Hệ thống cảnh báo sớm đường ngang cho tàu hỏa

Trước thực trạng tai nạn tại các điểm giao cắt đường sắt – đường bộ vẫn diễn biến phức tạp, Công ty CP Thông tin tín hiệu Đường sắt Vinh đã nghiên cứu và thử nghiệm hệ thống cảnh báo sớm chướng ngại tại đường ngang. Giải pháp này cho phép phát hiện vật cản và truyền tín hiệu trực tiếp lên đầu máy, giúp lái tàu chủ động giảm tốc hoặc dừng tàu từ khoảng cách an toàn.

Áp lực an toàn tại gần 5.000 điểm giao cắt

Mạng lưới đường sắt quốc gia dài hơn 3.140 km nhưng tồn tại gần 5.000 điểm giao cắt với đường bộ. Trong đó, hơn 3.000 lối đi tự mở chưa được rào chắn; khoảng 700 đường ngang có cảnh báo tự động và hơn 600 điểm có người gác.

Dù đã có hệ thống chuông, đèn và cần chắn tự động, tình trạng cố tình vượt barie hoặc dừng xe trên đường ngang vẫn xảy ra. Các sự cố va chạm trên tuyến Hà Nội – TP HCM qua nhiều địa phương như Nghệ An, Thanh Hóa, Hà Tĩnh, Quảng Trị không chỉ gây thiệt hại về người và tài sản mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn chạy tàu, làm giảm năng lực khai thác toàn tuyến.

Nghiên cứu hệ thống cảnh báo sớm từ thực tiễn

Từ năm 2022, Công ty CP Thông tin tín hiệu Đường sắt Vinh triển khai đề tài “Nghiên cứu, lắp đặt thử nghiệm hệ thống hỗ trợ cảnh báo sớm chướng ngại tại đường ngang lên đầu máy”. Sau hơn một năm phát triển, hệ thống được lắp đặt thử nghiệm tại đường ngang km311+400 trên tuyến Bắc – Nam, đoạn qua TP Vinh (Nghệ An).

Tín hiệu từ thiết bị tại hiện trường được truyền trực tiếp lên đầu máy và đồng thời gửi về trung tâm giám sát để theo dõi trạng thái hoạt động theo thời gian thực.

Kết hợp vòng từ, Lidar và truyền dẫn LoRaWAN

Thay vì sử dụng các giải pháp chi phí cao như radar chuyên dụng hoặc hệ thống camera truyền hình ảnh liên tục, nhóm nghiên cứu lựa chọn phương án phù hợp với điều kiện hạ tầng trong nước.

Thiết bị vòng từ được lắp dưới mặt đường ngang để phát hiện phương tiện trong vùng giao cắt thông qua biến đổi từ trường. Bên cạnh đó, cảm biến Lidar quét tia laser để đo khoảng cách và nhận diện vật thể, mở rộng phạm vi phát hiện, hạn chế điểm mù.

Dữ liệu được truyền bằng mạng không dây LoRaWAN – công nghệ tần số thấp có khả năng truyền xa, ổn định và không phụ thuộc vào hạ tầng viễn thông thương mại. Đồng thời, hệ thống tích hợp GPS để xác định vị trí đoàn tàu, tính toán thời gian chiếm dụng đường ngang theo tốc độ thực tế.

Cảnh báo sớm hơn 1 km, tăng khả năng xử lý cho lái tàu

Khi cần chắn đã hạ hoàn toàn mà vẫn có phương tiện dừng trong vùng giao cắt quá 10 giây, hệ thống sẽ gửi cảnh báo lên đầu máy ở khoảng cách hơn một km. Nếu có trường hợp cố tình vượt barie, tín hiệu cũng được truyền ngay để lái tàu chủ động giảm tốc.

Trong quá trình thử nghiệm, nhóm kỹ thuật liên tục hiệu chỉnh thuật toán, bổ sung thêm cảm biến Lidar nhằm nâng cao độ chính xác và hạn chế cảnh báo sai. Sau ba tháng vận hành thử, hệ thống đạt độ ổn định cao.

Từ khi lắp đặt năm 2023 đến nay, khu vực thử nghiệm tại km311+400 không ghi nhận va chạm giữa tàu và phương tiện đường bộ.

Hiệu quả kinh tế và khả năng nhân rộng

Theo đơn vị chủ trì, chi phí sản xuất một bộ thiết bị khoảng 120 triệu đồng, thấp hơn nhiều so với các hệ thống nhập khẩu đồng bộ. Việc tận dụng hạ tầng sẵn có giúp giảm chi phí đầu tư và thuận lợi cho bảo trì.

Đề tài đã được Hội đồng khoa học công nghệ của Tổng công ty Đường sắt Việt Nam đánh giá xuất sắc và đạt giải tại Giải thưởng Sáng tạo đường sắt Việt Nam giai đoạn 2023–2025. Tổng công ty đang thử nghiệm mở rộng tại một số điểm giao cắt và dự kiến phân kỳ đầu tư đến năm 2030.

Giải pháp cảnh báo sớm chướng ngại tại đường ngang được kỳ vọng sẽ góp phần giảm tai nạn giao thông đường sắt, đặc biệt tại các lối đi tự mở có lưu lượng phương tiện lớn, đồng thời nâng cao mức độ an toàn chạy tàu trên toàn mạng lưới.