To coincide with the 1964 Tokyo Olympics, Japan launched the world’s first high-speed train, the Shinkansen. Capable of running at 210 km per hour, this groundbreaking bullet train inspired countries around the world to invest in high-speed rail.
Today, these trains regularly travel at over 300 km per hour, on par with the takeoff speed of a commercial airplane. But could these trains go even faster, whisking passengers to their destinations quicker than the smoothest flight? To answer this, it helps to understand how these trains reach their already impressive speeds.
There are three main factors that separate bullet trains from traditional low-speed trains. Engines, aerodynamics, and infrastructure.
Most traditional trains are powered by combustion engines, which combust fuel, typically diesel, to turn an electric generator. This electricity is then used to power motors that turn the train’s wheels.
High-speed trains, on the other hand, use electric engines to power their motors. This process is more energy efficient than combustion and allows train operators to reach top speeds more quickly.
Next up is aerodynamics. While low and high-speed trains use the same steel wheels to minimize friction with the track, bullet trains are also designed with aerodynamic bodies that slice through air with minimal resistance.
Engineers could use these slicker designs on traditional train cars. But while upgrading to electric engines would make low-speed trains more efficient, they wouldn’t get much benefit from these aerodynamic designs because of the third factor, infrastructure.
Traditional train tracks were built to meet people where they lived, ensuring stations were accessible to any potential passengers. But to prevent derailments in these highly populated areas, trains need to frequently decelerate to safely hit turns and crossroads.
High-speed rails, on the other hand, were built to prioritize speed. They run on long, straight lines that avoid road crossings, sharp curves, and hight traffic areas.
These three differences allow high-speed trains to reach top speeds over double their traditional counterparts. And since their infrastructure allows them to travel longer distances between stops, they spend more time cruising near top speed, often traveling up to three times the average speed of traditional trains.
But new technology is emerging to make even faster trains. To eliminate friction between rails and wheels, engineers have developed new magnetic levitation or maglev trains.
There are two major approaches here. In electromagnetic suspension, magnetized arms wrap under the track and pull the train up. Meanwhile, in electrodynamic suspension, coils embedded in the track create a pattern of alternating magnetic fields that interact with magnets on the train to float the vehicle a few cm in the air.
To change speed, train operators alternate the direction of the train’s magnetic field, attracting the front of the train to the next coil to speed up or reversing the field’s phase to break. Given enough runway, these trains can reach speeds from 430 to a theoretical 600 km per hour, allowing them to make the over 4,400 km trip from New York City to Los Angeles in as little as 7 hours.
So, why haven’t we built maglev trains or even high-speed trains everywhere? First, these trains require lots of energy, most of which is needed to overcome air resistance. In fact, at 300 km per hour, this task accounts for over 80% of a train’s energy consumption.
Engineers are researching ways to reduce air resistance, such as putting mag levs in near vacuum environments. But building a vacuum sealed tunnel across an entire country would be an infrastructure project of science fictional proportions.
Besides, it’s hard enough to build regular high-speed rails. To go fast, trains need long, straight tracks with wide curves, which are very difficult to build in mountains, cities, or densely populated areas.
Building such routes is costly, politically sensitive, and often physically impossible.
Despite these hurdles, Japan and China are expanding their existing high-speed and maglev rails. And several projects currently in development might finally bring high-speed rail to the US.
But we’ll need to carefully consider our trains top speeds alongside cost, energy use, and safety to keep the future of train travel on the right track.
Source: TED-Ed
WORD BANK:
coincide with sth /ˌkoʊ.ɪnˈsaɪd wɪð/ [C1] (v): trùng với, diễn ra cùng thời điểm với cái gì, chào mừng sự kiện gì (bằng một sự kiện gì khác)
launch sth /lɑːntʃ/ [B2] (v): giới thiệu, cho ra mắt cái gì
groundbreaking /ˈɡraʊndˌbreɪ.kɪŋ/ [C1] (adj): mang tính đột phá, tiên phong
bullet train /ˈbʊl.ɪt ˌtreɪn/ (n): tàu cao tốc
on par with sth /ˈpɑːr/ [C1] (phrase): ngang bằng, tương đương với cái gì
takeoff speed /ˈteɪkˌɔːf ˌspiːd/ (n): tốc độ cất cánh
whisk /wɪsk/ [C1] (v): đưa, vận chuyển ai/cái gì đi nhanh chóng
smooth /smuːð/ [B1] (adj): êm ái, trơn tru
aerodynamics /ˌer.oʊ.daɪˈnæm.ɪks/ (n): khí động học
aerodynamic /ˌer.oʊ.daɪˈnæm.ɪk/ (adj): thuộc khí động học; có tính khí động học
combustion engine /kəmˈbʌs.tʃən ˌen.dʒɪn/ (n): động cơ đốt trong
combust sth /kəmˈbʌst/ (v): đốt cháy cái gì
friction /ˈfrɪk.ʃən/ [C1] (n): lực ma sát, sự ma sát
slice through sth /slaɪs θruː/ (v): lướt xuyên qua, lao xuyên qua cái gì một cách dễ dàng
resistance /rɪˈzɪs.təns/ [B2] (n): lực cản; sự cản trở
air resistance /ˈer rɪˌzɪs.təns/ (n): lực cản không khí
slicker /ˈslɪk.ɚ/ (adj): trơn hơn, thuôn gọn hơn
train car /ˈtreɪn ˌkɑːr/ (n): toa tàu
accessible to sb /əkˈses.ə.bəl tə/ [B2] (adj): dễ tiếp cận, thuận tiện cho ai
derailment /diˈreɪl.mənt/ (n): sự trật bánh
decelerate /diˈsel.ə.reɪt/ (v): giảm tốc, chạy chậm lại
hit a turn /hɪt ə ˈtɝːn/ (v): đi vào khúc cua
crossroad /ˈkrɑːsˌroʊd/ (n): ngã tư, nơi giao nhau của các con đường
crossing /ˈkrɑː.sɪŋ/ [B1] (n): chỗ giao nhau, điểm giao cắt
sharp curve /ˌʃɑːrp ˈkɝːv/ (n): khúc cua gấp
counterpart /ˈkaʊn.t̬ɚˌpɑːrt/ [C1] (n): đối tác tương ứng; phiên bản tương ứng
cruise /kruːz/ (v): di chuyển đều đặn, êm ái ở tốc độ ổn định
eliminate /ɪˈlɪm.ə.neɪt/ [B2] (v): loại bỏ
magnetic levitation /mæɡˌnet̬.ɪk ˌlev.əˈteɪ.ʃən/ (n): sự nâng bằng từ trường, công nghệ đệm từ
maglev /ˈmæɡ.lev/ (n): tàu đệm từ; công nghệ đệm từ
electromagnetic suspension /iˌlek.troʊ.mæɡˈnet̬.ɪk səˈspen.ʃən/ (n): hệ thống treo điện từ
wrap /ræp/ [B2] (v): quấn quanh, ôm quanh
electrodynamic suspension /iˌlek.troʊ.daɪˈnæm.ɪk səˈspen.ʃən/ (n): hệ thống treo điện động
coil /kɔɪl/ (n): cuộn dây
embedded /ɪmˈbed.ɪd/ [C1] (adj): tích hợp vào bên trong cái gì đó
pattern /ˈpæt̬.ɚn/ [B1] (n): mô hình, kiểu, dạng
alternating magnetic fields /ˈɑːl.tɚ.neɪ.t̬ɪŋ mæɡˈnet̬.ɪk ˌfiːldz/ (n): từ trường luân phiên, xen kẽ
float /floʊt/ [B1] (v): nổi, lơ lửng
alternate /ˈɑːl.tɚ.neɪt/ [B2] (v): luân phiên, xen kẽ
reverse sth /rɪˈvɝːs/ [B2] (v): đảo ngược cái gì
phase /feɪz/ [B2] (n): pha, giai đoạn
given sth /ˈɡɪv.ən/ [C1] (pre): xét đến, tính đến cái gì
theoretical /ˌθiː.əˈret̬.ɪ.kəl/ [C1] (adj): thuộc lý thuyết, mang tính lý thuyết
vacuum /ˈvæk.juːm/ [B2] (n): chân không
sealed /siːld/ (adj): được bịt kín, được niêm kín
science-fictional /ˌsaɪ.əns ˈfɪk.ʃən.əl/ (adj): mang tính khoa học viễn tưởng
proportions /prəˈpɔːr.ʃənz/ [C1] (n): quy mô, mức độ
densely populated /ˌdens.li ˈpɑː.pjə.leɪ.t̬ɪd/ (adj): đông dân, có mật độ dân số cao
sensitive /ˈsen.sə.t̬ɪv/ [B2] (adj): nhạy cảm; dễ bị ảnh hưởng
hurdle /ˈhɝː.dəl/ [C1] (n): trở ngại, rào cản
ỦNG HỘ READ TO LEAD!
Chào bạn! Có thể bạn chưa biết, Read to Lead là một trang giáo dục phi lợi nhuận với mục đích góp phần phát triển cộng đồng người học tiếng Anh tại Việt Nam. Chúng tôi không yêu cầu người đọc phải trả bất kỳ chi phí nào để sử dụng các sản phẩm của mình để mọi người đều có cơ hội học tập tốt hơn. Tuy nhiên, nếu bạn có thể, chúng tôi mong nhận được sự hỗ trợ tài chính từ bạn để duy trì hoạt động của trang và phát triển các sản phẩm mới.
Bạn có thể ủng hộ chúng tôi qua 1 trong 2 cách dưới đây.
– Cách 1: Chuyển tiền qua tài khoản Momo.
Số điện thoại 0947.886.865 (Chủ tài khoản: Nguyễn Tiến Trung)
Nội dung chuyển tiền: Ủng hộ Read to Lead
hoặc
– Cách 2: Chuyển tiền qua tài khoản ngân hàng.
Ngân hàng VIB chi nhánh Hải Phòng
Số tài khoản: 012704060048394 (Chủ tài khoản: Nguyễn Tiến Trung)
Nội dung chuyển tiền: Ủng hộ Read to Lead
Lớp luyện thi IELTS online
Bạn đang có nhu cầu thi chứng chỉ IELTS cho đầu vào đại học, đi du học, xin việc hay xin cư trú và đang phân vân chưa biết học ở đâu?
Nếu bạn đang tìm kiếm dịch vụ luyện thi IELTS online với giáo viên uy tín và chất lượng, cũng như học phí phải chăng, thì lớp học online của thầy Trung (Admin và dịch giả chính của Read to Lead) có thể là một lựa chọn phù hợp dành cho bạn.
Hãy liên hệ (nhắn tin) tới trang Facebook cá nhân của mình (https://www.facebook.com/nguyen.trung.509) để tìm hiểu về lớp học và được tư vấn cũng như được học thử nha!
