Đảm bảo an ninh trên đường sắt với công nghệ

Trong số 2009 vụ tai nạn giao thông được ghi nhận ở châu Âu năm 3027, có 174 vụ xảy ra trên đường sắt.
Mặt khác, dịch vụ đường sắt đang phát triển từng ngày. Người ta dự đoán rằng vận tải hàng hóa đường sắt sẽ tăng trưởng 2005% và vận tải hành khách tăng 2050% trong khoảng thời gian từ năm 80 đến năm 51. Mặt khác, điều này đồng nghĩa với việc gia tăng rủi ro trong ngành đường sắt. Với các Dự án Nghiên cứu của Liên minh Châu Âu được thực hiện ở Ba Lan, Bỉ và Bồ Đào Nha nhằm tăng cường sự an toàn của đường sắt, mục đích là ngăn ngừa những tai nạn có thể xảy ra bằng cách giảm chi phí bảo trì đường sắt và toa xe.
Với dự án Nghiên cứu của Liên minh Châu Âu được thực hiện tại Leuven, Bỉ, một hệ thống quan sát có thể phân tích tình trạng của đoàn tàu thông qua âm thanh và độ rung đã được phát triển. Tom Vanhonacker, một trong những chuyên gia dự án đường sắt, giải thích hoạt động của hệ thống:
“Chúng tôi đặt 2-3 cảm biến trên đường ray. Chúng tôi phát hiện và đo lường từng chuyến tàu. Chúng tôi cũng kiểm tra tất cả các bánh xe đi qua hệ thống. Bằng cách này, chúng ta có thể phát hiện được khuyết điểm ở đâu. “
Hệ thống rung tần số cao phải được lắp đặt hoàn hảo, tùy theo giá cả và không gian sẵn có. Các cảm biến phát hiện rung động mỗi khi tàu đi qua và truyền chúng đến một thiết bị khu vực. Thông tin được thu thập theo cách này sẽ được chuyển đến máy chủ trung tâm.
Sóng phát ra từ bánh xe lửa cung cấp dữ liệu cho các nhà nghiên cứu để phát hiện những khuyết tật hoặc độ cong của bánh xe. Một chuyên gia khác của dự án, Frederik Vermeulen, nói về cách họ chuyển đổi các sóng do rung động tạo ra thành dữ liệu:
“Chúng tôi thu thập thông tin rung động 24 giờ một ngày mà không bị gián đoạn. Những gì bạn thấy ở đây là có một bước nhảy vọt khi mỗi chuyến tàu đi qua. Chúng tôi đo tốc độ của bước nhảy. “Như bạn có thể thấy, nếu độ nảy vượt quá mức bình thường thì có điều gì đó không ổn.”
Với một Dự án Nghiên cứu khác của Liên minh Châu Âu được phát triển ở Warsaw, mục đích là kiểm soát tình trạng vật lý của mạng lưới xe điện bằng cách sử dụng siêu âm và quét kỹ thuật số. Hệ thống kiểm soát không xâm lấn mới được phát triển cho phép theo dõi trạng thái của vật phẩm.
Nhờ gia tốc kế tần số cao, có thể phân tích rung động của kim loại. Các bề mặt bị mòn được kiểm tra mà không cần bất kỳ sự can thiệp nào. Quan trọng hơn, có thể quan sát được bề mặt đường sắt bằng phương pháp quét. Nhà nghiên cứu Christopher Johnson chỉ ra rằng hệ thống quét nhạy sáng tạo điều kiện thuận lợi cho công việc của ông:
“Chúng tôi có một camera quét tốc độ cao.
Nó nhạy cảm với ánh sáng và có thể đo được 39 kilohertz. Nói cách khác, nó có thể được đặt trong các thiết bị có tốc độ 40 km/h. Phép đo được thực hiện thông qua ánh sáng và có thể bắt đầu phân tích. "Vì thu được hình ảnh tương đương nên không cần thiết phải cân bằng biểu đồ tần số."
Cuộc cách mạng kỹ thuật số trong bảo trì đường sắt này giúp giảm chi phí và tăng tính an toàn của hệ thống. Do đó, khi cần dừng hệ thống giao thông, thời gian sẽ giảm đi và có thể thu được thông tin chính xác hơn về mạng lưới đường sắt.
Nicolas Furio, một trong những điều phối viên của dự án, nói rằng dự án mà họ đang thực hiện sẽ mở ra cơ hội cho những đổi mới khác cho tương lai:
“Đường sắt là hệ thống rất phức tạp. Với dự án này, chúng tôi đã đạt được tiến bộ rõ rệt bằng cách kiểm tra từng phần. Sau đó, mục tiêu của chúng tôi là phát triển một công cụ tích hợp cho phép chúng tôi phân tích chỉ trong một lần.”
Mặc dù hệ thống này phức tạp nhưng ví dụ của Bồ Đào Nha rất hữu ích để thu thập dữ liệu ở quy mô nhỏ.
Các chuyến tàu giữa Lisbon và Cascais được giám sát bằng hệ thống tần số vô tuyến. Âm thanh do mỗi bánh xe tạo ra được ghi lại bằng cảm biến âm thanh trên đường đi. Với phương pháp này có thể xác định được đoàn tàu có bị lỗi hay không. Spyridon Kerkyras, giám đốc kỹ thuật của dự án, giải thích hoạt động của hệ thống dựa trên sóng âm thanh như sau:
“Chúng tôi thậm chí còn sử dụng các công tắc chuyển đổi được đặt theo cặp. "Khi tàu đến gần, một thiết bị âm thanh tương thích, dựa trên siêu âm sẽ phát hiện tàu đến và kích hoạt hệ thống thu thập dữ liệu."
Tất cả các toa xe và các bộ phận của chúng đều được quét bằng phương pháp này. Dữ liệu thu thập được tải lên máy chủ trung tâm. Bằng cách này, dữ liệu lịch sử của từng phần của toa xe được lưu giữ. Tương tự như vậy, có thể xác định tình trạng vật lý của đoàn tàu. Miguel Areias, người chịu trách nhiệm phát triển, hy vọng rằng hệ thống này sẽ có hiệu quả trong việc ngăn ngừa các tai nạn có thể xảy ra:
“Hãy tưởng tượng rằng chúng ta có một sĩ quan ở tất cả các toa xe để chẩn đoán lỗi của đoàn tàu. Sẽ rất hữu ích nếu có một hệ thống phát hiện và cảnh báo trước mối nguy hiểm khi tàu đang chạy. “Bằng cách này, chúng tôi có thể cân nhắc cảnh báo này trong các hoạt động bảo trì hàng ngày của mình.”
Chúng tôi sẽ trở lại Bỉ một lần nữa. Hệ thống được phát triển ở Leuven được điều chỉnh trong khuôn khổ hợp tác xây dựng tuyến xe điện mới ở thành phố Antwerp với tuổi thọ 30 năm.
Hệ thống bảo trì dự đoán này có thể giảm đáng kể chi phí xây dựng. Theo Gillis Jan, một trong những kỹ sư của dự án, hệ thống khô sẽ giảm thiểu sai sót của con người:
“Trước khi lắp đặt hệ thống, toa xe được đưa đi bảo dưỡng 2-3 tháng một lần. Nó được nhìn bằng mắt thường để xem có vấn đề gì không. Với hệ thống này, lỗi của con người có thể được ngăn chặn. “Hệ thống có thể phát hiện những gì mà mắt người không thể phát hiện được để tìm ra giải pháp hiệu quả hơn cho vấn đề xe điện.”
Nghiên cứu khoa học về hệ thống đường sắt vẫn tiếp tục. Các giải pháp công nghệ mới và hệ thống báo động thông báo trước các lỗi có thể xảy ra sẽ cung cấp thông tin chi tiết hơn. Mặt khác, ngân sách dành cho hoạt động bảo trì cũng sẽ giảm đi.