III. TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN ĐƯỜNG SẮT
2. BỘ ĐIỀU KHIỂN TÍN HIỆU
2.1. Tổng quan
2.1.1. Mục đích thiết kế
Mục đích của chương này là xác định rõ tiêu chí thiết kế hệ thống điều khiển tín hiệu, một trong các hạ tầng điện, để hỗ trợ khai thác phương tiện đường sắt và tàu an toàn. 2.1.2. Phạm vi thiết kế
Phạm vi thiết kế gồm việc rà soát và xác định hệ thống điều khiển tín hiệu, lắp đặt hệ thống điều khiển tín hiệu, xác định hoạt động, dự toán khối lượng, dự toán chi phí và rà soát kế hoạch bảo trì.
2.1.3. Định nghĩa
“Tần số phát thanh (AF)” là tần số nghe được bằng tai, được gọi là tần số âm thanh hoặc tần số phát thanh trong phạm vi 16 ~ 20.000 Hz.
“Thiết bị an toàn qua đường ngang” là thiết bị an toàn khác nhau tại đường ngang nơi giao nhau giữa đường sắt và đường bộ nhằm đảm bảo an toàn cho tàu, phương tiện giao thông và con người.
“Mạch điện đường ray” là mạch điện phát hiện tàu chạy trên đường ray.
“RAMS” là rà soát, dự đoán, đánh giá hiệu suất sơ bộ và hoạt động cải thiện độ tin cậy, tính sẵn có, khả năng bảo trì và độ an toàn của thiết bị/hệ thống trên một chu trình vòng đời từ giai đoạn thiết kế đến giai đoạn hủy bỏ.
“Ghi rẽ” là thiết bị chuyển đoàn tàu hoặc phương tiện từ đường ray này sang đường ray khác, gồm mũi ghi, phần nằm giữa tâm ghi và lưỡi ghi, tâm ghi
“Thông tin gián đoạn” là thông tin truyền tới hệ thống trên tàu từ một điểm nhất định.
“Điện áp tăng vọt” là điện áp bất thường xuất hiện trong đường ray điện hay mạch điện.
Tư vấn về hệ thống pháp lý trong lĩnh vực đường sắt (Quyển VIII)
106 tàu.
“Hệ thống tín hiệu” là thiết bị gồm máy phát tín hiệu hoặc biển báo tàu hoạt động tại ranh giới của phân khu đóng đường hoặc điểm bắt đầu đường tránh.
“Hệ thống tự an toàn” chỉ nguyên tắc thiết kế được áp dụng để giữ an toàn cho thiết bị khi có khả năng hỏng hóc, vận hành thiết bị an toàn khi thiết bị hư hỏng.
“Thiết bị khóa liên động” là thiết bị điều khiển hoặc vận hành tín hiệu, máy quay ghi và mạch điện dường ray theo chuỗi theo một trình tự nhất định.
“Thông tin liên tục” là thông tin được truyền liên tục tại một khoảng thời nhất định.
“Hệ thống điều khiển tàu tự động (ATC)” là hệ thống tàu nhận thông tin tốc độ tàu từ mạch điện đường ray (Tín hiệu ATC) và xác định tốc độ tối đa cho phép để tự động hãm tàu khi tốc độ thực lớn hơn giới hạn tốc độ cho phép.
“Hệ thống điều khiển tàu” là thiết bị giúp vận hành tàu tối ưu tại nhà ga và đường chính, gồm hệ thống dừng tàu tự động (ATS), hệ thống đóng đường tự động (ABS), hệ thống bảo vệ tàu tự động (ATP), hệ thống điều hành tàu tự động (ATO), hệ thống điều khiển tàu tự động (ATC), hệ thống điều khiển tàu trên hạ tầng viễn thông (CBTC), hệ thống điều kheiẻn tàu thông minh và hệ thống điều khiển giao thông tập trung (CTC).
“Thời gian giãn cách chạy tàu” chỉ khoảng thời gian giữa hai đoàn tàu chạy kế tiếp. Khoảng thời gian tàu tối thiểu gọi là thời gian giãn cách tối thiểu.
“Hệ thống dự phòng” là hệ thống dự phòng để duy trì chức năng khi chức năng chính có sự cố.
“Hệ thống viễn thông song công toàn phần” là hệ thống truyền nhận dữ liệu song phương đồng thời.
“Hệ thống truyền dữ liệu (DTS)” là hệ thống truyền thông tin để hiển thị và điều khiển thông tin, số tàu giữa nhà ga và trung tâm điều khiển, gồm Hệ thống Truyền Dữ liệu Trung tâm (CDTS) và Hệ thống Truyền Dữ liệu Cục bộ (LDTS).
“Máy dò chướng ngại vật” là máy dò phòng ngừa tai nạn hoặc liên quan đến chướng ngại vật như đá rơi từ cầu vượt bắc qua đường sắt hoặc chướng ngại vật do sập đổ.
“Hệ thống tín hiệu trên tàu” là hệ thống hiển thị tốc độ cho phép tùy theo thời gian giãn cách chạy tàu và điều kiện tuyến đường, điều khiển tốc độ tàu trong giới hạn tốc độ cho phép.
Tư vấn về hệ thống pháp lý trong lĩnh vực đường sắt (Quyển VIII)
107
dưới đất, gồm hộp đen, thiết bị thu, chuông báo, thiết bị hiển thị và xác nhận (Bộ chuyển mạch kiểm tra, bộ chuyển mạch phục hồi).
“Hệ thống điều khiển tàu trên hạ tầng viễn thông (CBTC)” là hệ thống điều khiển tàu dùng hạ tầng viễn thông, sử dụng hệ thống tín hiệu đặt dưới đất và trên tàu có độ tin cậy, trong đó máy tính tại trung tâm điều khiển kiểm tra vị trí và tốc độ tàu liên tục, truyền vị trí của tàu phía trước và điểm giới hạn tốc độ tới đoàn tàu và máy tính trên tàu điều khiển tốc độ tối ưu. Hệ thống vô tuyến được sử dùng để truyền dữ liệu giữa mặt đất và trên tàu.
“Phân khu đóng đường” là phân khu chỉ cho một đoàn tàu chạy.
“Hệ thống đóng đường” chỉ phương pháp vận hành phân khu đóng đường tùy theo điều kiện đường ray và lưu lượng vận chuyển, gồm hệ thống đóng đường thông thường và hệ thống đóng đường thay thế.
“Hệ thống bảo vệ tàu tự động (ATP)” là hệ thống truyền thông tin cần thiết cho việc vận hành tàu tới thiết bị gắn trên tàu. Trong khi đó, máy tính trên tàu giám sát tốc độ tàu và tự động giảm hoặc điều khiển tốc độ khi tốc độ vượt quá giới hạn cho phép. 2.1.4. Quy hoạch hệ thống điều khiển tín hiệu
Điều kiện đường ray, tốc độ thiết kế và tốc độ hoạt động
Hệ thống tín hiệu, đóng đường và điều khiển tín hiệu sau khi xem xét việc vận hành tàu.
Độ an toàn, tính khả thi về mặt kinh tế, tính tương thích, mức độ thuận tiện khi bảo trì và khả năng mở rộng trong tương lai.
2.1.5. Chuẩn bị tư liệu thiết kế
Tiêu chuẩn chuẩn bị tư liệu thiết kế
- Tư liệu thiết kế hệ thống điều khiển tín hiệu được chuẩn bị phù hợp với tiêu chuẩn QCVN/TCVN Việt nam thích hợp đối với “Thi công đường sắt”, có tham khảo “Tiểu chuẩn thiết kế, Đạo luật quản lý công nghệ thi công và Hướng dẫn tư liệu thiết kế thi công (Bộ Đất đai, Giao thông và Hàng hải), Tiêu chí thiết kế và Hướng dẫn công trình điện của hạ tầng đường sắt, Sổ tay hướng dẫn thiết kế đường sắt (Tín hiệu)” tại Đường sắt Hàn Quốc.
Tư vấn về hệ thống pháp lý trong lĩnh vực đường sắt (Quyển VIII)
108
- Tư liệu thiết kế theo mô hình tỷ lệ hoặc bản phác họa khi thật cần thiết. - Tất cả các bản vẽ cần tương tích với hệ thống CALS.
Ngân sách dành cho thiết kế
- Ngân sách dành cho thiết kế được chuẩn bị dựa trên tiêu chuẩn tự toán của chính phủ
- Tiêu chuẩn dự tính tính hiệu được áp dụng trước. Tiêu chuẩn về điện, hạ tầng viễn thông hoặc thi công có thể được áp dụng khi thực sự cần thiết.
Chuẩn bị thông số kỹ thuật vật tư
- Các thông số kỹ thuật vật tư chính được phân loại riêng là vật tư trong nước hay nước ngoài.
- Vật tư trong nước phải phù hợp với Tiêu chuẩn QCVN/TCVN và/ hoặc TCCS Việt nam thích hợp đối với “Ngành công nghiệp đường sắt”, có tham khảo “Tiêu chuẩn đường sắt Hàn Quốc (KRS), Tiêu chuẩn mạng lưới đường ray Hàn Quốc (KRSA) và Tiêu chuẩn Hàn Quốc (KRCS) hoặc tiêu chuẩn nước ngoài nếu không có tiêu chuẩn trong nước) ở Hàn Quốc.
- Đối với vật tư nước ngoài, chuẩn bị giới thiệu tới nhà thầu (Năng lực, hồ sơ đấu thầu, chú ý trong đấu thầu, giá cả, phương án thay thế và hạn cuối) yêu cầu chung (môi trường cho việc sử dụng thiết bị, đơn vị, ngôn ngữ, tiêu chuẩn áp dụng), điều kiện tiếp xúc, bảo hành, yêu cầu thiết kế và yêu cầu chức năng.
Chuẩn bị thông số kỹ thuật thi công
- Đề xuất phương pháp thi công có thể áp dụng cho các hoạt động.
- Thông số kỹ thuật thi công được chuẩn bị dưới dạng thuật ngữ kỹ thuật, chính xác, đầy đủ và rõ ràng để tránh xung đột hoặc không nhất quán.
Bàn giao thiết kế cơ sở - Báo cáo thiết kế cơ sở
- Ngân sách thiết kế cơ sở (Phân tích thiết kế, dự toán chi phí BOQ) - Bản vẽ thiết kế cơ sở
- Được phân loại thành thông số kỹ thuật vật tư (vật tư ngoại)
Bàn giao thiết kế chi tiết - Báo cáo thiết kễ chi tiết
Tư vấn về hệ thống pháp lý trong lĩnh vực đường sắt (Quyển VIII)
109 - Bản tính toán
- Bản vẽ
- Ngân sách thiết kế (Mô tả thiết kế, phân tích, BOQ, phân tích chi phí) - Thông số kỹ thuật thi công
- Chướng ngại vật và tình trạng khảo sát - Thông số kỹ thuật vật tư
- Dữ liệu thiết kế khác 2.1.6. Khảo sát thiết kế
Thu thập dữ liệu
- Rà soát và phân tích các tư liệu thiết kế trước đó (nghiên cứu tính khả thi thiết kế cơ sở và quy hoạch cơ bản, thiết kế cơ sở cho thiết kế chi tiết).
- Các luật áp dụng (Luật Đường sắt và các bộ Luật Việt Nam có liên quan khác, có tham khảo “Đạo Luật Xây dựng Đường sắt, Đạo luật An toàn Đường sắt, Đạo luật Điều khiển Kỹ thuật Thi công, Đạo luật Quản lý Công nghệ Điện, Quy tắc Thi công Đường sắt, Quy định về Tiêu chuẩn An toàn Hạ tầng Đường sắt, Quy định về Khai thác Phương tiện Đường sắt, Tiêu chuẩn Kỹ thuật Hạ tầng Điện, Tiêu chuẩn trong nước gồm KS, KRS, KRSA, KRCS và tiêu chuẩn nước ngoài gồm IEC, IEEE, ANSI, JIS, CENELEC, UIC, CCITT), quy định về khách hàng và nhà điều hành” trong Đường sắt Hàn Quốc.
Khảo sát hiện trường
- Trường hợp thi công tuyến đường mới + Kế hoạch khảo sát hiện trường
+ Đặc điểm địa hình của nhà ga và đường chính
+ Tương tác khi kết nối với các tuyến đường hiện hành
+ Điều kiện thời tiết trong khu vực (Lượng mưa, tuyết và nhiệt độ) - Trường hợp cải tạo nâng cấp
+ Kế hoạch khảo sát hiện trường sau khi xem xét khả năng xảy ra tai nạn + Tên, kích thước, số lượng cơ sở địa điểm
+ Vị trí hiện trường và khoảng cách
Tư vấn về hệ thống pháp lý trong lĩnh vực đường sắt (Quyển VIII)
110
+ Khảo sát lịch sử hiện trường (Dịch vụ đời sống) + Điều kiện môi trường và vận hành
+ Tương tác với các hạ tầng khác
2.1.7. Yêu cầu chung đối với hệ thống điều khiển tín hiệu
Hạ tầng mục đích chung đã được chứng minh an toàn và tin cậy.
Hệ thống tín hiệu có thể sử dụng được tại mức tốc độ tối đa.
Phát hiện có tàu nhờ mạch điện đường ray hoặc hệ thống vô tuyến.
Chức năng tự chẩn đoán thời gian thực, có thể ngay lập tức truyền thông tin hỏng hóc tới nhà ga và trung tâm điều khiển.
Một hệ thống có chức năng tự an toàn khi hệ thống điều khiển tín hiệu có hư hỏng.
Hệ thống có chức năng dự phòng 2.1.8. Hoạt động RAMS
Hệ thống tín hiệu theo nguyên tắc có chức năng tự an toàn.
Thực hiện việc phân tích an toàn hệ thống điều khiển tín hiệu về độ tin cậy, khả năng bảo trì và độ an toàn.
2.1.9. EMI/EMS (Nhiễu điện từ, độ cảm điện từ)
Hệ thống điều khiển tín hiệu không gây ra EMI, cũng không bị ảnh hưởng bởi sóng điện từ do các hạ tầng khác sinh ra.
2.1.10. Tính tương thích và Tính mở rộng
Khi tàu được kết nối thông qua đoạn đường lân cận, thì nó cần tương thích với hệ thống điều khiển tín hiệu gần đó.
Khi lắp đặt hoặc thay đổi hạ tầng tín hiệu, việc mở rộng sẽ được xem xét. 2.1.11. Đề phòng chạy vượt
Một tín hiệu (cột đèn hiệu) và một điểm trong giới hạn an toàn cho phép để tránh chạy vượt sẽ được liên khóa tại khu vực nhà ga nơi đoàn tàu có khả năng gây tai nạn khi chạy vượt.
2.2. Hệ thống tín hiệu 2.2.1. Kiểu tín hiệu
Tư vấn về hệ thống pháp lý trong lĩnh vực đường sắt (Quyển VIII)
111
hành tàu; đối với tuyến đường hiện tại, hệ thống đặt dưới mặt đất và hệ thống trên tàu sẽ được xác định sau khi xem xét hệ thống của đoạn đường nối và kế hoạch khai thác tàu.
Chế độ tín hiệu cho Hệ thống điều khiển tàu tự động (ATC), hệ thống điều khiển tàu trên hạ tầng viễn thông (CBTC) là hệ thống tín hiệu gắn trên tàu và hệ thống điều khiển liên tục.
Kiểu tín hiệu tại đoạn đường chính ERTMS/ ETCS cấp 1 là kiểu kết hợp hệ thống đặt dưới mặt đất và trên tàu. Hệ thống đặt dưới mặt đất truyền thông tin tín hiệu hoặc điều kiện tín hiệu mặt đất cho hệ thống trên tàu sẽ được lắp đặt.
Đường sắt cao tốc sử dụng hệ thống tín hiệu trên tàu. 2.2.2. Tín hiệu cố định
Tín hiệu cố định có thể được liệt kê vào loại tín hiệu chính, tín hiệu phụ và tín hiệu phụ thuộc, và được lắp đặt để nhận điện dễ dàng.
2.2.3. Loại tín hiệu chính
Hệ thống các tín hiệu chính được phân loại thành tín hiệu vào ga, tính hiệu ra ga, tín hiệu đóng đường, tín hiệu gọi tàu, tín hiệu dồn lập tàu, tín hiệu phòng vệ. Các tín hiệu này là tín hiệu ánh sáng màu, nhưng tín hiệu gọi tàu là tín hiệu ánh sáng. 2.2.4. Loại tín hiệu phụ
Tín hiệu phụ được phân thành tín hiệu tiếp cận, tín hiệu lặp lại và rơ le tín hiệu dồn lập tàu.
2.2.5. Tín hiệu dồn lập tàu (biển báo)
Tín hiệu dồn lập tàu (Cột đèn hiệu) được lắp đặt khi cần thực hiện quá trình dồn lập tàu. Đó là hệ thống ánh sáng màu.
2.2.6. Tín hiệu phụ thuộc
Đây là thiết bị bổ sung cho hệ thống tín hiệu chính, được lắp đặt tại phía cuối tín hiệu chính khi tín hiệu chính được sử dụng cho từ hai đường ray trở lên.
2.2.7. Lắp đặt biển báo
Tư vấn về hệ thống pháp lý trong lĩnh vực đường sắt (Quyển VIII)
112
đóng đường, dồn lập tàu tốc độ cao, cảnh báo vật thể trừu tượng chưa xác định, dừng tàu vì vật thể trừu tượng chưa xác định, chỉ báo quãng đường, chuyển mạch phòng vệ, chuyển mạch ngắt, cảnh báo đoạn dây cách điện, đoạn có lớp phủ, đoạn dây cách điện, cảnh báo cần tiếp điện thấp, cần tiếp điện thấp và cần tiếp điện nâng cao. Tất cả các biển báo đều cần hoạt động hai chiều và mặc định.
Các biển báo cần nằm trong tầm mắt của lái tàu, và trong phạm vi khổ giới hạn kiến trúc.
2.3. Máy quay ghi
2.3.1. Lắp đặt máy quay ghi
Máy quay ghi được lắp đặt trên đường chính hoặc đường tránh nơi đường ray được phân nhánh sau khi xem xét khả năng dễ bảo trì và độ an toàn.
2.3.2. Yêu cầu đối với máy quay ghi
Máy quay ghi lắp đặt để chuyển đổi ghi rẽ có liên quan trực tiếp đến an toàn vận hành. Vì vậy, cần lựa chọn máy quay ghi có tần suất hỏng nhỏ, có thể vận hành trong điều kiện môi trường không thuận lợi, dễ bảo trì sau khi xem xét điều kiện đường ray và kiểu ghi rẽ.
2.4. Mạch điện đường ray 2.4.1. Thiết bị dò tàu
Thiết bị dò tàu có tính năng dò tìm liên tục và tự động sự xuất hiện của tàu. Vị trí của mọi phương tiện và tàu trên đường ray sẽ được xác định. Tuy nhiên, máy dò tàu trong CBTC có thể được thay thế bằng phương pháp thường sử dụng và đã được chứng minh.
2.4.2. Kiểu mạch điện đường ray
Mạch điện đường ray thường là mạch điện đóng theo nguyên tắc, nhưng có thể được kết hợp với mạch điện hở khi cần.
Mạch điện đường ray sẽ không cách điện theo nguyên tắc, nhưng có thể lắp đặt mạch điện đơn hoặc mạch điện đôi tùy theo điều kiện địa điểm.