Nh chúng ta đó biết, một trong những nguyờn nhõn đỏng kể gõy lờn tai nạn đường sắt là việc chạy tàu vượt tốc. Khi đoàn tàu chạy quỏ tốc độ ho phộp, nú cú thể xảy ra mất an toàn bất cứ khi nào với cỏc tai nạn như: trật bỏnh tàu, tàu chui cột hiệu (tàu chạy qua tớn hiệu cấm),… đõy là những sự cố rất nguy hiểm cú thể dẫn đến những tai nạn lớn trong đường sắt. Đặc biệt hơn, với hệ thống đường sắt với cơ sở hạ tầng cũn kộm như Việt Nam chúng ta (như nền đường ray khụng thực sự chắc chắn, thiết bị hóm của đoàn tàu cũn kộm,…) thỡ vấn đề vượt tốc cú thể đem lại những hậu quả khụn lường hơn. Vỡ vậy, việc cảnh bỏo tốc độ đoàn tàu là một biện phỏp hết sức quan trọng nhằm đảm bảo an toàn trong quỏ trỡnh chạy tàu. Với thụng tin định vị mà đoàn tàu cú thể thu được khi lắp đặt mỏy thu DGPS ta cú thể xõy dựng lờn một hệ thống cảnh bỏo dựa trờn ứng dụng này. Sau đõy ta sẽ xem xột hệ thống tự động cảnh bỏo tốc độ đoàn tàu ứng dụng DGPS.
Hệ thống được thể hiện bởi sơ đồ khối hỡnh 28.
Thành phần của hệ thống bao gồm:
• Mỏy thu DGPS cú chức năng định vị đoàn tàu.
• Khối điều khiển: là bộ phận trung tõm của hệ thống cú chức năng thu nhận cỏc dữ liệu đầu vào, xử lý và đưa ra lệnh điều khiển.
• Khối cảnh bỏo cú chức năng cảnh bỏo cho tài xế biết tỡnh trạng của đoàn tàu, việc cảnh bỏo cú thể bằng õm thanh, ỏnh sỏng hoặc kết hợp cả hai,…
• Khối hóm khẩn cấp cú chức năng hóm khẩn cấp đoàn tàu khi cần thiết.
• Khối cơ sở dữ liệu bao gồm thụng tin về cỏc tuyến đường, tốc độ cho phộp tàu chạy trờn mỗi khu đoạn. Khối này cũng cú thể là một bản đồ số hay chỉ chứa thụng tin nh phần trờn đó núi, ở đõy xin phộp khụng được nhắc lại.
• Ngoài ra cũn cú bộ phận tiếp nhận tỏc động của tài xế.
Hỡnh 28: Sơ đồ khối hệ thống tự động cảnh bỏo tàu vượt tốc
Chức năng hệ thống:
• Tự động cảnh bỏo đoàn tàu khi đoàn tàu chạy vượt tốc.
• Tự động điều chỉnh tốc độ đoàn tàu khi tài xế khụng điều chỉnh tốc độ chạy tàu xuống dưới tốc độ chạy tàu cho phộp sau một thời gian nào đú.
• Tự động dừng tàu khẩn cấp khi cần thiết.
Trong lưu đồ trờn: TĐTT là tốc độ thực tế của đoàn tàu, TĐCP là tốc độ cho phộp của đoàn tàu.
Nguyờn lý hoạt động:
Nguyờn lý hoạt động của hệ thống được miờu tả qua lưu đồ thuật toỏn nh
Khi bắt đầu bật mỏy thu, mỏy thu DGPS thu tớn hiệu để xỏc định vị trớ và vận tốc của đoàn tàu một cỏch liờn tục. Dựa vào thụng tin về vị trớ của đoàn tàu, khối điều khiển sẽ xỏc định được tốc độ lớn nhất cho phộp đoàn tàu chạy trờn khu đoạn đú (thụng tin về tốc này cú chứa trong khối cơ sở dữ liệu, chỉ cần mỏy thu xỏc định được vị trớ đoàn tàu, khối này ngay lập tức cú thể đỏp ứng ra tốc độ cho phộp của khu đoạn nơi đoàn tàu đang chạy), sau đú nú sẽ so sỏnh tốc độ thực tế của đoàn tàu với tốc độ cho phộp. Nếu tốc độ thực tế của đoàn tàu nhỏ hơn tốc độ cho phộp hệ thống sẽ tiếp tục xỏc định vị trớ mới và tốc độ mới để so sỏnh tiờp. Nếu tốc độ đoàn tàu vượt quỏ tốc độ cho phộp, khối điều khiển sẽ kớch hoạt khối cảnh bỏo cho tài xế biết tỡnh trạng của đoàn tàu. Hệ thống sẽ trễ một thời gian để chờ tài xế điều chỉnh tốc độ của đoàn tàu (ở đõy vớ dụ lấy trễ là 30 giõy). Sau khi kết thỳc 30 giõy trễ nú sẽ kiểm tra tỏc động của tài xế (tài xế nhấn nút chỳ ý để ngắt cảnh bỏo, chứng tỏ rằng mỡnh đó biết được trạng thỏi của đoàn tàu).
• Nếu tài xế khụng cú tỏc động, hệ thống sẽ cập nhật tốc độ hiện tại của đoàn tàu, sau đú lại so sỏnh tốc độ này với tốc độ cho phộp của khu đoạn. Nếu tốc độ này nhỏ hơn tốc độ cho phộp của đoàn tàu, hệ thống sẽ đưa ra lệnh ngắt cảnh bỏo và sau đú trở về bước xỏc định vị trớ và vận tốc ban đầu. Nếu tốc độ của đoàn tàu vẫn lớn hơn hoặc bằng tốc độ cho phộp, hệ thống sẽ kớch hoạt khối hóm khẩn cấp để tự động dừng đoàn tàu.
• Nếu tài xế cú tỏc động hệ thống lại cập nhật tốc độ mới của đoàn tàu để so sỏnh với tốc độ cho phộp, và cứ nh thế chu trỡnh trong khung kẻ gạch sẽ được lặp lại.
Khi đoàn tàu chạy vượt tốc mà tài xế liờn tục nhấn nút chỳ ý thỡ hệ thống sẽ khụng khởi động hệ thống hóm khẩn cấp.
Ngoài ra hệ thống cũn cú thờm khối ghi sự kiện, khối này cú chức năng giống như một hộp đen trờn mỏy bay, nú sẽ ghi lại tất cả những trường hợp, sự
cố mà đoàn tàu chạy vượt tốc bao gồm thụng tin như: tốc độ thực tế khi vượt tốc, vị trớ mà đoàn tàu vượt tốc (thuộc km số bao nhiờu, khu đoạn nào,…), tốc độ thực tế cho phộp, cỏc tỏc động của tài xế, ngày giờ khi tàu chạy vượt tốc, … Cỏc thụng tin này sẽ là một thụng tin quan trọng để sau đú cú thể phõn tớch cỏc sự cố đó xảy ra.
Như trờn ta đó xem xột hai hệ thống cảnh bỏo tự động đoàn tàu cho hai chức năng cảnh bỏo khỏc nhau, nhưng cựng chung một mục đớch đú là nõng cao an toàn cho chạy tàu. Cú thể thấy, với việc ỏp dụng cụng nghệ DGPS thỡ cỏc thiết bị tương đối đơn giản. Hai hệ thống trờn hoàn toàn cú thể kết hợp lại và lắp đặt trờn đoàn tàu (ở đõy xin phộp khụng được giới thiệu). Với sự kết hợp nh vậy hệ thống sẽ mang lại hiệu quả ứng dụng cao hơn.