Tàu không người lái hoạt động như thế nào?

Đã có rất nhiều sự quan tâm xung quanh xe tự lái trong những năm gần đây. Tuy nhiên, việc tạo ra công nghệ này đòi hỏi phải sử dụng các thuật toán phức tạp và hiểu biết sâu sắc về điều kiện giao thông, các quy định an toàn, tâm lý con người khi lái xe, đường viền và nhiều biến số khác.

Mặt khác, tàu không người lái được thiết kế và chế tạo đơn giản hơn nhiều so với xe tải hoặc ô tô không người lái. Việc điều hướng một đoàn tàu đơn giản hơn vì đường đi của nó 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 chen lấn vào và ra khỏi đường của nó, không giống như người lái ô tô.

Các cấp độ khác nhau của tự động hóa tàu hỏa

Chế độ do người lái điều khiển: tàu được điều khiển mà không cần bất kỳ hệ thống hỗ trợ nào. Người lái tàu điều khiển tàu dựa trên tầm nhìn, trong khi tín hiệu đèn cố định điều khiển hoạt động 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: người lái điều khiển lái và phanh tàu bằng tay. Tuy nhiên, hệ thống bảo vệ tàu liên tục theo dõi tốc độ của nó. Ngoài ra, thông tin thống kê về lệnh di chuyển hiện tại của các đoàn tàu khác trong mạng lưới liên tục được hiển thị trên cabin lái xe để hỗ trợ.

Chế độ bán tự động: công việc duy nhất của người lái là khởi động động cơ. Hệ thống lái tự động sẽ tiếp quản tất cả các công việc sau đó. Nó có toàn quyền kiểm soát chuyển động của tàu giữa hai ga, bao gồm cả việc dừng tàu chính xác tại sân ga cũng như việc mở và đóng cửa.

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

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

Công nghệ đằng sau tự động hóa không người lái

Công nghệ được sử dụng trên tàu không người lái được gọi là Communication Based Train Control (CBTC – Điều khiển chạy tàu dựa trên thông tin liên lạc). Công nghệ này liên quan đến việc liên lạc giữa tàu và thiết bị trên đường ray để quản lý tất cả giao thông đường sắt. Phương pháp này xác định chính xác vị trí đoàn tàu, căn chỉnh sai lệch và độ ổn định của đường ray 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.

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

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

Các tính năng bổ sung giúp công nghệ không người lái thành công

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

Những hệ thống như vậy giúp loại bỏ nguy cơ gặp tai nạn trên đường ray và cải thiện đáng kể hiệu quả của hệ thống. Nếu hành khách kích hoạt phanh khẩn cấp, trung tâm điều khiển có thể đánh giá tình hình trên tàu với sự hỗ trợ giám sát khu vực hành khách. Các đầu báo khói bên trong tàu và trên đường ray sẽ báo cáo về phòng điều khiển trong trường hợp có hỏa hoạn. Điều này cho phép hệ thống hiểu được tình huống, đưa ra các điểm dừng cần thiết và nhanh chóng.

Hệ thống đường sắt đường dài

Đường sắt đường dài có những thách thức nhất định mà các tuyến đường sắt đô thị không gặp phải. Những thách thức này bao gồm sự xâm lấn của động vật, điều kiện thời tiết khắc nghiệt và ô tô cản trở đường đi của tàu trên đường sắt. Tuy nhiên, tàu không người lái vẫn có thể thành công trong những trường hợp như vậy, ngay cả khi Trung tâm Kiểm soát Vận hành ở cách xa nhiều dặm.

Mạng lưới đường sắt không người lái cho phép máy tính kiểm soát hệ thống và cho phép chúng tiếp cận những nơi không thể tiếp cận bằng cách thiết lập các cảm biến và máy dò trên toàn tuyến đường sắt. Điều này cung cấp khả năng kiểm soát hiệu quả và không thiên vị trên toàn bộ mạng. Mặc dù luôn có nguy cơ xảy ra lỗi mạng vì mọi hệ thống đều có lỗ hổng, nhưng điều quan trọng là chọn hệ thống có ít lỗ hổng nhất. Vì vậy, những chuyến tàu không người lái có tiếp viên đường sắt sẽ tốt hơn cho hệ thống đường sắt đường dài.