Trung Quốc đã xây dựng mạng lưới đường sắt cao tốc lớn nhất thế giới để giải quyết nhu cầu ngày càng tăng của người dân về việc đi lại. Tổng chiều dài hoạt động của mạng lưới đường sắt cao tốc của Trung Quốc đã vượt quá 45.000km. Đáng chú ý, dự án tàu cao tốc Fuxing đã nhận được Giải thưởng Tiến bộ Khoa học và Công nghệ Nhà nước vào tháng 6/2024.
Tính đến năm 2024, tàu cao tốc Fuxing đã trở thành tàu EMU (tàu điện động lực phân tán) có tốc độ vận hành thương mại cao nhất và kịch bản vận hành đa dạng nhất thế giới. Quá trình phát triển bắt đầu vào năm 2013 và ra mắt vào năm 2017. Từ việc bắt kịp đến dẫn đầu thế giới, Fuxing là minh chứng cho sự tiến bộ của các quốc gia lớn và ghi dấu đỉnh cao đổi mới của Trung Quốc.
Một video từ năm 2017, đăng tải trên trang Xinhuanet cho thấy sự ổn định đáng ngạc nhiên của tàu Fuxing. Dù tàu chạy với tốc độ 350km/h thì đồng xu dựng đứng, chiếc bút cùng chai nước lật ngược vẫn đứng im mà không hề bị đổ. Điều này khiến nhiều người ngạc nhiên về sự phát triển công nghệ đường sắt của quốc gia tỷ dân.
“Gia tộc” Fuxing lớn cỡ nào?
Vào tháng 6 năm 2015, EMU tiêu chuẩn của Trung Quốc đã được ra mắt và hai EMU Fuxing đã được lắp ráp, gỡ lỗi và đưa ra khỏi dây chuyền sản xuất thành công. Tuy nhiên, vẫn còn một chặng đường dài trước khi có thể đưa nó vào sử dụng.
Đường sắt cao tốc không chỉ được thiết kế mà còn được thử nghiệm. Trong hơn một năm, tàu cao tốc Fuxing đã chạy được khoảng 610.000 km, tương đương với việc chạy quanh đường xích đạo 15 lần.
Cuối cùng, sau hàng chục nghìn lần tính toán mô phỏng, thử nghiệm trên mặt đất và thử nghiệm trên đường, vào năm 2017, tàu EMU tiêu chuẩn của Trung Quốc đã nhận được chứng chỉ loại và giấy phép sản xuất. Hệ thống “gia tộc Fuxing” ngày càng mở rộng và phát triển.
Thiết lập tiêu chuẩn Trung Quốc
"Một đoàn tàu cao tốc có tốc độ 350km/giờ được cấu thành từ hơn 40.000 bộ phận, bao gồm nhiều lĩnh vực kỹ thuật như máy móc, luyện kim, vật liệu, điện tử công suất, kỹ thuật hóa học và kiểm soát thông tin." Ông Vương Tuấn, nhà khoa học của CRRC (nhà sản xuất toa xe thuộc sở hữu nhà nước và được giao dịch công khai của Trung Quốc), cho biết. Việc nghiên cứu và phát triển độc lập tàu cao tốc của quốc gia này phải đối mặt với những khó khăn chưa từng có vì mạng lưới đường bộ quy mô cực lớn, điều kiện địa lý và khí hậu phức tạp. Hơn nữa, tàu cao tốc còn phải đáp ứng điều kiện vận hành liên tục trên quãng đường cực dài.
Lấy hệ thống điều khiển mạng lưới tàu hỏa làm ví dụ. Hệ thống này chịu trách nhiệm điều khiển và giám sát điện áp cao, lực kéo, phanh, nguồn điện phụ, cửa ra vào, cũng như truyền, xử lý, lưu trữ và hiển thị tất cả thông tin điều khiển và thông tin lỗi trên EMU.
Việc phát triển phần mềm của hệ thống điều khiển mạng lưới đường sắt đòi hỏi phải có nền tảng thử nghiệm mô phỏng. Vào thời điểm đó, các nhà khoa học Trung Quốc đã tự nghiên cứu từ thiết kế sơ đồ, triển khai bản vẽ đến thử nghiệm hệ thống dây điện và tự mình xây dựng một nền tảng mô phỏng chỉ trong một năm.
Nền tảng đã được xây dựng, nhưng chip mạng và card mạng vẫn chưa có sẵn. Toàn bộ mã nguồn của phần mềm mạng đều do chính các chuyên gia trong nước viết. Họ đã đạt được sự độc lập hoàn toàn đối với phần cứng và phần mềm của hệ thống điều khiển mạng trên các đoàn tàu EMU tiêu chuẩn, mang đến một "bộ não Trung Quốc" thực sự.
Để giảm tiếng ồn, hơn 3.000 cuộc thử nghiệm cách âm đã được tiến hành trên các vật liệu và kết cấu khác nhau, và cuối cùng đoàn tàu Fuxing đã có thể chạy với tốc độ 350km/giờ với tiếng ồn trong cabin thấp nhất chỉ 65 decibel. Để giảm sức cản khi chạy và mức tiêu thụ năng lượng của xe, hơn 40 phương án đã được mô phỏng và phân tích, đồng thời thử nghiệm trong đường hầm gió, và cuối cùng sức cản khí động học đã giảm 14% và mức tiêu thụ năng lượng bình quân đầu người trên 100 km đã giảm 20%. Đồng thời, khả năng kiểm soát tối ưu hóa hài hòa của toàn bộ xe, quá trình thiết kế, phân tích, thử nghiệm và tối ưu hóa đã được thực hiện nhiều lần, đạt đến trình độ hàng đầu quốc tế...
Nhìn lại, trên hành trình đổi mới độc lập của Fuxing, nhóm nghiên cứu đã có những bước đột phá trong các công nghệ chủ chốt như điều khiển cốt lõi như lực kéo, phanh và mạng, cũng như thiết kế và sản xuất bánh xe, trục và hộp số. Trong số 254 tiêu chuẩn quan trọng được Fuxing áp dụng, 84% là tiêu chuẩn của Trung Quốc. Thiết kế tổng thể của EMU cũng như các công nghệ chính như thân xe và giá chuyển hướng đều được phát triển độc lập, và tất cả phần mềm đều được phát triển độc lập với quyền sở hữu trí tuệ hoàn toàn độc lập.
Thùy Anh
Bình luận tiêu biểu (0)