Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống cảnh báo đường ngang tự động điều khiển kiểu Fail - Safe ứng dụng giải pháp vô tuyến và công nghệ định vị vệ tinh GPS. Chủ nhiệm đề tài: ThS. Cồ Như Văn

Mục tiêu của đề tài: Góp phần hiện thực hóa Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 4/5/2017 của Thủ tướng Chính phủ về tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư và Quyết định số 1686/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ về việc "Phê duyệt Chiến lược phát triển giao thông vận tải đường sắt Việt Nam đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2050". Thiết kế chế tạo hệ thống cảnh báo đường ngang tự động kiểu fail-safe ứng dụng giải pháp vô tuyến và công nghệ định vị vệ tinh GPS, giúp tiết kiệm chi phí đầu tư, chi phí vận hành và làm chủ công nghệ đối với hệ thống cảnh báo đường ngang tự động, góp phần sớm khắc phục tình trạng “3 không” tại các đường ngang, nhằm nâng cao an toàn và năng lực thông qua của đường sắt Việt Nam.

Đề tài đã thống kê số liệu thực trạng an toàn giao thông đường sắt: Tính từ 01/01/2019 đến ngày 30/11/2019, trên địa bàn cả nước đã xảy ra 257 vụ, làm chết 112 người, bị thương 142 người. So với cùng kỳ năm 2018 giảm 19 vụ (-6,88%), giảm 13 người chết (-10,40%), tăng 13 người bị thương (+10.08%). Trong đó: Tại đường ngang hợp pháp là 62 vụ (24,2 %); tai nạn do vi phạm khổ giới hạn đường sắt là 106 vụ (41,2%); tai nạn còn lại là tại các lối đi tự mở là 89 vụ (34,6%).

Theo báo cáo của Tổng công ty Đường sắt Việt Nam (ĐSVN), tính đến ngày 31/3/2022, hệ thống đường sắt Việt Nam có 5.293 giao cắt, trong đó có 1.514 đường ngang; 660 đường ngang có gác; 715 đường ngang cảnh báo tự động; 137 đường ngang có biển báo và 3.781 lối đi tự mở qua đường sắt.

Từ các số liệu trên, nhóm thực hiện đề tài đã tìm hiểu và thống kê các giải pháp điển hình đã được áp dụng đối với hệ thống cảnh báo đường ngang tự động ở Việt Nam:

- Cảm biến từ của một công ty của Cộng hoà Áo, tuy nhiên, sau một thời gian sử dụng, hệ thống này đã phải dỡ bỏ vì không phù hợp với điều kiện vận hành tại Việt Nam.

- Nguyên tắc mạch điện đường ray: hệ thống này đã được lắp đặt tại gần 100 điểm đường ngang nhưng cũng chỉ đạt được hiệu quả 50% vì môi trường khí hậu Việt Nam nóng ẩm nên các tiếp điểm nhanh chóng bị ô-xy hoá, sự tiếp xúc kém dần nên hoạt động kém dần hiệu quả.

- Giải pháp quang học cũng đã được thử nghiệm, nhưng dường như cũng chưa giải quyết hoàn hảo các vấn đề môi trường, sự gây nhiễu và những tác động của người dân sống trong môi trường xung quanh gây ra.

Hiện nay, ở Việt Nam chủ yếu sử dụng cảm biến địa chấn và cảm biến từ trường để phát hiện tàu qua đường ngang, do các nhược điểm của cảm biến địa chấn mà ngành đường sắt đang dần thay thế bởi cảm biến từ trường. Hệ thống này nhập từ nước ngoài nên kinh phí đầu tư khá cao và việc thi công lắp đặt hệ thống cũng như duy tu sửa chữa phức tạp, do đó số lượng các đường ngang cảnh báo tự động đã được lắp đặt ở mức hạn chế, dẫn đến tốn kém rất lớn về nhân công tại các đường ngang có người gác, đồng thời còn rất nhiều các đường ngang khác đang trong tình trạng “3 không” (không có rào chắn, không có người gác và không có bất cứ tín hiệu, cảnh báo).

Trong thời gian qua, nhiều nước đã nghiên cứu và triển khai ứng dụng các công nghệ mới vào hệ thống cảnh báo đường ngang tự động, đã góp phần đẩy chi phí đầu tư và duy tu hệ thống xuống mức thấp. Các công nghệ tiên tiến điển hình như công nghệ định vị vệ tinh toàn cầu (Global Navigation Satellite System - GNSS), công nghệ truyền thông giữa đoàn tàu với mặt đất, các giải pháp điều khiển, đo lường và giám sát từ xa đã được nghiên cứu và áp dụng rất hiệu quả cho ngành đường sắt nói chung và hệ thống cảnh báo đường ngang nói riêng.

Trên cơ sở các công nghệ tiên tiến đã minh chứng về năng lực và hiệu quả khi áp dụng vào các hệ thống điều khiển, giám sát trong đường sắt. Nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu xây dựng hệ thống có mô hình, kiến trúc như sau:

Sơ đồ tổng quan hệ thống

Sơ đồ cấu trúc các thành phần của hệ thống

     Hệ thống đã được thực hiện qua 3 khâu thử nghiệm kỹ lưỡng. Kết quả thử nghiệm sản phẩm bước đầu đã đáp ứng được các yêu cầu quy định đối với hệ thống cảnh báo đường ngang tự động ở trong nước cũng như hệ thống ứng dụng công nghệ tiên tiến ở một số nước trên thế giới.

                                  Thử nghiệm tại phòng thí nghiệm

                         Thử nghiệm giả lập ngoài trời

                        Thử nghiệm tại thực địa

       Hội thảo đã thảo luận và đóng góp ý kiến để nhóm thực hiện nhiệm vụ hoàn thiện nội dung đề tài. Tại hội thảo, nhóm thực hiện đề tài đã tiếp thu ý kiến của các thành viên tham dự hội thảo và đánh giá đây là những ý kiến quan trọng để nhóm tiếp tục hoàn thiện sản phẩm nhằm đáp ứng được các yêu cầu đề tài đưa ra, cũng như sự phù hợp đối với thực tiễn, để hệ thống sẵn sàng ứng dụng thực tiễn khi kết thúc đề tài và góp phần nâng cao an toàn và năng lực của ngành đường sắt Việt Nam.