Kinh nghiệm quốc tế cho phát triển đường sắt tốc độ cao tại Việt Nam

Từ định hướng chiến lược đến việc chủ động nghiên cứu, đào tạo nhân lực cho ngành đường sắt tốc độ cao

Phát biểu tại Hội thảo quốc tế “Công nghệ giao thông và hạ tầng tiên tiến, thông minh phục vụ phát triển đường sắt tốc độ cao tại Việt Nam ngày 25/6 do trưởng Đại học (ĐH) Công nghệ Giao thông vận tải (GTVT) tổ chức, PGS. TS. Phạm Mạnh Hà, Thứ trưởng Bộ Xây dựng cho biết, Việt Nam đang đứng trước một giai đoạn phát triển rất đặc biệt.

Các dự án đường sắt tốc độ cao, đường sắt quốc gia, đường sắt đô thị và các hệ thống hạ tầng hiện đại đang đặt ra những yêu cầu hoàn toàn mới về công nghệ, tiêu chuẩn, dữ liệu, mô hình quản lý và nguồn nhân lực.

"Đây là những nhiệm vụ có quy mô lớn, yêu cầu kỹ thuật cao, tiến độ khẩn trương và có ý nghĩa chiến lược lâu dài. Vì vậy, cách tiếp cận của cũng phải thay đổi", Thứ trưởng Phạm Minh Hà nhấn mạnh.

Việt Nam không thể chỉ quản lý từng công trình riêng lẻ, mà phải quản lý cả hệ thống. Không thể chỉ quan tâm đến khối lượng xây dựng, mà phải quan tâm đến chất lượng, an toàn, hiệu quả vận hành và khả năng phục hồi. Và đặc biệt, Việt Nam không thể chỉ tiếp nhận công nghệ, mà phải từng bước làm chủ công nghệ, tiêu chuẩn, dữ liệu và con người.

Trong chặng đường đó, Thứ trưởng Phạm Minh Hà nhấn mạnh: "Khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo, chuyển đổi số và đào tạo nhân lực giữ vai trò then chốt".

Cũng theo Thứ trưởng Phạm Minh Hà, có công trình thì phải có con người làm chủ công trình. Có công nghệ thì phải có năng lực tiếp nhận, kiểm chứng, vận hành và tiếp tục cải tiến công nghệ. Đề án đào tạo, phát triển nguồn nhân lực đường sắt đã đặt ra yêu cầu rất lớn về chuẩn bị đội ngũ nhân lực cho giai đoạn tới.

"Đây là nhiệm vụ không thể chỉ trông chờ vào một cơ quan hay một đơn vị, mà cần sự tham gia đồng bộ của các trường đại học, viện nghiên cứu, doanh nghiệp và cơ quan quản lý nhà nước", Thứ trưởng Phạm Minh Hà nhấn mạnh.

Thứ trưởng Phạm Minh Hà mong muốn Trường ĐH Công nghệ GTVT, với vai trò là cơ sở đào tạo và nghiên cứu theo định hướng ứng dụng, tiếp tục phát huy mạnh hơn nữa năng lực của mình trong giai đoạn mới. Nhà trường cần phát triển các nhóm nghiên cứu mạnh, gắn nghiên cứu với phòng thí nghiệm, dữ liệu thực tế, nhu cầu của doanh nghiệp và yêu cầu của các dự án trọng điểm quốc gia.

Trước chỉ đạo của Thứ trưởng Phạm Minh Hà, PGS. TS. Vũ Ngọc Khiêm, Phó Hiệu trưởng Thường trực Trường ĐH Công nghệ GTVT cho hay, trong giai đoạn gần đây, Nhà trường đã thực hiện đổi mới đồng bộ, qua đó ghi nhận những bước phát triển và đạt thành tựu trong công tác đào tạo và nghiên cứu khoa học.

Minh chứng điển hình là Tạp chí Khoa học và Công nghệ Giao thông đã chính thức gia nhập cơ sở dữ liệu Scopus chỉ sau 3 năm thành lập, đồng thời đạt phân hạng Q3 ngay trong năm kế tiếp.

Các giảng viên và nhà khoa học của Nhà trường đã tham gia xây dựng hơn 100 tiêu chuẩn kỹ thuật cho đường sắt tốc độ cao và đường sắt điện khí hóa. Trong bối cảnh ngành GTVT và xây dựng Việt Nam đang đứng trước một chặng đường phát triển mới, với những nhiệm vụ lớn, những yêu cầu mới và những bài toán công nghệ chưa từng đặt ra ở quy mô như hiện nay.

Nhà trường đã được được Bộ Xây dựng tin tưởng giao làm đầu mối đào tạo nguồn nhân lực đường sắt quốc gia trong giai đoạn mới; đồng thời được Bộ Giáo dục và Đào tạo giao dẫn dắt mạng lưới Trung tâm đào tạo xuất sắc và tài năng về công nghệ giao thông và hạ tầng tiên tiến, thông minh.

Do đó, PGS. TS. Vũ Ngọc Khiêm cho biết việc định hướng nghiên cứu, phát triển công nghệ, chuẩn bị nhân lực, kết nối tri thức quốc tế và phục vụ các nhiệm vụ chiến lược của quốc gia là yêu cầu cấp thiết.

Chia sẻ tại Hội thảo, TS. Lê Nguyên Khương, Trường ĐH Công nghệ GTVT cho rằng, khi dự án đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam đang bước vào giai đoạn chuẩn bị triển khai với yêu cầu ngày càng cao về làm chủ công nghệ, việc tiếp cận các công nghệ hiện đại như trí tuệ nhân tạo (AI) không chỉ giúp nâng cao năng lực thiết kế mà còn tạo nền tảng để từng bước hình thành hệ sinh thái đường sắt thông minh trong tương lai.

Nếu được kết hợp với mô hình thông tin công trình (BIM), bản sao số (digital twin), mạng lưới cảm biến Internet vạn vật (IoT) và hệ thống giám sát thời gian thực, AI sẽ hỗ trợ theo dõi tình trạng cầu, hầm và đường ray trong suốt vòng đời công trình, dự báo hư hỏng trước khi xảy ra sự cố, tối ưu công tác bảo trì và nâng cao độ an toàn khai thác.

Theo TS. Lê Nguyên Khương, để Việt Nam có thể từng bước làm chủ công nghệ đường sắt tốc độ cao, việc tiếp nhận công nghệ từ các quốc gia phát triển chỉ là bước khởi đầu; quan trọng hơn là phải xây dựng được năng lực nghiên cứu và đào tạo trong nước dựa trên nền tảng khoa học dữ liệu, mô phỏng số và AI.

Trong bối cảnh các dự án đường sắt tốc độ cao đòi hỏi sự phối hợp của nhiều lĩnh vực như kết cấu công trình, cơ học/động lực học, điều khiển, vật liệu, công nghệ số và khoa học máy tính, các trường ĐH và viện nghiên cứu cần hình thành những nhóm nghiên cứu liên ngành có khả năng phát triển các công cụ tính toán, mô hình mô phỏng và thuật toán AI phục vụ thiết kế, đánh giá và vận hành công trình.

"Đây không chỉ là yêu cầu trước mắt của dự án đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam mà còn là cơ sở để xây dựng đội ngũ kỹ sư và nhà khoa học đủ năng lực tham gia chuỗi giá trị công nghệ đường sắt trong nhiều thập kỷ tới", TS. Lê Nguyên Khương cho hay.

Và học tập kinh nghiệm quốc tế

Theo GS. José M. Goicolea, ĐH Bách khoa Madrid (Tây Ban Nha), thiết kế cầu đường sắt tốc độ cao không còn là bài toán tính toán tĩnh như đối với các công trình giao thông truyền thống mà đòi hỏi phải xem xét đầy đủ các tương tác động lực phức tạp giữa đoàn tàu, kết cấu cầu, đường ray và nền móng trong suốt quá trình khai thác.

Khi tốc độ tàu vượt ngưỡng 250 km/giờ, các dao động phát sinh không chỉ ảnh hưởng đến độ bền của công trình mà còn tác động trực tiếp đến sự ổn định chạy tàu, chất lượng khai thác và mức độ tiện nghi của hành khách.

Vì vậy, theo GS. José M. Goicolea, việc xây dựng các mô hình tính toán chính xác, phản ánh đúng ứng xử động của hệ thống trong nhiều điều kiện vận hành khác nhau là yêu cầu bắt buộc đối với mọi dự án đường sắt tốc độ cao hiện đại.

GS. José M. Goicolea cho rằng, sự phát triển của các công cụ mô phỏng số trong những năm gần đây đã tạo ra bước tiến lớn trong thiết kế cầu đường sắt. Thông qua các mô hình phần tử hữu hạn kết hợp với phân tích động lực học nhiều vật thể, các kỹ sư có thể mô phỏng chi tiết tương tác giữa bánh xe, ray và kết cấu cầu dưới nhiều kịch bản tải trọng, tốc độ, điều kiện địa chất và tác động của môi trường.

Những mô hình này không chỉ giúp đánh giá ứng suất, chuyển vị và dao động của kết cấu mà còn hỗ trợ tối ưu hóa hình dạng cầu, lựa chọn vật liệu, kiểm chứng khả năng chịu tải và dự báo ứng xử của công trình trong suốt vòng đời khai thác.

Đồng tình với quan điểm trên, GS. Sybil Derrible, ĐH Illinois Chicago (Hoa Kỳ) cho rằng, trong bối cảnh biến đổi khí hậu, đô thị hóa nhanh và nhu cầu phát triển giao thông bền vững ngày càng gia tăng, đường sắt tốc độ cao cần được nhìn nhận như một bộ phận của hệ thống hạ tầng tích hợp thay vì một tuyến giao thông độc lập.

Theo GS. Sybil Derrible, một hệ thống đường sắt hiện đại không chỉ bao gồm đường ray, cầu, hầm hay nhà ga, mà còn có mối liên kết chặt chẽ với mạng lưới điện, viễn thông, giao thông đô thị, logistics, quản lý dữ liệu và các dịch vụ công khác.

Vì vậy, hiệu quả khai thác của đường sắt tốc độ cao phụ thuộc không chỉ vào chất lượng của từng công trình riêng lẻ mà còn vào khả năng phối hợp nhịp nhàng giữa các hệ thống hạ tầng có liên quan.

Theo GS. Sybil Derrible, xu hướng phát triển trên thế giới hiện nay là xây dựng các hệ thống hạ tầng có tính tích hợp cao, trong đó dữ liệu được chia sẻ theo thời gian thực giữa nhiều lĩnh vực nhằm nâng cao hiệu quả vận hành, tối ưu hóa sử dụng tài nguyên và tăng khả năng ứng phó với các tình huống bất thường.

Tại hội thảo, các chuyên gia cho rằng, việc phát triển một hệ thống đường sắt bền vững không chỉ là xây dựng tuyến đường đáp ứng yêu cầu kỹ thuật hiện tại mà còn phải hướng tới khả năng vận hành ổn định trong nhiều thập kỷ trước những thay đổi của khí hậu, công nghệ và nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội.

Điều đó đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa quy hoạch giao thông, quy hoạch đô thị, phát triển năng lượng, hạ tầng số và quản lý dữ liệu trên nền tảng công nghệ hiện đại. Đây cũng là cơ hội để Việt Nam xây dựng một hệ thống đường sắt tốc độ cao ngay từ đầu theo mô hình hạ tầng thông minh, tích hợp và có khả năng phục hồi cao, tạo nền tảng cho phát triển giao thông xanh, giảm phát thải và nâng cao năng lực cạnh tranh quốc gia./.