Tàu không người lái hoạt động như thế nào?

Tàu không người lái hoạt động thông qua công nghệ Điều Khiển Tàu Dựa Trên Thông Tin Liên Lạc (CBTC - Communication Based Train Control). Hệ thống này tạo điều kiện liên lạc giữa tàu và thiết bị đường sắt để quản lý toàn bộ giao thông trên đường sắt.

Xe tự lái đã thu hút sự quan tâm rất lớn trong những năm gần đây. Tuy nhiên, việc phát triển công nghệ này đòi hỏi sử dụng các thuật toán phức tạp và hiểu biết sâu rộng về điều kiện giao thông, quy định an toàn, tâm lý người lái, đường biên và nhiều yếu tố khác.

So với xe tải hoặc ô tô không người lái, tàu không người lái được thiết kế và chế tạo đơn giản hơn nhiều. Việc điều hướng một đoàn tàu đơn giản hơn vì đường đi của chúng được giới hạn hoàn toàn trong mạng lưới đường sắt. Vì vậy, người điều khiển tàu không cần phải lo lắng về việc các đoàn tàu khác cản trở hoặc rời khỏi đường của chúng, không giống như người lái ô tô.

Các cấp độ tự động hóa của tàu hỏa

Chế độ do người lái điều khiển: Tàu được điều khiển mà không cần hệ thống hỗ trợ nào. Người lái tàu điều khiển dựa trên tầm nhìn, trong khi tín hiệu đèn cố định điều khiển hoạt động trên đường sắt. Đây là hệ thống phổ biến trong việc đi lại bằng tàu hỏa ở các thành phố lớn trên toàn thế giới.

Chế độ tự động một phần:

Chế độ tự động bán: Nhiệm vụ chính của người lái chỉ là khởi động động cơ. Hệ thống lái tự động sẽ tiếp tục thực hiện tất cả các nhiệm vụ sau đó. Nó hoàn toàn kiểm soát chuyển động của tàu giữa các ga, bao gồm cả việc dừng tàu một cách chính xác tại sân ga cũng như việc mở và đóng cửa.

Chế độ tự động không người lái: hệ thống lái tự động có khả năng kiểm soát hoàn toàn quá trình khởi hành, di chuyển giữa các ga, dừng tàu tự động cũng như việc mở và đóng cửa. Trong trường hợp cần thiết, các cửa có thể được mở lại tự động dựa trên phân tích của hệ thống. Trong tình huống lượng hành khách lớn, các đoàn tàu bổ sung sẽ được đưa vào vận hành chỉ bằng một nút nhấn. Tuy nhiên, người lái tàu vẫn cần có mặt trên tàu để can thiệp trong các tình huống khẩn cấp hoặc không thường xuyên, chẳng hạn như sự cố kỹ thuật.

Chế độ tự động không có người giám sát: tất cả các hoạt động của tàu đều được điều khiển và giám sát tự động, giống như ở chế độ tự động không người lái, trừ việc không có người lái hoặc tiếp viên trên tàu. Tàu có khả năng tự động ghép nối và tách đoàn tàu, ổn định bogey, điều khiển mở rộng từ xa và các tùy chọn sửa chữa từ xa là các điều khiển bổ sung, cùng với tất cả các điều khiển ở chế độ tự động không người lái.

Công nghệ đằng sau tự động hóa không người lái

Công nghệ được áp dụng trên tàu không người lái được gọi là Điều Khiển Chạy Tàu Dựa Trên Thông Tin Liên Lạc (CBTC - Communication Based Train Control). Công nghệ này liên quan đến việc liên lạc giữa tàu và thiết bị trên đường sắt để quản lý toàn bộ giao thông đường sắt. Phương pháp này xác định chính xác vị trí của đoàn tàu, điều chỉnh sai biệt và độ ổn định của đường sắt chính xác hơn các hệ thống tín hiệu truyền thống. Điều này đảm bảo hiệu quả và an toàn cao hơn cho cả thiết bị và hành khách.

Hệ thống đường sắt dành cho tàu điện ngầm thường yêu cầu sự can thiệp và điều khiển của người lái tàu, trong khi chức năng của tàu hỗ trợ CBTC dựa trên dữ liệu do con người cung cấp và sự tự hiểu biết. Trong hầu hết các mạng đường sắt CBTC, việc truyền dữ liệu giữa tàu và thiết bị bên đường được thực hiện thông qua mạng truyền tín hiệu không dây, bao gồm hệ thống toàn cầu cho đường sắt thông tin di động (GSM-R) và mạng không dây cục bộ (WLAN).

Tàu không người lái tiết kiệm năng lượng thông qua việc tối ưu hóa khả năng tăng tốc, lực kéo, phanh êm và kiểm soát lượng điện năng. Dựa trên dữ liệu tuyến được tạo ra bởi trung tâm điều khiển, hệ thống tự động tính toán chính xác vị trí và cách thức tăng tốc hoặc phanh tàu để đảm bảo thời gian đến và đi chính xác nhất. Nhân viên trên tàu có thể được tuyển dụng làm tiếp viên để phục vụ hành khách và hành động ngay lập tức trong trường hợp khẩn cấp.

Các tính năng bổ sung hỗ trợ thành công của công nghệ không người lái

Để thực hiện công nghệ tàu không người lái, các hệ thống bổ sung như giám sát đường ray, màn hình ga, hệ thống phòng ngừa xâm nhập và hệ thống viễn thám là cần thiết.

Những hệ thống này giúp giảm thiểu rủi ro tai nạn trên đường sắt và cải thiện hiệu suất của hệ thống đáng kể. Trong trường hợp hành khách kích hoạt phanh khẩn cấp, trung tâm kiểm soát có thể đánh giá tình hình trên tàu với sự hỗ trợ giám sát khu vực hành khách. Các báo động khói bên trong tàu và trên đường sắt sẽ thông báo đến trung tâm điều khiển trong trường hợp có hỏa hoạn. Điều này cho phép hệ thống đưa ra các điểm dừng cần thiết và ứng phó nhanh chóng với tình huống.

Hệ thống đường sắt dài đường

Đường sắt dài đường đối mặt với những thách thức đặc biệt mà đường sắt đô thị không gặp phải. Những thách thức này bao gồm xâm nhập của động vật, điều kiện thời tiết khắc nghiệt và sự cản trở từ ô tô trên đường sắt. Tuy nhiên, tàu không người lái vẫn có thể thành công trong những tình huống như vậy, ngay cả khi Trung tâm Điều Khiển Vận Hành cách xa hàng dặm.

Mạng lưới đường sắt không người lái cho phép máy tính kiểm soát và tiếp cận các vị trí không thể tiếp cận thông qua việc lắp đặt cảm biến và máy dò trên toàn bộ đường sắt. Điều này cung cấp khả năng kiểm soát hiệu quả và công bằng trên toàn mạng. Mặc dù luôn có nguy cơ lỗi mạng vì mọi hệ thống đều có lỗ hổng, nhưng điều quan trọng là chọn hệ thống ít lỗ hổng nhất. Vì vậy, các chuyến tàu không người lái với tiếp viên đường sắt sẽ đảm bảo an toàn hơn cho hệ thống đường sắt dài đường.