Vận tải đường ray dây uST: Lịch sử và Triển vọng tương lai

Tình trạng đô thị hóa quá mức trong thế giới ngày nay đang đi kèm với nhiều thách thức. Khi dân số tại các siêu đô thị không ngừng tăng lên, số lượng phương tiện cá nhân cũng tăng theo, dẫn đến tình trạng ùn tắc giao thông ngày càng nghiêm trọng. Trong bối cảnh đó, các giải pháp thay thế phải được nghiên cứu—đặc biệt là việc tận dụng không gian chưa được khai thác phía trên mặt đất. Các hệ thống cáp treo và vận tải đường ray dây hiện đại (công nghệ uST) hoàn toàn phù hợp cho mục đích này. Dưới đây, chúng ta sẽ xem xét nguồn gốc của những công nghệ này, sự tiến hóa và điểm tương đồng về mặt kỹ thuật cũng như tiềm năng trong tương lai của chúng.

Lịch sử và sự tiến hóa của vận tải cáp

Vận tải cáp là một loại hình giao thông sử dụng lực kéo bằng cáp để di chuyển. Nó chở hành khách và hàng hóa trong các cabin đặc biệt được gọi là cabin cáp treo hoặc xe trượt. Tiền thân của nó có lẽ là vận tải dây thừng, với các tài liệu mô tả có từ năm 250 TCN ở miền nam Trung Quốc. Thiết kế đầu tiên của hệ thống vận tải treo được ghi nhận là thuộc về kỹ sư người Venice – Fausto Veranzio, với các bản vẽ cơ khí về đường cáp treo có từ năm 1616. Một nguyên mẫu hoạt động được ra mắt sau đó vào năm 1644, nhờ công của Adam Wybe, người đã chế tạo tuyến đường sắt cáp chạy bằng sức ngựa ở Gdańsk dùng cho việc xây dựng các công trình phòng thủ.

Đáng chú ý, vận tải treo bằng cáp ban đầu không phải là một điểm tham quan du lịch. Ưu điểm chính của nó luôn là khả năng vận hành ở những khu vực có địa hình hiểm trở, đây cũng là lĩnh vực mà vận tải đường ray dây hiện nay có thể ứng dụng.

Vận tải cáp đã được sử dụng rộng rãi tại Hoa Kỳ và Vương quốc Anh. Đến năm 1980, Bắc Mỹ có hơn 500 dặm tuyến cáp, vận chuyển hơn một triệu hành khách mỗi năm. Tuy nhiên, vào đầu thế kỷ 20, giao thông công cộng bằng cáp bắt đầu xuất hiện ở các khu vực khác như Châu Âu, Trung Á, Bắc Phi, New Zealand, Trung Quốc và Nga, cho thấy sự tăng trưởng ổn định.

Các loại hình vận tải treo bằng cáp được công nhận nhiều nhất:

• Cáp treo đô thị (Aerial tramway)
• Thang máy trọng lực (dựa trên đường ray)
• Đường sắt cáp kéo (Cable railway)
• Tàu leo núi (Funicular)
• Cáp treo ghế ngồi (Chairlift)
• Cáp treo trượt tuyết (Ski lift)
• Cáp kéo mặt đất (Surface lift)
• Cáp treo cabin (Gondola lift)
• Băng tải cáp chở hàng
• Phà cáp
• Dây cáp trượt (dành cho người leo núi)
• Thang máy

Công nghệ vận tải cáp hiện đại

Trong nhiều thập kỷ, vận tải treo bằng cáp vẫn là một giải pháp chuyên biệt, được sử dụng ở các địa điểm cụ thể cho các nhu cầu cụ thể, đặc biệt là nơi ô tô không thể tiếp cận. Tuy nhiên, sự thay đổi của khí hậu xã hội, thúc đẩy bởi các mối quan ngại về môi trường tại các siêu đô thị, đang thúc đẩy các nhà chức trách thành phố xem xét các phương thức vận tải thay thế, bao gồm cả hệ thống cáp, với những ưu và nhược điểm của chúng.

Vận tải treo ngày nay bao gồm cáp treo dạng cabin (gondola) và cáp treo đô thị (aerial tramway). Cáp treo gondola có các cabin kín được gắn vào cáp thông qua các kẹp có thể tháo rời, với các điểm dừng cabin được quản lý bởi các băng tải treo. Cáp treo đô thị cũng sử dụng cabin kín nhưng di chuyển dọc theo các cáp chủ lực, khép kín với chuyển động đảo chiều giữa các trạm dưới và trên. Cả cáp treo gondola và cáp treo đô thị đều là những hình thức vận tải treo đa năng. Chúng không chỉ được sử dụng để vượt qua các chướng ngại vật địa lý (dốc đứng, sông ngòi, rừng rậm, v.v.) mà còn làm giải pháp quá cảnh đô thị. Những hệ thống này minh họa cho các hệ thống cáp liên tục, được trang bị dây kéo vòng quay liên tục giữa các điểm đầu cuối — trục tang trống với truyền động điện — và giữa các trạm.

Tại các khu vực mở rộng lớn, hệ thống cáp đôi (cáp treo đô thị) và cáp ba (gondola) được sử dụng. Các hệ thống này bao gồm các bánh xe thép cho phép di chuyển qua lại thay vì theo vòng lặp. Loại vận tải cáp dựa trên đường ray này có độ ổn định ngang cao và có thể hoạt động hiệu quả ngay cả trong điều kiện gió thổi ngang mạnh. Các dầm của phương tiện vận tải treo, được đặt cách nhau ở những khoảng cách nhất định, đóng vai trò quan trọng đối với độ ổn định này.

Khác với các hệ thống điều khiển thủ công lỗi thời, vận tải cáp hiện đại được tự động hóa hoàn toàn hoặc một phần. Các hệ thống này có thể di chuyển độc lập, giảm tốc để lên xuống dễ dàng, duy trì nhiệt độ cabin thoải mái và tối ưu hóa mức độ chiếu sáng. Các tổ hợp cơ sở hạ tầng và vận tải uST hoạt động trên các nguyên tắc tương tự.

Vận tải đường ray dây là gì?

Các tổ hợp cơ sở hạ tầng và vận tải uST vận chuyển hành khách hoặc hàng hóa dọc theo các tuyến đường ray dây sử dụng các phương tiện không người lái chạy trên đường ray (uPod). Hệ thống uST bao gồm một hệ thống điều khiển tự động, cầu cạn đường ray dây bao gồm kết cấu đường ray, các giá đỡ trung gian và kết cấu neo, cùng với phương tiện vận tải. Thông thường, các kết cấu neo được tích hợp với các nhà ga hành khách hoặc các cơ sở hạ tầng khác như trạm bốc dỡ, trung tâm dịch vụ, thiết bị chuyển mạch đường ray, bộ nguồn và trung tâm điều phối.

Kết cấu đường ray, hay đường ray dây, là một dầm thép hoặc composite liền khối chứa một bó thanh thép ứng suất trước được nhúng trong chất độn đặc biệt. Thiết kế này đảm bảo độ bền cao và độ êm ái của đường chạy. Tùy thuộc vào tải trọng tối đa (dao động từ 20 đến 300 tấn) và chế độ tốc độ (từ 100 đến 500 km/h), kết cấu đường ray uST có thể cứng, bán cứng, linh hoạt hoặc bán linh hoạt.

Đường ray dây được sử dụng bởi các xe uPod có độ bền đặc biệt. Nhờ công nghệ ứng suất trước, tất cả tải trọng ngang được truyền đến các kết cấu neo, trong khi tải trọng thẳng đứng được chịu bởi các giá đỡ trung gian. Các kết cấu neo được làm bằng bê tông cốt thép nguyên khối, và các giá đỡ trung gian bao gồm các ống thép có dây neo giữ. Việc gắn yên đỡ vào kết cấu đường ray giúp tăng gấp tám lần khả năng chịu tải của nó.

Nguồn điện cho các tổ hợp đường ray dây được cung cấp thông qua điện kéo qua ray tiếp xúc. Trong trường hợp mất điện, mỗi chiếc uPod có thể tiếp tục di chuyển bằng pin dự phòng trên xe, có đủ dung lượng để di chuyển quãng đường lên tới 28 km.

Ưu điểm, nhược điểm và thách thức

Những ưu điểm không thể bàn cãi của vận tải cáp (treo) bao gồm:

• Thân thiện với môi trường cao và phát thải CO₂ bằng không
• Ô nhiễm tiếng ồn thấp
• Đơn giản hơn

Nguồn tin chính thức: ust.inc