Ứng dụng công nghệ vào điều hành, hướng tới mô hình đường sắt thông minh

Tại ga Gia Lâm, trước mỗi chuyến tàu xuất phát, bầu không khí tại phòng trực ban luôn bao trùm sự tập trung cao độ. Trên tuyến đường sắt số 1, một đoàn tàu sắp được "phát lệnh" chạy thẳng sang ga Yên Viên. Thế nhưng, đằng sau hiệu lệnh khởi hành rền vang ngoài sân ga là cả một quy trình kiểm soát khắt khe trong phòng điều hành. Nhân viên trực ban không còn quan sát từ ô cửa sổ ra sân ga mà dán chặt ánh nhìn vào đài khống chế, theo dõi chính xác từng mét dịch chuyển của đoàn tàu đang chạy phía trước, đồng thời đánh giá kỹ lưỡng mọi điều kiện an toàn trong khu gian.

Anh Nguyễn Tiến Quang, nhân viên trực ban chạy tàu cho biết: "Đường sắt Việt Nam hiện chủ yếu là đường đơn nên nguyên tắc rất chặt chẽ: mỗi thời điểm chỉ có một đoàn tàu trong khu gian giữa hai ga. Khi tàu từ ga A sang ga B, phải chờ tàu đến nơi an toàn và ga B báo trả đường thì ga A mới được cho tàu tiếp theo chạy".

Quy định mang tính nguyên tắc này vốn dĩ rất nghiêm ngặt, đóng vai trò như một "chốt chặn" an toàn nhằm ngăn chặn nguy cơ hai đoàn tàu cùng chiều đâm nhau, từ đó đảm bảo bình yên cho những chuyến tàu ròng rã suốt nhiều thập kỷ qua. Tuy nhiên, trong bối cảnh nền kinh tế đòi hỏi sự luân chuyển hàng hóa và hành khách ngày càng nhanh chóng, quy định trên vô hình trung trở thành một giới hạn vật lý. Năng lực khai thác của toàn tuyến bị bó hẹp, đặc biệt là vào những thời điểm "nút thắt" xuất hiện khi ngành đường sắt cần tăng tần suất chạy tàu để đáp ứng nhu cầu giao thương.

Để tháo gỡ điểm nghẽn mang tính lịch sử này mà không cần đợi những dự án hạ tầng quy mô, ngành đường sắt đã nhanh nhạy lựa chọn một hướng đi mới mang tính đột phá: đưa công nghệ số hóa vào công tác điều hành. Điểm nhấn là việc hệ thống đóng đường khu gian tự động được chính thức triển khai, cho phép các trạm điều hành theo dõi liên tục và chính xác vị trí đoàn tàu thông qua các tín hiệu truyền về hệ thống trung tâm.

Sự xuất hiện của công nghệ này đã phá vỡ rào cản cũ. Giờ đây, khi đoàn tàu phía trước đã di chuyển đến một khoảng cách an toàn nhất định, nhân viên trực ban có thể tự tin cho chuyến tàu tiếp theo tiến vào khu gian mà không cần chờ đợi chuyến tàu trước rời đi hoàn toàn. Sự thay đổi mang tính cách mạng này không chỉ giúp rút ngắn triệt để thời gian chờ đợi tại các ga, mà còn mở ra khả năng tổ chức chạy tàu vô cùng linh hoạt trên chính nền tảng hạ tầng đường đơn hiện hữu.

Theo ông Lê Văn Sinh, Phó trưởng phòng Kỹ thuật - An toàn Công ty CP Thông tin tín hiệu đường sắt Hà Nội, cho biết điểm cốt lõi của giải pháp công nghệ này nằm ở việc "chia nhỏ" khu gian nhằm quản lý vi mô linh hoạt hơn. "Chúng tôi chia khu gian thành nhiều phân khu đóng đường và bố trí các điểm tín hiệu tương ứng. Khi đoàn tàu đi qua các cảm biến trên đường ray lắp, tín hiệu sẽ được truyền về hệ thống điều hành để xác nhận trạng thái từng phân khu theo thời gian thực", ông Sinh cho biết.

Chính nhờ luồng dữ liệu thời gian thực này, bài toán năng lực thông qua đã có lời giải. Các đoàn tàu hoàn toàn có thể "nối đuôi" nhau trên cùng một khu gian mà vẫn tuân thủ tuyệt đối các quy chuẩn an toàn. Theo tính toán từ các chuyên gia giao thông, chỉ riêng giải pháp này đã giúp năng lực thông qua của tuyến đường sắt tăng lên khoảng 25%, một con số rất ý nghĩa đối với vận tải logistics.

Không chỉ là những con số tính toán trên giấy tờ, hiệu quả kỹ thuật này đã cho thấy rõ trong thực tiễn vận hành khắc nghiệt. "Trong các dịp cao điểm như Tết hoặc mùa hè, nhu cầu đi lại tăng cao, việc tăng tần suất chạy tàu là rất cần thiết. Công nghệ này giúp đáp ứng yêu cầu đó mà không cần thay đổi lớn về hạ tầng", ông Sinh nói. Hơn thế nữa, trong những tình huống bất khả kháng như bão lũ, sạt lở làm đứt gãy mạch giao thông, khi tuyến đường vừa được khôi phục, bài toán ùn ứ tàu luôn làm đau đầu các nhà quản lý. Giải quyết vấn đề này, ông Sinh nhấn mạnh: "Khi đó, hệ thống đóng đường tự động cho phép các đoàn tàu lần lượt nối tiếp vào khu gian, góp phần giải phóng nhanh các đoàn tàu bị ùn ứ, đồng thời giảm đáng kể áp lực cho công tác điều hành". Rõ ràng, đây không chỉ là một giải pháp kỹ thuật đơn thuần, mà là một cú hích làm thay đổi hoàn toàn tư duy tổ chức chạy tàu từ thụ động sang hiện đại, linh hoạt.

Song song với việc mở rộng năng lực khai thác, ngành đường sắt cũng đang ráo riết "gia cố" pháo đài an toàn bằng một loạt công nghệ tiên tiến, với mục tiêu phát hiện rủi ro từ sớm, từ xa. Ông Nguyễn Chính Nam, Phó tổng giám đốc Tổng công ty Đường sắt Việt Nam khẳng định quan điểm hiện nay của ngành: "Chúng tôi xác định, an toàn không chỉ là xử lý sự cố, mà phải chủ động phòng ngừa. Muốn vậy, phải dựa vào công nghệ để giám sát liên tục và cảnh báo kịp thời".

Minh chứng cho quan điểm này là một "mạng lưới mắt thần" quy mô lớn đã và đang được lắp đặt trên toàn hệ thống đường sắt quốc gia. Hàng trăm phòng trực ban chạy tàu hiện nay đã được số hóa bằng hệ thống camera giám sát chặt chẽ. Hàng trăm đầu máy xe lửa được trang bị camera hành trình và camera cabin, đi kèm với đó là các đường ngang, nhà gác cũng được lắp đặt thiết bị ghi hình và cảnh báo sớm. Đặc biệt, dữ liệu từ hàng trăm điểm đường ngang cảnh báo tự động đã được kết nối thông suốt trực tiếp về trung tâm giám sát điều hành. Tại cơ quan đầu não này, mọi nhịp đập của thiết bị đều được hiển thị rõ nét trên màn hình theo thời gian thực.

"Thông qua hệ thống này, chúng tôi không chỉ kiểm soát tình trạng thiết bị mà còn phát hiện sớm các hành vi vi phạm tại đường ngang, từ đó có biện pháp xử lý kịp thời", ông Nam cho biết thêm. Bức tranh công nghệ còn hứa hẹn những gam màu sáng hơn khi ngành đang nghiên cứu tích hợp Lidar - công nghệ cảm biến tối tân có khả năng "quét" không gian 3 chiều để phát hiện vật cản. "Khi có chướng ngại vật xuất hiện, hệ thống sẽ ngay lập tức phát cảnh báo về trung tâm giám sát, đồng thời gửi tín hiệu tới đầu máy để lái tàu chủ động xử lý", Phó tổng giám đốc Nguyễn Chính Nam chia sẻ.

Đứng trước những đòi hỏi khắt khe của kỷ nguyên số, những giải pháp vận hành hiện tại mới chỉ là bề nổi của một chiến lược tái cấu trúc sâu rộng. Ngành đường sắt đã mạnh dạn đặt mình vào một lộ trình chuyển đổi toàn diện, lấy khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số làm ba trụ cột chống đỡ hệ sinh thái mới. Lãnh đạo Tổng công ty Đường sắt Việt Nam nhìn nhận, đây không chỉ là mũi nhọn để nâng tầm hiệu quả kinh doanh và bảo vệ sinh mạng con người, mà còn là chiếc chìa khóa vạn năng để mở cửa cạnh tranh với các phương thức vận tải khác, đồng thời đưa định hướng của Nghị quyết 57-NQ/TW đi sâu vào thực tiễn.

Giai đoạn từ năm 2026 đến 2030, ngành đường sắt sẽ đẩy mạnh ứng dụng công nghệ trên toàn bộ chuỗi hoạt động, từ tổ chức chạy tàu, bảo trì kết cấu hạ tầng, bảo đảm an toàn đến kinh doanh vận tải. Mục tiêu vươn tới không chỉ là số hóa những mắt xích rời rạc, mà là hợp nhất toàn bộ quy trình nghiệp vụ vào một luồng dữ liệu thông suốt. Cơ sở dữ liệu dùng chung và hạ tầng công nghệ thông tin đồng bộ đang được khẩn trương đầu tư để làm bệ phóng cho quản trị doanh nghiệp hiện đại.

Khi nền tảng số này hoàn thiện, một hệ sinh thái đường sắt sẽ "nảy mầm". Đó là nơi dữ liệu từ những khối sắt thép trên đường ray, từ hạ tầng nhà ga và từ những con người vận hành được giao tiếp chéo, chia sẻ và khai thác tối đa. "Dữ liệu sẽ trở thành nguồn lực quan trọng để nâng cao hiệu quả quản lý, tối ưu công tác điều hành vận tải và cải thiện chất lượng dịch vụ khách hàng. Đây cũng là bước chuyển hướng tới mô hình kinh doanh số trong lĩnh vực đường sắt", đại diện lãnh đạo ngành chia sẻ.

Nhìn xa hơn, bức tranh quản lý vận hành sẽ có sự góp mặt của các công nghệ viễn thám như thiết bị bay không người lái, ảnh vệ tinh cùng mô hình trí tuệ nhân tạo để khắc chế sức mạnh tàn phá của thiên tai, giám sát sạt lở và điều phối ứng cứu tức thời. Trí tuệ nhân tạo và vạn vật kết nối cũng sẽ được giao phó nhiệm vụ "bắt mạch" tình trạng sức khỏe của cầu đường, đầu máy toa xe, đưa ngành vận tải lịch sử này dần chuyển sang mô hình bảo trì dự đoán dựa trên dữ liệu, thay vì bảo trì định kỳ truyền thống, qua đó tiết giảm chi phí vô hình và tối đa hóa biên lợi nhuận.

Với cam kết mạnh mẽ đạt mức chuyển đổi số 80% hoạt động sản xuất kinh doanh vào năm 2030, ngành đường sắt đang cho thấy một khát vọng vươn mình mạnh mẽ. Đây không đơn thuần là một bản nâng cấp phần mềm hay phần cứng, mà là bệ phóng kiến tạo nên một mạng lưới giao thông thông minh, nơi mỗi chuyến tàu rời ga không chỉ chạy trên những thanh ray thép trăm tuổi, mà còn lướt đi trên nền tảng vững chắc của dữ liệu số và công nghệ tương lai.