Báo cáo khoa học: "THIẾT BỊ TÍN HIỆU CỦA ĐƯỜNG SẮT CAO TỐC ThS. KIỀU XUÂN ĐƯỜNG pot

THIẾT BỊ TÍN HIỆU CỦA ĐƯỜNG SẮT CAO TỐC ThS. KIỀU XUÂN ĐƯỜNG KS. TRẦN CÔNG THUYẾT Bộ môn Tín hiệu giao thông Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Đường sắt cao tốc (ĐSCT) là phương tiện vận chuyển hành khách bánh sắt có tốc độ cao, khối lượng vận chuyển lớn, có khả năng cạnh tranh có hiệu quả với vận chuyển hàng không ở cự ly ngắn và trung bình. Đường sắt cao tốc đã được xây dựng và đưa vào khai thác ở nhiều nước trên thế giới, đặc biệt ở châu Á như Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan và gần đây là Trung Quốc. Ở Việt Nam, việc nghiên cứu xây dựng ĐSCT đang được xúc tiến. Để hiểu rõ hơn về thiết bị tín hiệu của ĐSCT, bài báo giới thiệu yêu cầu, tính năng kỹ thuật của những hệ thống thiết bị chủ yếu dùng cho ĐSCT. Summary: The Rail Rapid Transit System includes passenger transit vehicles of high speed and huge traffic capacity; it is possible to compete influentially in comparison with air transit system in short and medium distances. Such systems have been contructed and put into operation in lots of countries around the world, especially in Asia including: Japan, Korea, Taipei, and China. In Vietnam, the research into rail rapid transit system contruction has been in progress. In order to clarify its signalling equipment, the article illustrates requirements, characteristics of main signalling device systems. ĐT I. ĐẶT VẤN ĐỀ Đường sắt cao tốc (ĐSCT) là phương tiện vận chuyển hành khách bánh sắt có tốc độ cao, khối lượng vận chuyển lớn, có khả năng cạnh tranh có hiệu quả với vận chuyển hàng không ở cự ly ngắn và trung bình. Đường sắt cao tốc đã được xây dựng và đưa vào khai thác ở nhiều nước trên thế giới, đặc biệt ở châu Á như Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan và gần đây là Trung Quốc. Ở nước ta, việc nghiên cứu xây dựng ĐSCT đang được xúc tiến. Để hiểu rõ hơn về thiết bị Tín hiệu của ĐSCT, bài báo giới thiệu yêu cầu, tính năng kỹ thuật của những hệ thống thiết bị chủ yếu dùng cho ĐSCT. Đường sắt cao tốc là tuyến đường đôi với khổ đường tiêu chuẩn, sử dụng sức kéo điện để chuyên chở hành khách. Do đoàn tàu vận hành với tốc độ cao nên khoảng cách giữa các ga thường lớn hơn nhiều so với các tuyến đường sắt chạy với tốc độ thấp. Thông thường khoảng cách giữa hai ga (khu gian) ở ĐSCT là 40 - 60 km, thậm chí lớn hơn. Ngoài ra, do chỉ vận chuyển hành khách nên tại các ga chỉ có yêu cầu phục vụ hành khách lên xuống tàu, các tác nghip k thut, dn dch on tu u thc hin ti cỏc Depo (trm chnh b u mỏy, toa xe), nờn ng ga b trớ tng i n gin. II. THIT B TN HIU CA SCT Do chy tu vi tc cao, gión cỏch gia cỏc on tu ngn, do ú SCT t ra yờu cu an ton rt cao, c bit i vi thit b Tớn hiu. giỳp ngi Ti x nhn bit c cỏc biu th ca Tớn hiu iu khin v x lý mt cỏch kp thi v chun xỏc, mt mt cn phi a cỏc biu th tớn hiu di ng lờn u mỏy, mt khỏc cn cú h thng thit b t ng iu khin tu tr giỳp cho Ti x khi cn thit. Chớnh vỡ vy, thit b tớn hiu SCT phi thc hin c cỏc chc nng chớnh sau õy: - Cú k thut t ng húa cao, thc hin vic giỏm sỏt, khng ch v iu khin cỏc thit b tớn hiu ga v khu gian (Centralized Train Control-CTC); iu khin gii th, dn lp v chnh b tu ti cỏc Depo; - Giỏm sỏt, khng ch tc v t ng iu khin on tu. H thng thit b t ng iu khin on tu (Automatic Train Control ATC) l h thng hon chnh bao gm: + H thng t ng phũng v on tu (Automatic Train Protection - ATP) + H thng t ng giỏm sỏt chy tu (Automatic Train Supervision - ATS) + H thng t ng lỏi tu (Automatic Train Operation- ATO) Hệ thống tín hiệu của giao thông bánh sắt Hệ thống ATC của tuyến đờng Hệ thống điều khiển tín hiệu Đề Pô Hệ thống nhánh ATP Hệ thống nhánh ATS Hệ thống nhánh ATO Liên khoá Đóng đờng Phòng vệ vợt tốc độ Khống chế đờng chạy v Xử lý dữ liệu vận hnh Quản lý biểu đồ chạy tầu Điều độ điện v toa xe Xác định vị trí dừng tầu Điều chỉnh tốc độ đon tầu giãn cách giữa các tầu Trả lời hnh khách Liên khoá Khống chế đờng chạy Quản lý duy tu Điều độ toa xe T Hỡnh1. S khi ca h thng tớn hiu giao thụng bỏnh st cao tc Bảng hiển thị tổng hợp Bn biểu đồ chạy tầu Bn duy tuBn mô hình/ đo tạo bồi dỡng Bn điều độ viên số 1 Bn chủ nhiệm điều độ Bn điều độ viên số 2 LAN Thiết bị vận hnh bảng hiển thị Máy in 1 Máy in 2 Máy vẽ biểu đồ chạy tầu bộ phận trợ giúp in ấn xử lý tin số 2 xử lý tin số 1 đến các ga giao diện SCADA đ/k tập trung giao diện FAS, BAS giao diện đồng hồ đến các ga giao diện SCADA đ/k tập trung giao diện FAS, BAS giao diện đồng hồ Bộ kết nối số 1 Bộ kết nối số 2 Hỡnh 2. Thit b trung tõm iu khin 1. H thng t ng phũng v on tu (Automatic Train Protection-ATP) - Chc nng ca h thng: + Bo v an ton chy tu v ngn nga on tu chy quỏ tc cho phộp trờn khu on; T + Thc hin giỏm sỏt v khng ch cỏc thit b tớn hiu; + o, xỏc nh v trớ ca on tu, xỏc nh khong cỏch an ton gia cỏc on tu m bo cỏc on tu vn hnh vi tc cao v an ton; + Thc hin truy nhp cỏc biu th tớn hiu, cnh bỏo tr ngi, nhc nh gim tc , ng thi truy nhp cỏc thụng s ca on tu v ca tuyn ng; + Cú cỏc giao din trao i thụng tin vi cỏc h thng ATS, ATO v on tu. - H thng ATP liờn tc cp nht cỏc tin tc do thit b mt t thu nhn c v cỏc thụng s ca on tu; cỏc thụng tin v tuyn ng; khong cỏch t on tu n im dng phớa trc; tc chy tu cho phộp thụng qua mch in ng ray (hoc cỏc thit b tng ng) truyn lờn u mỏy. - Thit b trờn u mỏy hoc thit b Trung tõm iu khin tớnh toỏn xỏc nh tc phộp ca on tu. - Thit b o trờn u mỏy xỏc nh tc hin ti ca on tu v so sỏnh vi tc cho phộp iu chnh tc on tu, m bo on tu luụn chy vi tc cao nhng trong phm vi tc cho phộp, do ú khong cỏch gia hai on tu cú th rỳt ngn n gii hn an ton. 2. H thng t ng giỏm sỏt chy tu (Automatic Train Supervision- ATS) H thng ATS bao gm cỏc thit b trờn u mỏy, cỏc b phn liờn quan mt t nh thit b truyn tin gia mt t v u mỏy, cỏc giao din kt ni vi h thng ATP v h thng liờn khúa cỏc ga. Trung tâm điều khiển ATS Bộ biểu thị Chuột Bn phím Phân cơ ATS ở Depo toa xe Đầu cuối ở phòng điều khiển tín hiệu Bộ biểu thị Chuột Bn phím Đầu cuối ở phía ban (tức trực ban toa xe) Giao diện hiển thị tín hiệu Hệ liên khoá vi tính Bộ biểu thị Chuột Bn phím Đầu cuối duy tu Bộ biểu thị Chuột Bn phím Đi khống chế Rơle giao diện (rơle chuyển tiếp tín hiệu) Mạch điện đờng ray Cột tín hiệu Ghi T Hỡnh 3. S khi thit b ca h thng ATS Depo toa xe Chc nng ca h thng ny l thc hin cỏc lnh iu khin t Trung tõm iu khin mt t khi ng hoc hóm on tu, m bo cho on tu khi hnh ỳng gi v an ton mc cao nht. m bo cho on tu vn hnh trng thỏi tt nht, khụng xy ra tỡnh trng tng tc hoc gim tc t ngt, giỳp cho hnh khỏch i tu cú c cm giỏc thoi mỏi v an ton. Ngoi ra, h thng cũn m nhim tuyn tin tc liờn quan n vic úng, m ca toa xe. Trung tâm điều khiển ATS Bộ biểu thị Chuột Bn phím Bảng chỉ dẫn Bảng chỉ dẫn hnh khách Các ga không khống chế tập trung hnh khách nút đóng (TH) khẩn cấp bộ biểu thị gửi tầu Phân cơ ATS ở ga Bộ biểu thị Chuột Bn phím bộ biểu thị gửi tầu nút đóng (TH) khẩn cấp máy tính TWC logic chuyển đổi MĐĐR chính/phụ MĐĐR chính/ phụ module điều tiết Vòng dây TWC Đầu cuối duy tu Đi khống chế (một loại vòng dây thay chức năng MĐĐR) ga điều khiển tập trung không có ghi đến ga đầu cuối (ga chủ) bên cạnh đến ga đầu cuối (ga chủ) bên cạnh đến ga bên cạnh đến ga bên cạnh Bộ biểu thị Chuột Bn phím Bảng chỉ dẫn Bảng chỉ dẫn hnh khách Các ga không khống chế tập trung hnh khách nút đóng (TH) khẩn cấp bộ biểu thị gửi tầu Phân cơ ATS ở ga Bộ biểu thị Chuột Bn phím bộ biểu thị gửi tầu nút đóng (TH) khẩn cấp TWC logic chuyển đổi MĐĐR chính/phụ MĐĐR chính/ phụ module điều tiết Vòng dây TWC Đầu cuối duy tu Đi khống chế (một loại vòng dây thay chức năng MĐĐR) đến ga bên cạnh đến ga bên cạnh đến ga đầu cuối (ga chủ) bên cạnh đến ga đầu cuối (ga chủ) bên cạnh rơle chuyển tiếp tín hiệu Cột tín hiệu Ghi ga điều khiển tập trung có ghi Hình 4: Sơ đồ khối thiết bị tín hiệu ở ga của ATS Mạc h l ogi cMạc h logic Bộ phận điều chế mã v giải mã Bộ phận điều chế mã v giải mã logic chuyển đổi MĐĐR chính/phụ T 3. Hệ thống tự động lái tàu (Automatic Train Operation- ATO) Hệ thống ATO bao gồm thiết bị ở Trung tâm điều khiển chạy tàu và phân cơ ở các ga, Depo để kiểm soát hoạt động của thiết bị tín hiệu, thu thập tin tức về tuyến đường, thời tiết v.v. và truyền về Trung tâm điều khiển các thông tin liên quan và truyền lệnh điều khiển từ Trung tâm. Thiết bị ở Trung tâm gồm: Hệ thống máy tính trung tâm, các bàn chỉ huy điều độ, bảng (hoặc màn hình) hiển thị, máy vẽ biểu đồ chạy tàu, máy in… Hệ thống này thực hiện quá trình giám sát và điều khiển đoàn tàu vận hành, hỗ trợ cho nhân viên điều độ trong việc quản lý chạy tàu trên tuyến. Hệ thống có các chức năng sau: - Giám sát và khống chế đối với đoàn tàu thuộc khu đoạn điều độ; - Giám sát quá trình làm việc của thiết bị chuẩn bị đường chạy và đảm bảo khoảng cách giữa các đoàn tàu; - Tự động khống chế các tín hiệu mặt đất để đón gửi tàu theo biểu đồ chạy tàu; - Vẽ biểu đồ chạy tàu thực tế, tự động lập và điều chỉnh biểu đồ chạy tàu nhằm tối ưu hóa quá trình vận hành của các đoàn tàu; - Giám sát quá trình hoạt động của các thiết bị tín hiệu và ghi lại các thao tác của nhân viên điều độ; thống kê các số liệu liên quan đến chạy tàu; - Tự động chuyển tiếp các số liệu các đoàn tàu. III. KẾT LUẬN Thiết bị Tín hiệu của ĐSCT đóng vai trò hết sức quan trong trong việc chạy tàu an toàn với tốc độ cao, sức chở lớn. Vì vậy việc nghiên cứu để góp phần chuẩn hóa và áp dụng những thiết bị Tín hiệu hiện đại, có độ tin cậy cao cho ĐSCT ở Việt Nam là rất cần thiết và cấp bách cho trước mắt và lâu dài. ĐT Tài liệu tham khảo [1] Vital Processor Interlocking Control System- Alstom Signalling - Inc, 1999; [2] Automatic Train Control in Rail Rapid Transit – 5 - 1976 [3] Tín hiệu giao thông đô thị bánh sắt – NXB Đường sắt Trung Quốc, 2008♦ . THIẾT BỊ TÍN HIỆU CỦA ĐƯỜNG SẮT CAO TỐC ThS. KIỀU XUÂN ĐƯỜNG KS. TRẦN CÔNG THUYẾT Bộ môn Tín hiệu giao thông Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Đường sắt cao tốc (ĐSCT). hơn về thiết bị Tín hiệu của ĐSCT, bài báo giới thiệu yêu cầu, tính năng kỹ thuật của những hệ thống thiết bị chủ yếu dùng cho ĐSCT. Đường sắt cao tốc là tuyến đường đôi với khổ đường tiêu chuẩn,. ĐSCT đang được xúc tiến. Để hiểu rõ hơn về thiết bị tín hiệu của ĐSCT, bài báo giới thiệu yêu cầu, tính năng kỹ thuật của những hệ thống thiết bị chủ yếu dùng cho ĐSCT. Summary: The Rail Rapid