Hiện nay trên thế giới có sử dụng 3 phương pháp để xác định vị trí toa xe & đoàn tàu, bao gồm:
2. Định vị đoàn tàu & toa xe thông qua thẻ dữ liệu 3. Định vị đoàn tàu & toa xe thông qua sóng vô tuyến. Định vị đoàn tàu dựa vào liên khoá
Thông thường các thông tin định vị được thu thập từ các hệ thống phát hiện đoạn ray thanh thoát (không chiếm dụng) dựa vào liên khoá trên đường ray với sự chuyển tiếp dữ liệu mức logic (sự chiếm dụng đoạn ray được phát hiện qua mạch điện đường ray hay qua bộ đếm trục).
Giải pháp này làm việc khá tốt khi mà các liên khóa hiện đại (ít nhất liên khóa rơle hay hệ thống liên khóa điện tử) được triển khai trên tòan bộ hệ thống và thiết bị được bảo dưỡng tốt.
Giải pháp này không phải là giải pháp khả thi cho dự án trung tâm OCC của VNR vì những hệ thống này hầu như chưa triển khai áp dụng trong mạng lưới của VNR. Nhiều đoạn ray không có kết nối với liên khóa và hệ thống liên khóa thì hầu hết là cũ kỹ/không phải thiết bị mới. Hơn nữa, các đường truyền thông tin dữ liệu về OCC chỉ có cho 2 đoạn trên tuyến Hà Nội – Tp.HCM. Nếu trong tương lai hệ thống liên khóa hiện đại được triển khai áp dụng thì chúng có thể được sử dụng để cung cấp dữ liệu đầu vào “tự động” bổ sung ở các khu vực mà VNR có thể vẫn còn dựa vào dữ liệu đầu vào thủ công.
Định vị toa xe & đoàn tàu bằng thẻ dữ liệu RFID
Đối với giải pháp kỹ thuật này, tuyến đường ray được trang bị các đầu đọc RFID tại mọi chỗ giao nối và tại các vị trí mà tàu và toa xe có thể thay đổi vị trí, thêm vào hay tách khỏi đoàn tàu (tại nhà ga hay các bến tránh nhau). Các đầu đọc này sẽ gửi các thông tin cuả chúng đến máy chủ trung tâm qua mạng truyền dữ liệu tốc độ cao.
Hệ thống dựa vào thẻ dữ liệu này hoạt động tuyệt vời về phương diện độ chính xác vì sự can thiệp thủ công là rất ít. Tuy nhiên, hệ thống này đòi hỏi có một mạng thông tin dữ liệu phức hợp và các hệ thống đầu đọc rộng lớn trên toàn mạng lưới của VNR và đòi hỏi công việc bảo trì tốt để giữ độ tin cậy của hệ thống cao.
Toàn bộ hệ thống này hoạt động dựa vào hệ thống đầu đọc thẻ trên các tuyến đường ray và tại mỗi toa xe khách, toa xe hàng và mỗi đầu máy đều được trang bị một thẻ dữ liệu.
Các tuyến ray được trang bị các đầu đọc tại mọi chỗ giao nối và cắt ngang (trên toàn quốc) & ở những vị trí mà các đoàn tàu và toa xe có thể thay đổi vị trí.
Những đầu đọc này sẽ chuyển dữ liệu thông tin của chúng về máy chủ trung tâm thông qua một mạng truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao trên toàn quốc.
Sự di chuyển các toa xe và đầu máy qua các đầu đọc thẻ dữ liệu sẽ được ghi nhận và các số hiệu thẻ, số hiệu đầu đọc cũng như dấu thời gian sẽ được truyền đi với tốc độ gần bằng thời gian thực đến cơ sở dữ liệu trung tâm nơi mà một hình ảnh thực tế của các vị trí toa xe & đầu máy trên toàn quốc sẽ được lưu giữ.
Sự hoạt động và độ tin cậy của hệ thống thẻ dữ liệu này là khá, chính xác và ít cần đến sự can thiệp thủ công nếu như hệ thống này được xây dựng thỏa đáng và đầy đủ trên toàn tuyến.
Tuy nhiên, các hệ thống dựa vào thẻ dữ liệu này là có chi phí tương đối cao vì cần có một số lượng lớn các đầu đọc (chi phí mua các đầu đọc cũng như của hệ thống thông tin) và giải pháp định vị và xác định tốc độ các đoàn tàu khi đang di chuyển trên khu gian theo thời gian thực là không khả thi. Vì thế, đề xuất chỉ sử dụng phương pháp này tại các ga lập hàng và các ga lớn, có nhiều đường ray để thuận tiện trong việc xác định vị trí của đoàn tàu khi đang nằm trong nhà ga.
Định vị đoàn tàu nhờ sóng vô tuyến
Một phương án định vị khá phổ biến trên thế giới hiện nay đó là sử dụng sóng vô tuyến giống như các hệ thống định vị đối với các phương tiện đường bộ là dựa vào hệ thống định vị toàn cầu GPS, phương pháp này có ưu điểm là dễ sử dụng và hiện nay đang được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực. Có một số dự án tham khảo đã triển khai trong môi trường đường sắt nơi mà các bộ thiết bị GPS được gắn trên các đầu máy nhằm cung cấp các thông tin định vị độc lập hoặc là cho chính ngành đường sắt hay là cho một bên thứ ba nào khác. Các thông tin định vị toàn cầu GPS thường được truyền về cơ sở dữ liệu trung tâm bằng sóng vô tuyến GSM sử dụng dịch vụ SMS (bản tin ngắn).
Với phương thức truyền dẫn thông tin vô tuyến này thì có một vài lựa chọn (thông tin vệ tinh, thông tin di động công cộng - GSM, mạng lưới vô tuyến của riêng Đường Sắt Việt Nam), tuy nhiên do thực tế là mạng lưới thông tin vô tuyến của riêng đường sắt Việt Nam hiện nay chưa được triển khai và các mạng lưới GSM công cộng đang được sử dụng ngày một rộng rãi và có chi phí sử dụng ngày càng rẻ hơn, do đó nên sử dụng mạng lưới GSM công cộng cho thông tin giữa tàu và trung tâm OCC. Hiện nay, các mạng lưới GSM tại Việt Nam đã có tầm phủ sóng rộng khắp và thậm chí đến những vùng sâu vùng xa, ít nhất là đến các xã, do vậy đảm bảo được việc phủ sóng đến tất cả các ga trên tuyến.
Vì vậy, trường hợp xấu nhất là ở một số khu vực của Đường sắt Việt Nam không phủ sóng GSM thì Ngành Đường sắt cần phải thương thảo với các nhà cung cấp dịch vụ di động GSM để bổ sung thêm các trạm BTS phục vụ cho mục đích này.
Với khả năng định vị và xác định tốc độ các đoàn tàu khi đang di chuyển trên khu gian theo thời gian thực của hệ thống GPS, kiến nghị sử dụng công nghệ GPS cho phương án định vị đoàn tàu trên khu gian kết hợp với công nghệ nhận dạng vô tuyến RFID cho phương án định vị đoàn tàu và toa xe trong khu vực ga thành một hệ thống định vị hoàn chỉnh cho toàn bộ mạng lưới của Đường sắt Việt Nam.
Hệ thống gắn trên tàu phục vụ cho hệ thống định vị dựa vào GPS gồm có các bộ phận chủ yếu sau:
- Môđun thu nhận GPS
- Bộ xử lý để xử lý các thông tin GPS (vẽ sơ đồ hành trình của đoàn tàu trên tuyến và hiển thị lên bảng thông tin tại trung tâm OCC): Hệ thống này có thể là một hệ thống đơn giản với các thuộc tính được lập trình sẵn như xác định vị trí, xác định tốc độ của đoàn tàu …
- Môđun GSM/GPRS cho việc truyền thông với OCC và các ga trung gian. Nhưng cũng có thể sử dụng hệ thống thông tin thoại.
- Bộ điều khiển gắn trên tàu (Onboard Control Unit) để đăng nhập các số hiệu của lái tàu và đầu máy để hỗ trợ trung tâm OCC trong việc nhận diện đoàn tàu. Hay cho phép trung tâm OCC gửi thông tin đến lái tàu.
Tuy nhiên, vì thiết bị GPS chỉ được gắn trên đầu máy nên chỉ có thông tin định vị đoàn tàu được thu nhận thông qua việc định vị đầu máy. Vị trí toa xe có
thể được truy ra từ vị trí đoàn tàu khi chúng là một phần của đoàn tàu. Ngoài ra, các nhân viên nhà ga phải cung cấp các thông tin liên quan về thành phần đoàn tàu khi tàu được xác lập .
Khi đoàn tàu đã vào hẳn trong ga thì việc định vị các toa xe riêng biệt sẽ được xác định bằng công nghệ nhận dạng vô tuyến RFID, các toa xe sẽ được nhận dạng tự động khi đi vào đường ray hoặc sẽ được các nhân viên nhà ga nhận dạng bằng các máy đọc số liệu cầm tay.