện kéo, thiết bị điều khiển và nhiều giải pháp đường dây dành cho từng khu vực trên tuyến. Các sản phẩm được lựa chọn theo tốc độ, điện áp, địa hình và điều kiện khai thác của dự án.

Hệ thống điện khí hóa Sicat của Siemens Mobility

Sicat là nhóm sản phẩm điện khí hóa đường sắt do Siemens Mobility phát triển. Danh mục bao gồm đường dây tiếp xúc truyền thống và thanh dẫn điện cứng dành cho những khu vực có không gian lắp đặt hạn chế.

Sicat SX được sử dụng trên các tuyến đường sắt chính. Hệ thống được thiết kế với số lượng bộ phận hợp lý, khoảng cách cột phù hợp và cơ cấu căng dây tự động, giúp duy trì khả năng thu điện ổn định khi tàu chạy.

Sicat SR sử dụng thanh nhôm cứng gắn dây tiếp xúc phía dưới. Nhờ chiều cao lắp đặt thấp, sản phẩm phù hợp với đường hầm, khu vực dưới cầu và nhà xưởng bảo trì. Kết cấu thanh dẫn cứng cũng không cần nhiều thiết bị căng dây như hệ thống dây tiếp xúc truyền thống.

Sicat có thể được kết hợp với trạm cấp điện kéo, thiết bị đóng cắt, hệ thống bảo vệ và SCADA. Trung tâm điều hành sử dụng SCADA để theo dõi điện áp, dòng điện và tình trạng thiết bị trên toàn tuyến.

Hệ thống điều khiển tàu Trainguard ETCS

Trainguard là giải pháp điều khiển tàu của Siemens Mobility được phát triển theo tiêu chuẩn ETCS của châu Âu. Hệ thống giúp theo dõi vị trí, tốc độ và phạm vi được phép di chuyển của đoàn tàu.

Một hệ thống Trainguard ETCS có thể gồm máy tính lắp trên tàu, balise đặt giữa hai thanh ray, thiết bị tín hiệu bên đường và trung tâm điều khiển vô tuyến. Balise đóng vai trò như một điểm truyền dữ liệu, giúp đoàn tàu xác định vị trí và tiếp nhận thông tin liên quan đến tuyến.

Trong quá trình vận hành, ETCS liên tục so sánh tốc độ thực tế với giới hạn an toàn. Hệ thống cũng tính toán quãng đường cần thiết để đoàn tàu giảm tốc hoặc dừng lại. Nếu lái tàu không xử lý kịp thời, thiết bị có thể tự động kích hoạt phanh.

Trainguard ETCS có thể kết hợp với công nghệ vận hành tàu tự động ATO. ETCS chịu trách nhiệm giám sát an toàn, còn ATO hỗ trợ tăng tốc, duy trì tốc độ và giảm tốc theo biểu đồ chạy tàu. Sự kết hợp này giúp đoàn tàu vận hành đều hơn và sử dụng năng lượng hợp lý hơn.

Tàu cao tốc Velaro Novo của Siemens Mobility

Velaro Novo là nền tảng tàu cao tốc do Siemens Mobility phát triển. Tàu sử dụng công nghệ động lực phân tán EMU, trong đó động cơ và thiết bị kéo được bố trí trên nhiều toa thay vì tập trung tại đầu máy.

Cách bố trí này làm tăng số trục có khả năng tạo lực kéo, giúp đoàn tàu tăng tốc tốt và phân phối tải trọng đều hơn. Hai đầu tàu cũng có thêm không gian để bố trí ghế ngồi hoặc các khu vực phục vụ hành khách.

Velaro Novo có thể được phát triển theo nhiều cấu hình, với tốc độ từ 250 đến 360 km/h. Số toa, công suất động cơ, hệ thống điện, tín hiệu và cách bố trí nội thất được điều chỉnh theo nhu cầu của từng dự án.

Thân toa được tối ưu để tăng diện tích sử dụng bên trong và giảm khối lượng không cần thiết. Theo Siemens Mobility, Velaro Novo có thể tiêu thụ ít hơn khoảng 30% điện năng và tăng ít nhất 10% sức chứa so với những thế hệ trước.

Thiết bị bảo trì Smart HSG-2 và nền tảng Railigent X

Smart HSG-2 là tàu mài ray tốc độ cao của Vossloh. Thiết bị loại bỏ một lớp kim loại rất mỏng trên bề mặt ray để xử lý sớm tình trạng chai cứng, gợn sóng và những vết nứt nhỏ.

Smart HSG-2 có thể làm việc với tốc độ đến 80 km/h. Nhờ tốc độ thi công tương đối cao, thiết bị có thể được bố trí xen kẽ trong lịch chạy tàu và hạn chế thời gian phải đóng tuyến để bảo trì.

Railigent X của Siemens Mobility là nền tảng thu thập và phân tích dữ liệu từ đoàn tàu, hệ thống tín hiệu và thiết bị hạ tầng. Dữ liệu giúp đơn vị vận hành theo dõi tình trạng của từng bộ phận, phát hiện dấu hiệu bất thường và dự báo thời điểm cần sửa chữa.

Khi kết hợp máy kiểm tra, thiết bị bảo trì và nền tảng phân tích dữ liệu, đơn vị quản lý có thể chuyển từ bảo dưỡng theo lịch cố định sang bảo dưỡng theo tình trạng thực tế. Thiết bị chỉ được kiểm tra hoặc thay thế khi dữ liệu cho thấy đã đến thời điểm cần xử lý.

Các công nghệ sử dụng trong đường sắt cao tốc của Đức

Một tuyến đường sắt cao tốc được tạo thành từ nhiều nhóm công nghệ có mối liên hệ với nhau. Kết cấu đường ray, nguồn điện và hệ thống tín hiệu quyết định trực tiếp đến khả năng chạy tàu. Công nghệ khảo sát, xử lý nền đường, xây dựng cầu hầm và bảo trì giúp toàn bộ công trình duy trì độ ổn định trong thời gian dài.

Công nghệ khảo sát, BIM và mô phỏng kỹ thuật

Trước khi xây dựng, khu vực dự án cần được khảo sát về địa hình và địa chất. Các thiết bị định vị vệ tinh, LiDAR, máy quét laser và cảm biến địa kỹ thuật được sử dụng để thu thập dữ liệu về cao độ, nền đất, mực nước ngầm và nguy cơ sụt lún.

Dữ liệu khảo sát được đưa vào mô hình BIM để kết hợp thiết kế nền đường, cầu, hầm, nhà ga, đường ray, điện và tín hiệu. Kỹ sư có thể kiểm tra xem các hạng mục có xung đột hay không, đồng thời tính toán phương án thi công và khối lượng vật liệu trước khi triển khai.

Sau khi công trình hoàn thành, mô hình tiếp tục được cập nhật bằng dữ liệu thực tế. Đơn vị vận hành có thể sử dụng mô hình để theo dõi tài sản, lưu lịch sử bảo trì và đánh giá ảnh hưởng trước khi nâng cấp hoặc thay thế thiết bị.

Công nghệ xử lý nền đường

Nền đường phải đủ ổn định để giữ đường ray đúng cao độ và vị trí thiết kế. Nếu nền đất bị lún không đều, hai thanh ray có thể chênh cao, thay đổi độ nghiêng hoặc khoảng cách, làm giảm độ êm thuận khi tàu chạy.

Tùy điều kiện địa chất, kỹ sư có thể xử lý nền bằng cọc bê tông, cọc đất trộn xi măng, bấc thấm, gia tải trước hoặc thay thế lớp đất yếu. Mỗi phương pháp được lựa chọn dựa trên độ sâu của lớp đất yếu, tải trọng công trình và tiến độ dự án.

Tại khu vực có địa chất phức tạp, cảm biến được lắp để theo dõi độ lún, độ nghiêng, áp lực nước trong đất và chuyển vị ngang. Khi số liệu vượt ngưỡng cho phép, đơn vị thi công hoặc vận hành có thể kiểm tra và xử lý trước khi đường ray bị ảnh hưởng.

Công nghệ đường ray không đá dằn

Đường ray không đá dằn sử dụng bản bê tông thay cho lớp đá dăm truyền thống. Ray và tà vẹt được lắp đúng vị trí rồi cố định vào kết cấu bê tông bên dưới.

Kết cấu này có khả năng duy trì hình dạng đường ray tốt và ít phải chèn chỉnh trong quá trình sử dụng. Vì vậy, slab track thường được lựa chọn cho đường sắt cao tốc, đường hầm, cầu cạn và những đoạn khó tổ chức bảo trì.

Quá trình thi công cần kiểm soát chính xác tim tuyến, cao độ, khổ đường và độ nghiêng. Sau khi bản bê tông hoàn thiện, việc điều chỉnh lại vị trí đường ray thường phức tạp hơn so với đường sử dụng đá dằn.

Đường HSR không đá dằn vẫn có thể được sử dụng trên những đoạn tuyến phù hợp. Kết cấu này dễ điều chỉnh và có chi phí xây dựng ban đầu thấp hơn, nhưng cần thường xuyên bổ sung đá, chèn đường và kiểm tra hình học ray.

Công nghệ ray hàn liền

Đường ray hàn liền được tạo ra bằng cách nối nhiều thanh ray thành các đoạn dài. Việc giảm số lượng khe nối giúp bánh tàu chạy êm hơn, hạn chế tiếng ồn và giảm lực va đập lên ray.

Ray có thể được hàn bằng phương pháp điện tiếp xúc tại nhà máy hoặc hàn nhiệt nhôm tại công trường. Sau khi hàn, kỹ thuật viên cắt phần kim loại thừa và mài bề mặt mối nối theo đúng hình dạng đầu ray.

Mối hàn cần được kiểm tra độ thẳng, chất lượng bề mặt và khuyết tật bên trong. Đối với ray hàn liền, kỹ sư cũng phải tính toán ảnh hưởng của nhiệt độ để tránh ray bị co kéo quá mức hoặc mất ổn định khi thời tiết thay đổi.

Công nghệ liên kết ray đàn hồi

Hệ thống liên kết giữ thanh ray trên tà vẹt hoặc bản bê tông. Một bộ liên kết thường gồm kẹp đàn hồi, bu lông, tấm đệm, chi tiết cách điện và bộ phận điều chỉnh.

Kẹp đàn hồi giữ ray đúng vị trí nhưng vẫn cho phép một mức chuyển động nhỏ khi tàu chạy qua. Tấm đệm bên dưới giúp phân tán tải trọng, giảm rung động và hạn chế lực truyền trực tiếp xuống tà vẹt hoặc bản bê tông.

Tại cầu, hầm và khu vực gần khu dân cư, liên kết có thể sử dụng tấm đệm mềm hơn để giảm rung và tiếng ồn. Độ đàn hồi cần được lựa chọn theo tốc độ, tải trọng trục, kết cấu đường và điều kiện khai thác.

Công nghệ ghi tốc độ cao

Ghi đường sắt giúp đoàn tàu chuyển từ một đường ray sang đường khác. Đây là khu vực có kết cấu phức tạp vì bánh xe phải thay đổi hướng và đi qua vị trí giao nhau giữa các thanh ray.

Ghi tốc độ cao thường dài hơn và có bán kính chuyển hướng lớn hơn ghi thông thường. Thiết kế này giúp tàu đổi đường với tốc độ phù hợp và giảm lực tác động ngang lên bánh xe.

Một hệ thống ghi gồm lưỡi ghi, ray dẫn, tâm ghi, bộ truyền động, thiết bị khóa và cảm biến giám sát. Một số loại sử dụng tâm ghi di động để tạo bề mặt lăn liên tục, hạn chế va đập khi bánh tàu đi qua.

Trạng thái của ghi được kết nối với hệ thống tín hiệu. Tàu chỉ được cấp phép chạy qua khi lưỡi ghi đã chuyển đúng vị trí và được khóa an toàn.

Công nghệ đào hầm cơ giới

Đường sắt cao tốc cần hạn chế đường cong gấp và độ dốc lớn. Khi tuyến đi qua núi, sông hoặc khu đô thị, xây dựng hầm giúp duy trì hướng tuyến phù hợp và rút ngắn quãng đường.

Máy đào hầm TBM được lựa chọn theo đặc điểm địa chất. EPB phù hợp với đất mềm, Slurry Shield thường được dùng trong nền đất có nhiều nước, còn Gripper và Double Shield TBM thích hợp với đá cứng.

TBM thực hiện đồng thời nhiều công việc như đào đất đá, vận chuyển vật liệu ra ngoài và lắp đặt các tấm vỏ hầm. Phương pháp này giúp kiểm soát kích thước hầm và giảm ảnh hưởng lên khu vực phía trên.

Hầm HSR còn cần hệ thống thông gió, thoát nước, chiếu sáng, liên lạc, báo cháy và lối thoát hiểm. Thiết kế cũng phải tính đến sự thay đổi áp suất không khí khi đoàn tàu đi vào hầm với tốc độ cao.

Công nghệ xây dựng cầu và cầu cạn

Cầu đường sắt cao tốc phải hạn chế độ võng, rung động và chuyển vị khi tàu chạy qua. Nếu cầu biến dạng quá lớn, vị trí của đường ray phía trên có thể bị thay đổi.

Các phương pháp thi công thường gặp gồm dầm bê tông dự ứng lực, dầm thép liên hợp, đúc hẫng cân bằng và lắp ghép cấu kiện đúc sẵn. Với cầu cạn có nhiều nhịp giống nhau, dầm có thể được sản xuất trong nhà máy rồi vận chuyển đến công trường để lắp đặt.

Cảm biến được bố trí tại móng, trụ, dầm và đường ray để theo dõi ứng suất, chuyển vị và rung động. Số liệu đo giúp đơn vị quản lý nhận biết sớm những thay đổi bất thường của kết cấu.

Công nghệ điện khí hóa

Hệ thống điện khí hóa cung cấp năng lượng cho đoàn tàu. Các thành phần chính gồm trạm biến áp kéo, trạm phân đoạn, đường dây tiếp xúc, dây mang, cột đỡ, bộ căng dây và thiết bị bảo vệ.

Dây tiếp xúc phải duy trì đúng độ cao và độ căng để cần tiếp điện trên tàu luôn nhận được nguồn điện ổn định. Khi tàu chạy nhanh, dao động của dây cần được kiểm soát để tránh mất tiếp xúc hoặc tạo ra hồ quang điện.

Hệ thống SCADA giúp trung tâm điều hành theo dõi điện áp, dòng điện và trạng thái thiết bị trên toàn tuyến. Nếu xảy ra sự cố, khu vực bị ảnh hưởng có thể được cô lập để bảo vệ thiết bị và duy trì cấp điện cho các phân đoạn còn lại.

Công nghệ tín hiệu và điều khiển tàu

Ở tốc độ cao, lái tàu không có đủ thời gian để quan sát và xử lý các tín hiệu đặt dọc đường. Vì vậy, giới hạn tốc độ và lệnh chạy tàu cần được truyền trực tiếp vào cabin.

ETCS theo dõi vị trí, tốc độ và phạm vi được phép di chuyển của đoàn tàu. Khi tàu chạy quá nhanh hoặc đến gần điểm cần dừng, hệ thống đưa ra cảnh báo và có thể tự động kích hoạt phanh.

ETCS hoạt động cùng hệ thống khóa liên động, balise, thiết bị xác định vị trí tàu và mạng thông tin vô tuyến. Các bộ phận này giúp kiểm soát ghi, duy trì khoảng cách giữa các đoàn tàu và truyền lệnh từ trung tâm điều hành.

ATO có thể được tích hợp trên nền ETCS để hỗ trợ vận hành tự động. Hệ thống điều chỉnh quá trình tăng tốc, duy trì tốc độ và giảm tốc theo lịch trình đã lập, giúp hành trình ổn định và tiết kiệm năng lượng hơn.

Công nghệ đoàn tàu động lực phân tán

Với công nghệ động lực phân tán EMU, động cơ được bố trí trên nhiều toa của đoàn tàu. Thiết kế này khác với cấu hình tập trung toàn bộ sức kéo tại đầu máy.

Nhiều trục cùng tạo lực kéo giúp tàu tăng tốc tốt và phân phối tải trọng đều hơn. Không gian ở hai đầu đoàn tàu cũng có thể được sử dụng để bố trí ghế ngồi hoặc khu vực dịch vụ.

Thân tàu được thiết kế theo hình dạng khí động học để giảm lực cản và tiếng ồn. Khoang hành khách cần có độ kín phù hợp để giảm cảm giác ù tai khi tàu đi qua hầm hoặc khi hai đoàn tàu tránh nhau.

Công nghệ kiểm tra và bảo trì thông minh

Đường ray HSR được kiểm tra bằng laser, camera, siêu âm, cảm biến quán tính và dòng điện xoáy. Các thiết bị này giúp đo khổ đường, độ nghiêng, biên dạng ray, mức độ mài mòn và phát hiện vết nứt.

Mài ray dự phòng giúp loại bỏ lớp kim loại chai cứng và những hư hỏng nhỏ trước khi chúng phát triển thành vết nứt lớn. Thực hiện đúng thời điểm có thể kéo dài tuổi thọ ray và giảm nguy cơ phải thay thế sớm.

Dữ liệu từ ray, ghi, dây tiếp xúc, đoàn tàu và hệ thống tín hiệu được đưa về nền tảng quản lý chung. Phần mềm phân tích dữ liệu hỗ trợ phát hiện bất thường và lựa chọn thời điểm bảo trì dựa trên tình trạng thực tế của thiết bị.

Đường sắt tốc độ cao Hà Nội – Quảng Ninh ứng dụng công nghệ Siemens của Đức

Tuyến đường sắt tốc độ cao Hà Nội – Quảng Ninh do VinSpeed, thành viên Tập đoàn Vingroup, làm chủ đầu tư và đã được khởi công ngày 12/4/2026. Dự án dài khoảng 120,2 km, đi qua Hà Nội, Bắc Ninh, Hải Phòng và Quảng Ninh. Tuyến được thiết kế đường đôi, sử dụng khổ ray tiêu chuẩn 1.435 mm, điện khí hóa toàn tuyến và có tốc độ thiết kế tối đa 350 km/h. Khi hoàn thành, thời gian di chuyển từ Hà Nội đến Quảng Ninh dự kiến còn khoảng 23 phút.

Theo thỏa thuận khung giữa VinSpeed và Siemens Mobility, đoàn tàu dự kiến được cung cấp cho dự án là Velaro Novo. Đây là nền tảng tàu cao tốc sử dụng công nghệ động lực phân tán EMU, trong đó thiết bị kéo được bố trí trên nhiều toa thay vì tập trung tại đầu máy. Cấu hình này giúp tàu tăng tốc tốt, phân phối tải trọng đều và tận dụng thêm không gian dành cho hành khách.

Velaro Novo được thiết kế cho tốc độ 350 km/h. Thân tàu rộng và cấu trúc dạng “ống rỗng” được tối ưu nhằm tăng ít nhất 10% sức chứa so với các thế hệ trước. Theo Siemens Mobility, mức tiêu thụ điện của đoàn tàu có thể giảm khoảng 30%, qua đó hỗ trợ giảm chi phí vận hành và phát thải trong suốt vòng đời khai thác. Khả năng vận hành trên các đoạn có độ dốc cũng phù hợp với hướng tuyến đi qua khu vực đô thị, đồng bằng, đồi núi và ven biển của miền Bắc.

Ngoài đoàn tàu Velaro Novo, Siemens Mobility dự kiến cung cấp và tích hợp hệ thống tín hiệu ETCS cấp độ 2 kết hợp công nghệ vận hành tàu tự động ATO, hệ thống thông tin liên lạc và điện khí hóa. ETCS giám sát tốc độ và giới hạn di chuyển của đoàn tàu, trong khi ATO hỗ trợ điều khiển quá trình tăng tốc, chạy tàu và giảm tốc theo biểu đồ vận hành. Sự kết hợp giữa phương tiện, tín hiệu và cấp điện trong cùng một giải pháp giúp các phân hệ hoạt động đồng bộ, đồng thời tạo điều kiện để VinSpeed tiếp nhận công nghệ, tổ chức bảo trì và từng bước phát triển năng lực đường sắt tốc độ cao tại Việt Nam.

Bu Lông Thọ An đang nghiên cứu sản phẩm cho hệ thống đường sắt cao tốc

Công nghệ đường sắt tốc độ cao của Đức được phát triển theo hướng đồng bộ giữa hạ tầng, đường ray, điện khí hóa, tín hiệu, phương tiện và bảo trì. Những sản phẩm như RHEDA 2000®, System 300, Thermit®, máy đào hầm Herrenknecht, Trainguard ETCS và Velaro Novo cho thấy mỗi hạng mục đều cần đáp ứng yêu cầu nghiêm ngặt về độ chính xác, độ bền và khả năng vận hành lâu dài.

Trước xu hướng phát triển đường sắt tốc độ cao tại Việt Nam, Bu Lông Thọ An đang nghiên cứu các nhóm sản phẩm và vật tư liên kết có thể sử dụng trong hệ thống HSR. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào bu lông cường độ cao, bu lông neo, thanh ren, đai ốc, vòng đệm và các chi tiết liên kết dành cho kết cấu thép, cầu, hầm, nhà ga cùng hệ thống cơ điện phụ trợ.

Bên cạnh đặc tính cơ học, Bu Lông Thọ An cũng chú trọng tìm hiểu yêu cầu về khả năng chịu mỏi, chống ăn mòn, độ ổn định của mối liên kết, tiêu chuẩn vật liệu và truy xuất nguồn gốc. Đây là cơ sở để doanh nghiệp từng bước hoàn thiện danh mục sản phẩm, quy trình kiểm soát chất lượng và năng lực cung ứng cho các dự án hạ tầng đường sắt có yêu cầu kỹ thuật cao trong tương lai.