Ngành đường sắt ứng dụng công nghệ cảnh báo từ xa: Từng bước xóa bỏ "điểm mù" tại các giao cắt nguy hiểm

Giải pháp cấp thiết cho hàng ngàn điểm giao cắt

Tổng công ty Đường sắt Việt Nam đang xem xét áp dụng rộng rãi hệ thống hỗ trợ cảnh báo sớm chướng ngại vật tại các tuyến đường ngang phức tạp. Đề tài công nghệ này do Công ty Cổ phần Thông tin tín hiệu đường sắt Vinh thực hiện, hiện đã được lắp đặt thử nghiệm thực tế tại đường ngang Km311+400 trên tuyến Bắc - Nam. Đáng chú ý, đây là điểm giao cắt đã có sẵn hệ thống cảnh báo và cần chắn tự động, nay được bổ sung thêm công nghệ truyền tín hiệu trực tiếp lên hai đầu máy để kiểm nghiệm mức độ hiệu quả trong môi trường thực tế.

Chia sẻ về bối cảnh ra đời của giải pháp, ông Lê Đình Diện - Phó giám đốc công ty kiêm chủ nhiệm đề tài, cho biết trên mạng lưới đường sắt quốc gia hiện có hơn 5.000 điểm giao cắt giữa đường bộ và đường sắt. Mặc dù hạ tầng tại nhiều nơi đã được nâng cấp với hệ thống chuông, đèn và cần chắn tự động, nhưng tình trạng người điều khiển ô tô, xe máy cố tình vượt rào khi cần chắn đã hạ vẫn diễn ra hết sức nhức nhối. Nguy hiểm hơn, nhiều trường hợp phương tiện chết máy đột ngột và mắc kẹt ngay trên đường ngang. Trong những tình huống bất khả kháng này, lái tàu thường không có đủ thời gian và quãng đường để hãm phanh an toàn, dẫn đến những tai nạn vô cùng đáng tiếc.

Nguyên lý hoạt động của "lớp khiên" chủ động

Để khắc phục triệt để lỗ hổng này, từ năm 2022, nhóm nghiên cứu đã bắt tay phát triển một hệ thống cảnh báo sớm nhằm bổ sung thêm một "lớp bảo vệ" an toàn cho công tác chạy tàu. Tại điểm giao cắt thử nghiệm, hai vòng từ được thi công âm dưới hai phía đường ray để tạo ra một vùng nhận diện chướng ngại vật nhạy bén. Khi có phương tiện hoặc vật cản đi vào vùng từ trường này và dừng lại quá thời gian cho phép, một tín hiệu khẩn cấp sẽ lập tức truyền về tủ điều khiển trung tâm. Tại đây, thiết bị phát sóng công nghệ LoRa sẽ đảm nhận nhiệm vụ gửi cảnh báo thẳng lên màn hình trên đầu máy, giúp lái tàu tiếp nhận thông tin kịp thời.

Nhằm khắc phục những điểm mù mà vòng từ có thể bỏ sót, hệ thống được tích hợp thêm thiết bị Lidar sử dụng tia laser để quét và nhận diện chi tiết hình thái vật cản tại toàn bộ khu vực giao cắt. Cùng với đó, một hệ thống camera giám sát liên tục được kích hoạt để truyền hình ảnh thời gian thực về trung tâm trực ban, đảm bảo các bộ phận liên quan có thể phối hợp xử lý nhịp nhàng khi có tình huống khẩn cấp xảy ra.

Về cơ chế điều hành, nhóm kỹ sư đã xây dựng phần mềm tính toán thời gian chiếm dụng đường ngang một cách khoa học, căn cứ vào tốc độ thực tế của đoàn tàu, quãng đường hãm phanh và thời gian di chuyển của phương tiện đường bộ lẫn người đi bộ. Hệ thống kết hợp định vị GPS để xác định chính xác tọa độ đoàn tàu, đồng thời sử dụng mạng truyền dẫn không dây LoRaWAN – một công nghệ tần số thấp, duy trì sự ổn định trên khoảng cách xa mà ít bị nhiễu bởi môi trường hay sóng viễn thông thông thường.

Nhờ sự đồng bộ này, quy trình vận hành được thiết lập vô cùng chặt chẽ: sau khi cần chắn đã hạ xuống hoàn toàn, nếu trong vòng 10 giây vẫn xuất hiện chướng ngại vật trên rãnh ray, hệ thống sẽ tự động phát lệnh dừng khi tàu còn cách đường ngang hơn 1km. Ngược lại, nếu đường ngang thông thoáng, tín hiệu an toàn sẽ được gửi đến buồng lái. Thậm chí, trong trường hợp có phương tiện cố tình vượt khi tín hiệu cảnh báo đã bật, hệ thống cũng nhạy bén thông báo để lái tàu chủ động giảm tốc độ. Thông qua thiết bị hiển thị, lái tàu có thể nắm bắt tường tận mọi thông số theo thời gian thực như trạng thái hoạt động của đường ngang, cảnh báo chướng ngại, vị trí, khoảng cách đến các ga lân cận và tình trạng kết nối vệ tinh.

Tính khả thi cao và lộ trình phủ sóng đến 2030

Đánh giá về bài toán kinh tế, ông Diện nhấn mạnh ưu điểm lớn nhất của công nghệ này là khả năng vận hành hoàn toàn tự động, loại bỏ triệt để rủi ro từ yếu tố chủ quan của con người. Dù một số linh kiện phần cứng phải nhập khẩu, nhưng đây đều là các thiết bị phổ biến trên thị trường. 

Quan trọng hơn, phần lõi cài đặt, lập trình và tích hợp do đơn vị trong nước hoàn toàn làm chủ. Điều này không chỉ giúp hệ thống tương thích hoàn hảo với hạ tầng đường sắt hiện hữu mà còn tối ưu hóa chi phí đầu tư, quản lý và bảo trì. Theo ước tính, mỗi bộ thiết bị hiện đại này chỉ có giá thành khoảng 120 triệu đồng.

Đánh giá cao nỗ lực sáng tạo của nhóm nghiên cứu, ông Nguyễn Quốc Vượng - Phó tổng giám đốc Tổng công ty Đường sắt Việt Nam, nhận định đây là một đề tài mang tính khả thi cực kỳ cao. 

Thiết bị không chỉ trang bị cho lái tàu "tầm nhìn xa" để phát hiện sớm rủi ro mà còn nâng tầm chuẩn mực an toàn giao thông đường sắt lên một bước mới. Theo định hướng và lộ trình đã đề ra, đến năm 2030, ngành đường sắt sẽ tiến hành triển khai đồng loạt hệ thống cảnh báo tiên tiến này tại các điểm đường ngang có nguy cơ cao, kiên định với mục tiêu tối thượng là đảm bảo an toàn tuyệt đối cho mỗi chuyến tàu xuyên Việt.