Những cuộc chạy thử đầu tiên của tàu HEMU 430X (High Speed Electric Multiple-Unit 430 km/h eXperimental) đang được tiến hành trên tuyến Kyungbu, giữa Seoul và Busan. Cuộc chạy thử sẽ tiếp tục đến năm 2015, đảm bảo ít nhất 100.000 km chạy thử. Tốc độ 350 km/h đã đạt được trên đoạn đường thử nghiệm gần đề pô tàu cao tốc Korail, gần Busan.
Sau khi thử nghiệm thành công, sẽ chế tạo hàng loạt tàu cùng loại để có thể đưa ra vận hành vào năm 2017 và hướng tới xuất khẩu.
Thách thức về năng lực
Tàu HEMU 430X đã được triển khai với hàng loạt mục tiêu. Tàu phải có tốc độ cao hơn các đoàn tàu hiện có, có thân toa khỏe hơn, có dạng khí động tốt hơn, sử dụng sức kéo hiệu quả và thiết bị điều hành hoàn hảo. Đồng thời, tàu cần có năng lực chuyên chở hành khách cao hơn và tiện nghi tốt hơn.
Để đảm bảo các điều kiện về môi trường và các tiêu chuẩn khác, tàu mới phải nhẹ hơn, giảm sức cản lăn và tiêu thụ ít năng lượng hơn. Ngoài ra, tiếng ồn và độ rung phải ở mức tối thiểu.
Thành phần và sức kéo
Ram tàu mẫu gồm sáu toa, trong đó có năm toa động lực. Toa khách ngồi có ba hạng, có bố trí quầy ăn nhanh trên một toa. Theo kế hoạch, tàu thương mại sẽ có tám toa, trong đó có một toa ngồi hạng nhất.
Tàu HEMU 430X sử dụng công nghệ IGBT điều khiển hai thiết bị đẩy, tổng công suất 8.200 kW, lực kéo tối đa 180 kN. Bốn toa trung gian nối thành hai cặp, mỗi cặp có một biến áp chủ cung cấp cho hai bộ biến đổi IGBT PWM và bộ đảo mạch VVVF trên mỗi toa, tạo động lực cho bốn mô tơ kéo không đồng bộ trên mỗi toa, mỗi mô tơ có công suất 410 kW. Trên một toa riêng lẻ ở cuối đoàn tàu có biến áp, cấp điện cho một mô tơ với bốn bộ biến đổi và đảo mạch, tạo động lực cho bốn mô tơ kéo đồng bộ từ tính vĩnh cửu. Tàu thương mại tiêu chuẩn sẽ có sáu toa động lực với công suất tổng hợp 9.840 kW.
Thí nghiệm trong nhà máy cho thấy, tàu mẫu đạt tốc độ 300 km/h trong 233 giây, ít hơn tàu KTX-I và KTX Sancheon 120 giây.

Kết cấu nhẹ, giảm tiếng ồn nội thất
Toa xe dùng kết cấu nhôm nhẹ, vỏ hai lớp hàn được thiết kế để bảo vệ khu vực hành khách và buồng lái. Những pa nen hai lớp với kết cấu đảm bảo cách âm ở mức tối ưu, hoàn toàn thỏa mãn các quy định về an toàn, đồng thời đảm bảo quy định trọng tải trục tĩnh dưới 14 tấn.
Một vấn đề quan trọng nữa là độ bền chống va chạm, kết cấu thùng toa có thể hấp thu năng lượng tới 7,8 MJ ở những khu vực cần bảo vệ.
Sàn toa và pa nen bên trong, cùng với cửa sổ và mái toa cũng được xử lý để hạn chế tiếng ồn phát sinh do không khí và kết cấu. Khuôn hình bên trong toa có tính cách âm tốt nhất, nâng cao được đặc tính chống ồn của kết cấu vỏ hai lớp.
Khí động học
Giải quyết vấn đề khí động gặp một khó khăn lớn là quyết định giảm tiết diện hầm từ 109 m2 xuống còn 96 m2 để giảm chi phí xây dựng.
Phương pháp mô phỏng bằng máy tính đã được dùng để triển khai dạng khí động của tàu mẫu và hình dạng đó được kiểm nghiệm trong cả quá trình chạy thử. Người ta chọn mũi tàu tương đối dài, nhưng cũng chưa phải là hình mẫu tốt nhất vì cái đuôi dài có thể làm tăng luồng khí quẩn. Nhà thiết kế đã chọn một hình mẫu phản ánh được phần nào sự ưa thích của khách hàng. Hình dáng của mái toa, cùng với chụp thông gió và hình dáng các tấm che giá chuyển cũng được kiểm nghiệm trong chương trình chạy thử.
Cơ cấu chạy để có tốc độ kỷ lục
Quyết định áp dụng sức kéo phân bố, có nghĩa là giá chuyển có mô tơ động lực và giá chuyển thường phải được thiết kế sao cho tấn trục tĩnh không quá 14 tấn. Giá chuyển mô tơ động lực là bộ phận an toàn quan trọng nhất của đoàn tàu. Với mô tơ kéo 410 kW phải chọn bánh xe động lực có đường kính 920 mm.
Phân tích cơ cấu trong các trường hợp tải trọng động và tĩnh chứng tỏ giá chuyển bảo đảm đầy đủ tiêu chí Euronorm và tiêu chuẩn của UIC. Lần đầu tiên bánh xe kiểu S1002 được áp dụng để nghiên cứu về tương tác bánh xe-ray trên tuyến cao tốc với ray UIC 60, đặt nghiêng 1/20.
Tàu HEMU 430X chạy thử với kiểu treo chủ động giữa thùng xe và khung giá chuyển. Kiểu treo này đã được thử nghiệm mô phỏng thành công với tốc độ 450 km/h.
Hệ thống đường dây tiếp điện đơn trên tuyến cao tốc Hàn Quốc đã được thiết kế cho tốc độ truyền sóng nhanh nhất 440 km/h, có nghĩa là tốc độ chạy tàu bình thường không quá 308 km/h với lực căng tiếp xúc đường dây 20 kN.
Người ta đã triển khai một cần tiếp điện đơn có điều khiển chủ động và đầu cần kiểu dáng khí động tối ưu, qua thí nghiệm cho thấy hệ thống đảm bảo được tiếp xúc ổn định khi chạy với tốc độ 350 km/h.
Lựa chọn năng lực
Gần 50% dân số Hàn Quốc sống ở các thành phố lớn, nên việc tăng thêm chỗ ngồi trên tàu cao tốc là một yêu cầu nóng. Tàu HEMU cho phép bố trí nội thất hết sức linh hoạt, ba sự lựa chọn dưới đây có thể xem xét áp dụng:
* Hạng sang với 436 chỗ ngồi kiểu bố trí 2+2 và 36 chỗ ngồi hạng nhất với kiểu bố trí 2+1.
* Hạng tiết kiệm với 595 chỗ ngồi, trong đó có 50 chỗ bố trí kiểu 2+3.
* Hạng đô thị với 617 chỗ ngồi, tất cả đều bố trí 2+3.

Việt Long
(Theo ĐS TG Số 11-2012)