Hệ thống tín hiệu đường sắt là thiết bị kiểm tra kỹ thuật quan trọng, đảm bảo cho công tác vận hành chạy tàu được an toàn và nâng cao năng lực chạy tàu.

Hệ thống tín hiệu – liên khóa – đóng đường (viết tắt là TLĐ) đang sử dụng chủ yếu trên đường sắt Việt Nam là tín hiệu đèn màu ghi hộp khóa điện và đóng đường bán tự động. Qua thời gian sử dụng, một số phụ kiện, linh kiện bị lão hóa, rơ mòn, vật tư phụ kiện thay thế không đồng bộ, nguồn điện một số ga ĐS thiếu ổn định… ảnh hưởng đến độ tin cậy của thiết bị. Mặt khác, thao tác vận hành hệ thống TLĐ của trực ban chạy tàu (TBCT) ga, gác ghi tuy đã được quy định chặt chẽ, nhưng không tránh khỏi nhầm lẫn, sai sót… đã ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống TLĐ và công tác bảo đảm an toàn chạy tàu (ATCT). Hiện nay, việc kiểm tra, giám sát quá trình họat động của thiết bị chạy tàu, cũng như thao tác của TBCT ga, chủ yếu thực hiện bằng nhân công, nên một số vụ việc, trở ngại thiết bị khó xác định chính xác nguyên nhân để có biện pháp phòng ngừa hiệu quả. Thiết bị tín hiệu truyền thống (loại dùng rơ le) không có khả năng tự ghi nhớ, lưu giữ và phát lại những dữ liệu quá trình hoạt động cũng như không có tính năng tự kiểm tra xem đặc tính điện khí của thiết bị có phù hợp với tiêu chuẩn hay không.

Trước thực trạng trên, Công ty TNHH MTV TTTH Đường sắt Sài Gòn đã triển khai xây dựng, nghiên cứu đề tài: Sử dụng máy tính để kiểm tra, giám sát quá trình hoạt động của hệ thống TLĐ (kiểm tra trực tiếp tại ga hoặc từ xa qua nối mạng cáp quang ĐS, internet). Nghiên cứu, thiết kế mạch điện sử dụng công nghệ mới để chế tạo và thử nghiệm thiết bị kiểm tra, giám sát quá trình hoạt động của hệ thống TLĐ.

Thiết lập đường truyền mạng máy tính khu đoạn Gia Ray – Sài Gòn

Ban chủ nhiệm đề tài đã sử dụng bộ chuyển đổi Framed E1 – Ethernet MODEL7212 lắp đặt tại Ga Gia Ray (km 1630+870) và Trạm TTTHĐS Sài Gòn (km 1726+200), khai báo mạng để để thiết lập đường truyền kết nối mạng máy tính giữa Ga Gia Ray với Trạm TTTHĐS Sài Gòn trên đường truyền cáp quang ĐS.

Qua phân tích mạch điện nguyên lý và yêu cầu quản lý, lựa chọn các sự kiện cần giám sát gồm: 44 sự kiện hoạt động bình thường (được mã hóa từ 1 đến 44) và 36 sự kiện không bình thường hoặc trở ngại (được mã hóa từ 51 đến 86). Số lượng các sự kiện có thể được bổ sung theo yêu cầu quản lý.

Sơ đồ tổng quan thiết bị kiểm tra, giám sát hệ thống TLĐ sử dụng cáp quang đường sắt

Với dung lượng bộ nhớ dữ liệu của PLC (thiết bị điều khiển lập trình) – S7-200 CPU 224 là 8KB, có thể lưu trữ được: 800 sự kiện gần nhất, gồm: Mã số sự kiện (từ 1 đến 44 là bình thường, từ 51 đến 86 là không bình thường), trở ngại; ngày, giờ, phút, giây xảy ra sự kiện. 196 sự kiện không bình thường, trở ngại, gồm: Mã số trở ngại (từ 51 đến 86); ngày, giờ, phút, giây xảy ra trở ngại. Trạng thái (0 hay 1) của các đối tượng giám sát (nút ấn, đèn biểu thị, điện áp mạch điện đường ray) tại thời điểm xảy ra trở ngại.

Bảng thông báo sự kiện dùng WinCC hiển thị các thông tin liên quan đến các sự kiện trong quá trình hoạt động của hệ thống TLĐ, gồm 5 cột hiển thị: Date (ngày, tháng, năm); Time (thời gian giờ, phút, giây); Number (số cột đặt trước trong của sổ Alarm Logging, ở đây tương ứng với mã số của sự kiện được lập trong MicroWin); tên sự kiện (hiển thị tên sự kiện trong quá trình hoạt động của hệ thống TLĐ) và điểm trở ngại: hiển thị điểm trở ngại, (nếu có).

Dữ liệu quá trình hoạt động của hệ thống TLĐ được lưu trực tiếp trong máy tính, nên dung lượng lớn hơn nhiều lần lưu trong PLC, hoàn toàn thỏa mãn yêu cầu quản lý. Trong khi đó, dữ liệu lưu trong PLC vẫn không thay đổi.

Kết quả lắp đặt thử nghiệm

Được sự đồng ý của ĐSVN về việc cho phép lắp đặt thử nghiệm thiết bị kiểm tra giám sát hoạt động của hệ thống TLĐ tại Ga Gia Ray tuyến ĐS Thống Nhất, Ban chủ nhiệm đề tài đã thực hiện lắp đặt thử nghiệm từ ngày 1-11-2011. Trong quá trình thử nghiệm, thiết bị hoạt động ổn định, không ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống tín hiệu đang sử dụng. Trên cơ sở phân tích dữ liệu quá trình hoạt động của hệ thống TLĐ giúp xác định chính xác nguyên nhân, tính chất và thời điểm xảy ra trở ngại thiết bị, cũng như các thao tác của TBCT ga và công nhân duy tu bảo dưỡng thiết bị. Kết quả phân tích dữ liệu còn là cơ sở để xây dựng các biện pháp phòng ngừa và xử lý hiệu quả, góp phần nâng cao chất lượng thiết bị phục vụ chạy tàu và đảm bảo ATCT. Khả năng kiểm tra, giám sát quá trình hoạt động của hệ thống TLĐ từ xa qua nối mạng giúp các cấp quản lý thuận tiện trong quá trình theo dõi và chỉ đạo kịp thời, chính xác công tác duy tu bảo dưỡng, giải quyết trở ngại thiết bị TTTHĐS. Đề tài này có thể áp dụng cho các đơn vị quản lý TTTHĐS giúp nâng cao hiệu quả công tác quản lý thiết bị, cải thiện điều kiện làm việc và góp phần giảm chi phí sản xuất kinh doanh, nâng cao chất lượng thiết bị phục vụ và đảm bảo ATCT. Thiết bị giám sát hoạt động của hệ thống tín hiệu, liên khóa và đóng đường có thể phát triển để kiểm tra giám sát các đối tượng mô phỏng (đo điện áp đường ray, điện áp nguồn, điện áp đóng đường phát đi và tiếp nhận từ khu gian, cách điện dây cáp, điện áp giữa điện nguồn với đất, dòng điện điện nguồn rò rỉ xuống đất… ) cho thiết bị điện khí tập trung và là cơ sở để xây dựng hệ thống đo kiểm bằng máy tính.
Với tính thực tiễn cao, tính sáng tạo, có giá trị làm lợi lớn, tháng 12-2012, đề tài “Nghiên cứu, thử nghiệm thiết bị kiểm tra, giám sát hoạt động của hệ thống tín hiệu, liên khóa, đóng đường các ga ĐS” của Công ty TNHH MTV TTTHĐS Sài Gòn đã được Hội đồng KHCN ĐSVN trao giải Nhất – Giải thưởng Sáng tạo ĐSVN.

(Nguồn Đường sắt Việt Nam)