XÂY DỰNG hệ THỐNG CẢNH báo tự ĐỘNG CHO ĐƯỜNG NGANG KM 268+425 sử DỤNG PLC s7 200

Đường ngang có người gác được trang bị cần chắn chắn hoặc cần chắn, cóđèn báo hiệu trên đường bộ, chuông điện, có tín hiệu ngăn đường phía đường sắthoặc không có tín hiệu ngăn đường phía

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ ĐƯỜNG NGANG VÀ MỘT SỐ QUY

ĐỊNH KHI XÂY DỰNG ĐƯỜNG NGANG

1.1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐƯỜNG NGANG

1.1.1.Các khái niệm và nguyên tắc xây dựng

Đường ngang là đoạn đường bộ giao với đường sắt cùng mức, được cơ quan

có thẩm quyền cho phép xây dựng và cho phép khai thác để đảm bảo an toàn

Phạm vi của đường ngang bao gồm:

- Đoạn đường bộ đi qua đường sắt nằm giữa hai chắn hoặc nằm giữa hai raychính ngoài cùng và hai bên đường sắt cách má ray ngoài cùng trở ra 6 m (theo quyđịnh về đường ngang Việt Nam) nơi không có chắn

- Đoạn đường sắt nằm giữa hai vai đường bộ tại điểm giao nhau

Để đảm bảo an toàn chuyển động của đoàn tàu và các phương tiện đường

bộ, đường ngang được trang bị thiết bị phòng vệ để đóng đường ngang, ngăn cácphương tiện của đường bộ khi đoàn tàu tới gần

Đường ngang có người gác được trang bị cần chắn chắn hoặc cần chắn, cóđèn báo hiệu trên đường bộ, chuông điện, có tín hiệu ngăn đường phía đường sắthoặc không có tín hiệu ngăn đường phía đường sắt, có biển báo hiệu, có cọc tiêuhoặc hàng rào, có vạch kẻ đường Đường ngang không có người gác thường đượctrang bị cần chắn tự động, có đèn báo hiệu trên đường bộ, chuông điện, không có tínhiệu ngăn đường phía đường sắt, có biển báo hiệu, có cọc tiêu hoặc hàng rào, cóvạch kẻ đường

Hệ thống tín hiệu đường ngang tự động cần đảm bảo đưa tín hiệu dừng vềphía đường bộ, cần chắn đường bộ chỉ đóng lại khi các phương tiện đường bộ đãgiải phóng toàn bộ đường ngang và tàu đang tiến đến khu vực đường ngang Hệthống tín hiệu đường ngang cần tiếp tục hoạt động và cần chắn chỉ mở khi đảm bảođoàn tàu đã thực sự giải phóng hết đường ngang

Các đèn hiệu của hệ thống tín hiệu đường ngang tự động được đặt ở hai phíacủa đường ngang với khoảng cách không nhỏ hơn 6 m từ mép ray Mỗi cột hiệu cóbiển báo chữ X - hai thanh chéo màu đỏ Các đèn của cột hiệu bình thường tắt, cho

phép các phương tiện đường bộ đi qua đường ngang Khi đoàn tàu tới gần, các đèncủa cột hiệu sáng đỏ nhấp nháy

Hệ thống tín hiệu đường ngang tự động có cần chắn thì cần chắn được đặtcách má ray ngoài cùng 6 m Trường hợp địa hình hạn chế, xà chắn không được viphạm khổ giới hạn tiếp giáp kiến trúc của đường sắt

Thanh chắn của hệ thống cần chắn được từ 1/2 đến 2/3 phần đường phía bênphải của đường bộ sao cho phần còn lại phía bên trái của đường bộ không nhỏ hơn3m

Thanh chắn của cần chắn được bố trí ở độ cao 1-1,25 m tính từ mặt đất Nó

có thể quay lên bằng động cơ điện với 1 góc 90 độ Thanh chắn có khả năng không

bị gãy khi có sự va chạm của phương tiện đường bộ Trên cột có lắp các đèn hiệuđường ngang, chuông, biển báo hiệu hình chữ X Trên thanh chắn có lắp 3 đèn tínhiệu Đèn trên đầu thanh có hai biểu thị sang hai phía: màu đỏ hướng về phía ô tô,đèn trắng hướng về phía đường sắt Nếu đường ngang đóng đèn trắng sáng, các đènbên phải, bên trái sẽ sáng nhấp nháy hướng về phía đường bộ

1.1.2 Giới thiệu các loại hình thiết bị đường ngang tự động

Tín hiệu cảnh báo tự động trên đường ngang có ba loại hình khác nhau:

Cần chắn tự động là loại hình thiết bị tiên tiến nhất để phòng vệ đường ngang

Nó được xây dựng như một bước bổ sung các cần chắn vào hệ thống tín hiệu cảnhbáo tự động Vì các cần chắn tự động hạ xuống đầu người qua đường và chiều dàicần không thể chắn hết mặt đường bộ (phần đường xe chạy) nhằm để cho xe cộ đãlọt vào đường ngang có lối thoát ra khỏi đường ngang Lợi dụng quãng đường hởnày, những người không hiểu biết cố ý lách qua đường ngang khi cần chắn đã hạxuống Trong 6 tháng đầu thử nghiệm tại 4 cần chắn đã bị va quệt làm gãy 5 lần Vìdân trí thấp như trên nên loại này tuy có mẫu hình thiết kế được duyệt sớm nhưng ítđược phát triển sự dụng

Đã có hơn 200 đường ngang được trang bị hệ thống tín hiệu cảnh báo tự động.Nhiều người dân sống gần đường ngang khi thấy trang bị tín hiệu cảnh báo tự độngrất phấn khởi, hoan nghênh ngành ĐSVN cho lắp đặt thiết bị này Khi nghe qua loatại đường ngang giọng nói nhắc nhở: “Chú ý có tàu qua đường ngang…chú ý có tàu

qua đường ngang…” thì người qua đường, xe cộ nhanh chóng thoát khỏi đườngngang.

Bình thường chuông và đèn của hệ thống cảnh báo tự động không hoạt động,trước khi tàu tới đường ngang ít nhất 40 giây là có chuông kêu, đèn đỏ bật sáng( đóng đường ngang); đuôi tàu qua khỏi đường ngang là chuông ngừng kêu, đèn đỏtắt Tất cả đường ngang cảnh báo tự động đều có ghi kết luận là đảm bảo thi côngtheo thiết kế được duyệt; đã tiến hành theo dõi và đạt tỉ lệ hoạt động không có trởngại từ 99% trở lên tính theo số chuyến tàu

Khi đưa hệ thống CBTĐ đầu tiên tại đường ngang Thú Y Km 2+273 khu gian

Hà Nội – Giáp Bát vào thử nghiệm đã rút được bài học sau: trong điều kiện hiệnnay, không thể xây dựng tín hiệu ngăn đường cho hệ thống tín hiệu cảnh báo tựđộng; không thể kiểm soát được chướng ngại trên đường ngang; sau này tuy đã cảitiến lập ra loại tín hiệu mới;tín hiệu cảnh báo đường ngang (dùng cho tài xế tàu hoả,đặt quay về hai phía đường sắt) nhưng nay cũng chưa dùng được vì rất nhiềunguyên nhân

Điều rất quan trọng là mới chỉ xác định được tốc độ cho phép lớn nhất chạyqua đường ngang chứ chưa xác định được tốc độ hạn chế thấp nhất là bao nhiêu.Nhiều đoàn tàu hàng chạy rất chậm trên khu gian có đường ngang cảnh báo tự động

Có trường hợp tàu chạy hơn 3 phút kể từ lúc đèn đỏ sáng, chuông bắt đầu kêu màtàu vẫn không chạy tới đường ngang nên đành phải giải phóng đường ngang, khaithông đường bộ, khi tàu chạy lại, đèn đỏ báo hiệu đường bộ không sáng, chuôngkhông kêu Hiện tượng tượng tự xảy ra đối với đường ngang gần ga, hoặc trong ga.Những tồn tại nêu trên dần dần được khắc phục nhưng chưa giải quyết triệt để cácvấn đề mới phát sinh

Hệ thống cảnh báo tự động dùng máy tính nhúng hoặc phần mềm PLC có thểđiều chỉnh thời gian đóng đường ngang; có hệ thống giám sát từ xa: từ phòng trựccủa ga có thể quan sát, theo dõi hoạt động của hệ thống CBTĐ Với các yêu cầungày càng cao như vậy, nhiều đơn vị đã tham gia chế tạo thiết bị, lập trình, chọnphần mềm tương thích

Đã sử dụng rất nhiều loại cảm biến phát hiện tàu như mạch điện đường ray,phô tô sensor, các loại sensor điện từ, điện từ, địa chấn… nhưng chưa chọn được

loại nào có tính ổn định cao ngang tầm quốc tế, chưa tổ chức phân tích đánh giáchất lượng của các loại cảm biến Trở ngại chính của hệ thống CBTĐ hiện nay là dosensor gây ra ( những sensor công nghiệp nhập từ nước ngoài thì không phù hợp vớiđiều kiện nhiệt đới của ĐSVN, các loại thiết bị sản xuất trong nước do công nghệchế tạo kém, chưa đủ thiết bị đo kiểm để có các tham số kĩ thuật, chỉ tiêu kỹ thuậtchính xác) Ví dụ: không xác định được khoảng thời gian đóng đường ngang cầnđiều chỉnh là bao lâu cho phù hợp với các tàu công trình, tàu hàng chạy rất chậmhoặc việc chưa đo được cường độ ánh sáng của đèn LED và độ lệch trục của chùmsáng qua thấu kính là bao nhiêu, các đèn LED dùng trên cột báo hiệu đường bộ cònsáng rất mờ.

Cảm biến phát hiện tàu cung cấp thông tin đầu vào mà hoạt động chưa ổn địnhthì bộ điều khiển dùng phần mềm lập trình hoạt động không thể hoạt động đúngđược Ví dụ: do cảm biến ở đầu vào không hoạt động (không báo tàu ) nên khi tàuđến đường ngang Đèn đỏ không sáng, chuông không kêu nhưng khi tàu qua đườngngang tới điểm báo tàu ở đầu kia thì đèn đỏ sáng, chuông kêu, lỗi này đâu tại phầnmềm

Hiện nay có nhiều loại phần mềm khác nhau, nhiều loại sensor khác nhau, xâydựng CBTĐ không có thiết bị dự trữ, không làm dự trữ nóng thì lúc CBTĐ bị hỏngchưa kịp sửa chữa, đường ngang không được phòng vệ Một số hệ CBTĐ được xâytrước khi Điều lệ đường ngang mới có hiệu lực thi hành nên còn nhiều nội dungphải bổ sung để không trái với Điều lệ

- Rút được nhiều bài học từ khâu thiết kế, lập trình, chế tạo thiết bị, đo đạc,đánh giá chất lượng thiết bị và hệ thống, tìm hiểu các tiêu chuẩn của thiết

bị và hệ thống

Hiện tại, ngành đường sắt đã đưa ra được một số văn bản quy định cho côngtác thiết kế, quản lý, kiểm tra, xác định được một số mẫu hình thiết kế, xác định cáctồn tại để tìm ra giải pháp khắc phục và hoàn thiện thiết bị.

1.1.3 Giới thiệu chung về mô hình đường ngang tự động của Đường sắt Việt

Nam

Tháng 7 năm 2001 ĐSVN ban hành mẫu thiết kế đường ngang cảnh báo tựđộng dùng rơle điều khiển Tháng 10 năm 2001 Công ty tư vấn Đầu tư và Xây dựngđưa ra bản mẫu cảnh báo tự động đường ngang đơn nhưng phải đến cuối năm 2002mới được LHĐSVN phê duyệt

Thực tế khai thác, sử dụng các đường ngang tự động điều khiển bằng rơle làbắt trước mô hình của nước ngoài lắp thêm các thiết bị phụ trợ khác cho phù hợpvới điều kiện của đường sắt Việt Nam Phần lớn các đường ngang tự động theo kiểuđiều khiển bằng rơle là các cần chắn tự động Hoạt động của các hệ thống này nóichung là ổn định

Nguyên nhân chính gây ra trở ngại cho hoạt động tự động của cần chắn sau:

- Còn để cho các cần chắn không đóng hoặc mở kịp thời đúng quy định là

do thiết bị truyền tin ( còn gọi là thiết bị phát hiện đoàn tàu ) hoạt độngchưa tin cậy hoặc bị tác động cơ học làm hỏng, vì các đoàn tàu chạy trênkhu đoạn gần đường ngang có tốc độ rất khác nhau

- Các cần chắn hỏng do bị va đập do các phương tiện giao thông đường bộlách qua đường ngang khi cần chắn đã hạ

Đối với hệ cảnh báo tự động (không có cần chắn) thì thiết bị phát hiện đoàntàu là vấn đề nan giải Trên thực tế Công ty tư vấn Đầu tư và Xây dựng đã chế tạonhiều kiểu sensor khác nhau; kiểu gần đây nhất là dùng sensor điện từ lắp ngay trênthân ray cũng vẫn bị hỏng do duy tu đường ray, do kẻ gian phá hoại

Để khắc phục tồn tại hay bị phá hỏng như trên, LHĐSVN tiến hành thửnghiệm loại thiết bị sensor mới: loại cảm biến địa chấn

Sensor địa chấn không dùng nguồn, được chôn dưới nền đường sâu hơn700mm nên ít bị tác động của cơ học phá hỏng Hệ thống thiết bị có loại sensor mớinày được thử nghiệm ở một số đường ngang, cũng đã xác định chiều dài phân khutới gần ra sao trong phần mềm lập trình trên máy tính nhúng, từ đó dẫn đến việc có

điều chỉnh được thời gian đóng mở đường ngang hay không bởi các đoàn tàu cómác tàu khác nhau chạy qua đoạn đường có đường ngang với tốc độ tàu rất khácnhau Yêu cầu này đối với loại cảnh báo tự động dùng rơle điều khiển là rất khóthực hiện.

Qua thực tế sử dụng, kiểm nghiệm loại thiết bị mới, cuối năm 2002 LHĐSVNphê duyệt mẫu hình đường ngang cảnh báo tự động dùng cảm biến địa chấn và máytính nhúng

1.1.4 Chỉ tiêu chất lượng đảm bảo của hệ thống tín hiệu tự động

Bất kỳ thiết bị tín hiệu nào cũng phải có công dụng là góp phần nâng cao nănglực thông qua và đảm bảo an toàn chạy tàu An toàn chạy tàu là một khái niệm rộnghơn nhiều so với an toàn của từng thiết bị hoặc của hệ thống thiết bị tín hiêu Độ antoàn của thiết vị hoặc hệ thống thiết vị xác định chính bằng tính chất của thiết vịhoặc hệ thống thông qua các giá trị xác xuất thông kê về an toàn Ví dụ: đối với tínhiệu đường ngang tự động các nước OSZD khuyên cáo nên dùng chỉ tiêu chất lượngsau đây:

Xác suất làm việc an toàn trong 20 năm là 0.9990189 Trị số này có nghĩa làchỉ số xác suất về an toàn trung bình cho 20 năm làm việc của hệ thống tới khi cótrở ngại nguy hiểm Trở ngại nguy hiểm là hiện tượng phá vỡ các trạng thái làmviệc và được bảo vệ của hệ thống Như vậy là mỗi hệ thống tín hiệu hoạt động trong

3 trạng thái: làm việc, được bảo vệ và nguy hiểm Trong trạng thái nguy hiểm khixảy ra trở ngại nguy hiểm hệ thống không khôi phục lại được

Các thiết bị tín hiệu đường sắt Việt Nam dùng rơ le an toàn cấp một tuy có mật

độ các trở ngại nguy hiểm tính theo 1/h là 1.10-9 nhưng trong mạch điện của từngthiết bị và của cả hệ thống thì thấp hơn nhiều Độ tin cậy cũng như xác suất làmviệc an toàn của hệ thống các thiết bị được tính là tích số độ tin cậy của các đơnnguyên thành phần tạo nên hệ thống

Do chưa có thống kê xác suất trở ngại đối với thiết bị tín hiệu cũng như cho cả

hệ thống thiết bị đành phải tiến hành đánh giá chất lượng của thiết bị bằng cách thửnghiệm Không có cơ quan thử nghiệm độc lập để có kết quả đem dùng thử một thờigian Thời gian thử nghiệm đối với các hệ thống thiết bị tín hiệu mới không lâu,việc theo dõi trở ngại còn phụ thuộc rất nhiều vào con người kiểm tra, giám sát nên

rất khó phán xét chất lượng an toàn của hệ thống này hay hệ thống kia Trên cơ sở

để trăm hoa đua nở, một số các cơ sơ ĐSVN thi nhau chế tạo, thử nghiệm các hệthống tín hiệu cảnh báo tự động cho đường ngang

Năm 2001 LHĐSVN mới ban hành quyết định cho phép sử dụng một mẫuhình tín hiệu cảnh báo tự động đường ngang kiểu CBĐN-TĐ-2001 dùng rơ le điện

từ điều khiển Năm 2002 đã đưa vào sử dụng hệ thống tín hiệu cảnh báo đườngngang tự động dùng vi xử lý và máy tính nhúng với cảm biến địa chấn

Về mức độ an toàn của hệ thống tín hiệu đường ngang tự động dùng rơ le điện

từ điều khiển, có ý kiến đưa ra tiêu chí sau: theo dõi, thống kê cứ một trăm chuyếntàu chạy qua mà chỉ có một chuyến tàu gặp trở ngại của thiết bị (độ ổn định đạt99%) là có thể đưa thiết bị vào sử dụng được Đơn vị xây dựng tạo nên hệ thống tínhiệu mới, qua thử nghiệm đã đạt được yêu cầu nêu trên (99%)

Cách đánh giá độ tin cậy nêu trên làm nhiều chuyên gia tín hiệu chưa đầy đủ vì:

- Nguyên nhân gây ra các trở ngại trong thời gian chạy thử nghiệm tìmđược rất đa dạng: lúc do mất nguồn điện, lúc hỏng sensor, lúc đứt cầu chì,lúc đứt sợi đốt bóng đèn tín hiệu, lúc tàu chạy quá chậm hết thời gian quyđịnh rồi tàu vẫn chưa chạy tới đường ngang…

- Những trở ngại thống kê đều không phải là trở ngại nguy hiểm như giớithiệu trên đây

- Chỉ đạt 99% là 1.10-2 thì chất lượng hệ thống rất thấp, đem sử dụng thìyên tâm làm sao được

Chỉ số định mức về an toàn được tiến hành trên cơ sở tính toán theo định mức

an toàn đạt được Định mức an toàn đạt được tương ứng với mức an toàn đạt được,được công nhận bởi xã hội hoặc của các chuyên gia là đủ trong thời điểm xét cótham khảo đến chỉ tiêu chi phí và hiệu quả kinh phí của hệ thống nhằm huỷ bỏ trởngại nguy hiểm là mục đích chính xây dựng hệ thống

Trong điều kiện thực tế nêu trên, khi chưa đủ điều kiện để đánh giá chất lượngsản phẩm, nhất là đối với sản phẩm đầu tiên chế tạo do ứng dụng công nghệ mới,phán xét một cách cứng nhắc, sẽ không thể cấp giấy phép sử dụng cho bất kỳ mộtsáng tạo mới có giá trị nào

1.1.5 Phân loại Đường ngang

A Phân loại đường ngang theo thời gian sử dụng:

- Đường ngang sử dụng lâu dài

- Đường ngang sử dụng có thời hạn

- Đường ngang thường xuyên đóng

B Phân loại đường ngang theo cách tổ chức phòng vệ

- Đường ngang có người gác: có người gác, có cần chắn chắn hoặc cần chắn,

có đèn báo hiệu trên đường bộ, chuông điện, có tín hiệu ngăn đường phía đường sắthoặc không có, có biển báo hiệu, cọc tiêu hoặc hàng rào, có vạch kẻ đường

- Đường ngang không có người gác bao gồm:

+ Đường ngang có cần chắn tự động, có đèn báo hiệu trên đường bộ, chuôngđiện, không có tín hiệu ngăn đường phía đường sắt

+ Đường ngang có biển báo hiệu, có cọc tiêu hoặc hàng rào, có vạch kẻđường

C Phân loại đường ngang theo cơ quan quản lý:

- Đường ngang do doanh nghiệp kinh doanh kết cấu hạ tầng đường sắt quản

- Đường ngang do Uỷ ban nhân dân cấp tỉnh quản lý có: Đường ngang đô thị

là nơi giao cắt giữa đường xe điện bánh sắt với đường bộ

D Phân cấp đường ngang

- Đường ngang cấp I là đường ngang do đường sắt chính của đường sắt quốcgia giao nhau với đường bộ cấp I, cấp II, cấp III

- Đường ngang cấp II là đường ngang do đường ngang do đường sắt Quốc giagiao nhau với đường bộ cấp IV, cấp V, cấp VI

- Đường ngang cấp III là đường ngang còn lại, không thuộc đường ngang haicấp trên

- Đường ngang nằm trong nội đô, nội thị (thành phố, thị xã, thị trấn) đượcxếp vào cấp tương ứng do Bộ trưởng Bộ Giao Thông Vận Tải quyết định

1.1.6 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của đường ngang (Theo điều lệ đường ngang)

Cấu trúc của đường ngang theo quy định phải được đặt trên các đoạn thẳngcủa đường sắt và đường bộ Đường bộ phải được cắt vuông góc với đường sắt,trong trường hợp ngoại lệ cho phép đặt trên giao cắt một góc nhọn nhưng khôngnhỏ hơn góc 450 Trắc dọc nền đường bộ ở hai phía đường ngang không nhỏ hơn 10

m ở nơi có nền đường đắp và 15 m ở nơi có nền đường đào Hướng đường cong sắptới đường ngang không ngoặt quá 5% Chiều rộng của đường ngang không đượcnhỏ hơn chiều rộng của đường bộ và cho phép chuyển động theo cả hai hướng.Trong tất cả các trường hợp, đường ngang hiện có không nhỏ hơn 6 m, khi cải tạolại không nhỏ hơn 7 m

Để tránh đoản mạch mạch điện đường ray tại đường ngang khi có bánh xesắt chạy qua, phía ngoài luồng đường sắt cao hơn đỉnh ray từ 30 đến 40 mm đượcđặt gờ chống chập Tại đường ngang cấp I, cấp II, gờ chống chập được làm bằngtấm đan bê tông và phải bằng phẳng, không làm cản trở đến giao thông đường bộ.Trên đoạn đường sắp tới đường ngang trồng các cọc tiêu cách nhau 1,5 m hoặc hàngrào dài suốt 16 m tính từ ray ngoài cùng trở ra Cách đường ngang 500 m đến 1500

m về mỗi phía đường sắt đều phải đặt biển “kéo còi”

* Trên đường bộ về hai phía đường ngang được đặt các thiết bị sau:

- Với đường ngang không trang bị tín hiệu phòng vệ đặt hai bên biển báo

“Đường ngang không có chắn” Biển thứ nhất cách đường ngang 40 m đến 50 m,biển thứ 2 cách đường ngang 150 m đến 250 m tính từ mép ray ngoài cùng phía

- Trước đường ngang có trang bị cần chắn (tự động hoặc điều khiển bằngtay) đặt hai biển báo “Đường ngang có chắn” Vị trí các biển báo này cũng được đặtnhư hai biển báo trên

- Trước đường ngang có trang bị cần chắn tự động hoặc bán tự động, phíaphải đường ô tô cách mép ray ngoài cùng 50 m có trang bị thêm biển báo “Đườngngang có chắn tự động”.

- Trên tất cả các đường ngang không trang bị cần chắn và đường ngang cótrang bị cần chắn nửa đường, gần đường ngang đặt biển báo chéo hình chữ X Đểtránh nhầm lẫn, tại các đường ngang có trang bị cần chắn không gác các biển này

- Tất cả các biển báo nêu trên đặt trên lề đường bộ về phía bên phải theohướng chạy của ô tô

- Các đường cấp I, cấp II và cả các đường ngang cấp khác nằm gần ga cần

có điện thoại liên lạc với ga gần nhất

- Những cần chắn cơ khí phải được điều khiển tập trung, trên cần chắn cần

có các đèn sáng vào ban đêm và cả ban ngày khi tầm nhìn tín hiệu bị hạn chế Khiđóng chắn các đèn sáng đỏ về phía đường ô tô, khi mở chắn – sáng lục Trong cảhai trường hợp nêu trên, từ phía chòi chắn đều nhìn thấy đèn màu trắng

* Các quy định về đèn báo hiệu đường bộ cho đường ngang

- Đèn báo hiệu và chuông trên đường bộ đều phải đặt trước hoặc liền với trụchắn hoặc đặt cách mép ray ngoài cùng 6 m trở lên

- Đèn báo hiệu và chuông trên đường bộ phải đạt các yêu cầu sau:

+ Đèn báo hiệu phải có hai đèn đỏ đặt ngang nhau, hai đèn này thay phiênnhau nhấp nháy khi bật sáng, cấm mọi sự đi qua đường ngang Khi tàu đi qua khỏiđường ngang hoàn toàn, chắn mở đèn hiệu tắt, việc đi lại trên đường bộ trở lại bìnhthường Thời điểm đèn báo hiệu bật sáng đảm báo tàu trước lúc tới đường ngang ítnhất là:

a/ 60 s khi sử dụng đèn hiệu tự động và cần chắn tự động;

b/ 90 s khi sử dụng đèn hiệu tự động và cần chắn không tự động;

c/ 120 s khi sử dụng đèn hiệu không tự động (đèn điện hoặc dầu)

+ Chuông điện phải được lắp đặt trên cùng cột báo hiệu, âm lượng chuông

đủ cho người đi bộ có khoảng cách 15 m nghe rõ Chuông tắt khi đóng chắn hoàntoàn

+ Ánh sáng và góc phát sáng của các đèn hiệu đảm bảo tầm nhìn cho cácphương tiện đường bộ với khoảng cách từ 100 m trở lên ánh sáng đỏ của các đènhiệu không được chiếu về phía đường sắt.

Cơ sở của các quy định này là trạng thái thường xuyên là khai thông đường bộ,nếu sử dụng đèn lục biểu thị thì sẽ dẫn không tiết kiệm và không cần thiết Trên cộthiệu còn có biển đề: “Đèn đỏ dừng lại” Đèn báo hiệu là hai đèn đỏ sáng nhấp nháynhằm phân biệt với các đèn hiệu đường bộ tại các nút giao thông Sáng nhấp nháyngoài việc gây sự chú ý của người tham gia giao thông còn làm tăng được tầm nhìncủa tín hiệu Trong hệ thống còn có đèn vàng sáng nhấp nháy khi thiết bị của hệthống bị trở ngại không thể đưa ra tín hiệu cấm (đèn đỏ nhấp nháy) Một ánh đènvàng sáng nhấp nháy về cả hai phía đường sắt nhằm cảnh báo cho các lái tàu

* Các quy định đối với tín hiệu ngăn đường:

- Tín hiệu ngăn đường dùng để phòng vệ đường ngang từ phía đường sắt,khi cần thiết hoặc đường ngang có chướng ngại – bắt đầu dừng lại Trong trườnghợp này, các tín hiệu ngăn đường được đặt trước các đường ngang sáng đỏ, ở trạngthái bình thường các đèn hiệu này không sáng

- Tín hiệu ngăn đường với các đường ngang có người gác khi lắp đặt cần cócác quyết định của người đứng đầu ngành Đường sắt trừ các đường ngang sau: a/ Đường ngang mà chắn đường bộ thường xuyên đóng hoặc có cần chắn tựđộng hoặc tín hiệu cảnh báo tự động;

b/ Đường ngang nằm trong phạm vi phòng vệ của tín hiệu vào ga, ra ga hoặctín hiệu bãi dồn, tín hiệu thông qua trên đường sắt có thiết bị đóng đường tự độnghoặc các tín hiệu phòng vệ khác khi mà chúng cách đường ngang dưới 800 m; c/ Tín hiệu ngăn đường trên đường sắt đặt cách đường ngang (từ vai đường

bộ cùng phía) từ 100 m đến 500 m Nơi có nhiều đường ngang gần nhau (khoảngcách nhỏ hơn 500 m) có thể đặt tín hiệu ngăn đường chung cho các đường ngang đó(các đường ngang có người gác);

d/ Tín hiệu ngăn đường đặt bên trái đường theo hướng tàu chạy vào đườngngang Trường hợp đặc biệt có thể đặt bên phải khi có sự cố cho phép của ngườiđứng đầu ngành Đường sắt;

e/ Tầm nhìn của tín hiệu ngăn đường trên đường sắt phải đảm bảo lớn hơn

800 m, trong trường hợp đặc biệt do địa hình có thể thấp hơn song không được nhỏhơn 400 m

f/ Tín hiệu ngăn đường trên đường sắt có biểu thị đỏ, khi bật báo hiệu cầndừng tàu

g/ Khi tín hiệu ngăn đường tắt, tàu hoạt động bình thường, khi có trở ngại trênđường ngang ảnh hưởng đến an toàn chạy tàu thì nhân viên gác chắn mới điều khiển

* Các thiết bị thông tin, tín hiệu trong nhà gác đường ngang:

- Cần có các điện thoại hoặc các thiết bị thông báo tự động cho nhân viêngác chắn biết tàu tới gần đường ngang;

- Đường ngang có gác chắn là nơi có nguồn điện lưới quốc gia phải trang bịđèn chiếu sáng để đảm bảo người điều khiển các phương tiện đường bộ nhìn thấy rõnhân viên gác chắn ban đêm cũng như ban ngày có thời tiết không thuận lợi;

- Các thiết bị tín hiệu và các thiết bị phòng vệ đường ngang có người gác,hoạt động bằng điện thoại phải được điều khiển tập trung tại nhà gác đường ngang.Thiết bị hoạt động tự động khi gặp trở ngại phải điều khiển được bằng tay (nhâncông) Nếu không điều khiển tập trung cần có sự cho phép của người đứng đầungành Đường sắt;

- Đường ngang có gác chắn phải đặt chắn ở hai đầu đường bộ vào đườngngang Thanh chắn đặt cách má ray ngoài cùng tối thiểu 6 m, trong trường hợp địahình hạn chế, thanh chắn không được vi phạm khổ giới hạn tiếp giáp kiến trúcđường sắt Các thanh chắn đều phải có bộ phận chốt hãm để tránh tự chuyển động;

- Đường ngang có gác chắn, khi chắn đã đóng thanh chắn phải đóng hết mặtđường bộ, liền sát với hàng rào cố định và cao hơn mặt đường bộ từ 1 đến 1,2 m;

- Chắn bắt đầu đóng từ phía bên phải đường bộ theo hướng đi vào đườngngang, nếu đường ngang có chiều chắn cần đóng chắn lần lượt từ phải qua trái đếntận cùng;

- Khi mở chắn không một bộ phận nào của chắn được ảnh hưởng đến mặtđường, chắn không được để ở vị trí lơ lửng;

- Chắn ở đường ngang có người gác gồm hai loại: cần chắn và cần chắnchắn, từng loại có tiêu chuẩn cụ thể;

- Đường ngang cấp I, cấp II có tổ chức phòng vệ phải trang bị cần chắn tựđộng hoặc tín hiệu cảnh báo tự động, khi chưa có các thiết bị này cần phải có ngườigác;

* Các cơ cấu và thiết bị chắn tự động phải đảm bảo hoạt động theo trình tự sau:

- Khi tàu tới gần đường ngang, đèn đỏ báo hiệu trên đường bộ và đèn trênchắn tự động bật sáng, chuông tự động kêu, sau 7 – 8 s cần chắn bắt đầu đóng Khicần chắn đóng hoàn toàn, chuông báo hiệu tự động tắt;

- Khi tàu qua khỏi đường ngang cần chắn tự động mở, khi chắn đã mở hoàntoàn, các đèn báo trên cần chắn và đèn báo hiệu trên đường bộ tự động tắt Đườngngang trang bị cần chắn tự động cần bố trí người gác chỉ dùng loại cần chắn đóng1/2 hoặc 2/3 mặt đường bộ Phần còn lại của đường bộ không có cần chắn phải rộng

ít nhất 3 m và ở phía bên trái của dòng xe vào đường ngang;

- Hai phía đường bộ đi vào đường ngang phải được chắn hoàn toàn trướckhi tàu tới đường ngang ít nhất:

+ 40 s đối với chắn tự động;

+ 60 s đối với chắn điện và tời;

+ 90 s đối với chắn thủ công

- Không đóng chắn trước quá 3 phút đối với đường ngang cấp I, cấp II và 5phút với đường ngang cấp III trước khi tàu tới đường ngang (trừ các đường ngang

có quy định riêng của Bộ Giao thông – Vận tải)

1.2 THỰC TRẠNG ĐƯỜNG NGANG Ở VIỆT NAM

1.2.1 Thực trạng đường ngang:

Theo thống kê hết tháng 12-2009 trên toàn tuyến đường sắt nước ta có gần6.000 đường ngang, trong đó có gác là hơn 1.000 đường ngang do ngành Đường sắt

quản lý, còn hơn 4.500 đường ngang dân sinh tự mở (Báo điện tử đài tiếng nói ViệtNam) Trong đó chỉ có hơn 300 đường ngang có thiết bị cảnh báo tự động, hơn 900đường ngang có nhân viên đường sắt thường trực và có biển báo Riêng tuyếnđường sắt chính Hà Nội – TP Hồ Chí Minh có tới gần 3000 đường ngang dân sinh

tự mở Theo thống kê của Ban ATGT (an toàn giao thông) đường sắt, hầu hết các

vụ tai các đường ngang thì có 60% số vụ tai nạn đường sắt xảy ra tại các đường dânsinh, 25% ở các đường ngang không có người gác và 15% tại các đường ngang cóngười gác (chủ yếu do ô tô đâm vào cần chắn)

Đặc biệt trong các thành phố, thị trấn, khu vực đông dân cư thì mật độ đườnggiao cắt lớn, có nơi dày đặc, 4 km có tới 50 đường ngang dân sinh Cũng trong tìnhtrạng đó là các tuyến đường sắt như: Hà Nội – Hải Phòng, Hà Nội – Vinh…, mật độđường ngang dân sinh ngày càng dày đặc

Trong khi tai nạn liên tiếp xảy ra thì số đường ngang qua đường sắt khôngngừng tăng lên, trung bình mỗi năm có thêm 100 đường ngang phát sinh mới, trong

đó tuyến đường sắt Thống nhất chiếm 60% Thiệt hại về tài sản, con người sẽ khôngthể tính hết và sẽ gây ảnh hưởng lớn, lâu dài đến toàn xã hội Không ngày nàokhông xảy ra tai nạn giao thông đường sắt Có năm tỷ lệ này lên đến 1,3người/ngày

Giải quyết vấn đề an toàn tại các đường ngang qua đường sắt vẫn đang là mộtvấn đề bức xúc, cấp thiết Tai nạn đường ngang không chỉ là bức xúc lớn của ngành

mà còn của toàn xã hội

Giải pháp quyết liệt nhất hiện nay của ngành đường sắt là tổ chức rào chắnbằng cọc bê tông hoặc thanh ray cũ ngay tại các đường ngang không phép Tuynhiên, theo thực tế, giải pháp này chỉ có hiệu quả nhất thời, vì chỉ vài tháng sau làcác rào chắn trên hoặc bị phá, hoặc một đường ngang khác lại tiếp tục được phátsinh mới gần đó Trong số hơn 1000 đường ngang hợp pháp, chỉ có hơn 500 đườngngang có người gác và cần chắn, 258 vị trí có tín hiệu cảnh báo tự động khi có tàusắp chạy qua

Có nhiều giải pháp đã được đưa ra, nhưng kinh phí đang là vấn đề khó giảiquyết Theo ước tính, kinh phí xây dung hệ thống mỗi gác chắn, cần chắn tại cácđường ngang từ 500 triệu đến 2 tỷ đồng, chưa kể phí bảo dưỡng, tiền điện nước,

lương nhân viên…Do đó, việc làm gác chắn và bố trí nhân viên trực tại các đườngngang không mấy khả thi Hơn nữa, hiện nay nhiều địa phương cứ trông chờ vàongân sách Nhà nước và ngành đường sắt để lập đường ngang có người gác Vì vậyvấn đề càng trở nên khó giải quyết, số lượng đường ngang không quản lý phát sinh

ra ngày càng nhiều Vì thế, an toàn đường ngang không còn là vấn đề của ngànhđường sắt nữa mà là của toàn xã hội

1.2.2 Một số điểm liên quan giữa đường ngang và đường bộ

- Tầm nhìn giữa đường sắt và đường bộ được xét đến trong mối quan hệ tổnghợp vận tốc tàu hoả, vận tốc ôtô và yếu tố địa hình

- Xem xét chiều dài dòng xe khi một đường ngang nằm cạnh nút giao thôngđường bộ điều khiển bằng tín hiệu, thiết lập chế độ ưu tiên để giải phóng xe bị ùntắc trên đường ngang khi có tầu

- Chọn hệ thống tự động cảnh báo phát hiện tầu một cách hợp lý

- Hệ thống cảnh báo thời gian, thông báo bằng radio cho các xe đến gầnđường ngang khi tầu đang đến gần đường ngang

- Sử dụng đèn tín hiệu cắt hàng chờ xe, không cho xe vượt quá nút giao khihàng xe đã vượt qua đường ngang bị tắc tại thời điểm tầu đang vào nút

- Các thiết bị “Trí tuệ hoá quản lý đường ngang” (theo sách tri thức mớiKhoa học kỹ thuật Đường Sắt), kèm các thiết bị tự động cưỡng chế dừng phươngtiện khi đường ngang không thanh thoát đang được nghiên cứu chế tạo

- Hiện chưa có công trình nghiên cứu cải thiện nơi giao cắt giữa đường sắt vàđường bộ nào một cách hoàn chỉnh, tài liệu chủ yếu là Điều lệ Đường ngang và Quyđịnh tổ chức phòng vệ Đường ngang

- Tổ chức phòng vệ trên Đường ngang chỉ mới ở mức độ rất đơn giản:

Gác chắn, cần chắn, gần đây mới lắp thiết bị cảnh báo tự động

1.2.3 Tiêu chuẩn An toàn

Trước khi nghiên cứu và chọn lựa mô hình phòng hô đường ngang tự động đểứng dụng ở Việt Nam, cần phải đề ra được các nguyên tắc căn bản đảm bảo an toàncho đường ngang, dựa trên các tiêu chí đó tiến hành chọn ứng dụng các mô hình sẵn

có trên thế giới hay đề ra các mô hình mới phù hợp với điều kiện Việt Nam Trongngành đường sắt ở các nước trên thế giới có nhiều tiêu chuẩn an toàn cho đường

ngang tương đối mang tính điển hình được áp dụng để xây dựng các đường ngangtrên đường sắt Anh :

Tiêu chuẩn an toàn giao cắt đồng mức sắt bộ tại Anh:

- Người đi trên đường bộ phải có thông báo rõ ràng và kịp thời về việc tiếpcận đường ngang của họ

- Có thông báo đầy đủ và kịp thời về trạng thái đóng hay đã đóng hoàntoàn đối với giao thông đường bộ (khi có đoàn tàu tới gần đường ngang)

- Luồng xe trên đường bộ không làm tắc gác chắn tự động

- Các đặc tính của đường bộ có đường ngang tự động không đảm bảonhững điều kiện như vậy có thể sẽ gặp tai nạn rủi ro

- Chu kỳ thời gian của đường ngang tự động không nên qua ngắn để khi cómột xe tải dài chạy chậm và không thể giải phóng đường trước khi tàuđến dẫn đến xảy ra tai nạn, song cũng không nên qua dài làm cho người

đi bộ sốt ruột và họ cũng không tuân theo tín hiệu ngăn đường bộ nữa

- Toàn bộ hệ thống phải rất tin cậy và có khả năng giảm thiểu tai nạn rủi rođáng tiếc xảy ra trong trường hợp thiết bị bị hỏng

Đề xuất tiêu chuẩn an toàn đường ngang cho ĐSVN:

- Người và phương tiện đi trên đường bộ phải có thông báo rõ ràng và kịpthời về việc đến gần đường ngang

- Có tín hiệu đầy đủ và kịp thời về trạng thái đóng, mở cửa đường ngangđối với giao thông đường bộ

- Sự vận hành của thiết bị chắn đường ngang tự động không gây ra sự áchtắc đối với luồng xe trên đường bộ, ngược lại sự di chuyển của phươngtiện vận tải đường bộ không làm hư hỏng thiết bị và ảnh hưởng đến sựlàm việc của chắn tự động

- Đường ngang tự động có mật độ giao thông lớn cần có thông báo kịp thờicho đoàn tàu về sự tắc nghẽn trên đường ngang

- Toàn bộ hệ thống phải tin cậy và có khả năng giảm tối thiểu tai nạn và rủi

ro đáng tiếc xảy ra trong trường hợp thiết bị bị hỏng

1.2.4 Nhu cầu bức thiết hiện nay đối với hệ thống phòng vệ đường ngang ở

Việt Nam

Vấn đề an toàn giao thông đường sắt hiện nay có mối liên hệ chặt chẽ đến cácbiện pháp tổng thể giải quyết an toàn trên các giao cắt đồng mức Việc nghiên cứuthay thế dần các đường ngang thủ công bằng tự động là lời giải đúng đắn cho vấn đềtrên Nhờ việc thay thế dần các lao động thủ công trên các đường ngang bằng côngnghệ tự động hoá, có độ tin cậy làm việc cao, giảm nhỏ chi phí vận hành khai thác

hệ thống Hơn thế nữa, giải pháp tự động hoá thiết bị đường ngang còn đáp ứng sựtăng trưởng giao thông đường bộ trên đường ngang, dẫn tới tiết kiện đáng kể lượngtài chính Quốc gia quy đổi từ sự thất thoát do ách tắc giao thông trên đường ngang.Đồng thời sự tắc nghẽn giao thông trên đường ngang này cũng đã gây ra tổn thấtlớn cho ngành đường sắt nói riêng cũng như Quốc gia nói chung khi nó là nguyênnhân trực tiếp dẫn đến việc Nhà nước đình chỉ chạy tàu trong nội đô thành phố vàothời gian ban ngày

Ngành đường sắt Việt Nam hiện nay đang phấn đấu rút ngắn thời gian chạytàu Bắc – Nam từ 30h xuống còn 28h Cùng việc tăng tốc độ các đoàn tàu thì vấn đề

an toàn trên các đường ngang sẽ trở nên khó khăn hơn và cấp thiết hơn Trong tìnhhình thiếu vốn đầu tư trầm trọng để cải tạo và nâng cấp cơ sở hạ tầng nhằm đáp ứngmục tiêu chạy tàu tốc độ cao, thì việc xem xét kỹ lưỡng hơn đến đầu tư trang bị chođường ngang còn là giải pháp có tính khả thi để rút ngắn đáng kể thời gian chạy tàu Trong số các yếu tố cản trở việc nâng cao tốc độ các đoàn tàu Bắc Nam hiệnnay có hai yếu tố thuộc về đường ngang có thể giải quyết được:

- Yếu tố thứ nhất – là một nguyên nhân xác định Do đường sắt Bắc Nam chạyqua một số thành phố lớn dân cư đông, có mật độ đường ngang và lưu lượngngười qua đường ngang lớn dẫn đến sự hạn chế tốc độ các đoàn tàu so với khảnăng có thể của đầu máy, đường, cầu, cống…Ta gọi nguyên nhân hạn chế tốc

độ này là sự hạn chế tốc độ do cường độ vận tải và mật độ đường ngang ( Ví

dụ khu đoạn Hà Nội – Văn Điển )

- Yếu tố thứ hai – là nguyên nhân bất định, tạm gọi là sự chậm tàu do nguyênnhân bất định.Khó có thể duy trì hành trình chạy tàu trong điều kiện an toànchạy tàu hiện nay ( nếu giả thiết có thể đạt được thời gian chạy tàu nói trên)

Các nguyên nhân có thể là:

+ Các sự cố tai nạn ngẫu nhiên xảy ra trên đường ngang do nguyên nhân yếukém của các thiết bị phòng vệ đường ngang, dẫn tới cản trợ hành trình chạytàu

+ Yếu tố căng thẳng tâm lý của người lái tàu khi phải chạy với tốc độ cao trongđiều kiện Việt Nam, nhất là tình trạng chấp hành kỷ luật giao thông trên cácđường ngang của nhân dân rất thấp dẫn đến sự giảm tốc độ theo bản năng củalái tàu khi đi qua các đường ngang (không theo quy định của công lệnh tốcđộ) Thời gian chậm tốc độ trên mỗi đường ngang có thể rất ngắn (vài giâyđến vài chục giây/đường ngang) nhưng nếu xét cả hành trình Bắc-Nam thìthời gian chậm tàu có thể sẽ rất đáng kể

Nguyên nhân chậm tàu từ yếu tố bất định này tuy mang tính ngẫu nhiên song

nó tồn tại lâu dài và có thể sẽ gây ra sự chậm tàu không xác định được trước, hoặckhó quy kết được nguyên nhân Đây là yếu tố cần loại trừ khi xây dựng kế hoạchchạy tàu 28h hành trình Bắc-Nam vì nó không chỉ gây các thiết hại về mặt kinh tế

mà còn ảnh hưởng tới uy tín của vận tải đường sắt so với các ngành vận tải khác

1.2.5 Kết luận

Từ một vài nhận xét trên đây có thể nhận thấy việc tổ chức phòng vệ chođường bộ tại khu vực đường ngang ở nước ta còn rất đơn giản Chưa có sự liên hệtrong điều khiển giữa tín hiệu phòng vệ đường ngang và tín hiệu giao thông đường

bộ trong khu vực đường ngang

1.3 VAI TRÒ CỦA ĐƯỜNG NGANG VỚI AN TOÀN GIAO THÔNG CỦA VIỆT NAM

Đường ngang ở nước ta rất đa dạng và có tính chất phức tạp hơn các nướckhác trên Thế Giới Toàn bộ mạng lưới đường sắt Việt Nam (ĐSVN) hiện có tổngchiều dài 3.127 km, trong đó có 2.682 km đường chính tuyến đi qua 35 tỉnh, thànhphố, 139 quận, huyện, 654 xã, phường, thị trấn Trên các tuyến đường sắt này, hệthống đường ngang khá dày đặc nhưng trong số đó đường ngang không có ngườigác chiếm tới 74% Riêng tuyến đường sắt huyết mạch Hà Nội – TP Hồ Chí Minh

có tổng chiều dài 1.726,48 km đi qua 22 tỉnh, thành phố, 109 quận, huyện, thị xã và

543 phường, xã, thị trấn mới có 324 / 976 đường ngang hợp pháp phòng vệ cóngười gác và 2.321 đường dân sinh tự mở

Thống kê tai nạn giao thông đường sắt qua một số năm:

- Theo Tổng công ty Đường sắt Việt Nam, năm 2007 đã xảy ra hơn 530 tainạn đường sắt gây thiệt hai về người, tăng 9% so với năm 2006,trong đó cógần 230 người bị chết, tăng gần 22% Nguyên nhân xảy ra tai nạn đường sắtchủ yếu do ý thức của người đi bộ và người điều khiển phương tiện giaothông không chú ý quan sát khi đi qua đường sắt, một phần cũng do ý thứcchủ quan của các lái tàu được quyền ưu tiên nên chủ quan, và do hành lang

an toàn giao thông bị lấn chiếm

- Năm 2008, số vụ tai nạn giao đường sắt lại tăng thêm 62 vụ, làm thiệt hại vềngười, của, hành trình của nhiều đoàn tàu bị gián đoạn gây tốn thất hàng tỷđồng (theo báo điện tử) và nguyên nhân chủ yếu là do đường ngang

- Năm 2009, chỉ tính riêng 2 tháng đầu năm, cả nước xảy ra 116 vụ tai nạngiao thông đường sắt, tăng 7 vụ so với cùng kỳ năm 2008, làm chết 40 người,

bị thương gần 100 người Theo thống kê của tổng công ty Đường sắt ViệtNam, đến hết năm 2009 cả nước đã xảy ra 594 vụ TNGT đường sắt, làm chết

218 người và bị thương 412 người

Nguyên nhân tai nạn giao thông đường sắt tăng là do tình trạng mở đườngngang dân sinh tùy tiện, không có ba-ri-e che chắn, người dân qua đường thiếu quansát Tình trạng lấn chiếm hành lang an toàn giao thông đường sắt đang phổ biến ởnhiều nơi, đặc biệt tại Hà Nam, Đồng Nai, Thanh Hóa…(Theo báo điện tử ViệtNam)

Theo thống kê của ngành đường sắt, trong vòng 1 năm trở lại đây đã có trên

20 vụ tai nạn do ô tô đâm vào các gác chắn có nhân viên làm chết hàng chục người,trong đó có 4 nhân viên ngành đường sắt, ủy ban ATGT (An toàn giao thông) Quốcgia và Bộ GTVT (Giao thông vận tải) đã chấp thuận cho TCT (Tổng cục trưởng)Đường sắt Việt Nam triển khai một số giải pháp như khẩn trương cho xây dựng gờcưỡng bức tốc độ tại các đường ngang trước khi phương tiện băng qua đường sắt;lập dự án làm đường gom tập trung để giảm đường ngang băng qua đường sắt; làmhàng rào an toàn ngăn cách đường sắt (theo báo điện tử đài tiếng nói Việt Nam)…

Đồng thời, các địa phương có đường sắt đi qua phải lập quy hoạch mở đường nganggiao cắt đường sắt với đường bộ, không mở đường ngang một cách tràn lan, tự phátnhư hiện nay, xử lý nghiêm các trường hợp vi phạm hành lang an toàn đường sắt,vượt đường ngang khi đã có tín hiệu dừng hoặc đâm gãy rào chắn… Ngoài ra cầnphối hợp với địa phương đẩy mạnh tuyên truyền để nâng cao ý thức chấp hành củangười dân

Bộ GTVT (Giao thông vận tải) cũng đã đưa ra lộ trình chậm nhất đến năm

2012 xóa bỏ khoảng 4.000 đường ngang không phép Trước hết, Cục Đường sắtViệt Nam sẽ tập trung xây dựng đường ngang dọc theo đường sắt để hạn chế tainạn Thế nhưng, để có giải pháp an toàn tại các đường ngang, trong thời gian tới,đường sắt phải thiết lập hành lang riêng Đồng thời, tập trung đẩy mạnh xây dựnghầm chui, cầu vượt, đường sắt trên cao để hạn chế những giao cắt đồng mức giữađường bộ và đường sắt

Qua số liệu và việc phân tích các tai nạn do đường ngang, đường ngangkhông còn là vấn đề của riêng ngành Đường sắt, mà đã trở thành vấn đề của từng cánhân, từng nhà và của toàn xã hội

CHƯƠNG II KHẢO SÁT VÀ XÂY DỰNG BÀI TOÁN ĐIỀU KHIỂN

CHO ĐƯỜNG NGANG

2.1 KHẢO SÁT CÁC ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA ĐƯỜNG NGANG TẠI KM: 268+425

Đường ngang tại Km: 268+ 425 thuộc địa phận Quán Hành, thuộc quyền quản lý của cung đường ngang ga Quán Hành

2.1.1.Công việc khảo sát

7 Khảo sát phòng máy tín hiệu của ga Quán Hành

8 Khảo sát hệ thống tín hiệu đường ngang hiện tại

9 Lưu lượng phương tiện qua đường ngang

2.1.2 Kết quả khảo sát thu được như sau:

1 Đường ngang tại Km: 268+ 425, nằm giữa hai ga Quán Hành – Vinh.

Đường ngang này là nơi giao cắt giữa phía đường bộ Quốc lộ 1A song song vớiđường sắt và tuyến đường sắt Thống Nhất tại Km 268+ 425(khu gian Quán Hành -Vinh)

Dựa vào quy định của ngành đường sắt thì đường ngang này thuộc đườngngang cấp 3, có người gác

Góc giao cắt giữa đường sắt và đường bộ là góc vuông (900);

Trắc dọc đường sắt: Độ dốc trên đường sắt chỗ giao cắt là 2.8

Nền đường sắt: Nền không đào không đắp

Số nhân viên tại đường ngang: ngày 4, đêm 5 đảm bảo làm việc 24/24

Thời gian đóng chắn: trước khi tàu đến ít nhất 90 giây và không đóng chắnlâu quá 180 giây

Đường ngang không có cần chắn

Đường ngang dài 24 m, rộng 10,5 m

2 Hướng đi vào có hai hướng:

- Một hướng từ chùa Phổ Môn ra quốc lộ 1A

- Một hướng từ quốc lộ 1A vào chùa Phổ Môn

3 Vị trí bố trí cột hiệu báo hiệu:

- Phía đường sắt: sử dụng 2 cột hiệu phòng vệ ngăn đường: sử dụngloại cột dùng ở đường ngang có người gác, tại phụ bản III, điều lệđường ngang (ban hành ngày 30/3/2006)

- Phía đường bộ: Hướng đi vào chùa Phổ Môn: Cách tim đường ngang3,5m, hướng đi ra Quốc lộ 1A: Cách tim đường ngang 4m

Để tự động nối mạch tín hiệu đường ngang, cần chắn cũng như các tín hiệuchỉ dẫn khác khi đoàn tầu tới gần đường ngang ta sử dụng cảm biến phát hiện đoàntầu cho phân khu tới gần Chiều dài tính toán phân khu tới gần và thời gian thôngbáo về sự tới gần của đoàn tầu tới gần đường ngang là thời gian cần thiết để đảmbảo các phương tiện trên đường bộ giải phóng hoàn toàn đường ngang Thời giannày cần xác định từ các điều kiện ban đầu: Tốc độ lớn nhất của đoàn tầu trong khuđoạn này, thời gian cần thiết để giải phóng đường ngang, chiều dài lớn nhất củaphương tiện đường bộ (thường lấy là chiều dài của container – 24 m), 4 giây cần đểkhởi động thiết bị và 10 giây có tính chất dự trữ đảm bảo sự chắc chắn hoạt độngcủa hệ thống Như vậy thời gian thông báo về sự tới gần đoàn tầu đến đường ngang:

TTB = TĐQ + TKĐ + TDT = TĐQ + 4 + 10 = TĐQ + 14 (s)

Trong đó:

TĐQ- thời gian cần thiết để phương tiện đường bộ đi qua đường ngang

TKĐ = 4s - thời gian cần thiết để khởi động thiết bị

TDT - thời gian dự trữ đảm bảo sự chắc chắn hoạt động của hệ thống

Thời gian cần thiết để ô tô đi qua đường ngang:

TĐQ = (lĐN + lô+ l0)/ VTT = (lĐN + 12 +5)/ 1.4

Trong đó:

lĐN - chiều dài đường ngang được xác định bằng khoảng cách xa nhất từ rayphía cột hiệu đường ngang (hay của phần chắn) đến đường xác định vùng nguyhiểm cách ray đối diện 2.5 m

lô - chiều dài tính toán của ôtô, lấy là 24 m.( Chiều dài tối đa của xe đi quađường ngang là xe Container)

l0 - khoảng cách từ cột hiệu đường ngang đến vị trí đỗ của ôtô bằng 5m

VTT - tốc độ tính toán chuyển động của ô tô qua đường ngang được lấy là 1.4m/s (5 km/h)

Như vậy, thời gian thông báo tới gần:

Vmax - tốc độ chuyển động lớn nhất của đoàn tầu trong phân khu này

Khi tính toán chiều dài phân khu tới gần, thời gian thông báo nhỏ nhất chophép là 40s Chiều dài tính toán phân khu tới gần có thể xác định theo bảng tínhtoán sẵn Trong bảng sẽ có các chiều dài của phân khu tới gần tính với các tốc độkhác nhau của đoàn tầu và phụ thuộc vào chiều dài của đường ngang, đồng thời đưa

ra thời gian thông báo

Tuy nhiên khi tính toán vị trí phân khu tới gần cần đảm bảo thời gian thôngbáo tầu tới gần theo đúng quy định trong Điều Lệ Đường Ngang Với đường ngang

có đèn báo hiệu và cần chắn đường bộ tự động, thời điểm đèn báo hiệu bật sángphải đảm bảo trước lúc tầu tới đường ngang ít nhất là 60 giây (Khoản 2 Điều 24

trong Điều Lệ Đường Ngang) Do đó khoảng cách của phân khu tới gần sẽ đượctính theo công thức:

LTG = (Vmax*60)/3600 + 10%(Vmax*60)/3600

Trong đó:

- LTG: Vị trí phân khu tới gần cách tim đường ngang

- Vmax: tốc độ tầu lớn nhất cho phép trên khu gian ( Km/h)

- 10%: độ dự trữ

Vị trí đặt cảm biến 1, cảm biến 2, cảm biến 5, cảm biến 6 được tính theochiều dài tính toán phân khu tới gần Với Vmax=70 km/h, Vmin=40 km/h, ta tínhđược:

LTG = (70000*60)/3600 + 10%(70000*60)/3600 = 1467 ( m )

Vậy:

- Cảm biến 1, cảm biến 6 được đặt cách tim đường ngang 1432,5 m

về mỗi phía của đường ngang

- Cảm biến 2, cảm biến 5 được đặt cách tâm đường ngang 1420 m vềmỗi phía của đường ngang

- Cảm biến 3, cảm biến 4 được đặt cách tim đường ngang 21 m vềmỗi phía của đường ngang

7 Khảo sát phòng máy tín hiệu ga Quan hành như sau:

Ga Quán Hành nằm tại Km 260 + 400 trên tuyến đường Bắc - Nam, phía chẵngiáp với ga Vinh, phía lẻ giáp với ga Mỹ Lý Ga chủ yếu sử dụng phục vụ vậnchuyển trao đổi hàng hóa nó có vai trò quan trọng trong lưu thông quốc gia GaQuan Hành nằm tiếp tiếp giáp với đường quốc lộ 1A Ga Quán Hành sử dụng thiết

bị tay quay ghi khoá điện tín hiệu đèn màu

Thiết bị trong nhà:

- Giá rơ le

- Đài khống chế nút ấn

- Thiết bị nguồn:

8 Khảo sát hệ thống tín hiệu hiện tại của đường ngang:

Đường ngang Km: 268+425 đã sử dụng hệ thống thông báo tàu tới gần dùngcảm biến địa chấn và mạch ghép nối với thiết bị tín hiệu Ga Quán Hành, hệ thống

cáp tín hiệu chôn dùng cho hệ thống báo tàu tới gần sử dụng cảm biến địa chấnCarPro CBTĐ 3.0 và hệ thống nguồn điện.

Thiết bị điều khiển dùng 01 PLC loại S7-200 – CPU 224: Tiếp nhận thao táccủa trực ban gác chắn, điều khiển hoạt động của tín hiệu đường bộ

- Đèn biểu thị mặt đài: Sử dụng đèn LED, có các loại đèn sau:

+ Đèn báo hướng tàu: gồm đèn báo hướng chẵn và hướng lẻ, sáng màu lục Đènsáng khi có tín hiệu báo tàu tới gần đường ngang, tàu đến từ hướng nào thì đènbáo hướng phía đó sáng màu lục

+ Đèn biểu thị cột đèn báo hiệu đường bộ: Khi đèn trên cột báo hiệu đường bộsáng nhấp nháy thì đèn màu đỏ tương ứng trên đài điều khiển sáng nhấp nháy.+ Đèn báo trở ngại: Sáng màu đỏ

Đèn trở ngại sáng khi:

o Thiết bị có trở ngại như: công tắc hành trình hỏng, PLC hỏng v.v

o 1 trong 4 đèn trên cột báo hiệu đường bộ không sáng

o Mạch chặn đường bị hang (đứt sợi đốt )

o Cả hai cảm biến, nút thao tác hoặc đường truyền bị hỏng

o PLC hỏng

o Nút ấn bị kẹt

+ Đèn chặn đường sắt (BCĐ) sẽ sáng khi mạch chặn đường sắt hoạt động

+ Đèn biểu thị mất điện xoay chiều: Sáng màu đỏ khi mất điện xoay chiều

- Nút ấn gồm các loại sau:

+ Nút tín hiệu đường bộ (NĐB): là nút 2 vị trí tự trả Khi có tín hiệu tàu sắp đếnđường ngang (đèn báo hướng màu lục sáng, chuông trong đài thao tác kêu),nhân viên gác chắn ấn nút “Ghi nhận” để ngắt chuông trong đài thao tác sau đó

ấn “NĐB” mở tín hiệu trên cột đèn báo hiệu đường bộ (đèn sáng, chuông kêu )cấm người và các phương tiện giao thông qua đường ngang

+ Nút ghi nhận: là nút 2 vị trí tự trả để nhân viên gác chắn sử dụng Khi ấn nútghi nhận PLC ghi nhận thời điểm ấn nút và ngắt chuông trong đài thao tác.+ Nút trở ngại: Là nút 2 vị trí không tự trả có kẹp chì Khi các cột báo hiệuđường bộ không mở bình thường được, nhân viên gác chắn tháo niêm phong kẹpchì và ấn nút này làm cho đèn báo hiệu trên cột báo hiệu đường bộ sáng, chuông

kêu

- Khi tàu chạy bất thường (có tàu chuẩn bị qua đường ngang nhưng không cóchuông CH thông báo và đèn báo hướng không sáng mà nguyên nhân có thể dohỏng cảm biến ), người gác chắn (NGC) ấn nút Trở Ngại để bật các tín hiệucảnh báo đường bộ (chuông kêu đèn sáng) Sau đó kéo nút để phục hồi thiết bị Khi kéo nút này ra thì đèn trên cột báo hiệu đường bộ tắt, chuông ngừng kêu.Đồng thời NGC phải báo ngay cho công nhân thông tin tín hiệu trực biết để giảiquyết trở ngại, khi trở ngại đã được giải quyết thì kẹp chì lại

+ Nút phục hồi (NPH) : Là nút 2 vị trí tự trả Dùng cho nhân viên gác chắn khôiphục thiết bị trở về trạng tái bình thường khi tàu đã hoàn toàn qua khỏi đườngngang

Thiết bị nguồn: Thiết bị nguồn gồm có các thành phần sau:

- Bộ giao tiếp 220V bao gồm cầu chì, bộ chống sét hạt nổ 471 gây chập mạchphá cầu trì khi có điện áp lớn hơn 470 vôn đường nguồn

- Biến áp 220V-10A-2x12V với giải làm việc từ 180 V đến 290 V đầu vào bảođảm điện áp ra từ 2x12V đến 2x18V

- 2 cầu nắn dòng loại 15A

- 2 Bộ điều khiển nạp ắc quy theo mức dưới 12V nạp, trên 12,8V cắt

- Một bộ điều khiển tự động chuyển mạch nguồn từ nguồn qua nắn dòng thànhnguồn ắc quy khi mất điện lưới

- Một bộ bảo vệ chống quá áp, xung nhiễu đường nguồn cho mạch PLC

- Đồng hồ chỉ thị dòng nạp ắc quy

- Ắc quy gồm 2 bình 12 V – 70 AH

9 Lưu lượng giao thông đường bộ:

Lưu lượng phương tiện giao thông đường bộ qua đường ngang là tương đốilớn, đặc biệt các ngày lễ thì mật độ phương tiện đường bộ tăng lên rất nhiều dongười dân đi lễ chùa.

+ Nhận xét:

Qua các số liệu khảo sát, đường ngang Km: 268+425 là đường ngang thôngbáo tới gần, nhưng đã lắp đặt từ lâu, và không có cần chắn Do vậy mức độ an toànkhông cao và sẽ gây nguy hiểm cho người và phương tiện đường bộ khi đi quađường ngang Chính vì thế, để nâng cao an toàn cho người, phương tiện giao thôngqua đường đường ngang này, ta cần tiến hành cải tạo thành hệ thống tín hiệu cảnhbáo tự động hoạt động tốt và cần chắn chắn nhân công phù hợp với mặt bằng thiết

kế đường ngang và quy định của Điều lệ đường ngang

2.2 MỘT SỐ LOẠI HÌNH CẢNH BÁO TỰ ĐỘNG ĐƯỜNG NGANG Ở VIỆT NAM

2.2.1.Tín hiệu cảnh báo đường ngang tự động dùng rơle điện từ kiểu CBĐN

-01 - 20-01.

Hệ thống này được thiết kế trên nguyên tắc nguyên lý rơi an toàn, liên khoá bằngrơle như liên khoá tín hiệu chạy tầu Mô hình thiết bị chung của hệ thống gồm: một tủđiều khiển, hệ thống cáp, cột báo hiệu đường bộ, chuông báo, biển chữ cảnh báo, hệthống xác định và thông báo đoàn tầu, hệ thống nguồn điện

* Thiết bị điều khiển:

- Xác nhận sự tới gần đường ngang của đoàn tầu

- Điều khiển các đèn trên cột báo tín hiệu đường bộ hoạt động theo đúng trình

tự chức năng đã được nêu trong yêu cầu đối với đường ngang, được quy định trongĐiều Lệ Đường Ngang

- Xác nhận đoàn tầu đã ra khỏi đường ngang, khôi phục thiết bị về trạng tháibình thường

- Giám sát kiểm tra tình trạng hoạt động của các thiết bị, có khả năng thôngbáo về trạng thái của các thiết bị về trung tâm hoặc một điểm giám sát nào đó

- Thực hiện cảnh báo cần thiết về đường bộ khi có trở ngại Thiết bị cảnh báotrở ngại cần hoạt động trong những trường hợp sau: Sợi đốt chính của đèn đỏ trêncột báo hiệu đường bộ bị đứt; thiết bị xác nhận đoàn tầu có sự cố; sau khi tín hiệucảnh báo đường ngang đóng chắn hoàn toàn, nếu quá 3 phút mà tầu chưa tới đườngngang, hệ thống sẽ chuyển sang trạng thái báo trở ngại

- Khi có các trở ngại, đèn vàng ở cột báo tín hiệu đường bộ sáng nhấp nháy,đèn kiểm tra tại khối điều khiển sáng đỏ giúp người trực biết tình trạng của hệthống, các thông tin này cũng còn được truyền về trung tâm giám sát

- Thiết bị có các đầu đo và hiển thị (khối kiểm tra) giúp cho các công tác đokiểm biết được toàn bộ tình trạng hệ thống

- Thiết bị có các nút ấn để có thể ấn lần lượt các chức năng như khi xác địnhđoàn tầu đi qua đường ngang, các đèn hiệu cũng có các đèn và nút ấn kiểm tratương ứng để dễ dàng trong công tác sửa chữa và thay thế

* Thiết bị nguồn: Sử dụng nguồn điện lưới AC 220 V, thông qua các biến áp, bộnắn điện cung cấp điện áp phù hợp cho các thiết bị nạp ắc quy Ắc quy sử dụng loại

ắc quy axit kín khí: 24 V, 75 AH; đặt trong tủ điều khiển Khi mất nguồn điện lưới

cơ bản, nguồn ắc quy thông qua bộ đổi điện đổi thành nguồn 220 V – 50 Hz, đảmbảo cho hệ thống hoạt động liên tục trong 48 giờ

* Ưu, nhược điểm:

+ Nhược điểm:

- Kích thước và trọng lượng lớn

- Tuổi thọ không cao đặc biệt ở chế độ xung

- Thường bị hư hỏng ở chi tiết cơ khí

- Do các rơ le cảm biến hoạt động rất nhạy nên có thể gây nhận biếtnhầm lẫn

- Giá thành đắt nên hạn chế việc áp dụng, việc bảo dưỡng, tu sửa gặpnhiều khó khăn và tốn kém

2.2.2 Hệ thống tín hiệu cảnh báo tự động dùng máy tính nhúng với thiết bị cảm biến địa chấn CBTH 3.0

Khối giao tiếp đầu vào

+ Về cấu tạo khối này gồm các cảm biến địa chấn, bộ tiền xử lý tín hiệu, bộgiao tiếp hỏi đáp kiểm tra trở ngại đường truyền giữa cảm biến với tủ điều khiển,các thiết bị bảo vệ: lớp vỏ chống thấm, chống va đập; cáp truyền tín hiệu; cầu chìchống sét trong hộp cáp bảo vệ Đầu ra của bộ cảm biến có dây chung (GND), dâytín hiệu (S) và dây dự phòng (D) Các đầu dây này thuận tiện khi nối vào khối bảo

vệ thiết bị

+ Các tham số chủ yếu: Khối cảm biến hình trụ đường kính 160 mm, cao 250

mm, dây dẫn cáp là 3x1 có vỏ sắt, chiều dài cáp là 3 m; không thấm nước, chịuđược rung động, nhiệt độ làm việc cao nhất có thể tới 800C

+ Điện áp một chiều giữa chân S và chân GND là 6.5 V  8.5 V

+ Điện áp xoay chiều khi không có tầu nhỏ hơn 0.01 V

+ Khi có rung động địa chấn thì trực tiếp tác động lên khối cảm biến, điện ápxoay chiều trên 1 V

* Mô hình hệ thống:

Mỗi điểm phát tín hiệu tầu đặt hai cảm biến cách nhau một cầu ray (12.5 m)nhằm mục đích đo khoảng cách thời gian giữa hai lần nhận tín hiệu để xác nhận,đưa ra tốc độ, phân biệt với các rung động khác, tầu đỗ lâu tại một điểm

+ Khối truyền thông tin: dùng loại cáp trong hoặc cáp treo có ít nhất 3 sợi nối

từ hộp tín hiệu (gần vị trí bộ cảm biến) về tủ điều khiển, đảm bảo truyền tín hiệu từcảm biến về khối điều khiển

+ Khối ghép nối: dùng để biến đổi tín hiệu phù hợp với tín hiệu đầu vào củamáy tính nhúng

Nguyên tắc hoạt động: Tín hiệu từ cảm biến được đưa tới máy tính nhúngthông qua bộ bảo vệ khỏi sét lan truyền và kiểm tra trở ngại đường truyền Bộ nàytạo ra mức tín hiệu “0” với điện áp dưới 2.5 V và mức tín hiệu “1” với điện áp trên2.5 V Khi dây nối đường truyền có trở ngại: đứt - điện áp đầu vào là 12 V; chậpđiện áp đầu vào là 0V Lúc này mức đưa ra cho máy tính luôn là “1”, nếu mức nàyliên tục trong 1s, thiết bị sẽ báo chính xác cổng có trở ngại Mỗi cổng giao tiếp có 1đèn LED hiển thị mức ra của cổng, mức “0” đèn LED tắt, mức “1” đèn LED sáng.Thiết bị còn có khả năng điều chỉnh độ nhậy, mức can nhiễu

* Khối xử lý trung tâm:

+ Nguyên tắc hoạt động: khối xử lý trung tâm gồm hai máy tính nhúng, mộtlàm nhiệm vụ điều khiển và giao tiếp với các cổng đầu vào, gọi tắt là MT1, một ởphía trong gọi là MT2 làm nhiệm vụ điều khiển các thiết bị cảnh báo

- MT1 làm nhiệm vụ theo dõi tín hiệu đưa về từ cảm biến, hai đường truyềngiám sát từ xa và khống chế dồn tầu gần ga, điều khiển đèn hiệu, chuông, nguồnnuôi, tạo dao động, bảo vệ các đèn LED ở cột tín hiệu

- MT2 theo dõi sự khởi động của MT1, trong trường hợp có trở ngại sẽ điềukhiển đèn vàng, ngoài ra nó còn điều khiển Card âm thanh, màn hình giao tiếp vớingười kiểm tra, lưu lại các sự kiện xảy ra trên đường ngang

* Khối hiển thị và kiểm tra thiết bị:

Có hai hệ thống kiểm tra là các đèn báo hiệu có nguồn và sự hoạt động củamáy tính; màn hình thể hiện sự hoạt động của máy tính là bình thường

- Một đèn LED mầu vàng biểu thị nguồn nuôi 24 V cho các thiết bị biểu thịtín hiệu

- Một đèn đỏ trong nút “KIỂM TRA” thể hiện nguồn ổn áp 5 V cho máy tínhnhúng không có trở ngại

- Đứt hoặc chập dây cáp tín hiệu

- Có tầu chạy theo đúng hành trình logic tại các cảm biến lân cận nhưngkhông có tín hiệu từ cảm biến đánh dấu lỗi

- Có tín hiệu tại cảm biến đánh dấu lỗi nhưng không có tín hiệu tại các cảmbiến lân cận sau thời gian 5 phút

- Khi có một trong hai cảm biến ở mỗi phía được ghi nhận là có trở ngại,chương trình sẽ tự động chuyển sang chế độ cảnh báo với một cảm biến tại mộtđiểm cảnh báo tầu Lúc này tầu vào thì cảnh báo ngay, không xác định hướng, tốc

độ vì cảm biến bị ghi nhận là lỗi Cảm biến lỗi được thông báo bằng đèn và trênmàn hình hiển thị

- Khi cảm biến đã được ghi nhận trở ngại, lại nhận được tín hiệu có mức logichợp lý thì nó được tự động ghi nhận là hoạt động tốt, màn hình không thông báo lỗi

đó nữa Đây là điều kiện tự khôi phục do các tác động giả lên cảm biến Khi tầudừng trong phân khu tới gần quá 3 phút, hệ thống ghi nhận, báo trở ngại và ghi nhậnhai cảm biến được coi là chờ tầu đi qua sẽ bị đánh dấu trở ngại Khi tầu thực sự quahai cảm biến đó và khối điều khiển nhận được đúng mức logic, phần mềm sẽ tựđộng khôi phục trạng thái của cảm biến

* Thiết bị nguồn: bao gồm các thành phần sau:

+ Bộ giao tiếp 220 V gồm cầu chì, bộ chống sét hạt nổ 471 V dùng để cắtnguồn khi gặp điện áp cao hơn 470 V

+ Biến áp 220 – 10 x 12 V với dải điện áp làm việc từ 180  290 V đầu vàobảo đảm điện áp đầu ra từ 2 x 12 V  2 x 18 V;

+ Hai bộ điều khiển nạp ắcquy khống chế dòng nạp dưới 7 A, nạp khi điện

áp dưới 12 V và cắt nạp khi điện áp trên 12.8 V;

+ Tổ ắc quy gồm hai bình có điện áp 12 V, dung lượng từ 45 Ah  100 Ah; + Một bộ chuyển nguồn tự động từ nguồn điện lưới sang nguồn ắcquy vàngược lại

+ Một bộ chống quá áp, xung nhiễu đường nguồn cho mạch của máy tínhnhúng

- Ổn định, hoạt động an toàn trong điều kiện khắc nghiệt về nguồn điện nhiệt

độ, chấn động, xung nhiễu tự nhiên

- Hỗ trợ kiểm tra bảo trì dễ dàng, thuận lợi, giám sát từ xa qua mạng liên hoànvới chi phí thấp về cơ sở truyền thông

- Giá thành cạnh tranh với tiêu chí sử dụng tối đa năng lực sản xuất trongnước, vừa đảm bảo chất lượng sản phẩm vừa theo đúng chủ trương đường lối củaĐảng và Nhà nước phát huy nội lực giảm nhập khẩu từ nước ngoài thiết bị côngnghệ cao

2.3.3.Tín hiệu cảnh báo đường ngang tự động sử dụng PLC

Thiết bị điều khiển logic có khả năng lập trình (PLC) dùng trong hệ thống tínhiệu đường ngang cảnh báo tự động là bộ phận cốt lõi của hệ thống Cùng với một

số các thiết bị khác (các thiết bị ghép nối) PLC tạo thành thiết bị điều khiển trên cơ

sở lập trình cho các chức năng Thiết bị điều khiển này cùng với các thiết bị xácnhận và thông báo đoàn tầu, các thiết bị nguồn, các thiết bị phòng vệ v.v tạo thành

hệ thống “Tín hiệu cảnh báo đường ngang tự động sử dụng PLC” có cấu trúc chunggiống với hệ thống trên cơ sở rơle điện từ Với PLC có thể bổ sung tính năng đo tốc

độ đoàn tầu khi đi vào phân khu tới gần

AH Nguồn này luôn được nạp bổ sung từ nguồn điện xoay chiều 220 V - 50 Hz lấytại khu vực đường ngang

+ Thiết bị phụ trợ: quạt gió sẽ tự động làm việc khi nhiệt độ trong tủ điềukhiển lớn hơn 400C, các đồng hồ đo điện áp, cường độ dòng điện nguồn, dòng điệnnạp, các nút ấn khôi phục hệ thống, cảnh báo nhân công, khôi phục dành cho duy

tu, hệ thống tiếp đất cho tủ

+ Thiết bị chấp hành:

- Đèn hiệu sử dụng các đèn LED mầu phát xạ cao gồm 198 đèn (22 nhánh,mỗi nhánh 9 đèn)

- Điện áp làm việc: 24 VDC  20%

- Dòng điện làm việc 100 mA cho một đèn vàng và 150 mA cho một đèn đỏ

- Tín hiệu âm thanh gồm chuông sử dụng theo chế độ làm việc ngày - đêm,loa phát âm thanh cảnh báo bằng tiếng nói

* Các trạng thái hoạt động của bộ điều khiển:

+ Trạng thái bình thường: Cứ mỗi lần một trục bánh tầu đi qua bộ cảm biến làmột lần PLC nhận được tín hiệu Trên cơ sở phần mềm (chương trình) đã được càiđặt sẵn, PLC nhận biết được các tín hiệu đầu vào, tự động xử lý, cấp điện áp ra, điềukhiển việc cấp điện cho các thiết bị chấp hành hoạt động theo đúng yêu cầu: đèn đỏ

và chuông trên cột hiệu hoạt động trước 60 s khi tầu đến đường ngang; khi tầu rờikhỏi đường ngang đưa thiết bị và hệ thống trở về trạng thái ban đầu

+ Một số trường hợp khác:

Khi tầu đã vào phân khu tới gần mà chạy chậm hoặc đỗ lại, quá thời gian 3phút, bộ điều khiển sẽ tự động điều khiển cắt mạch đèn đỏ, tắt chuông, chuyển sangchế độ sáng đèn vàng nhấp nháy Khi tầu rời khỏi đường ngang, bộ điều khiển tắtđèn vàng đưa thiết bị, hệ thống trở về trạng thái bình thường

Mỗi khi hệ thống có trở ngại hoặc do tầu vào phân khu tới gần mà chạy chậmđều được ghi lại để báo cáo cho đơn vị quản lý hoặc cấp thông tin cho thiết bị quản

- Có tính tự động cao, khi PLC nhận biết được các tín hiệu đầu vào, tự động

xử lý, cấp điện áp ra, điều khiển việc cấp điện cho các thiết bị chấp hành hoạt động theo đúng yêu cầu

- Xác định được chiều chuyển động của đoàn tàu và đo được tốc độ đoàn tàukhi đi vào phân khu tới gần

- Hỗ trợ kiểm tra bảo trì dễ dàng, thuận lợi, giám sát từ xa qua mạng liênhoàn với chi phí thấp về cơ sở truyền thông

- Giá thành cạnh tranh với tiêu chí sử dụng tối đa năng lực sản xuất trongnước, vừa đảm bảo chất lượng sản phẩm

- Tuổi thọ trung bình của hệ thống này cao

- Cột tín hiệu phòng vệ đường bộ bao gồm có hai đèn đỏ và 1 đèn vàng

- Bình thường đèn tín hiệu ở trạng thái tắt, chuông không kêu Khi có tín hiệubáo đoàn tàu tới gần đường ngang thì hai đèn đỏ luân phiên nhau sáng vàchuông kêu khi đó cấm người và các phương tiện giao thông đường bộ điqua đường ngang Khi đoàn tàu đi qua thì chuông không kêu và đèn tín hiệutắt

- Khi thiết bị đường ngang có trở ngại thì đèn vàng trên cột tín hiệu sán nhấpnháy thông báo cho người và các phương tiện tham gia giao thông chú ý khiqua đường ngang

b Cảm biến

Để thông báo xác nhận đoàn tàu đến và thông báo đoàn tàu đã đi qua để giảithể đường ngang, thiết lập lại hệ thống về trạng thái ban đầu

c Dùng chuông cảnh báo, dùng cần chắn: Với mục đích là thông báo và ngăn chặn

không cho phương tiện giao thông đường bộ qua đường ngang khi có tàu

d/ Thiết bị điều khiển trung tâm:

Hiện nay có rất nhiều phiên bản PLC (PLC S7 - 200, PLC S7 - 300 ).Trong mỗi phiên bản lại được chia thành nhiều CPU (PLC S7 - 200 CPU 214, PLCS7 - 200 CPU 224 ) Mỗi CPU sẽ có những đặc điểm về phần cứng khác nhau,phục vụ cho những mục đích khác nhau Tuỳ thuộc vào khối lượng công việc, sốlượng thiết bị ngoại vi và mức độ đòi hỏi an toàn, người ta sẽ quyết định sử dụngloại CPU nào cho phù hợp

Đối với một đường ngang đơn, số lượng thiết bị ngoại vi không nhiều, sửdụng PLC S7 - 200 CPU 224 sẽ đáp ứng được yêu cầu, giảm được chi phí mà vẫnđảm bảo được khả năng phát triển sau này

Khối điều khiển trung tâm gồm 2 PLC kết nối song song có chung đầu vào.PLC nào bắt tín hiệu trước sẽ có vai trò PLC điều khiển chính, điều khiển toàn bộ

hệ thống thiết bị hoạt động, PLC còn lại đóng vai trò dự phòng nóng: khi PLC chính

có sự cố không hoạt động, phần mềm điều khiển sẽ tự động khởi động PLC dựphòng hoạt động theo đúng chu trình

e/ Cáp truyền tín hiệu:

- Sử dụng cáp tín hiệu đi chôn đường kính lõi 1 mm, vỏ có gia cường Cácđoạn cáp đi qua đường bộ, qua đường sắt và phấn dọc theo đường bộ ra cộttín hiệu D1 được đi trong ống nhựa bảo vệ chịu lực cao DFS  60 mm vàDFS  110 mm

- Cáp chôn đi qua đường sắt, đường bộ và đoạn dọc theo vai đường bộ được đitrong ống bảo vệ

- Điện trở một chiều của lõi cáp đo ở 200C: 23.5 2% (/km.sợi)

- Điện trở cách điện ở nhiệt độ môi trường 200C, độ ẩm tương đối của khôngkhí 65  5%:

+ Lõi với lõi: không nhỏ hơn 100 M/km

+ Lõi với vỏ bọc: không nhỏ hơn: 70 M/km

- Độ bền cao áp đối với điện xoay chiều tần số 50 Hz:

+ Lõi với lõi: 1000 V/ 2 phút

+ Lõi với vỏ bọc: 1000 V/2 phút

f/ Hộp cáp:

- Hộp cáp được đúc bằng gang theo tiêu chuẩn kỹ thuật đã được duyệt

- Bên trong hộp cáp được lắp các bảng cọc để đấu cáp tín hiệu với các đầudây thiết bị phát hiện đoàn tàu (tiếp điểm rơle của các mạch điện đường ray)

- Hộp cáp được bắt chặt trên bệ bê tông đảm bảo chắc chắn

g/ Tủ điều khiển:

- Kích thước tủ: 1040 x 520 x 500 (mm) (Cao x Dài x Rộng)

- Toàn bộ tủ được sơn tĩnh điện, mặt trên được làm mái dốc tránh đọng nước,đảm bảo chịu được thời tiết nóng ẩm, mưa nhiều

- Tủ được chia làm 2 ngăn:

+ Ngăn dưới để đựng ắcquy, được cách biệt với ngăn trên

+ Ngăn trên để bố trí toàn bộ thiết bị của hệ thống Toàn bộ các dây đấu nốigiữa các thiết bị được xếp gọn trong một máng nhựa đảm bảo về mặt an toàn vàthẩm mỹ

- Đáy tủ có hàn bulông để bắt dây tiếp đất và có các lỗ để luồn cáp và dây nốitiếp đất từ ngoài vào

2.3.2 Đặc tính kỹ thuật của hệ thống thiết bị đường ngang:

1 Cột tín hiệu cảnh báo đường bộ:

Sử dụng loại hình cột tín hiệu cảnh báo đường bộ dùng ở đường ngang cóngười gác, tại phụ bản III, điều lệ đường ngang (ban hành ngày 30/3/2006), có cấutạo:

- Móng bê tông - Cơ cấu biểu thị

- Đế cột - Biển số 242a, 242b

- Thân cột - Hộp chuông

- Biển “Đèn đỏ dừng lại”

+ Dàn chắn nhân công

+ Tín hiệu ngăn dường

Đèn tín hiệu sử dụng loại đèn LED 24V – DC có độ phát xạ cao đảm bảo tầmnhìn tín hiệu từ khoảng cách trên 100 m

Chuông tín hiệu sử dụng chuông 24V – DC Đảm bảo phát âm thanh rõ ràng,

đủ lớn cho người đi bộ cách xa 15 m vẫn nghe rõ

2 Bộ điều khiển PLC:

Bộ điều khiển dùng loại S7 – 200 ( CPU 224) có các đặc tính kỹ thuật chínhsau:

- Điện áp làm việc từ 18 V – 28 V – DC

- Đầu vào: 14 cổng – điện áp 24 V – DC

- Đầu ra: 10 cổng - điện áp 24 V – DC – Dòng điện Imax = 0, 75 A

- Nhiệt độ làm việc: O0 – 550

- Độ ẩm: 5% - 95%

3 Bộ xác báo đoàn tàu

Dùng loại cảm biến địa chấn có các đặc tính kỹ thuật chính sau:

Dùng thiết bị cảnh báo bằng âm thanh có các đặc tính kỹ thuật chính sau:

- Nguồn nuôi: 12V – DC/ 2A

- Tín hiệu điều khiển: Mức điện áp 18V  24V/ DC

- Công suất Pmax: 15 W

- Trở kháng ra: 4   8 

5 Bộ giao tiếp:

Bộ giao tiếp phù hợp với các cảm biến loại địa chấn có các đặc tính kỹ thuậtchính sau:

- Có 6 cổng vào, 6 cổng ra

- Điện áp danh định vào: 24 V – DC

- Điện áp làm việc ở đầu vào: 16 V  22 V/DC

- Khi điện áp ắc quy ≤ 24 V: Mạch tự động nạp

- Khi điện áp ắc quy ≥ 28 V: Mạch nạp tự động ngắt

- Dòng nạp tối đa: 5 A

Đầu ra cấp cho thiết bị có mạch ổn áp 24 V dùng 2 IC ổn áp loại AN78 24 mắcsong song với nhau và được lắp tỏa nhiệt để đảm bảo dòng điện cấp cho thiết bị đạttới 3 A, điện áp ổn định

Ắc quy gồm 2 tổ, mỗi tổ 24 V – 70 AH

9 Hệ thống làm mát thiết bị :

Dùng bộ cảm nhiệt từ Cymax điều chỉnh được yêu cầu cho nhiệt độ ở tủ điềukhiển