Mặc dự mạng thụng tin chuyờn dụng DCO đủ yờu cầu cung cấp cỏc kờnh thụng tin liờn lạc chuyờn dụng chất lượng cao, nhưng như nờu ở phần mở đầu,việc điều độ viờn chỉ nắm bắt được tỡnh hỡnh hoạt động thực tế của cỏc đoàn tàu trờn tuyến thụng qua điện thoại của cỏc trực ban ga tạo ra mụ hỡnh điều độ thụ động, thiếu tớnh xỏc thực, xem phụ lục 14. Trờn thực tế thường bắt gặp nhiều trường hợp như: khi tàu gặp sự cố bất ngờ trong khu gian ( giữa 2 ga), tài xế chạy tàu trong khu gian khụng đỳng tốc độ qui định, tàu thụng qua hoặc đỗ lại ga khụng đỳng thời gian qui định, trực ban bỏo cỏo sai để lấy thành tớch...dẫn đến thời gian nhận thụng tin tàu cú sự cố chậm trễ, thụng tin thời gian thực về hành trỡnh, vị trớ, tốc độ chạy của tàu khụng cú, thụng tin nhận được khỏc biệt so
với thực tế...làm cho cụng tỏc điều độ hiệu quả khụng cao và khụng đảm bảo an toàn
chạy tàu.
2.5 Đề xuất phương ỏn khai thỏc mạng thụng tin đường sắt hiệu quả 2.5.1 Đối với mạng thụng in đường sắt 2.5.1 Đối với mạng thụng in đường sắt
Việc xõy dựng hệ thống truyền dẫn kỹ thuật số trong thụng tin đường sắt là một hướng đi tất yếu, hiện nay chỉ mới hoàn thành tuyến Hà nội - Vinh do vậy để hoàn thiện
huy sản xuất cần cú những bước đi sau:
-Tiến hành khai thỏc đường truyền kỹ thuật số cho thụng tin đường sắt bằng cỏch sử dụng kờnh 64 kbits/s của Bưu điện kết hợp sử dụng cỏc thiết bị nộn và triệt khoảng trống để truyền thoại và số liệu với hiệu suất cao.
-Tuyến Hà nội -Vinh vừa hoàn thành mới chỉ đang phục vụ cho thụng tin nội ngành, nờn thiết lập kết nối với cỏc trung tõm truyền dẫn của Bưu điện để khai thỏc hiệu quả hơn. Hiện nay cỏc ga trong tuyến Hà nội - Vinh đều đó cú thiết bị ghộp kờnh và thiết bị đường đường dõy thuờ bao dủ đỏp ứng cỏc dịch vụ viễn thụng chất lượng cao.
-Tiếp tục xõy dựng cỏc tuyến vi ba số để làm đường vũng tớch cực cho hệ thống cỏp quang.
-Duy trỡ tuyến đường dõy trần và hệ thống tải ba hiện cú để làm dự phũng trong trường hợp cỏc đường truyền khỏc cú sự cố. Nhất là thụng tin điều độ và điều hành sản xuất khụng thể để giỏn đoạn.
- Khi hệ thống thụng tin số hoàn thiện trờn toàn mạng(như tuyến Hà nội -Vinh), với tuyến đường trục cỏp quang theo kiểu vũng Ring làm đường truyền dẫn mức ưu tiờn 1, lấy hệ thống vi ba làm dự phũng mức 2 và hệ thống tải ba cựng cỏc luồng E1 làm đường dự phũng mắc 3, xem hỡnh 2.21. Nờn sớm tiếp tục phỏt triển dự ỏn cung cấp dịch vụ khỏch hàng ngoài ngành, đặc biệt cỏc khu dõn cư cận kề cỏc ga cú hệ thống dịch vụ viễn thụng vủa VTN và Viettel cũn thấp, và lập kế hoạch đỏnh số chi tiết cho toàn mạng.
Mức 1 : SDH T2
Mức2:
Viba số E&M
Mức3 :VBO và cỏc luồng E1 mạng vũng ring
Hà nội
Nam định Thanh húa ...
Tp Hồ Chớ Minh
PABX PABX PABX PABX PABX
-Trờn cơ sở mạng truyền dẫn cỏp quang nờn triển khai lắp đặt hệ thống điện
thoại vụ tuyến phục vụ cho thụng tin liờn lac trờn tàu với cỏc ga và với trung tõm điều
độ, cỏc trạm thu phỏt đặt song song với tuyến đường sắt, xem hỡnh 2.23 b.
- Hiện nay cấu trỳc mạng viễn thụng quốc gia đang tiến tới mụ hỡnh một mạng viễn thụng thế hệ sau (NGN). Mụ hỡnh mạng NGN là mụ hỡnh mạng viễn thụng tớch hợp đa dịch vụ trờn nền tảng kết hợp giao thức truyền tải liờn mạng IP với cụng nghệ truyền dẫn khụng đồng bộ ATM . Để mở rộng khai thỏc và loại hỡnh dịch vụ trờn mạng thỡ ngành cũng cần phải quan tõm đến xu hướng cụng nghệ trờn để cú những kế hoạch lắp đặt trang thiết bị sao cho khụng tụt hậu.
Một số dịch vụ cú thể cung cấp qua mạng:
-Dịch vụ thoại 2 dõy hoặc 4 dõy (2 or 4 W) + Dịch vụ điểm - tới - điểm, xem hỡnh 2.22. + Dịch vụ điểm - tới - đa điểm, hỡnh 2.23.
+ Dịch vụ truyền số liệu 64Kbits hoặc 128 Kbits, hỡnh 2.24.
1511 BA
Hỡnh 2.23: Dịch vụ điểm - tới -đa điểm
2.5.2 Đối với hệ thống điều độ
Hỡnh 2.24: Mạng truyền dữ liệu Hà nội - Vinh
Thụng tin về tàu, hành khỏch, hàng húa ở trung tõm Hà nội
Thụng tin về tàu, hành khỏch, hàng húa ở ga Vinh
rộng, song cỏc bộ phận lại cựng tham gia một quỏ trỡnh sản xuất ra sản phẩm. Vỡ vậy, phải thống nhất cỏc bộ phận với nhau một cỏch hợp lý. Trong cụng nghệ vận tải đường sắt, điều độ chạy tàu là cụng việc tổ chức thống nhất cụng tỏc nhà ga, đoạn (trạm) đầu mỏy, toa xe, cầu đường, thụng tin tớn hiệu, cỏc địa điểm phục vụ và cỏc bộ phận khỏc liờn quan đến đến cụng tỏc chạy tàu. Điều độ hướng mọi hoạt động của cỏc bộ phận này vào một mục đớch chung và phối hợp cụng việc của chỳng ăn khớp, nhịp nhàng, tổ chức hợp lý và hoàn thành chớnh xỏc quỏ trỡnh cụng nghệ của mỗi bộ phận đảm bảo an toàn chạy tàu, quy định thời gian đi đến hoặc thụng qua của cỏc đoàn tàu, thời gian đỗ của cỏc đầu mỏy ở cỏc ga quay vũng...Chớnh đặc điểm yờu cầu cụng tỏc điều độ tạo nờn nột đặc
trưng của mạng Thụng tin đường sắt.
1.Mụ hỡnh điều độ chạy tàu hiện đại trờn thế giới
Cỏc nước cú ngành vận tải đường sắt phỏt triển như Nhật Bản, Anh, Đức, Ân độ, Đài loan...đều cú hệ thống mạng thụng tin điều độ rất hiện đại. Việc giỏm sỏt, điều hành hoạt động chạy tàu dều trờn thời gian thực của tàu. Tại trung tõm điều hành, điều độ viờn cú thể giỏm sỏt hoạt động của cỏc đoàn tàu thụng qua hệ thống màn hỡnh, hệ thống điện thoại hữu tuyến và vụ tuyến liờn lạc trực tiếp với cỏc ga, tài xế trờn tàu, xen hỡnh 2.23a,b.
trờn đường sắt gửi thụng tin về trung tõm điều độ, tại trung tõm hệ thống mỏy vi tớnh cú thể xử lý và thể hiện hành trỡnh của tàu trờn màn hỡnh. Ngoài ra toàn bộ trạng thỏi hoạt động của cỏc thiết bị tớn hiệu tại cỏc ga như: hệ thống rơ le, hệ thống đốn tớn hiệu, hệ thống ghi ....cũng đều được giỏm sỏt, cỏc phần mềm chuyờn dụng sẽ phõn tớch cỏc trạng thỏi này trờn cơ sở so sỏnh với cỏc qui trỡnh chuẩn trong quỏ trỡnh hoạt động của thiết bị sẽ đưa ra cỏc cảnh bỏo về thiết bị, thao tỏc của trực ban ga như trờn hỡnh 2.23 b [25].
Thiết bị nhận biết tàu qua đường ray phổ và chuyờn dựng nhất hiện nay là mạch điện đường ray, nguyờn lý hoạt động rất đơn giản, khi cú tàu đi vào đoạn mạch ray, trục bỏnh tàu dẫn điện làm kớn cấp nguồn cho rơ le, rơ le cú điện sẽ tỏc động tiếp điểm bỏo cú tàu chiếm dụng trờn mạch ray, xem hỡnh 2.23 c.
Trong đú:
Network management: thụng tin quản lý mạng. General Report: biểu đồ chạy tàu thực tế. Track Simulation: hiển thị hành trỡnh của tàu. On-line Fault: thụng tin về cỏc lỗi, sự cố.
Equiment report: thụng tin về tỡnh trạng cỏc thiết bị.
Hỡnh 2.23b: Sơ đồ hệ thống mạng điều độ hiện đại
Thiết bị lưu trữ dữ liờụ dọc tuyến Mỏy tớnh tại trung tõm điều độ Cột hiệu
+ Hệ thống đếm trục dựa trờn cỏc sensor điện từ hay địa chấn, khi cú một trục tàu chạy qua sensor, sensor sẽ nhận biết thụng qua cỏc thụng số từ bị thay đổi (sensor từ) bởi trục bỏnh xe hoặc chấn động của bỏnh xe (sensor địa chấn).
+ Hệ thống vụ tuyến, dựa trờn nguyờn hoạt động phản xạ của súng vụ tuyến khi gặp chất dẫn điện. Khi tàu qua sẽ cú súng phản xạ liờn tục trở lại, anten thu sẽ nhận súng phản xạ, thiết bị trung tõm sẽ phõn tớch và biết được tàu đang qua. Hoặc hệ thống vụ tuyến được gắn trờn đầu mỏy gửi tớn hiệu cho trạm thu bỏo tàu đang qua[30]….
+ Sử dụng thiết bị định vị GPS, thụng qua hệ thống thiết bị thu nhận và phỏt tớn hiệu vị trớ của tàu ( kinh độ, vĩ độ và thời gian) từ vệ tinh về trung tõm. Tại trung tõm sẽ cú một phần mềm chuyờn dụng cựng với một bản đồ số (GIS) đường sắt, tại mỗi một vị trớ trờn bản đồ số đường sắt đều cú tham số về kinh độ, vĩ độ (xem phần GIS) nờn khi so sỏnh với tớn hiệu nhận về sẽ hoàn toàn xỏc định được vị trớ của đoàn tàu.
Trong đú:
(1) Nguồn điện một chiều; (2) Biến trở ; (3) Rơ le;(4) Giắc cắm; (5) Cỏp; (6) Mối nối dẫn điện (giữa hai thanh ray); (7) Điểm ngăn cỏch (cỏch điện) giữa cỏc mạch ray;
Trong mục trờn ta thấy một hệ thống điều độ của cỏc nước cú ngành đường sắt phỏt triển, đú cũng là hướng phỏt triển của hệ thống điều độ cho đường sắt Việt nam trong tương lai.
Hiện tại ta thấy:
+ Hệ thống mạng điều độ số DCO hiện nay là khỏ hiện đại, đảm bảo việc thụng tin liờn tục và chất lượng cao.
+Việc bố trớ lắp đặt mạng thụng tin số trờn tuyến cung cấp một cơ sở hạ tầng viễn thụng cú thể đỏp ứng cỏc loại hỡnh dịch vụ trong hiện tại và tương lai.
Trong cỏc loại hỡnh điều độ tập trung thỡ hệ thống sử dụng thiết bị GPS là cú ưu điểm hơn cả ( xem chi tiết trong chương III) vỡ:
+ Khi kết hợp GPS với cụng nghệ GIS cho đường sắt cho phộp ta xỏc định được vị trớ của đoàn tàu tại bất cứ thời điểm nào, đồng thời thụng qua thời gian và khoảng cỏch giữa cỏc vị trớ sẽ cho ta biết được vận tốc tức thời của đoàn tàu.
+ Hệ thống thiết bị đơn giản chỉ cần một số thiết bị như: thiết bị thu GPS, moderm....giỏ thành thấp so với tri phớ lắp đặt mạch ray, sensor....
Bờn cạnh đú một nhược điểm chớnh khi sử dụng GPS là ta vẫn chưa thể chủ động được độ chớnh xỏc của tớn hiệu GPS do phụ thuộc Bộ quốc phũng Mỹ. Trong tương lai điều này cú thể loại bỏ khi ta sử dụng dịch vụ Ganolass của chầu Âu.
2.6 Kết luận chương 2
Mạng thụng tin số đường sắt đang trong quỏ trỡnh số húa toàn mạng, theo cấu hỡnh mạng thụng tin lấy truyền cỏp quang sử dụng cụng nghệ SDH làm mạng truyền dẫn với tốc độ STM 4 cú thể nõng cấp lờn STM16, STM 32, tiến tới song song với mạng đường trục của VTN, Viettel, EVN (điện lực Việt nam).
Hiện kế hoạch khai thỏc mạng mới chỉ mang tớnh phục vụ cho mạng thụng tin chuyờn dụng trong ngành, trong khi đú trờn mạng truyền dẫn cú thể sử dụng để cung cấp cỏc dịch vụ viễn thụng như cỏc dịch vụ của mạng viễn thụng khỏc. Do vậy vấn đề khai thỏc mạng cú hiệu quả là một vấn đề lớn, bao trựm nhiều lĩnh vực cụng nghệ, trong phạm vi luận văn chỉ mang tớnh giới thiệu và định hướng phỏt triển cỏc hướng khai thỏc
đường sắt được xõy dựng nhiệm vụ chớnh là phục vụ cụng tỏc điều độ chạy tàu và cụng tỏc điều hành hoạt động của toàn ngành, nhất là trong giai đoạn hiện nay yờu cầu an toàn trong vận tải hành khỏch là yờu cầu hàng đầu. Để giữ an toàn trong vận tải hành khỏch thỡ yờu cầu nhiều yếu tố như: cơ sở hạ tầng giao thụng, đầu mỏy - toa xe, con người...nhưng trờn hạ tầng mạng sẵn cú để vận tải an toàn và hiệu quả thỡ khõu quyết định đú là cụng tỏc điều độ chạy tàu. Trờn cơ sở nghiờn cứu mạng thụng tin đường sắt, hệ thống điều độ hiện đại trờn thế giới, luận văn đi sõu về xõy dựng hệ thống điều độ ứng dụng cụng nghệ GPS kết hợp với GIS khai thỏc cơ sở hạ tầng mạng thụng tin
Chương 3 - ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU CHO CễNG TÁC ĐIỀU ĐỘ CHẠY TÀU
3.1 Hệ thống định vị vệ tinh GPS 3.1.1 GPS là gỡ?
GPS là hệ thống định vị toàn cầu (Global Positioning System).
Thực ra đầu tiờn bộ quốc phũng Mỹ muốn phỏt triển 1 hệ thống mạng vệ tinh toàn cầu cho mục đớch định vị cho quõn sự mà chủ yếu là việc dẫn đường cho mỏy bay, xe tăng, hệ thống tờn lửa xuyờn lục địa và hệ thống phũng thủ tờn lửa của họ. Tuy nhiờn, về sau do những lợi ớch to lớn mà nú đem lại, hệ thống định vị vệ tinh đó được mở rộng cho mọi đối tượng sử dụng. Năm 1996, Chõu Âu cũng dự định xõy dựng 1 hệ thống định vị vệ tinh mang tờn là Galileo để đối trọng với hệ thống của Mỹ nhưng do nhiều lý do mà hệ thống này đó bị huỷ bỏ. Hiện nay ngoài hệ thống GPS của Mỹ chỉ cú duy nhất 1 hệ thống định vị vệ tinh khỏc là của Nga mang tờn GLONASS. Tuy nhiờn hệ thống này của Nga cũn rất yếu kộm so với sự lớn mạnh của GPS.
Sau đõy là hỡnh ảnh vệ tinh GPS của NAVSTAR:
Hỡnh 3. 1. Vệ tinh NAVSTAR.
3.1.2 Cỏc thành phần của GPS:
+ Phần vũ trụ (space segment).
+ Phần điều khiển (control segment) và + Phần người sử dụng (user segment).
Bộ Quốc phũng Mỹ phụ trỏch việc sản xuất và phúng cỏc vệ tinh cũng như việc quản lý cỏc trạm điều khiển vệ tinh ở mặt đất. Phần người sử dụng bao gồm nhiều thành phần, cú nhiệm vụ quản lý và phỏt triển cỏc ứng dụng GPS, bao gồm cả việc xõy dựng cỏc thiết bị sử dụng hệ thống như anten và mỏy thu.Đối với cỏc mỏy thu dõn dụng phổ biến, hệ thống GPS cung cấp hai loại dịch vụ cơ bản (cho vị trớ, tốc độ và thời gian của mỏy thu hiển thị ngay trờn màn hỡnh): loại dịch vụ định vị cơ bản (Standard Positioning Service - SPS) và loại dịch vụ định vị “chớnh xỏc” (Precise Positioning Service - PPS). Ngoài hai loại dịch vụ này, cỏc mỏy thu chất lượng cao dựng phộp đo pha cú độ chớnh xỏc cao để tớnh toỏn cỏc khoảng cỏch từ mỏy thu đến vệ tinh và xử lý chỳng bằng cỏc thuật toỏn cao cấp. Kết quả định vị với cỏc mỏy thu loại này thường cú độ chớnh xỏc tới vài centimột [12].
1. Phần vệ tinh trờn khụng gian:
Hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu là bao gồm 27 vệ tinh được phúng lờn quay theo quỹ đạo Trỏi đất, trong đú cú 24 quả hoạt động thực sự cũn 3 quả cũn lại là để dự trữ khi cú hỏng húc.
Mỗi vệ tinh GPS này nặng khoảng 1.2 tới 1.5 tấn, chạy bằng năng lượng mặt trời. Cỏc vệ tinh này quay xung quanh Trỏi đất với tốc độ 19300 km và trong một ngày một đờm sẽ quay quanh Trỏi đất 2 vũng. 24 vệ tinh được sắp xếp sao cho trong 1 thời điểm ở 1 nơi trờn Trỏi đất luụn cú thể thấy được cựng lỳc 4 vệ tinh [15,16]. Đõy là yờu cầu của nguyờn lý xỏc định vị trớ cho hệ thống GPS. Sau đõy là hỡnh ảnh vị trớ lý thuyết của cỏc vệ tinh GPS:
Khi quay quanh Trỏi đất, cỏc vệ tinh này liờn tục truyền tớn hiệu xuống Trỏi đất ở 2 tần số súng radio là L1=1575.42MHz và L2=1227.6MHz. Tớn hiệu truyền ở tần số trờn cú khả năng xuyờn qua mõy, thuỷ tinh, nhựa nhưng khụng xuyờn qua được hầu hết cỏc chất rắn như bờ tụng, sắt, thộp... Cỏc vệ tinh chỉ truyền tớn hiệu với cụng suất khỏ nhỏ cỡ 20-50W.
Hỡnh 3.2. Hệ thống vệ tinh GPS bao quanh Trỏi đất.
2. Phần điều khiển dưới mặt đất:
Đõy là cỏc trạm đặt dưới mặt đất với chức năng điều khiển hiệu chỉnh hoạt động của cỏc vệ tinh để đảm bảo cho chỳng hoạt động chớnh xỏc. Phần điều khiển bao gồm cỏc trạm trờn mặt đất, chia thành trạm trung tõm và trạm con. Cỏc trạm con, vận hành tự động, nhận thụng tin từ vệ tinh, gửi tới cho trạm chủ. Sau đú cỏc trạm con gửi thụng tin đó được hiệu chỉnh trở lại, để cỏc vệ tinh biết được vị trớ của chỳng trờn quỹ đạo và thời gian truyền tớn hiệu. Nhờ vậy, cỏc vệ tinh mới cú thể đảm bảo cung cấp thụng tin chớnh xỏc tuyệt đối vào bất kỳ thời điểm nào.
Trạm điều khiển trung tõm làm nhiệm vụ theo dừi trạng thỏi của cỏc vệ tinh, quản lý quỹ đạo vệ tinh và duy trỡ thời gian GPS để từ đú dự đoỏn cỏc thụng số quỹ đạo và