Hệ thống thông tin tín hiệu trong đường sắt đô thị tại TP.HCM

BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ

HỆ THỐNG THÔNG TIN TÍN HIỆU
TRONG ĐƯỜNG SẮT ĐÔ THỊ
TẠI TP.HCM

1.

GIỚI THIỆU

Trang 26


Hệ thống thông tin tín hiệu (SS) là hệ thống chủ đạo của tuyến tàu điện ngầm
Metro Bến Thành – Suối Tiên của thành phố trong vai trò điều khiển vận hành chủ
đạo các đoàn tàu, đảm bảo sự vận hành khoa học và an toàn cho các đoàn tàu trên
toàn tuyến, kể cả khu vực Đề-pô nhằm lưu thông hiệu quả, phục vụ hành khách
không bị gián đoạn.
Hệ thống thông tin tín hiệu có các chức năng chính là tự động phát hiện đoàn tàu
(TD), bảo vệ đoàn tàu tự động (ATP), giám sát đoàn tàu tự động (ATS), vận hành
đoàn tàu tự động (ATO), liên khóa ghi trong khu ga và Đề-pô, hệ thống truyền dữ
liệu (DTS), hệ thống mô tả hành trình đoàn tàu (TDS), hệ thống bảo vệ tàu chạy quá
vị trí quy định (ORP) và những hệ thống phụ trợ khác.
Hệ thống ATP/ATO sử dụng công nghệ CBTC (hình 1.1) mới nhất với thời gian
giãn cách giữa các đoàn tàu là 2’10’’, trong đó các hệ thống phát hiện đoàn tàu và
liên lạc qua lại không tùy thuộc vào các trang thiết bị qua mạch điện đường ray. Vị
trí toàn bộ các đoàn tàu được phát hiện bởi sóng vô tuyến về con tàu tương ứng qua
2 lần truyền thông tin giữa ăng ten phía trước đoàn tàu, ăngten phía sau đoàn tàu và
các trạm vô tuyến mặt đất. Với việc sử dụng công nghệ CBTC, các trang thiết bị
được lắp đặt trên mặt đất ít hơn nhiều so với trang thiết bị của hệ thống mạch điện
đường ray tuyền thống, do vậy tổng chi phí của hệ thống tín hiệu giảm hơn (Sơ đồ

mô phỏng hệ thống thông tin tín hiệu dùng công nghệ CBTC ở phụ lục 3).

Trang 26


Biểu đồ tốc độ

Trạm vô tuyến dưới đường

Bộ thu-phát để điều chỉnh vị trí

Dữ liệu về vị trí tàu B
Dữ liệu về vị trí tàu A

Trang 26


Hình 1.1 – Nguyên tắc hoạt động của công nghệ CBTC

Ưu điểm của công nghệ CBTC:
-

Giảm thiểu khoảng cách chạy tàu: CBTC sử dụng hệ thống điều khiển đặt trên
tàu với khả năng tự phát hiện vị trí theo khái niệm khối di động.
Tính linh động: công nghệ CBTC không cần công tác lắp đặt điều chỉnh lại
mạch điện đường ray và các thiết bị khác vì:
• Vị trí đoàn tàu được phát hiện bởi chính nó (không cần mạch điện
đường ray).
• Thông tin về vị trí đoàn tàu được chuyển bằng các trạm vô tuyến (được
lắp đặt trong giai đoạn đầu, không cần lắp đặt thêm).

• Thông tin tín hiệu cần thiết giữa đoàn tàu và OCC được truyền tải bằng
sóng vô tuyến.
- Cần ít duy tu bảo dưỡng hơn.

Nhược điểm của công nghệ CBTC là sóng vô tuyến dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu
động và hư hỏng phần mềm; không có khả năng phát hiện sự cố đường ray và phát
hiện đoàn tàu khi mất nguồn hoặc trên các ga có ghi nên cần lắp đặt thêm hệ thống
mạch điện đường ray để dự phòng và để điều khiển ở khu Đề-pô.
2. KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG THÔNG TIN TÍN HIỆU THEO KHU VỰC
TRÊN CHÍNH TUYẾN VÀ ĐƯỜNG DẪN VÀO ĐỀ-PÔ

1.1

Trên những đoạn này hệ thống SS được bố trí những hệ thống và thiết bị sau:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
2.2

Hệ thống ATP (bao gồm các trạm vô tuyến đặt dưới đất và trên tàu).
Hệ thống ATO (bao gồm các thiết bị ATO dưới đất và trên tàu).
Hệ thống liên khóa ghi IL.
Hệ thống phát hiện đoàn tàu TD.

Hệ thống truyền dữ liệu DTS.
Hệ thống mô tả mã số đoàn tàu.
Hệ thống hiển thị thông tin hành khách.
Hệ thống cung cấp điện dự phòng liên tục (UPS).
Hệ thống điều khiển máy quay ghi.
Các thiết bị cần thiết khác.

TRUNG TÂM ĐIỀU HÀNH VẬN TẢI (OCC)

Trang 26


Các đoàn tàu trên chính tuyến, đoạn dẫn vào Đề-pô và khu vực Đề-pô được giám
sát bởi trung tâm điều độ. Trung tâm điều độ gốm các hệ thống thiết bị sau:
• Hệ thống truyền dữ liệu DTS.
• Hệ thống giám sát tàu tự động ATS.
• Ghế ngồi và bản điều khiển.
• Máy chủ cho hệ thống ATS.
• Màn hình theo dõi, máy chiếu giám sát lưu thông.
• Máy in màu.
• Thiết bị giao diện.
• Hệ thống cung cấp điện.
• Hệ thống cung cấp điện dự phòng UPS.
• Đồng hồ chủ và các thiết bị khác.
KHU ĐỀ-PÔ
Khu vực Đề-pô được chia thành 2 khu:
• Khu vực từ bãi đỗ tàu trong Đề-pô đến đường dẫn vào Đề-pô và đến
các đường dồn tàu được giám sát bởi nhân viên điều hành lưu thông.
• Khu bảo dưỡng tàu được giám sát bởi nhân viên điều hành Đề-pô và
đầu máy toa xe.

2.3

Tại khu vực Đề-pô bố trí các thiết bị hệ thống sau:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•

Hệ thống bảo vệ tàu tự động (chỉ tại khu vực có nhân viên điều hành lưu
thông và các đường dồn).
Hệ thống liên khóa (toàn bộ khu Đề-pô, trừ bãi bảo dưỡng).
Hệ thống phát hiện đoàn tàu.
Hệ thống truyền dữ liệu.
Hệ thống bảo vệ tàu chạy quá vị trí qui định.
Hệ thống điều khiển máy quay ghi.
Tín hiệu mặt đất.
Hệ thống cung cấp điện.
Hệ thống cung cấp điện dự phòng liên tục.
Các thiết bị khác.

TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN DỰ PHÒNG (BCC)
Trong trường hợp không thể sử dụng được bàn điều khiển ở OCC thì bàn
điều khiển dự phòng sẽ được thay thế để thực hiện các chức năng của OCC. Bình

thường thì trung tâm BCC được sử dụng để huấn luyện nhân viên điều độ.
Tại BCC lắp đặt các hệ thống sau:
2.4

Trang 26


•
•
•
•

Ghế và bàn điều khiển.
Thiết bị mô phỏng chạy tàu phục vụ cho công tác huấn luyện.
Thiết bị mô phỏng nhà ga phục vụ cho công tác huấn luyện.
Các thiết bị khác.

CƠ SỞ BẢO DƯỠNG TRONG ĐỀ-PÔ
Cơ sở bảo dưỡng được xây dựng trong khu bảo dưỡng chính của Đề-pô. Gồm
hệ thống giám sát tín hiệu và các thiết bị khác.

2.5

3. CÁC CHẾ ĐỘ ĐIỀU KHIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN TÍN HIỆU
Các chế độ hoạt động của hệ thống thông tin tín hiệu đoàn tàu được mô tả theo sơ
đồ khu vực sau:

Hình 3.1 – Các chế độ hoạt động theo khu vực

3.1 CHẾ ĐỘ ATO/ATP:

Khi hệ thống ATP được kích hoạt thì chế độ ATO sẵn sàng làm việc, trong
đó hệ thống ATO làm việc dưới tốc độ kiểm soát và cho phép bởi ATP. Hệ thống
ATO điều chỉnh tự động tốc độ đoàn tàu, khởi động lại đoàn tàu từ tín hiệu dừng,
đóng mở cửa chắn ke ga. Chế độ ATP/ATO hoạt động toàn bộ khu gian từ ga Bến
Thành đến ga Suối Tiên, còn đường dẫn vào ga Suối Tiên và bãi đỗ tàu trong khu
Đề-pô sẽ không được lắp đặt hệ thống ATO mặc dù hệ thống ATP đã được lắp đặt.

Trang 26


3.2 CHẾ ĐỘ BẢO VỆ TÀU TỰ ĐỘNG THÔNG THƯỜNG
Chế độ ATP vận hành bình thường tại đoạn dẫn vào Đề-pô, bãi đỗ tàu, ở các
đường chứa tàu và các đường dồn trong Đề-pô. Khi sử dụng chế độ ATP thì đoàn
tàu được điều khiển bởi người lái và sử dụng tín hiệu đầu máy.
Chế độ ATP thông thường hay khẩn cấp đều hoạt động từ các hệ thống ATP
phối hợp là hệ thống ATP trên tàu, ATP mặt đất.
Hệ thống ATP trên tàu tính toán biểu đồ tốc độ trên cơ sở vị trí đoàn tàu phía
trước, liên tục so sánh tốc độ thực tế với tốc độ mục tiêu ứng với từng đoạn đường
để trung tâm điều độ xử lí điều khiển tốc độ của đoàn tàu. Tự động sử dụng hãm
thường hay hãm khẩn cấp khi cần thiết.
Hệ thống ATP dưới mặt đất xác nhận vị trí của mỗi đoàn tàu trên toàn khu gian
rồi truyền thông tin về đoàn tàu phía trước cho đoàn tàu phía sau. Truyền tín hiệu
thay đổi chế độ trong các khu vực, nơi mà chế độ vận hành phải được thay đổi
tới/từ chế độ tín hiệu mặt đất/chế độ ATP tới đoàn tàu trên đường dồn trong Đề-pô.
3.3 CHẾ ĐỘ BẢO VỆ TÀU TỰ ĐỘNG KHẨN CẤP
Chế độ vận hành khẩn cấp được lựa chọn trong phân khu lắp đặt ATP khi hệ
thống ATP dưới mặt đất bị sự cố. Khi chế độ này được lựa chọn, hệ thống ATP trên
tàu bảo vệ để tốc độ của đoàn tàu không vượt quá tốc độ giới hạn cho phép khi vận
hành khẩn cấp (tốc độ giới hạn trong khoảng 25km/h). Lúc này các biểu thị trên đầu
máy sẽ thể hiện để người lái tàu thay đổi chế độ ATP hoặc ATO đến khi nào tàu

đến phân khu bình thường hoặc hệ thống ATP dưới mặt đất trở lại trạng thái bình
thường.
3.4 CHẾ ĐỘ BẢO VỆ TÀU TỰ ĐỘNG KHI NGẮT NGUỒN ĐIỆN
Chế độ ngắt nguồn điện được lựa chọn khi hệ thống ATP trên tàu không hoạt
động, hệ thống ATP dự phòng trên tàu sẽ bảo vệ để vận tốc của đoàn tàu không
vượt quá vận tốc giới hạn khi vận hành khẩn cấp (giới hạn trong khoảng 15km/h).
3.5 CHẾ ĐỘ TÍN HIỆU MẶT ĐẤT
Chế độ tín hiệu mặt đất dùng để điều độ ở xưởng sửa chữa tàu, các đường rửa,
đường vệ sinh toa xe, đường đặt thiết bị tiện bánh xe, đường kiểm tra và dồn tàu.
Tín hiệu mặt đất được lắp đặt ở vị trí đầu và cuối ray bên cạnh đường ray. Tín hiệu

Trang 26


có hai cơ cấu biểu thị, gồm một biểu thị màu đỏ chỉ định dừng tàu và một biểu thị
màu cam chỉ định cho phép. Hệ thống tín hiệu này được liên khóa bởi hệ thống liên
khóa để đảm bảo việc điều khiển đoàn tàu được an toàn.
4.

CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN TÍN HIỆU

4.1 HỆ THỐNG PHÁT HIỆN ĐOÀN TÀU (TD)
Hệ thống phát hiện đoàn tàu được lắp đặt trên chính tuyến, khu vực từ chính
tuyến vào Đề-pô và khu Đề-pô (trừ khu vực bảo dưỡng). Tất cả các đoàn tàu trên
toàn tuyến và các phương tiện (trừ các toa xe bảo dưỡng) sẽ được phát hiện bất cứ
khi nào di chuyển hoặc dừng đều thuộc các chệ độ vận hành.
Anten Vô tuyến chuyên dụng

Bộ xử lý

Bộ xử lý

Tốc kế

Hệ thống phát hiện đoàn tàu đặt dưới mặt đất
Anten thu phát trên tàu
Bộ thu-phát tín hiệu để điều chính khoảng c

Hình 4.1 – Nguyên lý của bộ tự phát hiện đoàn tàu

Vị trí của đoàn tàu được tính toán bởi số vòng quay của cặp trục bánh tàu đo
được từ tốc kế. Các máy thu phát cần thiết đối với vị trí đầu tiên của đoàn tàu và
điều chỉnh vị trí. Máy thu phát truyền dữ liệu về vị trí tới đoàn tàu. Ở đây, sự cố
đường ray được phát hiện trên toàn khu gian.
Việc tính toán vị trí đoàn tàu với thiết bị tự phát hiện là truyền thông tin tới
các trạm vô tuyến mặt đất bằng sóng vô tuyến chuyên dụng (công nghệ CBTC).
Trạm vô tuyến mặt đất truyền thông tin về vị trí đoàn tàu phía trước cho đoàn tàu

Trang 26


phía sau và thiết bị ATP trên từng đoàn tàu sẽ tự điều khiển tốc độ để giữ cự ly an
toàn đối với các đoàn tàu khác.
Công nghệ CBTC không thể phân biệt được các vị trí chiếm dụng của đoàn
tàu tại các đường trong ga có ghi, vì vậy ở những ga có ghi này và khu vực Đề-pô
sử dụng hệ thống phát hiện đoàn tàu bằng mạch điện đường ray tần số âm thanh
(xem phụ lục 1).
Việc phát hiện đoàn tàu với công nghệ CBTC được tuyền tới hệ thống liên
khóa IL, hệ thống IL này thực hiện điều khiển và khóa đường chạy. Bên cạnh đó vị
trí đoàn tàu được truyền tới trung tâm OCC và được thể hiện trên bảng hiển thị, bàn

điều khiển và tại đây sẽ sử dụng các thông tin điều khiển bởi hệ thống tự động giám
sát đoàn tàu ATS.
4.2 HỆ THỐNG LIÊN KHÓA IL
Hệ thống liên khóa bao gồm hệ thống tập trung và riêng lẻ để đảm bảo cho tàu
vận hành an toàn trong khu vực ga có ghi. Giao diện của hệ thống IL với TC và ghi
thông qua các cực điện tử. Hệ thống này điều khiển, khóa các ghi và đường chạy
tàu. Nguyên lý của hệ thống IL gồm 3 nguyên lý sau:
a.

Khi đường tàu chạy được xác lập và sau khi các ghi liên quan đã khai
thông theo đúng đường chạy đó, hệ thống IL sẽ khóa ghi cho đến khi tàu
chạy qua.

b.

Hệ thống IL đảm bảo không cho tàu ở các đường khác chạy vào đường
chạy đã được xác lập.

c.

Mạch điện đường ray của đường chạy đã được xác lập sẽ kiểm tra xem
đường chạy đó có thanh thoát hay không.

Với chức năng của hệ thống IL nêu ở trên, tàu có thể vận hành một cách an toàn
trong khu vực ga.

Trang 26


(3LT)

(53T)

(51T)

52

Ray 51T, 53T và 3LT phải được nhả ra
51

53

E

4L
3L

Trang 26


2L

Hình 4.2 – Nguyên lý của hệ thống liên khóa

Để đảm bảo tính kinh tế thì hệ thống IL ở ga Tân Cảng điều khiển và khóa
các ghi và đường chạy trong ga An Phú và Bình Thái. Vì vậy hệ thống IL được lắp
đặt ở Bến Thành, Tân Cảng, Suối Tiên và Đề-pô.
Hệ thống IL được điều khiển từ hệ thống ATS. Hệ thống ATS được lắp đặt ở
Ghi 51, 52 và 53 được khóa tại vị trí thông thường
trung tâm điều độ OCC và hệ thống này tự dộng đưa ra dữ liệu điều khiển đường

chạy tới mỗi hệ thống IL theo biểu đồ chạy tàu. Nếu hệ thống ATS có lỗi thì ghi có
thể được điều khiển bằng tay trên bàn thao tác bởi điều độ viên.
Hệ thống IL độc lập với hệ thống TD (trừ mạch điện đường ray) và hệ thống
ATP. Ngay cả khi hệ thống TD hay hệ thống ATP bị sự cố thì hệ thống IL vẫn làm
việc.
Các đường chạy giữa nhà xưởng sửa chữa chính, đường vệ sinh toa xe,
Tuyến gây va chạm 2LE và 4LE
đường kiểm tra chạy thử, đường dồn sẽ được điều khiển bằng tay bởi nhân viên
điều độ trong Đề-pô.
4.3 HỆ THỐNG BẢO VỆ TÀU TỰ ĐỘNG ATP
Hệ thống ATP được thiết lập ở mặt đất và trên tàu. Hệ thống ATP trên tàu có các
chức năng sau:
•

Chức năng điều khiển giãn cách đoàn tàu: Tốc độ đoàn tàu được điều khiển
theo tốc độ tính toán cho phép trên tàu trên cơ sở dữ liệu về khu vực của hành
trình chạy tàu từ thiết bị mặt đất

•

Điều khiển tốc độ hạn chế lâu dài: Tốc độ đoàn tàu được điều khiển theo tốc
độ tính toán cho phép trên biểu đồ bởi dữ liệu về tốc độ giới hạn bởi địa hình
như độ dốc, độ cong, điểm rẽ ghi trên cơ cở giữ liệu từ trên tàu.

•

Điều khiển tốc độ hạn chế tạm thời: Tốc độ đoàn tàu được điều khiển theo
tốc độ tính toán cho phép bởi tốc độ hạn chế tạm thời trên cơ sở dữ liệu được
lấy từ dưới lề đường.

•
•
•

Liên tục so sánh tốc độ thực tế với tốc độ mục tiêu.
Tự động sử dụng hãm thường khi tốc độ thực tế vượt quá tốc độ mục tiêu.
Tự động sử dụng hãm khẩn cấp khi đoàn tàu đi vào khu vực cần phải hãm
khẩn cấp và khu bảo vệ chạy quá vị trí quy định.

Trang 26


Tốc độ tối đa

Tốc độ tối đa

Tính toán vị trí đoàn tàu

Sơ đồ kiểm tra tốcTốc
độđộtrong
tối đa 100ms
Trang 26


Hình 4.3 – Tính toán biểu đồ tốc độ

Hệ thống ATP lắp đặt dưới đất có các chức năng sau:
•
•
•

•
•
•
•

Xác nhận vị trí của mỗi đoàn tàu hoạt động trên toàn bộ khu gian với chế độ
ATP/ATO.
Truyền thông tin về vị trí đoàn tàu phía trước cho đoàn tàu phía sau.
Truyền thông tin đường chạy trong ga có ghi và khu Đề-pô về trung tâm điều
độ.
Truyền số liệu về vị trí đoàn tàu từ các máy thu phát dùng đề điều chỉnh vị trí
tới từng đoàn tàu.
Phối hợp với hệ thống liên khóa và truyền thông tin về các điều kiện của
đường chạy, vị trí tàu đề cả MĐĐR và các điều kiện cần thiết khác.
Truyền dữ liệu bảo vệ tàu chạy quá vị trí quy định trong khu vực.
Tuyền tín hiệu thay đổi chế độ trong các khu vực, nơi mà chế độ vận hành
phải được thay đổi tới/từ chế độ tín hiệu mặt đất/chế độ ATP tới đoàn tàu trên
đường dồn tàu trong Đề-pô.

4.4 HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐOÀN TÀU ATC
Tín hiệu tốc độ an toàn ở từng khu gian được truyền lên toàn tuyến. Tàu nhận
tín hiệu này, máy tính trên tàu sẽ lập ra biểu đồ tốc độ an toàn cho đoàn tàu và tốc
độ này được hiển thị trên cabin lái. Nếu tàu chạy quá vận tốc cho phép, hãm sẽ tự
động tác động lên đoàn tàu làm cho đoàn tàu dừng lại khu gian 01. Khu gian 02 là
phân khu dự phòng (phân khu tới gần) khi tàu chạy quá. Nếu tàu chạy vào phân
khu này (02) thì hãm khẩn cấp sẽ tự động tác động lên đoàn tàu (hình 4.4).

Trang 26

Hình 4.4 – Mô hình hoạt động của hệ thống ATC trên tàu

Trên thực tế với hai tàu chạy, nếu tàu trước chạy chậm lại hoặc dừng lại thì
có khả năng tàu phía sau tiến gần đến và gây va chạm với tàu trước. Để chạy tàu
liền kề chạy với vận tốc như nhau và bảo đảm được khoảng cách như hình vẽ trên
thì sẽ an toàn một cách an toàn cần thiết phải đảm bảo được một cự ly nhất định
giữa 2 tàu. Trong trường hợp tàu trước đang dừng lại thì phải làm cho tàu sau dừng
lại ngay phân khu gian 01. Tại phân khu 01 thì hãm thường sẽ tự động tác động.
Kết cấu của hệ thống ATC:
Ở đầu đoàn tàu có gắn một ăngten để thu tín hiệu tốc độ cho phép truyền từ
ray. Tín hiệu này được truyền liên tục lên thiết bị nhận tín hiệu ATC và được xử lý.
Vì tín hiệu lấy từ ray là tín hiệu điều biến nên nó sẽ được giải điều biến (tách tín
hiệu) tại thiết bị nhận tín hiệu này.
Sau khi nhận dữ liệu về tốc độ, máy tính sẽ lập ra biểu đồ tốc độ và so sánh
với tốc độ thực tế của đoàn tàu (tốc độ thực tế đo bằng tốc kế). Nếu tốc độ thực tế
vượt quá biểu đồ tốc độ thì hãm sẽ tự động tác động.

Trang 26


Hình 4.5 – Các thiết bị của hệ thống ATC trên tàu

4.5 HỆ THỐNG VẬN HÀNH TÀU TỰ ĐỘNG ATO
Hệ thống ATO tự động điều chỉnh tốc độ đoàn tàu từ tín hiệu được xử lý ở ATP
bằng việc điều chỉnh nguồn điện sức kéo, lao theo đà khi tắt nguồn điện và giảm tốc
bằng thiết bị hãm. ATO có thể dừng tàu đúng vị trí quy định ở từng ga với các
thông tin về vị trí được truyền từ các máy thu-phát dưới đất. Ngoài ra hệ thống
ATO còn có chức năng khởi động lại đoàn tàu từ tín hiệu dừng. Chế độ ATP/ATO
có thể chuyển sang chế độ ATP bất cứ lúc nào mà không bị hạn chế bởi người lái
tàu.

Cửa đoàn tàu được mở thủ công bởi người lái, nhưng hệ thống ATO mặt đất
truyền tín hiệu cho phép mở cửa tới trang thiết bị của hệ thống ATO trên tàu theo
mệnh lệnh của ngăn cản hành khách khi mà người lái tàu mở sai cửa. Tàu không thể
khởi hành nếu cửa tàu chưa được đóng lại trong trường hợp áp dụng hay không áp
dụng chế độ ATP/ATO. Hệ thống ATO cũng điều khiển đóng mở cửa chắn ke ga
trong các nhà ga.

Trang 26


Hình 4.6 – Kết cấu hệ thống ATO trên tàu

Tốc độ giới hạn bởi ATC
+2km/h
Tốc độ cho phép
-2km/h

Lao theo đà
Lao theo đà
Tốc độ giảm
Tốc độ tăng

Vùng tốc độ bị giới hạn
(ví dụ qua đường cong)
Tốc
Tốc độ
độ giảm
tăng

Ga

Ga
Hình 4.7 – Những thao tác điều khiển chạy tàu của hệ thống ATO

Trang 26


Hình 4.8 – Hệ thống ATO dưới mặt đất

Hệ thống ATO dưới đất có các chức năng sau:
Hệ thống ATO dưới mặt đất có chức năng:
Đảm bảo dừng tàu ở vị trí quy định trong ga, kiểm soát cửa ke ga.
Cách vị trí dừng tàu ở ga 400m~500m người ta lắp đặt một thiết bị thu phát P1 để
truyền thông tin vị trí lên đoàn tàu. Cách 20m lắp đặt máy thu phát P2, cách 3m lắp
đặt máy thu phát P3. Các thiết bị thu phát này sẽ truyền thông tin vị trí lên đoàn tàu
đảm bảo đoàn tàu dừng ở đúng vị trí quy định. Thiết bị thu phát P4 sẽ truyền thông
tin tàu đang mở cửa lên thiết bị ATO dưới mặt đất để điều khiển cửa ke ga một
cách chính xác. Khi máy thu phát trên tàu chạy đến vị trí của máy thu phát trên mặt
đất, sóng điện từ từ máy thu phát trên tàu sẽ chuyển xuống máy thu phát trên mặt
đất. Lúc đó thông tin lưu trữ trong máy thu phát trên mặt đất sẽ được truyền lên
tàu.
-

-

4.6 HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐOÀN TÀU TỰ ĐỘNG ATS
Hệ thống ATS có chức năng giám sát hành trình đoàn tàu, chức năng xác lập
đường chạy, chức năng theo dõi đoàn tàu và chức năng điều chỉnh sự vận hành của
đoàn tàu và ghi chép lại quá trình vận hành.

Trang 26

Hình 4.9 – Hệ thống tự động giám sát ở trung tâm điều độ OCC

Trang 26


Hệ thống ATS kết nối các thông tin cần thiết cho quá trình việc vận hành của đoàn
tàu từ vị trí của đoàn tàu trên tuyến với hệ thống truyền dữ liệu.
Kết cấu của hệ thống ATS được mô tả như hình 4.9.
Các chức năng chính của hệ thống ATS được cụ thể hóa như sau:
4.6.1 Chức năng giám sát hành trình đoàn tàu:
Ở đây có thể hiểu “hành trình đoàn tàu” là “biểu đồ”. Biểu đồ thực được tạo
ra từ biểu đồ cơ sở đã được hoàn thành bởi điều độ viên vận chuyển với sự hổ trợ
bởi hệ thống lập biểu đồ và dữ liệu hoàn chỉnh về khu vực, đường cong, độ dốc…
Biểu đồ thực được giám sát trên cơ sở chạy tàu thực tế trong hệ thống ATS.
Hệ thống ATS xác lập đường chạy để chuẩn bị cho việc gửi tàu ra ga. Trong
trường hợp thay đổi biểu đồ chạy tàu sẽ thay đổi theo biểu đồ thực.
4.6.2 Chức năng theo dõi đoàn tàu:
Tất cả các đoàn tàu luôn luôn được theo dõi trên cơ sở các dữ liệu phát hiện
đoàn tàu và dữ liệu thu nhận số hiệu đoàn tàu và hiển thị vị trí, số hiệu của đoàn tàu
trên bảng hiển thị.
Dữ liệu về số hiệu đoàn tàu theo trình tự trong máy tính và dữ liệu về số hiệu
đoàn tàu từ thiết bị thu nhận luôn được so sánh và nếu xuất hiện sự không thống
nhất thì tín hiệu báo động sẽ thông báo.
4.6.3 Chức năng xác lập đường chạy tàu:
Hệ thống xác lập đường chạy tự động (ARS) xác lập tất cả các đường chạy ở
các ga và tuyến đường vào Đề-pô đến các đường chứa tàu trong Đề-pô một cách tự
động hoặc thủ công (bằng tay). Bàn điều khiển xác lập đường chạy bằng thủ công
nhằm khắc phục sự cố được lắp đặt độc lập bên cạnh bàn điều khiển của hệ thống

ATS.
Chức năng xác lập đường chạy tàu bao gồm 3 chế độ xác lập:
-

Xác lập đường chạy tự động trên cơ sở biểu đồ thực.
Xác lập đường chạy thủ công (bằng tay) từ hệ thống ATS
Xác lập đường chạy thủ công đối với hệ thống ARC khi xảy ra sự cố.

Trang 26


Việc xác lập đường chạy bằng tay từ hệ thống ATS có khả năng chuyển sang
chế độ xác lập đường chạy tự động để đảm bảo sự vận hành bình thường của đoàn
tàu.
Đường chạy đón tàu được xác lập khi đoàn tàu đi đến gần phân khu để đảm
bảo rằng việc xác lập đường chạy không làm ảnh hưởng đến việc thay đổi tốc độ
đoàn tàu. Đường chạy gửi tàu được xác lập trước khi gửi tàu ra ga một thời gian
ngắn, nhưng khi đoàn tàu khởi hành trễ thì đường chạy được xác lập tức thời.
4.6.4 Chức năng điều chỉnh sự vận hành của đoàn tàu:
Khi vận hành đoàn tàu có khả năng xảy ra các sự cố như ngắn mạch, cháy
nổ… thì hệ thống ATS hỗ trợ điều độ viên và tự động điều chỉnh việc vận hành
đoàn tàu được an toàn.
Hệ thống ATS có khả năng khôi phục việc trễ tàu bằng cách:
•
•
•

Điều chỉnh thời gian dừng tàu ở các ga và ga đầu cuối một cách tự động.
Điều chỉnh thời gian giãn cách giữa đoàn tàu bị trễ với đoàn tàu phía trước và
đoàn tàu phía sau nó một cách tự động.

Tự động đưa ra quyết định tối ưu nhất khi xảy ra va chạm giữa các đoàn tàu
do có đoàn tàu trễ.

Khi có sự thay đổi nào về biểu đồ vận hành nhằm tối ưu chạy tàu thì hệ thống
ATS tự động thông báo cho điều độ viên để điều chỉnh việc vận hành. Khi không
thể thực hiện chạy tàu bằng biểu đồ thực vì có sự cố thì việc chạy tàu ở cự ly giãn
cách chuẩn phải được thực hiện bằng dữ liệu nhập vào từ biểu đồ chạy tàu.
4.6.5 Chức năng ghi chép về quá trình vận hành:
•
•
•

Ghi chép thời gian đi và đến của mỗi đoàn tàu.
Các bản ghi chép so sánh quá trình chạy tàu bằng biểu đồ thực và thời gian
thực.
Các bản ghi chép về các sự cố.

Trang 26


5. HỆ THỐNG TÍN HIỆU PHỤ TRỢ HỖN HỢP
5.1 HỆ THỐNG XÁC NHẬN SỐ HIỆU ĐOÀN TÀU
Hệ thống xác nhận số hiệu đoàn tàu được lắp đặt nhằm mục đích thu thập các
số hiệu của các đoàn tàu hiện tại một cách tự động và có thể quản lý chạy tàu một
cách chính xác. Thiết bị xác lập và truyền dẫn số hiệu đoàn tàu và vị trí của nó tới
thiết bị thu nhận dưới đất được đặt trên buồng lái. Thiết bị thu nhận truyền đến hệ
thống ATS để kiểm tra và xử lí.
5.2 HỆ THỐNG MÔ TẢ HÀNH TRÌNH ĐOÀN TÀU TDS
Hệ thống mô tả hành trình đoàn tàu cung cấp cho nhân viên nhà ga và Đề-pô
các thông tin về sự di chuyển của đoàn tàu nhận được từ hệ thống ATS, vị trí chiếm

dụng của đoàn tàu trên mỗi đường ray, biểu đồ chạy tàu hiện tại và biểu đồ thực. Hệ
thống này được lắp đặt ở văn phòng của mỗi ga và phòng quản lý tài xế.
5.3 HỆ THỐNG GIÁM SÁT TÍN HIỆU
Hệ thống giám sát tín hiệu dùng để giám sát và cung cấp các thông tin về tình
trạng làm việc của hệ thống, các sự cố, các thông tin cho việc bảo dưỡng và sự di
chuyển của các hệ thống phụ trợ kể cả hệ thống cung cấp nguồn điện; thu thập các
giá trị định mức của bộ phát và bộ thu tín hiệu của từng mạch điện đường ray hoặc
mỗi vòng lặp cảm ứng điện từ.
Hệ thống giám sát tín hiệu truyền thông tin về ba trạng thái của mỗi hệ thống
tín hiệu phụ trợ và hệ thống ATS tới hệ thống SCADA, bao gồm:
•
•
•

Sự cố nguy hiểm: yêu cầu cần sửa chữa ngay.
Sự cố nhỏ: không gây gián đoạn cho việc vận hành.
Trạng thái bình thường: thông báo thiết bị đang làm việc bình thường.

5.4 TÍN HIỆU THAY THẾ
Tín hiệu thay thế sử dụng khi đường chạy vào ga không thể xác lập bởi vì hệ
thống ATP bị lỗi thì tín hiệu tay dùng để thay thế. Ngay cả khi hệ thống ATP bị sự
cố với hệ thống CBTC việc vận hành đoàn tàu dưới một phân khu đóng đường giữa
các ga được duy trì và toàn bộ hệ thống liên khóa sẽ không được gián đoạn. Tín
hiệu thay thế được điều khiển ở OCC.

Trang 26


5.5 TÍN HIỆU MẶT ĐẤT
Tín hiệu mặt đất được dùng khi chế độ vận hành đoàn tàu trong Đề-pô là chế

độ tín hiệu mặt đất.
5.6 MÁY QUAY GHI
Máy quay ghi điện với thao tác dự phòng bằng tay được lắp đặt ở từng ghi
trên chính tuyến và Đề-pô trừ đường bảo dưỡng. Trong những đường bảo dưỡng
máy quay ghi được lắp đặt với hộp điều khiển bằng tay, hoạt động độc lập với hệ
thống liên khóa trong Đề-pô.
Ngoài ra còn có bộ phát hiện trật bánh tàu (Derailer) được lắp đặt ở đường ra
bãi chứa tàu để bảo vệ đối với các sự cố gây trật bánh tàu khỏi đường ray.
5.7 HỆ THỐNG BẢO VỆ CHẠY QUÁ VỊ TRÍ QUY ĐỊNH (ORP)
Hệ thống ORP giúp dừng tàu đúng vị trí quy định, được lắp đặt ở những vị trí
sau:
-

Ke ga tại ga Bến Thành
Đường cụt ở ga An Phú
30 đường chứa tàu trong Đề-pô
3 đường dồn tàu trong Đề-pô

Hệ thống ORP là hệ thống chủ đạo trên tàu được điều khiển bởi dữ liệu về vị trí
đoàn tàu được truyền từ mặt đất lên bởi thiết bị thu phát.
5.8 HỆ THỐNG CUNG CẤP NGUỒN ĐIỆN
Hệ thống cung cấp nguồn điện với hệ thống dự phòng có thể duy trì được
nguồn điện trong vòng 30 phút khi xảy ra sự cố về nguồn điện trong hệ thống tín
hiệu.
5.9 HỆ THỐNG MÔ TẢ THÔNG TIN HÀNH KHÁCH (PID)
Hệ thống PID biểu thị các thông tin sau:
-

Thời gian khởi hành của đoàn tàu kế tiếp và kế tiếp nữa.
Điểm đến của của đoàn tàu kế tiếp và kế tiếp nữa trên/dưới tuyến

đường.
Số lượng tuyến đường đến của đoàn tàu kế tiếp và kế tiếp nữa trên/dưới
tuyến.
Thời gian hiện hành.
Trang 26


-

Các thông tin khẩn cấp được cung cấp từ bàn điều khiển ở OCC.

OCC giám sát các thông tin hiện tại của hệ thống PID. PID còn được lắp đặt
các phòng lớn và ke ga ở tất cả các ga trên chính tuyến.
5.10 HỆ THỐNG HẠN CHẾ TỐC ĐỘ TẠM THỜI (TSR)
Hệ thống TSR được lắp đặt nhằm giảm tốc độ tạm thời của đoàn tàu trên
một số phân khu qua bộ thu phát tạm thời. Hệ thống TSR không có khả năng giảm
tốc độ từ dữ liệu của ATP, vì vậy cần lắp đặt 2 bộ thu phát tạm thời ở cả 2 đầu và
cuối của khu vực giảm tốc độ.
5.11 NÚT ẤN KHẨN CẤP
Nút ấn khẩn cấp dùng để bảo vệ người bị ngã từ ke ga xuống đường ray hoặc
các mối nguy hiểm khác. Nút ấn khẩn cấp được lắp đặt ở mỗi ke ga với các bảng
biểu chỉ dẫn vị trí, cách sử dụng. Thông tin từ nút ấn khẩn cấp sẽ truyền tới văn
phòng nhà ga và OCC.

Trang 26


PHỤ LỤC
Phụ lục 1 – Mạch điện đường ray tần số âm thanh AF

Dòng sức kéo một chiều
Dòng AF

Nguyên lý mạch điện đường ray tần số âm thanh

Đặc trưng của phương thức này là sử dụng chính 2 thanh ray để làm để làm
mạch điện. Một đầu của phân khu được lắp máy phát tần số âm thanh và đầu còn lại
lắp đặt một máy thu tần số âm thanh. Khi khu gian không có tàu chiếm dụng tín
hiệu sóng AF sẽ truyền từ đầu phát đến đầu thu. Tuy nhiên khi có tàu chiếm dụng
Trang 26


khu gian thì cặp trục bánh tàu sẽ làm ngắn mạch và khi đó tín hiệu AF từ đầu phát
ko truyền được đến thu và tàu sẽ bị phát hiện. Loại này gọi là mạch điện đường ray
khép kín. Khi mạch điện đường ray gặp sự cố khi đó cũng xem như là có tàu chiếm
dụng và tín hiệu dừng tầu ngay lập tức được truyền từ ATC lên đầu máy.
Mạch điện đường ray nói chung cần sử dụng mối nối cách điện cho hai phía
của phân khu.

Mối nối cách điện ray(IRJ)
Phát hiện khóa khu đoạn

Mốc xung đột

Hình P.1 – Nguyên lý mạch điện đường ray tần số âm thanh 2

Trang 26