So sánh phương thức hoạt động, tính năng hệ thống, chế độ làm việc và ưu nhược điểm của hệ thống CBTC và hệ thống bảo vệ tàu tự động ATP trong loại hình đường sắt đô thị. Báo cáo bao gồm các sơ đồ nguyên lý hoạt động của các hệ thống liên quan trong bảo vệ đoàn tàu.
Sự so sánh hệ thống CBTC ATP CBTC có đặc điểm Phát đoàn tàu: Tự phát (định vị) Truyền thông tin đoàn tàu mặt đất: Vô tuyến Chuyên dụng Hệ thống đóng đường: Đóng đường di động đóng đường cố định Sự so sánh CBTC, ATP đại ATP thông thường Mục ATP thông thường ATP đại CBTC Phát đoàn tàu Mạch điện Đường ray (MĐĐR) với thông tin Tương tự Mạch điện Đường ray với thông tin Số Tự phát Tính toán cự ly đo tốc độ thu-phát để điều chỉnh Thông tin số Phương thức truyền thông tin đoàn tàu mặt đất Cảm ứng điện từ gữa Ray Ăngten tàu Thông tin Tương tự Cảm ứng điện từ gữa Ray Ăngten tàu Thông tin Số Vô tuyến chuyên dụng Thông tin Số Loại Đóng đường Hệ thống Đóng đường cố định Hệ thống bán di động Mạch điện đường ray ngắn hệ thống ATP thông thường Hệ thống đóng đường di động (Nối tiếp hệ thống Bán di động) Các phương thức phát đoàn tàu Phương thức Khái niệm Đặc điểm Mạch điện đường ray Hệ thống bao gồm việc phát thu tín hiệu hai đầu phân khu Khi đoàn tàu chiếm dụng phân khu bị phát ngắn mạch mạch MĐĐR cặp trục bánh tàu gây Thông dụng áp dụng tốt MĐĐR tần số âm sử dụng tuyến có lắp đặt ATP với thông tin điều biến MĐĐR tần số công nghiệp sử dụng khu vực Sửa chữa (Workshop) , Với nơi ATP lắp đặt lí kinh tế Bộ đếm trục Hệ thống hoạt động cảm biến đếm trục đặt hai đầu phân khu đoàn tàu phát việc đếm số cặp trục bánh tàu vào khỏi phân khu Không thể phát đoàn tàu cách liên tục Bởi đoàn tàu kiểm tra nhân viên hệ thống xác lập lại Hệ thống Định vị toàn cầu (GPS) Đây hệ thống đầu máy nhằm phát vị trí đoàn tàu GPS Bởi hệ thống mặt đất phải thu nhận số liệu vị trí từ Đầu máy Hệ thống sử dụng CBTC Hệ thống không cần thiết bị phát đoàn tàu đặt Ray cho giá thành thấp Nhưng vị trí Hầm hệ thống tác dụng Hệ thống tự phát đoàn tàu Việc phát đoàn tàu dựa việc tính toán vị trí thiết bị đo tốc độ thông báo vị trí hệ thống thông tin vô tuyến Các vị trí điều chỉnh thu-phát tín hiệu (Transponder) mặt đất Hệ thống sử dụng hệ thống Điều khiển đoàn tàu sở truyền thông tin (CBTC) Nhưng hệ thống Ghi liệu mạch Ray Nguyên lý Bộ đếm trục Vùng từ trường bình thường Khi cặp bánh tàu chiếm dụng cảm ứng từ theo chiều ngược lại sinh cảm ứng từ theo chiều thuận Bởi trục bánh xe phát Vùng từ trường ngược chiều Cuộn cảm truyền Cuộn cảm thu Cuộn cảm truyền Cuộn cảm thu Cảm biến đếm trục Bộ đếm trục Số lượng trục bánh tàu vào Số lượng trục bánh tàu Bộ phát đoàn tàu Bộ đếm trục Đặc điểm hệ thống đếm trục • Hệ thống sử dụng chủ yếu Châu âu Có số sử dụng Nhật Bản Thay cho hệ thống đóng đường trường hợp ATP bi hư hỏng thuộc tuyến Shinkasen Ưu điểm: • Hệ thống không yêu cầu cách điện đường ray lắp đặt khu vực sử dụng Tà vẹt có kim loại Nhược điểm: • Không phát đoàn tàu cách liên tục Điều có nghĩa đoàn tàu phải xác nhận lại phương tiện khác yêu cầu cần thiết trước hệ thống phục hồi có cố nguồn điện • Không phát cố ray • Phát nhầm vật liệu kim loại trục bánh tàu Điều có nghĩa có chức điều chỉnh xác lập lại hệ thống yêu cầu cần thiết • Tác động đến việc lắp đặt vị trí sử dụng Tà vẹt ngang kim loại • Bộ cảm biến đếm trục gây cản trở cho việc tu bảo dưỡng Ba lát sử dụng búa chèn Ba lát Nguyên lý Bộ tự phát đoàn tàu Anten Vô tuyến chuyên dụng Bộ xử lý Bộ xử lý Tốc kế Anten thu phát tàu Hệ thống phát đoàn tàu đặt mặt đất Bộ thu-phát tín hiệu để điều khoảng cách Đăc điểm thiết bị tự phát • • Hệ thống phát triển chưa đủ kinh nghiệm thực tế giới Ở Nhật Bản có thử nghiệm chưa giới thiệu lĩnh vực công nghiệp Ưu điểm: • Hệ thống mặt đất đơn giản chi phí thấp Chủ yếu trạm vô tuyến dọc đường sắt thu phát khổ đường sắt Nhược điểm: • Điều chỉnh vị trí yêu cầu cần thiết Việc phát vị trí với không xác số vòng quay cặp trục bánh tàu cặp trục bánh tàu chạy không trượt ray Bởi việc điều chỉnh vị trí yêu cầu cần thiết với thu-phát • Phát đối tượng đoàn tàu Điều có nghĩa việc truyền thông tin về vị trí đoàn tàu cần thiết Bên cạnh nguồn điện tàu bị hỏng phát đoàn tàu • Vị trí tàu khu vực mạch vòng ga tự phát • Điều có nghĩa phát vị trí tàu, nơi mà đường ray bị chiếm dụng, đường ray đường thông qua Bởi cần có hệ thống phát khác • Không phát cố đường ray Sự nghiên cứu GPS sử dụng Đường sắt (Các vấn đề biện pháp đối phó việc áp dụng GPS vào Đường sắt) Hướng dẫn nghiên cứu Học Viện kỹ thuật Đường sắt Nhật Bản Hệ thống điều khiển đoàn tàu phụ thuộc vào GPS cần có hệ thống dự phòng để phát triển Bộ nhận A Trạm thuphát GPS Kiểm tra chuẩn khoảng cách So sánh kiểm tra phần bổ sung khác Bộ nhận B Kiểm tra chéo Hiệu chỉnh (bù trừ) lỗi liệu bị loại trừ không sử dụng Tính toán vị trí Sự tương thích đồ 3D Kiểm tra chéo Tự định vị Dữ liệu tốc độ vị trí Bộ cảm biến gia tốc Bộ cảm biến vận tốc góc Source: RTRI Report 16 Hệ thống phát đoàn tàu sử dụng GPS • Hệ thống sử dụng GPS để xác định vị trí đoàn tàu đưa tín hiệu • Hệ thống áp dụng giới Ở Nhật Bản không áp dụng nghiên cứu Ở Mỹ lắp đặt hệ thống xác định vị trí đoàn tàu sử dụng tuyến chuyên chở hàng hóa (Tuyến Chicago) Ưu điểm: • Hệ thống không cần lắp đặt mặt đất Nhược điểm: • Sự xác vị trí thấp so với mạch điện đường ray thiết bị đếm trục • Với đường đôi, đường dồn dịch đường chứa toa xe cần có hệ thống phát khác • Không có tác dụng khu vực đường hầm • GPS không kiểm soát người lái tàu vấn đề bảo vệ an toàn Nguyên lý Mạch điện đường ray1 Dòng sức kéo chiều Tới Ga Bộ thu tần số âm (AF) (Rx) Dòng AF Bộ truyền tần số âm (AF) (Tx) Đây loại mạch điện đường ray không sử dụng mối nối cách điện Nguyên lý Mạch điện đường ray Phát khóa khu đoạn Mối nối ray(IRJ) cách điện × Mốc xung đột Để ngăn chặn cố va chạm đoàn tàu phân khu phải đặt đường phân giới mạch điện đường ray (MĐĐR) mốc tránh va chạm Trong đoàn tàu thông qua khu vực Ghi ghi phải khóa lại Nhưng đoàn tàu theo sau mà tiến qua khu vực phát khóa khu đoạn (detector lock section) Ghi phải nhả (mở khóa) Thứ tự nhả ghi MĐĐR có mối nối cách điện yêu cầu cần thiết khu vực ghi Chỉ phương thức tự phát đoàn tàu (CBTC) thực cho khu vực phát khóa khu đoạn Yêu cầu cần có hỗ trợ MĐĐR đếm trục Đặc điểm Mạch điện đường ray • • Hệ thống đặt mặt đất Được áp dụng lâu đời • • • Ưu điểm: Độ tin cậy cao Độ nhạy ngắn mạch tương đối tốt Phát đoàn tàu xác, dễ dàng đường dồn dịch, đường chứa tàu Phân khu rõ ràng việc sử dụng mối nối cách điện Có thể phát cố ray Phát liên tục Nhược điểm: Cần phải lắp đặt mặt đất Việc đảm bảo chắn MĐĐR bị ngắn mạch cặp trục bánh tàu thách thức hệ thống • • • • • Sự so sánh việc truyền thông tin đoàn tàu mặt đất Đăc tính kỹ thuật Hệ thống ATP Hệ thống CBTC (trường hợp (ATACS) Phương thức truyền Cảm ứng điện từ Sóng vô tuyến Khoảng cách truyền 150mm Khoảng cách đỉnh ray ăngten tàu 3km Khoảng cách trạm vô tuyến Tần số 5kHz~30kHz 400MHz Nguồn điện truyền dẫn 3W Phương thức điều biến FSK QPSK Tần số chuẩn Không yêu cầu Có yêu cầu Độ ổn định truyền dẫn Tuyệt vời Tốt Sự so sánh hệ thống đóng đường VM Hệ thống đóng đường cố định VY V0 VY VF VY X ０ ATP thông thường VF Hệ thống đóng đường cận di động V2 V1 V0 VM V5 V4 V3 V2 V1 ０ X ATP đại Hệ thống đóng đường di động Hệ thống đóng đường động không phụ thuộc vào chiều dài đóng đường V0 CBTC Sự đánh giá loại phát đoàn tàu Mục Hệ số Tự phát tàu (CBTC) Thiết bị định vị vệ tinh -GPS (CBTC) Bộ đếm trục Mạch điện đường ray Tính liên tục 3→9 3→9 1→3 4→12 Phát cố mạch ray 0 4→4 Độ xác vị trí(Khu vực Ga) 0 4→8 4→8 Áp dụng thực tế 2→10 1→5 3→15 4→20 Giãn cách 4→20 4→20 2→10 3→15 Nhiễu sóng 1→3 1→3 3→9 3→9 Chi phí 4→20 4→20 3→15 2→10 62 57 60 78 Đánh giá tổng hợp Kết luận • CBTC phát triển chưa có đủ kinh nghiệm hoạt động • Ưu điểm CBTC rút ngắn thời gian giãn cách Tuy nhiên, Hệ thống MĐĐR với tần số âm sử dụng công nghệ kỹ thuật số thực cách hiệu • Ở NHật Bản hệ thống CBTC kết thúc việc kiểm tra đánh giá công nhận Hội đồng đánh giá an toàn Học Viện kỹ thuật Đường sắt chuyên gia an toàn sớm đưa vào sử dụng Nhưng khẳng định chứng minh công nghệ đạt độ chắn thời điểm • Bởi đề nghị sử dụng hệ thống MĐĐR với tần số âm sử dụng công nghệ kỹ thuật số chứng minh hệ thống đạt độ chắn định Hệ thống CBTC Nhật Bản ； CARAT • CARAT (Hệ thống điều khiển đoàn tàu hỗ trợ thiết bị vô tuyến máy tính) thực đóng đường di động việc truyền thông tin vô tuyến (Tương đương mức tiêu chuẩn Châu âu-ETCS Level 3) thiết bị mặt đất đoàn tàu • Vị trí đoàn tàu phát với việc tính toán khoảng cách chạy tàu Tốc kế đặt tàu • Sự thay đổi liệu đoàn tàu mặt đất sở thực sóng vô tuyến • Tốc độ đoàn tàu điều khiển theo số liệu tốc độ tính toán theo liệu vị trí dừng tàu truyền từ mặt đất liệu tàu • Đường sắt phía Đông Nhật vừa kết thúc việc kiểm tra đánh giá hệ thống này-mang tên ATACS (Advance Train Aministration and communication System) năm 2006 tuyến Sen-Seki bắt tiến hành năm 2004 Hệ thống sớm đưa vào sử dụng Nguyên lý ATACS • Biểu đồ tốc độ đoàn tàu tính toán • Tốc độ đoàn tàu quy định giới hạn biểu đồ chạy tàu Trạm vô tuyến đường Biểu đồ tốc độ Dữ liệu vị trí tàu A Dữ liệu vị trí tàu B Tàu A Bộ thu-phát để điều chỉnh vị trí Tàu B Đặc tính vô tuyến ATACS Trạm vô tuyến A ` Vùng phục vụ Sấp xỉ 3km Trạm vô tuyến B Vùng phục vụ Sấp xỉ 3km •Tần số: 400MHz Band • Đầu trạm Vô tuyến đường: 3W • Đầu trạm vô tuyến di động: 1W • Phương thức điều biến: QPSK Trạm vô tuyến C Vùng phục vụ Sấp xỉ 3km Trạm vô tuyến D Vùng phục vụ Sấp xỉ 3km • Mã kiểm tra: CRC • Quy định điều chỉnh lỗi : Mã tuyến tính (Kiểm tra chiều) • Số khe cắm: 16 khe • Số lượng đoàn tàu điều khiển: 12 • Dữ liệu truyền dẫn : 576bits Tính toán biểu đồ tốc độ Thông tin từ trạm vô tuyến mặt đất Vị trí đoàn tàu Tốc độ hạn chế tức thời (từ XX km tới YY Km Cơ sở liệu Tốc độ tối đa toàn tuyến Độ dốc toàn tuyến Đường cong toàn tuyến Tốc độ hạn chế điểm Ghi Tính toán vị trí đoàn tàu Tốc độ tối đa Độ dốc Đường cong Sơ đồ kiểm tra tốc độ 100ms Tính toán biểu đồ tốc độ tính giây (s) Tốc độ tối đa TRS Tốc độ tối đa [...]... đóng đường cố định VY V0 VY VF VY X ０ ATP thông thường VF Hệ thống đóng đường cận di động V2 V1 V0 VM V5 V4 V3 V2 V1 ０ X ATP hiện đại Hệ thống đóng đường di động Hệ thống đóng đường động không phụ thuộc vào chiều dài đóng đường V0 CBTC Sự đánh giá của 4 loại phát hiện đoàn tàu Mục Hệ số Tự phát hiện tàu (CBTC) Thiết bị định vị vệ tinh -GPS (CBTC) Bộ đếm trục Mạch điện đường ray Tính liên tục 3 3→9 3→9... tàu chính xác, dễ dàng trên đường dồn dịch, đường chứa tàu Phân khu rõ ràng bằng việc sử dụng mối nối cách điện Có thể phát hiện sự cố ray Phát hiện liên tục Nhược điểm: Cần phải lắp đặt ở mặt đất Việc đảm bảo chắc chắn MĐĐR bị ngắn mạch bởi cặp trục bánh tàu là một thách thức đối với hệ thống này • • • • • Sự so sánh việc truyền thông tin giữa đoàn tàu và mặt đất Đăc tính kỹ thuật Hệ thống ATP Hệ. .. toàn và sẽ sớm đưa vào sử dụng Nhưng không thể khẳng định đã chứng minh và công nghệ đã đạt độ chắc chắn ở thời điểm hiện tại • Bởi vậy chúng tôi đề nghị sử dụng hệ thống MĐĐR với tần số âm thanh sử dụng công nghệ kỹ thuật số như đã được chứng minh và hệ thống đã đạt được độ chắc chắn nhất định Hệ thống CBTC của Nhật Bản ； CARAT • CARAT (Hệ thống điều khiển đoàn tàu được hỗ trợ bởi thiết bị vô tuyến và. .. hợp Kết luận • CBTC mới được phát triển và chưa có đủ kinh nghiệm hoạt động • Ưu điểm của CBTC là rút ngắn được thời gian giãn cách Tuy nhiên, Hệ thống MĐĐR với tần số âm thanh sử dụng công nghệ kỹ thuật số có thể thực hiện một cách hiệu quả • Ở NHật Bản thì hệ thống CBTC đã kết thúc việc kiểm tra đánh giá và đã được công nhận của Hội đồng đánh giá an toàn của Học Viện kỹ thuật Đường sắt và của các chuyên... thống CBTC (trường hợp của (ATACS) Phương thức truyền Cảm ứng điện từ Sóng vô tuyến Khoảng cách truyền 150mm Khoảng cách giữa đỉnh ray và ăngten trên tàu 3km Khoảng cách giữa các trạm vô tuyến Tần số 5kHz~30kHz 400MHz Nguồn điện truyền dẫn 3W Phương thức điều biến FSK QPSK Tần số chuẩn Không yêu cầu Có yêu cầu Độ ổn định truyền dẫn Tuyệt vời Tốt Sự so sánh của hệ thống đóng đường VM Hệ thống đóng đường. .. liệu về vị trí dừng tàu truyền từ mặt đất và dữ liệu trên tàu • Đường sắt phía Đông Nhật bản vừa kết thúc việc kiểm tra đánh giá của hệ thống này-mang tên ATACS (Advance Train Aministration and communication System) năm 2006 trên tuyến Sen-Seki bắt tiến hành năm 2004 Hệ thống này sẽ sớm được đưa vào sử dụng Nguyên lý của ATACS • Biểu đồ tốc độ của đoàn tàu được tính toán • Tốc độ đoàn tàu được quy định... tuyến và máy tính) thực hiện đóng đường di động bằng việc truyền thông tin vô tuyến (Tương đương mức 3 của tiêu chuẩn Châu âu-ETCS Level 3) giữa thiết bị mặt đất và đoàn tàu • Vị trí đoàn tàu được phát hiện với việc tính toán khoảng cách chạy tàu bởi Tốc kế đặt trên tàu • Sự thay đổi dữ liệu giữa đoàn tàu và mặt đất trên cơ sở thực hiện bởi sóng vô tuyến • Tốc độ đoàn tàu được điều khiển theo số liệu...Nguyên lý của Mạch điện đường ray 2 Phát hiện khóa khu đoạn Mối nối ray(IRJ) cách điện × Mốc xung đột Để ngăn chặn các sự cố va chạm giữa các đoàn tàu trong phân khu thì phải đặt đường phân giới của mạch điện đường ray (MĐĐR) ở ngoài mốc tránh va chạm Trong khi đoàn tàu thông qua khu vực Ghi thì ghi đã phải được khóa lại Nhưng đối với đoàn tàu theo sau khi mà nó tiến qua khu vực phát... section) thì Ghi phải được nhả ra (mở khóa) ngay khi có thể Thứ tự nhả ghi trên MĐĐR có mối nối cách điện là yêu cầu cần thiết trong khu vực ghi Chỉ phương thức tự phát hiện đoàn tàu (CBTC) thì không thể thực hiện cho khu vực phát hiện khóa khu đoạn Yêu cầu là cần có sự hỗ trợ của MĐĐR hoặc bộ đếm trục Đặc điểm của Mạch điện đường ray • • Hệ thống đặt dưới mặt đất Được áp dụng lâu đời • • • Ưu điểm:... quy định giới hạn bởi biểu đồ chạy tàu Trạm vô tuyến dưới đường Biểu đồ tốc độ Dữ liệu về vị trí tàu A Dữ liệu về vị trí tàu B Tàu A Bộ thu-phát để điều chỉnh vị trí Tàu B Đặc tính vô tuyến của ATACS Trạm vô tuyến A ` Vùng phục vụ Sấp xỉ 3km Trạm vô tuyến B Vùng phục vụ Sấp xỉ 3km •Tần số: 400MHz Band • Đầu ra trạm Vô tuyến dưới đường: 3W • Đầu ra trạm vô tuyến di động: 1W • Phương thức điều biến: QPSK