Shinkansen: como o trem-bala japonês liga Tóquio a Osaka em 2h21

O Shinkansen, o trem-bala japonês, liga Tóquio a Osaka em 2 horas e 21 minutos no horário mais rápido, a até 285 km/h, e desde 1964 não registrou nenhuma morte de passageiro em acidente de trem na linha Tokaido. Os números vêm da JR Central, a empresa que opera a linha.

Este artigo explica a tecnologia por trás desses números: a via separada, o nariz longo, os sistemas que param o trem antes de um terremoto e a conta de energia que torna o trem mais eficiente que o avião. As fontes são a própria JR Central e a JR East, um artigo do pesquisador Vaclav Smil publicado em 2014 no Asia-Pacific Journal e uma reportagem do International Railway Journal sobre os 50 anos da linha.

O que é o Shinkansen

Shinkansen quer dizer “nova linha principal”. O nome descreve a decisão de engenharia mais importante do projeto: em vez de acelerar os trens nas ferrovias existentes, o Japão construiu uma rede nova, só para alta velocidade. A primeira linha, a Tokaido, abriu em 1º de outubro de 1964, nove dias antes dos Jogos Olímpicos de Tóquio. Os trens da série 0 chegavam a 210 km/h, quase o dobro dos 110 km/h da ferrovia convencional.

A via nova permitiu três escolhas que a antiga não aceitava. A primeira foi a bitola: a rede convencional japonesa usa trilhos a 1.067 mm um do outro, e o Shinkansen adotou a bitola padrão internacional, de 1.435 mm, que dá mais estabilidade em velocidade. A segunda, curvas abertas: o raio mínimo da Tokaido é de 2.500 metros. A terceira, nenhum cruzamento em nível com ruas.

Quanto tempo o Shinkansen leva entre Tóquio e Osaka

Antes de 1964, o expresso convencional mais rápido levava 6h30. Na inauguração, o Shinkansen fazia a viagem em 4 horas, e em 1965, com a via assentada, em 3h10. Cada geração de trem tirou mais alguns minutos.

A linha tem 552,6 km de via real. Em 2h21, que são 2,35 horas, a velocidade média fica em 552,6 ÷ 2,35 ≈ 235 km/h, já contando as paradas e os trechos lentos. A diferença entre essa média e a máxima de 285 km/h mostra onde está o limite: não no motor, mas nas curvas antigas da Tokaido, desenhadas nos anos 1950.

O trem N700, de 2007, contornou parte do problema inclinando levemente a caixa nas curvas. Segundo o International Railway Journal, ele passa pelas curvas de 2.500 m a 270 km/h, contra 255 km/h dos trens que não inclinam. As linhas mais novas, com curvas mais abertas, permitem mais: na linha Tohoku, operada pela JR East, a série E5 chega a 320 km/h desde 2013.

O nariz longo e o estrondo do túnel

Um trem a 300 km/h que entra num túnel empurra o ar à frente como um pistão. A onda de pressão viaja pelo túnel e, ao sair do outro lado, produz um estrondo. Nos testes acima de 350 km/h, moradores a 400 metros da saída do túnel reclamavam do estrondo.

A solução foi alongar e afinar o nariz, para que a pressão suba de forma gradual. O engenheiro Eiji Nakatsu, da JR West, se inspirou no bico do martim-pescador, ave que mergulha na água quase sem respingar. A série 500, de 1997, ganhou um nariz de cerca de 15 m. O resultado relatado foi 30% menos pressão de ar e 15% menos eletricidade, mesmo com velocidade 10% maior, segundo o AskNature, que cita o trabalho de Nakatsu. A série E5 também tem nariz de 15 m, 9 m a mais que o da série E2, segundo o Web Japan.

Pontualidade: o atraso médio em minutos

A pontualidade do Shinkansen é medida em atraso médio por viagem, e o número oficial mais recente é de 1,6 minuto no ano fiscal de 2023, incluindo atrasos por chuva forte, tufão e terremoto. Em anos sem grandes desastres o número cai: Smil cita 36 segundos para 2013, em mais de 150 mil viagens.

O volume torna esse número mais impressionante. No ano fiscal de 2023 a Tokaido teve 372 trens por dia e 432 mil passageiros por dia, segundo a JR Central. Isso dá cerca de 1.160 passageiros por trem: 432.000 ÷ 372 ≈ 1.161. Desde 2020, o horário de pico permite até 12 trens Nozomi por hora, um a cada 5 minutos, segundo o relatório anual da JR Central.

Segurança: zero mortes em acidentes de trem desde 1964

A JR Central informa que não houve nenhuma morte ou ferimento de passageiro em acidente de trem na Tokaido desde 1964, com cerca de 7 bilhões de passageiros transportados. Para a rede toda, Smil registra até 2014 zero mortes e zero colisões. Três sistemas sustentam esse histórico:

• ATC, controle automático de trem. O sinal não fica ao lado da via, mas na cabine, e o trem freia sozinho se passar do limite de velocidade.
• Detecção sísmica. Sismógrafos ao longo da linha e na costa detectam a primeira onda de um terremoto, a mais rápida e mais fraca, e cortam a energia dos trens antes que chegue a onda destrutiva. O primeiro sistema desse tipo, o UrEDAS, foi seguido pelo TERRA-S, usado na Tokaido desde 2005.
• Guardas antidescarrilamento. Peças instaladas na via a partir de 2009 seguram o truque do trem se ele saltar do trilho.

O teste real foi em 23 de outubro de 2004. No terremoto de Niigata-Chuetsu, de magnitude 6,8, o trem Toki 325 descarrilou na linha Joetsu. Segundo o relatório da JR East, 11 dos 40 eixos saíram dos trilhos, e ninguém se feriu. Foi o primeiro descarrilamento de um Shinkansen em serviço comercial. A resistência a terremotos é um tema que atravessa a engenharia japonesa, da ponte Akashi Kaikyō ao metrô de Tóquio.

Energia: um oitavo do avião

Na viagem entre Tóquio e Osaka, o Shinkansen gasta cerca de um oitavo da energia de um avião por assento e emite cerca de um doze avos do CO2, segundo a JR Central. A economia vem de três fontes.

A primeira é a distribuição da tração. Em vez de uma locomotiva puxando vagões, quase todos os carros têm motores elétricos: o N700 tem 14 carros motorizados em 16, com 17,08 MW no total. Isso espalha o peso e permite que cada motor, numa frenagem, funcione como gerador e devolva energia à rede, o mesmo princípio dos motores elétricos de carros híbridos. A segunda é o peso: cada geração ficou mais leve. A terceira é a aerodinâmica. O resultado aparece nas comparações do International Railway Journal: a série 300 consome cerca de 30% menos que a série 0, e o N700 cerca de 25% menos que a série 300.

Gerações anteriores, como a série 300, combinavam a frenagem regenerativa com freios por corrente parasita nos carros sem motor, que freiam sem atrito. O princípio é explicado em freios magnéticos em trens.

O custo da obra e o próximo passo

A Tokaido foi orçada em 1958 em ¥194,8 bilhões e custou ¥380 bilhões, quase o dobro: 380 ÷ 194,8 ≈ 1,95. O Banco Mundial emprestou US$ 80 milhões em 1961. O presidente da empresa estatal de ferrovias, Shinji Sogo, e o engenheiro-chefe, Hideo Shima, deixaram os cargos em 1963 por causa do estouro.

O próximo passo é o Chuo Shinkansen, um trem de levitação magnética. O protótipo L0 bateu o recorde mundial de velocidade de trem em 21 de abril de 2015, com 603 km/h, segundo o Guinness. O trecho Tóquio–Nagoya deve levar 40 minutos, contra 1h35 hoje. A inauguração, prevista para 2027, foi adiada pela JR Central em 2024 para 2034 ou depois, por causa de uma disputa ambiental na província de Shizuoka.

Perguntas frequentes

Qual a velocidade do Shinkansen?

Até 285 km/h na linha Tokaido e até 320 km/h na linha Tohoku, com a série E5. A velocidade média entre Tóquio e Osaka, com paradas, é de cerca de 235 km/h.

O Shinkansen já teve acidente?

Houve descarrilamentos por causas naturais, como o do terremoto de 2004, sem feridos. Na linha Tokaido, a JR Central não registra nenhuma morte ou ferimento de passageiro em acidente de trem desde 1964.

Por que o nariz do Shinkansen é tão comprido?

Para reduzir a onda de pressão na entrada dos túneis, que causava um estrondo na saída. O nariz longo faz a pressão subir de forma gradual.

O Shinkansen é um trem de levitação magnética?

Não. O Shinkansen em operação roda sobre trilhos de aço. O trem de levitação magnética é o Chuo Shinkansen, ainda em construção.

Quanto tempo leva de Tóquio a Osaka?

2h21 no Nozomi mais rápido, até Shin-Osaka. Em 1964 eram 4 horas.

O Shinkansen não é rápido por ter um motor extraordinário. É rápido porque o Japão aceitou pagar quase o dobro do previsto por uma via nova, sem cruzamentos e com curvas abertas, e depois passou sessenta anos tirando minutos de cada geração de trem. A lição de engenharia vale tanto para a via quanto para o veículo.