Sự vĩ đại và vượt trội của đường sắt Trung Quốc
Giống như bước ra từ phim viễn tưởng, công nghệ xây đường sắt cao tốc 2.0 của Trung Quốc đã phát triển tới mức khó tin đến thế này sao? Máy móc và công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) đang đảm trách những phần công việc khó khăn nhất trên mạng lưới đường sắt tốc độ cao với chiều dài lớn nhất thế giới của Trung Quốc.
Bước ngoặt trong ngành xây dựng Trung Quốc
Cuối năm nay, một loạt tuyến mới sẽ nối nhịp vào mạng lưới tàu cao tốc lớn nhất thế giới của Trung Quốc. Chúng bao gồm tuyến đường dài 277 km nối Phúc Châu và Hạ Môn, tuyến 203 km nối Quảng Châu và Sán Đầu và tuyến 278 km nối Thượng Hải và Nam Kinh.
Khi đi vào hoạt động, tổng chiều dài của 3 tuyến đường sắt cao tốc này sẽ tương đương hơn nửa tổng chiều dài của mạng lưới đường sắt cao tốc ở Đức, một trong những nền kinh tế lớn nhất thế giới. Các chuyến tàu chạy trên 3 tuyến đường mới này đều có thể đạt tốc độ tối đa 350 km/h.
Tuy nhiên, 3 tuyến đường sắt mới của Trung Quốc có một điểm khác biệt so với mạng lưới đường sắt cao tốc khổng lồ mà Bắc Kinh sở hữu. Theo đó, hệ thống lưới điện của cả 3 tuyến mới đều được xây dựng với công nghệ robot và AI, giảm tới mức tối thiểu sự can tham gia của con người. Các kỹ sư tham gia dự án cho biết việc áp dụng thành công công nghệ thi công mới sẽ tạo ra bước nhảy vọt cho Trung Quốc trong việc thực hiện các dự án tiếp theo.
Các chuyên gia Trung Quốc ca ngợi việc triển khai xây dựng đường sắt cao tốc bằng robot trên quy mô lớn chính là “cột mốc quan trọng” của ngành này, báo hiệu sự thay đổi bước ngoặt khi máy móc có thể thay thế con người trên hầu hết các công đoạn xây dựng.
Chúng ta vẫn biết xây dựng đường sắt gồm nhiều công đoạn, từ chuẩn bị mặt bằng, phân loại vật liệu, đặt đường ray hay xây dựng cầu và hầm…. Đây là loại hình cơ sở hạ tầng khá tốn kém và đòi hỏi kỹ năng, kiến thức chuyên môn cùng lượng lớn lao động.
Trong lịch sử, xây dựng đường sắt đã được chứng minh là công việc khó khăn và nguy hiểm. Ví dụ, tuyến đường sắt chạy qua dãy núi Sierra Nevada ở Mỹ cần tới 10.000 công nhân xây dựng Trung Quốc, những người được gọi là cu li (lao động khổ sai). Trong điều kiện khức nghiệt, những người lao động này đã phải rất vất vả để có thể hoàn thành tuyến đường sắt xuyên nước Mỹ đầu tiên vào năm 1869.
Thế nhưng, việc robot và các công nghệ tiên tiến khác có thể đảm nhận phần lớn công việc vốn thâm dụng lao động này chắc chắn là bước ngoặt được mong chờ. Và đó cũng là thành tựu của quá trình nỗ lực không ngừng của các kỹ sư Trung Quốc.
Những bước nhảy vọt khó tin
Năm 2018, Trung Quốc cho ra đời một cỗ máy tự hành có khả năng đặt 1,5 km đường ray tàu cao tốc mỗi ngày. Năm 2021, độ chính xác của cỗ máy được cải thiện và nó có thể lắp tới 2 km đường ra mỗi ngày, hoạt động liên tục 24/7. Không lâu sau, robot có thể đảm trách các công việc khác như hàn, sơn. Các cỗ máy tự động cũng có thể đào hầm, đổ bê tông và nhiều nhiệm vụ khác. Với sự hỗ trợ của AI, robot còn có khả năng tự kiểm tra hệ thống đường sắt cao tốc.
Đến bây giờ, robot cũng có thể tự xây dựng các cấu trúc điện cho hệ thống đường sắt cao tốc. Chúng bao gồm dây điện, các cột và những hệ thống giúp cung cấp năng lượng cho tàu điện thông qua việc tiếp xúc với hệ thống cấp nguồn nằm trên nóc tàu, vốn được gọi với thuật ngữ OCS. Đây là công việc nguy hiểm, tốn thời gian và thâm dụng lao động nhất trong các dự án đường sắt cao tốc.
Để giải quyết vấn đề này, các kỹ sư đường sắt Trung Quốc đã nghĩ ra công nghệ tự động sử dụng nền tảng quản lý dữ liệu kỹ thuật số và hệ thống thông minh để lưu trữ, lắp ráp sẵn và vận chuyển tới nơi để thi công nhằm tiết kiệm thời gian.
Cảm biết tự động thu thập dữ liệu theo thời gian thực trên công trường xây dựng, sau đó chuyển đến nhà kho thông minh, nơi hệ thống lưu trữ và truy suất tự động xác định vị trí và gửi vật liệu đến một nhà máy thông minh để lắp ráp thành các trụ, cánh tay, giá treo và những bộ phận khác. Các bộ phận đã hoàn thành sẽ được đưa tới địa điểm xây dựng bằng xe tự hành.
Các cánh tay robot được trang bị cảm biến và camera sẽ phát hiện và điều chỉnh vị trí các bộ phận trước khi nâng chúng lên và đặt vào đúng vị trí.
Tuy nhiên, không phải không có những thách thức. Rất nhiều công đoạn đòi hỏi sự chính xác và những nỗ lực phức hợp. Địa hình không bằng phẳng, chướng ngại vật tự nhiên, thời tiết bất lợi hay các yếu tố khác cũng ảnh hưởng tới quá trình lắp đặt. Lời giải cho việc này là trí tuệ nhân tạo.
Các nhà khoa học Trung Quốc cho phép robot lắp đặt tại công trường xây dựng sử dụng các thuật toán để đánh giá hiện trạng cũng như nhận dạng hình ảnh để lập kế hoạch đường đi tối ưu cho việc di chuyển các cánh tay với độ sai số chỉ 1 mm. Các robot cũng có thể phối hợp với nhau để khắc phục những vấn đề, chẳng hạn như thời tiết bất lợi, cùng nhau giữ cố định vật thể và vặn ốc....
Sự hỗ trợ của AI giúp robot trở nên linh hoạt hơn, có thể di chuyển để hỗ trợ lẫn nhau làm những công việc đòi hỏi nhiều thao tác. Xong việc, chúng sẽ trở về trạm đợi lệnh. Ngoài ra, robot có thể làm việc suốt ngày đêm mà không cần nghỉ giải lao nhưng cũng không làm giảm độ hiệu quả và chính xác.
Các chuyên gia nhận định, sự góp mặt của robot và trí tuệ nhân tạo sẽ trở thành cú hích lớn với tham vọng đường sắt cao tốc của Trung Quốc, nhất là khi quốc gia này muốn mọi thành phố lớn và trung bình đều có đường sắt cao tốc chạy qua vào năm 2035. Để đạt được điều này, Trung Quốc cần tăng gấp đôi chiều dài mạng lưới đường sắt cao tốc 42.000 km hiện có (dài hơn 2.000 km so với chu vi trái đất).
Để đạt được mục tiêu này, Trung Quốc cần các cỗ máy tự hành được hỗ trợ bởi AI trong lĩnh vực xây dựng, vận hành và bảo trì. Chính vì thế, một chương trình có tên Đường sắt cao tốc thông minh 2.0 được ra đời để hiện thực hóa các mục tiêu đó. Trung Quốc không phải là quốc gia duy nhất sử dụng công nghệ số trong xây dựng đường sắt cao tốc nhưng đang mở rộng việc áp dụng công nghệ với tốc độ ấn tượng. Và điều này tiếp tục củng cố vị thế dẫn đầu của nền kinh tế lớn thứ 2 thế giới trong lĩnh vực này.
2. Hệ thống Trung Quốc dùng hàng ngày lại là niềm mơ ước của nước Mỹ: Mạng lưới đường sắt cao tốc lớn gấp 54 lần, 4/10 tàu đứng top thế giới, vẫn được rót hàng tỷ USD để nâng cấp
Từ công nghệ cho đến cơ sở hạ tầng, Trung Quốc đã và đang không ngừng phát triển đường sắt cao tốc lên tầm cao mới, trong khi đó Mỹ vẫn đang chật vật với nhiều rào cản.
Trung Quốc có hệ thống đường sắt cao tốc lớn nhất thế giới, trải dài hơn 40.000 km. Trong số 10 tàu nhanh nhất thế giới thì có đến 4 tàu là của Trung Quốc. Và tuyến đường sắt cao tốc bận rộn nhất Trung Quốc (Bắc Kinh – Thượng Hải) có tàu chạy với vận tốc 349 km/h.
Trong khi đó, hệ thống đường sắt của Mỹ lại kể một câu chuyện hoàn toàn khác. Hệ thống đường sắt cao tốc của Mỹ trải dài 735 km. Con tàu chạy nhanh nhất Acela Express của công ty vận tải đường sắt Amtrak có vận tốc chỉ 241 km/h và kéo dài vài phút trên một đoạn của quãng đường.
Từ năm 2008, Trung Quốc đã xây dựng thần tốc mạng lưới đường sắt cao tốc của mình. Cùng lúc đó, Mỹ có một vài dự án đường sắt cao tốc bị “xếp xó” hoặc bị trì hoãn.
Vậy đâu là lý do Mỹ bị Trung Quốc vượt mặt trong công nghệ tàu siêu tốc?
Trong khi đó, hệ thống đường sắt của Mỹ lại kể một câu chuyện hoàn toàn khác. Hệ thống đường sắt cao tốc của Mỹ trải dài 735 km. Con tàu chạy nhanh nhất Acela Express của công ty vận tải đường sắt Amtrak có vận tốc chỉ 241 km/h và kéo dài vài phút trên một đoạn của quãng đường.
Từ năm 2008, Trung Quốc đã xây dựng thần tốc mạng lưới đường sắt cao tốc của mình. Cùng lúc đó, Mỹ có một vài dự án đường sắt cao tốc bị “xếp xó” hoặc bị trì hoãn.
Vậy đâu là lý do Mỹ bị Trung Quốc vượt mặt trong công nghệ tàu siêu tốc?
Hệ thống tàu cao tốc của Trung Quốc. Ảnh: Tân Hoa Xã.
Sự khác biệt then chốt giữa Mỹ và Trung Quốc là đường ray của tàu. Tiến sĩ Zhenhua Chen của Đại học Ohio, Mỹ, cho biết: “Như chúng ta thấy, trong trường hợp của Mỹ, phần lớn tuyến đường sắt Northeast Corridors là những đường ray có tuổi đời hàng trăm năm. Tuyến đường này còn có đường hầm, những khúc cua và những cây cầu. Chúng không cho phép con tàu có thể chạy với vận tốc tối đa”.
Tuyến đường ray này ban đầu được xây dựng để cho tàu hàng và tàu chở khách sử dụng cùng lúc. Vì thế, quãng đường có nhiều điểm giao cắt. Và tàu Acela cũng chạy trên đường ray này.
Nhưng Trung Quốc thì có đường ray dành riêng cho tàu siêu tốc. Tiến sĩ Chen cho biết: “Tàu cao tốc cần có những khúc cua mềm mại hơn, độ dốc thoải hơn, để con tàu di chuyển êm ái và an toàn”.
Một trong những lý do khác khiến tàu hỏa ở Mỹ không thể đạt tốc độ cực đại là vì thiết kế của đường ray. Chúng có những đoạn đường cong theo địa hình. Trên các đoạn đường cong, nhiều chuyến tàu chở khách thông thường ở Mỹ chỉ chạy nhanh hơn các tàu chở hàng từ 16-24 km/h. Nhưng Trung Quốc lại xây dựng đường ray cho tàu cao tốc ở trên cao, hay còn gọi là những cây cầu cạn.
Khác biệt giữa hai quốc gia còn thể hiện ở vị trí các nhà ga. Tại Trung Quốc, nhà ga tàu cao tốc được đặt ở cả đô thị và nông thôn. Trong khi đó, tại Mỹ, nhà ga chỉ được đặt ở các đô thị trọng tâm như New York, Boston và Washington, DC.
Những cây cầu cạn phục vụ cho đường ray tàu cao tốc ở Trung Quốc. Ảnh: CFP
Ông Scott Sherin, Giám đốc thương mại chi nhánh Mỹ của nhà sản xuất tàu hỏa Alstom, cho biết rằng khi xây dựng đường ray, điều đầu tiên là phải xác định hai trung tâm đông dân cần kết nối. Công thức tuyệt vời nhất là tìm hai thành phố có dân số tối thiểu 3 triệu người và cách nhau khoảng 800 km.
Mặc dù thực tế là Mỹ đã đi chậm trong việc phát triển tàu cao tốc, đường sắt trước kia vẫn là hệ thống giao thông chủ chốt nối giữa các bang. Nhưng điều đó đã thay đổi vào giữa thế kỷ 20, khi Hệ thống Đường cao tốc Liên bang được xây dựng.
Kể từ đó, các kế hoạch về đường sắt cao tốc chẳng còn được đoái hoài. Tiến sĩ Chen cho biết việc di chuyển bằng ô tô và máy bay đã trở thành phương tiện chính ở Mỹ. Việc thay đổi hành vi này cần rất nhiều nỗ lực, để giúp mọi người hiểu được rằng tại sao cần thêm những phương tiện khác cũng như lợi ích của chúng.
Trong khi đó, hệ thống tàu cao tốc của Trung Quốc luôn được chính quyền nước này hậu thuẫn và đổ hàng tỷ USD, bao gồm cả các công ty đối tác nước ngoài. Hợp đồng sẽ được ký kết với điều kiện các công ty nước ngoài lắp ráp tàu và đạo tạo cả các kỹ sư Trung Quốc. Họ muốn hiểu được các công nghệ và cố gắng thử nghiệm một số sáng chế mới.
Cuối cùng, Trung Quốc đã thành lập công ty sản xuất tàu của riêng mình có tên CRRC. Và hiện tại, CRRC là một trong những nhà sản xuất tàu hỏa lớn nhất thế giới. Đối với trường hợp của Trung Quốc, nhờ chính quyền, nhiều dự án sản xuất lớn như hệ thống tàu cao tốc được phát triển.
Dự án đường sắt cao tốc ở California, Mỹ. Ảnh:
Mỹ cũng có những công ty nước ngoài đến để phát triển mạng lưới đường sắt cao tốc, nhưng họ phải đối mặt với nhiều thách thức. Ví dụ như tại tiểu bang Illinois. Vào năm 2019, Nippon Sharyo của Nhật Bản cố gắng xây dựng đường sắt cao tốc ở bang. Tuy nhiên, công ty phải vật lộn với việc điều chỉnh thiết kế phù hợp với Mỹ và bị chậm trễ trong việc nhận những toa tàu mới.
Việc thay đổi chính quyền cũng không giúp được gì nhiều. Tiểu bang California đã thông qua kế hoạch xây mạng lưới đường sắt cao tốc vào năm 2008. Nhưng dự án đã bị trì hoãn vì thiếu kinh phí và hỗ trợ không nhất quán.
Ông Scott Sherin cho biết nước Mỹ có công nghệ, nhưng tình trạng hiện tại không khác châu Âu những năm 1970, nơi vấp phải nhiều lo ngại và phản đối khi thực hiện một dự án mới. Phải đến khi hệ thống được áp dụng, mọi người mới nhìn thấy được những gì mà đường sắt mang lại. Chính phủ phải hỗ trợ và công chúng phải ủng hộ thì đường sắt cao tốc của Mỹ mới có thể phát triển.
https://cafef.vn/cong-nghe-xay-duong-sat-cao-toc-20-cua-trung-quoc-phat-trien-toi-muc-kho-tin-robot-va-ai-cung-nhau-lam-viec-sieu-cong-trinh-ra-doi-ma-it-can-toi-con-nguoi-dong-tay-18823080719481928.chn
https://cafebiz.vn/he-thong-trung-quoc-dung-hang-ngay-lai-la-niem-mo-uoc-cua-nuoc-my-mang-luoi-duong-sat-cao-toc-lon-gap-54-lan-4-10-tau-dung-top-the-gioi-van-duoc-rot-hang-ty-usd-de-nang-cap-176230702142503602.chn
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét