Loại thẻ này có gắn pin (có loại sử dụng pin gắn cố định trong thẻ, có loại sử dụng pin rời).
- Phương thức hoạt động: thẻ hoạt động sẽ tự động phát ra tín hiệu trong một bán kính khoảng 100m để tự động phát tín hiệu đến cho các bộ phận đọc và truyền thông tin được mã hóa.
- Hạn chế của thẻ hoạt động: thẻ không thể hoạt động nếu không có pin, đắt và có kích thước tương đối lớn
- Lợi điểm của thẻ hoạt động: tầm phủ sóng lớn (hơn 100m), có thể sử dụng các nguồn điện để hoạt động. Trong tương lai gần, các thẻ hoạt động có thể sẽ mang nhưng chức năng sau:
+ Khả năng tư kiểm soát và theo dõi sản phẩm nó gắn vào. + Có khả năng lưu trữ dung lượng thông tin rất lớn.
+ Có thể được gắn với bộ phận tìm kiếm mạng lưới tự động, cho phép nó lựa chọn kênh truyền thông tốt nhất.
2.2.2.5. Các phƣơng thức truyền thông của công nghệ RFID
Công nghệ RFID sử dụng 3 phương thức truyền thông dựa trên tần số của sóng radio như Bảng sau.
Tần số Đặc tính Tần số thấp (100 – 500 kHz) Sử dụng trong phạm vi ngắn và trung bình. Chi phí thấp Tốc độ đọc dữ liệu thấp Tần số trung bình (10- 15MHz) Sử dụng trong phạm vi ngắn và trung bình. Chi phí thấp Tốc độ đọc dữ liệu trung bình Tần số cao 850 - 950 MHz, 2.4-5.8 GHz Sử dụng trong phạm vi bán kính rộng. Chi phí cao Tốc độ đọc dữ liệu cao
2.2.2.6. Những ƣu điểm của công nghệ RFID
RFID không phải là phương pháp duy nhất giúp nhận dạng đối tượng. Trước RFID người ta đã sử dụng rộng rãi một phương pháp khác, đó là mã vạch. Ngày nay chúng ta có thể thấy mã vạch trên hầu hết các sản phẩm thương mại, từ đồ điện tử, đồ điện gia dụng tới các thực phẩm đóng hộp. Người ta sử dụng mã vạch trong các nhà máy, siêu thị… để quản lý nguồn gốc, thông tin, giá thành sản phẩm. Sở dĩ mã vạch được sử dụng rộng rãi như vậy là nhờ tính tiện lợi của nó. Toàn bộ thông tin về một sản phẩm đều có thể thu được thông qua nội dung chứa trên mã vạch. Việc đọc mã vạch được thực hiện dễ dàng và nhanh chóng nhờ có thiết bị đọc mã vạch.
Vậy tại sao người ta phải nghĩ đến việc sử dụng RFID thay thế cho mã vạch? Điểm khác nhau chính giữa hai phương pháp loại tín hiệu mà chúng sử dụng: tín hiệu radio đối với RFID, và tín hiệu quang học đối với mã vạch. Để đọc mã vạch gắn trên một đối tượng, người thao tác phải cầm thiết bị đọc mã vạch trên tay, hướng đầu đọc vào mã vạch sao cho khoảng cách phải đủ gần và phải theo một hướng nhất định để thiết bị có thể nhận dạng được hình ảnh của mã vạch. Đối với RFID, chỉ cần các thẻ nằm trong tầm nhận biết của anten là anten có thể đọc được ngay nội dung của thẻ. Do vậy bên cạnh những tính năng tương tự với mã vạch, RFID còn có một số lợi thế sau:
- Các thẻ có thể được đọc gần như đồng thời với khối lượng lớn. Các đối tượng được gắn thẻ có thể nằm trong kho chứa hoặc thùng chứa hàng.
- Thẻ RFID bền hơn mã vạch. Chúng có được chế tạo từ các hợp chất đặc biệt để chống lại sự phá hủy của hóa chất và nhiệt độ.
- Thẻ RFID không những có thể đọc mà còn có thể ghi thông tin. Mã vạch chỉ chứa thông tin cố định, không thay đổi được.
- Thẻ RFID có thể chứa được một lượng thông tin lớn hơn nhiều so với mã vạch. - Việc đọc mã vạch yêu cầu tác động của con người, thẻ RFID thì không.
So với mã vạch, RFID có ưu thế vượt trội trong nhiều ứng dụng định vị, nhận dạng đối tượng và thu thập dữ liệu tự động. Tuy nhiên, bên cạnh những ưu thế mà RFID mang lại, chúng ta phải chịu một chi phí cao hơn so với sử dụng mã vạch. Do vậy khi ứng dụng RFID, cần cân nhắc giữa lợi ích thu được và chi phí đầu tư để có thể đem lại hiệu quả đầu tư tốt nhất.
2.2.2.7. Phạm vi ứng dụng của công nghệ RFID
Hiện tại RFID đang được sử dụng cho các mục đích sau:
- Quản lý các đối tượng có giá trị trong cùng một khu vực địa lý, chẳng hạn quản lý máy tính xách tay của một tòa nhà, thiết bị y tế của một bệnh viện, sách trong thư viện,... Các đối tượng này có thể được quản lý về mặt số lượng, loại, trạng thái, hạn sử dụng,...
- Quản lý trạng thái của các đối tượng trong quá trình vận chuyển giữa các khu vực địa lý khác nhau, điển hình là trong các dây chuyền cung ứng thiết bị, nguyên liệu, hàng hóa giữa các vùng khác nhau.
- Chứng thực nguồn gốc của hàng hóa, chống lại việc vận chuyển và tiêu thụ hàng giả.
2.2.2.8. Kiến nghị ứng dụng trong định vị đoàn tàu ở ĐSVN
Công nghệ RFID hiện nay cũng đang được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực định vị toa xe của ngành đường sắt trên thế giới. Theo thông tin từ Internet, công nghệ này đang được áp dụng hết sức rộng rãi tại đường sắt nhiều nước trên thế giới như Australia, Áo, Bỉ, Canada, Trung Quốc, Pháp, Đức, Hồng Kông, Italia, Nhật Bản, Ba Lan,, Thuỵ Điển. Đan Mạch, Anh, Mỹ... Đường sắt Trung Quốc, Hiệp hội đường sắt Bắc Mỹ và Liên minh đường sắt quốc tế đã thiết lập tiêu chuẩn thống nhất về công nghệ này.
Với các tính năng ưu việt và khá phổ biến của công nghệ RFID như đã phân tích ở trên, trong khuôn khổ bài luận văn này đề xuất sử dụng công nghệ RFID trong việc xác định vị trí đoàn tàu khi đang ở trong khu vực ga. Các thẻ RFID sẽ được gắn trên các đầu máy và các toa xe, các đầu đọc thẻ sẽ được lắp tại các cửa ngõ vào ga và tại các nơi đoàn tàu sẽ thay đổi thành phần của nó, các đầu đọc thẻ này sẽ đọc các thông tin về đầu máy và toa xe được gửi đi từ các thẻ gắn trên đoàn tàu, sau đó các thông tin này được gửi đến các ga và trung tâm điều hành vận tải thông qua hệ thống truyền dãn ADSL trong ga.
Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động cụ thể của hệ thống sẽ được thể hiện ở Chương III.
CHƢƠNG III
LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ, GIẢI PHÁP KỸ THUẬT
3.1. LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ
3.1.1. Yêu cầu đối với Trung tâm điều hành vận tải tƣơng lai [1],[3],[4]
Trung tâm điều hành vận tải đường sắt - OCC, với tư cách là cốt lõi hoạt động của mạng lưới Đường sắt Việt Nam, sau khi nhận yêu cầu về các tàu khách và tàu hàng sẽ chịu trách nhiệm lên kế hoạch chi tiết cho các nguồn lực cần thiết để vận hành chạy tàu. Để hoạt động điều hành vận tải của trung tâm đạt hiệu quả cao thì các vấn đề quan trọng sau đây cần phải đạt được:
3.1.1.1. Độ tin cậy trong việc xác định vị trí đoàn tàu
Do hiện tại các thiết bị truyền dẫn và hệ thống thông tin, tín hiệu hiện đại chưa được lắp đặt trên toàn mạng lưới của Đường sắt Việt Nam (nơi sẽ cung cấp thông tin về vị trí của đoàn tàu và các đặc tính của nó), nên các bộ định vị toàn cầu đặt trên các đầu máy sẽ cung cấp các thông tin này thông qua mạng thông tiin di động GSM và độ tin, cậy chính xác cũng phụ thuộc công nghệ này. Công nghệ định vị đoàn tàu sử dụng hệ thống định vị toàn cầu GPS của Bộ quốc phòng Mỹ, hệ thống này đảm bảo đủ độ chính xác và tin cậy nhưng có thể bị khoá kênh cung cấp cho dân sự trong trường hợp xảy ra xung đột (do đó trong tương lai cần phải phát triển thêm các hệ thống định vị khác để dự phòng). Bộ định vị đoàn tàu GPS đặt trên đầu máy sẽ xác định vị trí của đoàn tàu, số hiệu nhận dạng của đoàn tàu và gửi các dữ liệu này qua đường truyền vô tuyến của mạng thông tin di động mặt đất GSM tới trung tâm điều hành vận tải để đánh giá.
Do chiều dài đường trong ga ngắn, các đoàn tàu dồn đôi khi chiếm dụng đường của khu gian. Khi thiết bị tín hiệu giám sát việc chiếm dụng đường bị mất, đoàn tàu dồn có thể gây nguy hiểm cho các đoàn tàu thông thường. Để thông báo cho người gửi đón đường về các hoạt động dồn dịch và số liệu về các đoàn tàu dồn hiện có trong khu vực nhà ga, đoàn tàu cũng sẽ được trang bị thêm các thiết bị định vị toa xe riêng biệt để xác định vị trí khi nằm trong nhà ga.
3.1.1.2. Lập biểu đồ chạy tàu bằng máy tính
Lập biểu đồ chạy tàu bằng máy vi tính sẽ tính toán thời gian chạy tàu và quãng đường đi được một cách chính xác nhất theo công lệnh về tốc độ chạy tàu, các biểu đồ này cũng sẽ được cập nhật liên tục và hiển thị on-line, các lái tàu chỉ việc dựa vào đó để điều chỉnh tốc độ của đoàn tàu.
Hơn nữa, bảng thời gian chạy tàu trên đường dành cho tài xế sẽ được phân tích. Chương trình sẽ sử dụng các dữ liệu về đường (bán kính cong, độ dốc, độ nhấp nhô, chiều dài đường tránh trong ga và chiều dài các khu gian) và các dữ liệu về đoàn tàu (lực kéo, lực hãm, trọng lượng đoàn tàu) để tính toán biểu đồ. Đòi hỏi các thiết bị có khả năng điều chỉnh biểu đồ thời gian.
3.1.1.3. Kiểm soát chạy tàu và đánh giá khả năng vận hành
Thông tin về vị trí đoàn tàu và thời gian sẽ được sử dụng cho việc so sánh vị trí của đoàn tàu theo kế hoạch và thực tế. Tình trạng xung đột sẽ được dự báo trước, các cảnh báo hiện tượng vượt tàu, chạy quá tốc độ sẽ được đưa ra kịp thời. Trong trường hợp không giải quyết được tình trạng xung đột, hệ thống sẽ kích hoạt hệ thống báo động trên bàn của giám sát viên và điều độ viên. Các dữ liệu về chạy tàu sẽ được ghi lại và đánh giá; các báo cáo định kỳ sẽ thông báo cho lãnh đạo Đường sắt Việt Nam về chất lượng và tình hình hoạt động và vận hành của toàn bộ hệ thống.
3.1.1.4. Tối ƣu hoá việc sử dụng đầu máy toa xe và nhân viên phục vụ
Mô đun “Quản lý con người và đầu máy toa xe” sẽ ghi lại các dữ liệu về vị trí, tính sẵn sàng và hoạt động của đầu máy, toa xe khách, toa xe hàng trên toàn bộ mạng lưới đường sắt. Dữ liệu về con người sẽ được xử lý cùng với kế hoạch đầu máy, toa xe. Việc kết hợp dữ liệu kế hoạch thời gian, con người, vị trí đầu máy toa xe và tính sẵn sàng sẽ tạo ra hiệu quả cao trong việc lập kế hoạch phân công công việc có tính đến việc xem xét thời gian nghỉ của nhân viên và xí nghiệp sửa chữa, bảo dưỡng của đầu máy, toa xe.
3.1.1.5. Cải thiện thông tin và dịch vụ cho trực ban hoá vận
Mô đun này sẽ cải thiện chất lượng dịch vụ cho khách hàng và người chuyển hàng bằng cách đưa ra thông tin về: ví dụ: “hệ thống thông tin hậu cần” sẽ cung cấp cho các khách hàng đã đăng ký và những người điều hành có thẩm quyền các dữ liệu về thời gian thực tế, độ tin cậy và tiện ích như kế hoạch chạy tàu hàng, tính sẵn sàng và loại toa xe, mã hàng, chi phí vận chuyển, vị trí của thiết bị vận chuyển và hàng hoá. Hệ thống còn cải thiện công tác quản lý hàng ngày, việc đưa ra các quyết định, kiểm soát sự lưu thông hàng hoá của khách hàng và dự báo thời gian, địa điểm đến. Hệ thống cũng sẽ cung cấp tiểu sử của hàng hoá.
“Trực ban hoá vận” sẽ thu thập số liệu về chủng loại toa xe, vị trí, điều kiện và thành phần đoàn tàu ở các ga giao nhận hàng hoá, bãi tập kết hàng và các xưởng sửa chữa. Thông tin sẽ được truyền qua thiết bị vô tuyến nhập số liệu cầm tay đến trực ban thống kê của nhà ga để thu thập những dữ liệu này truyền đến cơ sở dữ liệu của “trung tâm điều hành vận tải”.
Dựa trên quan điểm về công nghệ mới, trung tâm điều hành vận tải tương lai sẽ bao gồm một Trung tâm ĐHVT (OCC) chịu tránh nhiệm chính và hai OCC trực thuộc (hay còn gọi là Trung tâm ĐHVT khu vực - RCC).
Hình 3.1. Các trung tâm điều hành vận tải đề xuất
Một Trung tâm ĐHVT khu vực - RCC đặt tại Hà Nội nằm cạnh trung tâm OCC chính chịu trách nhiệm điều hành tuyến đường sắt phía Bắc, và một đặt tại tại Sài Gòn quản lý tuyến đường sắt phía nam, xem hình 3.1.
Trung tâm điều hành vận tải tương lai sẽ có các chức năng chủ yếu sau: Xác định chính xác vị trí của đoàn tàu kể cả tàu dồn dịch và tàu công
vụ,
Lập biểu đồ chạy tàu bằng máy tính,
Kiểm soát chạy tàu, đánh giá công việc chạy tàu,
Tối ưu hoá việc sử dụng đầu máy, toa xe và các nhân viên được phân công,
Cải thiện thông tin và dịch vụ cho người điều hành hàng hoá,
Các chức năng khác như điều khiển từ xa các thiết bị đường dây và nhà
OCC gồm RCC
ga sẽ được bổ sung sau. Theo các tiêu chí trên thì tiêu chí xác định được chính xác vị trí và tốc độ của đoàn tàu trên tuyến là cực kỳ quan trọng và đóng vai trò then chốt cho sự hoạt động hiệu quả của một trung tâm điều hành vận tải. Trong khuôn khổ bài luận văn này chỉ nghiên cứu và lựa chọn công nghệ cho việc định vị đoàn tàu và toa xe trên toàn tuyến đường sắt.
3.1.2. Lựa chọn công nghệ [1],[4]
3.1.2.1. Các nguyên tắc của hệ thống định vị
Hiện tại, Đường Sắt Việt Nam đang ghi nhận vị trí các đoàn tàu, toa xe, hay đầu máy hoàn tòan bằng quá trình xử lý thủ công. Khi tàu rời khỏi ga, nhân viên điều độ nhà ga ghi chép lại thời gian xuất phát và mã hiệu của đoàn tàu và thông báo cho nhân viên điều độ của nhà ga kế tiếp bằng điện thoại. Khi tàu nằm ở trong ga thì nhân viên nhà ga tiến hành ghi chép lại các thông số liên quan như mã hiệu tàu, mã hiệu đường ray đang chiếm dụng … và báo về trung tâm OCC về các vị trí mới (các toa xe trong khu vực tập trung, đầu máy trong Depot, các đoàn tàu khi chúng được lập mới / tháo dỡ và khi đến hay rời ga) bằng điện thoại.
Điều này có nghĩa:
Thông tin sẵn sàng cho các nhà ga, bãi, depot nhưng không có thông tin trên tuyến giữa các ga. Các đoàn tàu được các nhân viên trung tâm OCC định vị theo thứ tự lôgíc giữa các ga liền kề vì không thể thực hiện tại tất cả các ga trên toàn tuyến;
Độ tin cậy của thông tin phụ thuộc phần lớn vào một chuỗi thông tin bởi con người. Nếu một mắt xích bị khuyết thì thông tin bị mất hay không chính xác.
Hệ thống định vị mới về lý thuyết có thể và sẽ được thiết kế và bố trí để đáp ứng mọi mức yêu cầu khả thi về thông tin chi tiết và tin cậy v.v. Tuy nhiên, vì chi phí là một yếu tố, nó cần được xem xét để quyết định một hệ thống định vị cung cấp thông tin ít nhất cũng đạt mức yêu cầu như hiện nay (vì toàn bộ hoạt động của Đường Sắt Việt Nam đang dựa vào nó) nhưng với mức độ chính xác và tin cậy cao hơn và tiện lợi. Để đạt được yêu cầu này, thì một hệ thống định vị tự động với đòi hỏi tối thiểu sự hỗ trợ bằng thủ công là cần thiết.
3.1.2.2. Lựa chọn công nghệ định vị
Hiện nay trên thế giới có sử dụng 3 phương pháp để xác định vị trí toa xe & đoàn tàu, bao gồm: