Báo cáo khoa học: "THIẾT BỊ TÍN HIỆU CỦA ĐƯỜNG SẮT CAO TỐC ThS. KIỀU XUÂN ĐƯỜNG pot

THIẾT BỊ TÍN HIỆU CỦA ĐƯỜNG SẮT CAO TỐC


ThS. KIỀU XUÂN ĐƯỜNG
KS. TRẦN CÔNG THUYẾT
Bộ môn Tín hiệu giao thông
Trường Đại học Giao thông Vận tải


Tóm tắt: Đường sắt cao tốc (ĐSCT) là phương tiện vận chuyển hành khách bánh sắt có
tốc độ cao, khối lượng vận chuyển lớn, có khả năng cạnh tranh có hiệu quả với vận chuyển
hàng không ở cự ly ngắn và trung bình.
Đường sắt cao tốc đã được xây dựng và đưa vào khai thác ở nhiều nước trên thế giới,
đặc biệt ở châu Á như Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan và gần đây là Trung Quốc. Ở Việt
Nam, việc nghiên cứu xây dựng ĐSCT đang được xúc tiến. Để hiểu rõ hơn về thiết bị tín hiệu
của ĐSCT, bài báo giới thiệu yêu cầu, tính năng kỹ thuật của những hệ thống thiết bị chủ yếu
dùng cho ĐSCT.
Summary: The Rail Rapid Transit System includes passenger transit vehicles of high
speed and huge traffic capacity; it is possible to compete influentially in comparison with air
transit system in short and medium distances.
Such systems have been contructed and put into operation in lots of countries around the
world, especially in Asia including: Japan, Korea, Taipei, and China. In Vietnam, the
research into rail rapid transit system contruction has been in progress. In order to clarify its
signalling equipment, the article illustrates requirements, characteristics of main signalling
device systems.

ĐT
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Đường sắt cao tốc (ĐSCT) là phương tiện vận chuyển hành khách bánh sắt có tốc độ cao,
khối lượng vận chuyển lớn, có khả năng cạnh tranh có hiệu quả với vận chuyển hàng không ở

cự ly ngắn và trung bình.
Đường sắt cao tốc đã được xây dựng và đưa vào khai thác ở nhiều nước trên thế giới, đặc
biệt ở châu Á như Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan và gần đây là Trung Quốc. Ở nước ta, việc
nghiên cứu xây dựng ĐSCT đang được xúc tiến. Để hiểu rõ hơn về thiết bị Tín hiệu của ĐSCT,
bài báo giới thiệu yêu cầu, tính năng kỹ thuật của những hệ thống thiết bị chủ yếu dùng cho
ĐSCT.
Đường sắt cao tốc là tuyến đường đôi với khổ đường tiêu chuẩn, sử dụng sức kéo điện để
chuyên chở hành khách. Do đoàn tàu vận hành với tốc độ cao nên khoảng cách giữa các ga
thường lớn hơn nhiều so với các tuyến đường sắt chạy với tốc độ thấp. Thông thường khoảng
cách giữa hai ga (khu gian) ở ĐSCT là 40 - 60 km, thậm chí lớn hơn. Ngoài ra, do chỉ vận
chuyển hành khách nên tại các ga chỉ có yêu cầu phục vụ hành khách lên xuống tàu, các tác


nghip k thut, dn dch on tu u thc hin ti cỏc Depo (trm chnh b u mỏy, toa xe),
nờn ng ga b trớ tng i n gin.
II. THIT B TN HIU CA SCT
Do chy tu vi tc cao, gión cỏch gia cỏc on tu ngn, do ú SCT t ra yờu cu
an ton rt cao, c bit i vi thit b Tớn hiu. giỳp ngi Ti x nhn bit c cỏc biu
th ca Tớn hiu iu khin v x lý mt cỏch kp thi v chun xỏc, mt mt cn phi a cỏc
biu th tớn hiu di ng lờn u mỏy, mt khỏc cn cú h thng thit b t ng iu khin
tu tr giỳp cho Ti x khi cn thit. Chớnh vỡ vy, thit b tớn hiu SCT phi thc hin c
cỏc chc nng chớnh sau õy:
- Cú k thut t ng húa cao, thc hin vic giỏm sỏt, khng ch v iu khin cỏc thit b
tớn hiu ga v khu gian (Centralized Train Control-CTC); iu khin gii th, dn lp v chnh
b tu ti cỏc Depo;
- Giỏm sỏt, khng ch tc v t ng iu khin on tu. H thng thit b t ng iu
khin on tu (Automatic Train Control ATC) l h thng hon chnh bao gm:
+ H thng t ng phũng v on tu (Automatic Train Protection - ATP)
+ H thng t ng giỏm sỏt chy tu (Automatic Train Supervision - ATS)
+ H thng t ng lỏi tu (Automatic Train Operation- ATO)

Hệ thống tín hiệu của giao thông bánh sắt
Hệ thống ATC của tuyến đờng
Hệ thống điều khiển tín hiệu Đề Pô
Hệ thống nhánh ATP
Hệ thống nhánh ATS
Hệ thống nhánh ATO
Liên khoá
Đóng đờng
Phòng vệ vợt tốc độ
Khống chế đờng chạy v
Xử lý dữ liệu vận hnh
Quản lý biểu đồ chạy tầu
Điều độ điện v toa xe
Xác định vị trí dừng tầu
Điều chỉnh tốc độ đon tầu
giãn cách giữa các tầu
Trả lời hnh khách
Liên khoá
Khống chế
đờng chạy
Quản lý
duy tu
Điều độ
toa xe

T
Hỡnh1. S khi ca h thng tớn hiu giao thụng bỏnh st cao tc


Bảng hiển thị tổng hợp

Bn biểu đồ
chạy tầu
Bn duy tuBn mô hình/
đo tạo bồi dỡng
Bn điều độ
viên số 1
Bn chủ nhiệm
điều độ
Bn điều độ
viên số 2
LAN
Thiết bị vận hnh
bảng hiển thị
Máy in 1
Máy in 2
Máy vẽ biểu đồ chạy tầu
bộ phận trợ giúp
in ấn
xử lý tin số 2
xử lý tin số 1
đến các ga
giao diện SCADA
đ/k tập trung
giao diện FAS, BAS
giao diện đồng hồ
đến các ga
giao diện SCADA
đ/k tập trung
giao diện FAS, BAS
giao diện đồng hồ

Bộ kết nối số 1
Bộ kết nối số 2

Hỡnh 2. Thit b trung tõm iu khin
1. H thng t ng phũng v on tu (Automatic Train Protection-ATP)
- Chc nng ca h thng:
+ Bo v an ton chy tu v ngn nga on tu chy quỏ tc cho phộp trờn khu
on;
T
+ Thc hin giỏm sỏt v khng ch cỏc thit b tớn hiu;
+ o, xỏc nh v trớ ca on tu, xỏc nh khong cỏch an ton gia cỏc on tu
m bo cỏc on tu vn hnh vi tc cao v an ton;
+ Thc hin truy nhp cỏc biu th tớn hiu, cnh bỏo tr ngi, nhc nh gim tc ,
ng thi truy nhp cỏc thụng s ca on tu v ca tuyn ng;
+ Cú cỏc giao din trao i thụng tin vi cỏc h thng ATS, ATO v on tu.
- H thng ATP liờn tc cp nht cỏc tin tc do thit b mt t thu nhn c v cỏc thụng
s ca on tu; cỏc thụng tin v tuyn ng; khong cỏch t on tu n im dng phớa
trc; tc chy tu cho phộp thụng qua mch in ng ray (hoc cỏc thit b tng ng)
truyn lờn u mỏy.
- Thit b trờn u mỏy hoc thit b Trung tõm iu khin tớnh toỏn xỏc nh tc
phộp ca on tu.
- Thit b o trờn u mỏy xỏc nh tc hin ti ca on tu v so sỏnh vi tc cho
phộp iu chnh tc on tu, m bo on tu luụn chy vi tc cao nhng trong


phm vi tc cho phộp, do ú khong cỏch gia hai on tu cú th rỳt ngn n gii hn an
ton.
2. H thng t ng giỏm sỏt chy tu (Automatic Train Supervision- ATS)
H thng ATS bao gm cỏc thit b trờn u mỏy, cỏc b phn liờn quan mt t nh thit
b truyn tin gia mt t v u mỏy, cỏc giao din kt ni vi h thng ATP v h thng liờn

khúa cỏc ga.
Trung tâm điều khiển ATS
Bộ biểu thị
Chuột
Bn phím
Phân cơ ATS ở Depo toa xe
Đầu cuối ở phòng
điều khiển tín hiệu
Bộ biểu thị
Chuột
Bn phím
Đầu cuối ở phía ban
(tức trực ban toa xe)
Giao diện hiển thị tín hiệu
Hệ liên khoá vi tính
Bộ biểu thị
Chuột
Bn phím
Đầu cuối duy tu
Bộ biểu thị
Chuột
Bn phím
Đi khống chế
Rơle giao diện
(rơle chuyển tiếp tín hiệu)
Mạch điện đờng ray
Cột tín hiệu
Ghi

T

Hỡnh 3. S khi thit b ca h thng ATS Depo toa xe
Chc nng ca h thng ny l thc hin cỏc lnh iu khin t Trung tõm iu khin mt
t khi ng hoc hóm on tu, m bo cho on tu khi hnh ỳng gi v an ton
mc cao nht. m bo cho on tu vn hnh trng thỏi tt nht, khụng xy ra tỡnh trng
tng tc hoc gim tc t ngt, giỳp cho hnh khỏch i tu cú c cm giỏc thoi mỏi v an
ton.
Ngoi ra, h thng cũn m nhim tuyn tin tc liờn quan n vic úng, m ca toa xe.


Trung tâm điều khiển ATS
Bộ biểu thị
Chuột
Bn phím
Bảng chỉ dẫn
Bảng chỉ dẫn hnh khách
Các ga không khống
chế tập trung
hnh khách
nút đóng (TH)
khẩn cấp
bộ biểu thị gửi tầu
Phân cơ ATS ở ga
Bộ biểu thị
Chuột
Bn phím
bộ biểu thị
gửi tầu
nút đóng (TH)
khẩn cấp
máy tính TWC

logic chuyển đổi MĐĐR chính/phụ
MĐĐR chính/ phụ
module điều tiết
Vòng dây TWC
Đầu cuối duy tu
Đi khống chế
(một loại vòng dây thay chức năng MĐĐR)
ga điều khiển tập trung
không có ghi
đến ga đầu cuối
(ga chủ) bên cạnh
đến ga đầu cuối
(ga chủ) bên cạnh
đến ga bên cạnh
đến ga bên cạnh
Bộ biểu thị
Chuột
Bn phím
Bảng chỉ dẫn
Bảng chỉ dẫn hnh khách
Các ga không khống
chế tập trung
hnh khách
nút đóng (TH)
khẩn cấp
bộ biểu thị gửi tầu
Phân cơ ATS ở ga
Bộ biểu thị
Chuột
Bn phím

bộ biểu thị
gửi tầu
nút đóng (TH)
khẩn cấp
TWC
logic chuyển đổi MĐĐR chính/phụ
MĐĐR chính/ phụ
module điều tiết
Vòng dây TWC
Đầu cuối duy tu
Đi khống chế
(một loại vòng dây thay chức năng MĐĐR)
đến ga bên cạnh
đến ga bên cạnh
đến ga đầu cuối
(ga chủ) bên cạnh
đến ga đầu cuối
(ga chủ) bên cạnh
rơle chuyển tiếp
tín hiệu
Cột tín hiệu
Ghi
ga điều khiển tập trung có ghi
Hình 4: Sơ đồ khối thiết bị tín hiệu ở ga của ATS
Mạc h l ogi cMạc h logic
Bộ phận điều chế
mã v giải mã
Bộ phận điều chế
mã v giải mã
logic chuyển đổi MĐĐR chính/phụ

T


3. Hệ thống tự động lái tàu (Automatic Train Operation- ATO)
Hệ thống ATO bao gồm thiết bị ở Trung tâm điều khiển chạy tàu và phân cơ ở các ga,
Depo để kiểm soát hoạt động của thiết bị tín hiệu, thu thập tin tức về tuyến đường, thời tiết v.v.
và truyền về Trung tâm điều khiển các thông tin liên quan và truyền lệnh điều khiển từ Trung
tâm. Thiết bị ở Trung tâm gồm: Hệ thống máy tính trung tâm, các bàn chỉ huy điều độ, bảng
(hoặc màn hình) hiển thị, máy vẽ biểu đồ chạy tàu, máy in…
Hệ thống này thực hiện quá trình giám sát và điều khiển đoàn tàu vận hành, hỗ trợ cho
nhân viên điều độ trong việc quản lý chạy tàu trên tuyến. Hệ thống có các chức năng sau:
- Giám sát và khống chế đối với đoàn tàu thuộc khu đoạn điều độ;
- Giám sát quá trình làm việc của thiết bị chuẩn bị đường chạy và đảm bảo khoảng cách
giữa các đoàn tàu;
- Tự động khống chế các tín hiệu mặt đất để đón gửi tàu theo biểu đồ chạy tàu;
- Vẽ biểu đồ chạy tàu thực tế, tự động lập và điều chỉnh biểu đồ chạy tàu nhằm tối ưu hóa
quá trình vận hành của các đoàn tàu;
- Giám sát quá trình hoạt động của các thiết bị tín hiệu và ghi lại các thao tác của nhân viên
điều độ; thống kê các số liệu liên quan đến chạy tàu;
- Tự động chuyển tiếp các số liệu các đoàn tàu.
III. KẾT LUẬN
Thiết bị Tín hiệu của ĐSCT đóng vai trò hết sức quan trong trong việc chạy tàu an toàn với
tốc độ cao, sức chở lớn. Vì vậy việc nghiên cứu để góp phần chuẩn hóa và áp dụng những thiết
bị Tín hiệu hiện đại, có độ tin cậy cao cho ĐSCT ở Việt Nam là rất cần thiết và cấp bách cho
trước mắt và lâu dài.
ĐT
Tài liệu tham khảo
[1] Vital Processor Interlocking Control System- Alstom Signalling - Inc, 1999;
[2] Automatic Train Control in Rail Rapid Transit – 5 - 1976

[3] Tín hiệu giao thông đô thị bánh sắt – NXB Đường sắt Trung Quốc, 2008♦