Quản lý đường sắt đô thị bằng AI

Theo kế hoạch chi tiết về tiến độ thực hiện, nhiệm vụ trọng tâm năm 2021 và các năm tiếp theo của Ban Quản lý Đường sắt đô thị (ĐSĐT) TP HCM (MAUR) gửi UBND TP HCM hồi tháng 2, tuyến metro số 1 (Bến Thành - Suối Tiên) tới quý IV/2021 sẽ chạy thử đoạn trên cao từ ngã tư Bình Thái về depot Long Bình chuẩn bị cho khai thác thương mại vào năm 2022.

Cần công nghệ mới để điều hành

Theo quy hoạch hiện nay, mạng ĐSĐT TP HCM sẽ gồm 8 tuyến metro (tổng chiều dài 160 km), 2 tuyến monorail (43,7 km) và 1 tuyến xe điện mặt đất (12,8 km). Đây là hệ thống ĐSĐT thứ 2 ở Việt Nam (sau thủ đô Hà Nội).

Quản lý đường sắt đô thị bằng AI - Ảnh 1.

Toa tàu metro số 1 cập cảng Khánh Hội, quận 4, TP HCM . Ảnh: HOÀNG TRIỀU

Metro là loại hình giao thông công cộng cao tốc (mass rapid transit - MRT) đã được xây dựng hầu như khắp nơi trên thế giới. Hệ thống metro đầu tiên, bao gồm một phần chạy dưới lòng đất là Metropolitan Railway ở London (Anh), hoạt động từ năm 1863 và nay là một phần của hệ thống London Underground. 

Hệ thống metro tại TP New York (New York City Subway - Mỹ) mở năm 1868 có số nhà ga kỷ lục thế giới, với 472 ga. Trong khi đó, Trung Quốc là nước có số hệ thống metro lớn nhất thế giới, với 40 hệ thống hoạt động trên 4.500 km đường ray. So với các phương tiện giao thông công cộng khác, metro có độ an toàn cao, ít xảy ra tai nạn. Nhưng nổi trội vẫn là tính hiệu quả của metro, giúp giải bài toán giao thông ở các đô thị lớn.

Việc xây dựng các tuyến metro tuy là khó nhất trong các phương tiện giao thông đường bộ nhưng việc vận hành metro còn khó hơn bội lần. Đặc thù của loại hình giao thông công cộng này là sự đồng bộ và chính xác cao độ. Ngay từ nhân viên vận hành tới các hành khách cũng phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định an toàn. 

Đó là lý do mà các hệ thống metro cho dù có sử dụng thiết bị cũ lâu năm nhưng phải luôn được cập nhật, nâng cấp các công nghệ điều hành mới nhất, an toàn cao nhất. Không có một ngành nghề, lĩnh vực nào thoát khỏi việc chuyển đổi số trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4.

MAUR (HCMC Metro) và Công ty ĐSĐT số 1 TP HCM (HURC1) vào ngày 25-2 đã ký kết hợp tác chiến lược cùng Công ty Hệ thống Thông tin FPT (FPT IS) để xây dựng tầm nhìn và lộ trình phát triển dài hạn về chuyển đổi số trong lĩnh vực ĐSĐT. Đây là một động thái tích cực, góp phần tăng tính bền vững và hiệu suất cao cho hệ thống metro thành phố về lâu dài.

Bảo đảm các dịch vụ không bị gián đoạn

Theo trang Global Railway Review, chuyển đổi số sẽ giúp cho các dịch vụ đường sắt hoạt động tốt hơn. Việc ứng dụng các công nghệ số và đặc biệt là khi tiến hành chuyển đổi số trong ngành công nghiệp đường sắt phải bao gồm 3 lĩnh vực: kết nối, đám mây và trí tuệ nhân tạo (AI). Một bài viết hồi tháng 1 trên Global Railway Review phân tích:

- Khả năng kết nối có tầm quan trọng sống còn đối với hoạt động của các đoàn tàu, vì nó là thứ kết nối mạng vật lý và tài sản của nhà điều hành đường sắt với cơ sở hạ tầng kỹ thuật số và làm cho mọi thứ hoạt động. Mặc dù trải nghiệm của hành khách cũng rất quan trọng nhưng an toàn đường sắt khi các dịch vụ không bị gián đoạn luôn là quan trọng, ưu tiên hàng đầu, cũng như cấp thiết phải kết nối mạnh, xuyên suốt.

- Cơ sở hạ tầng đám mây tập hợp một cách hiệu quả các tài nguyên lại với nhau để tạo ra sức mạnh tổng hợp tốt nhất trên các công nghệ và hệ thống dữ liệu khác nhau. Khi có một nền tảng đám mây thống nhất, các hệ thống riêng lẻ có thể được quản lý và trực quan hóa một cách hiệu quả. Cụ thể: một nền tảng internet vạn vật (IoT) và phân tích dữ liệu được lưu trữ trên nền tảng đám mây có thể cung cấp thông tin quan trọng để đưa ra quyết định nhanh chóng và thời gian phản hồi nhanh hơn.

- Ngành đường sắt đang ngày càng yêu cầu nhiều ứng dụng thông minh để giải quyết các vấn đề khó khăn trong xây dựng, vận hành và bảo trì. Những thách thức này xuất phát từ thực tế rằng khi mạng lưới đường sắt vật lý mở rộng, con người không thể giám sát bằng thủ công, chứ chưa nói đến việc nắm được tình trạng của thiết bị và tài sản hoặc quản lý và lập lịch trình các công việc bảo trì thường xuyên. Nếu có sự trợ giúp của công nghệ AI, mọi việc trở nên nhẹ nhàng và hữu hiệu hơn.

Năm 2019, Hiệp hội Vận tải công cộng quốc tế (UITP) xuất bản báo cáo "AI trong vận tải công cộng" dự báo rằng việc ứng dụng AI trong lĩnh vực vận tải công cộng sẽ trở nên phổ biến trong tương lai gần. Công ty đa quốc gia Pháp Thales Group cho biết như hầu hết các ngành trong vài năm qua, vận tải đường sắt đang trải qua một làn sóng chuyển đổi kỹ thuật số mà tác động của nó rất khó hình dung. Ông Pierre-Antoine Benatar, Giám đốc tiếp thị vận tải đường sắt tại Thales, nói rằng: "Đối với Benatar, nhu cầu của các nhà khai thác không thay đổi vì số hóa. Các phép đo truyền thống cho các yêu cầu về hiệu suất vận tải đường sắt vẫn còn nhưng mỗi phép đo sẽ cho thấy tác động tích cực từ việc áp dụng công nghệ kỹ thuật số. Vận chuyển người và hàng hóa một cách an toàn và bảo đảm, cung cấp trải nghiệm hành khách tốt nhất, không ngừng nâng cao hiệu quả hoạt động, tối ưu hóa cơ sở hạ tầng và chi phí vận hành, tăng dung lượng mạng mà không cần xây dựng cơ sở hạ tầng mới.

Đối với đường sắt, tác động chính của số hóa là mô hình hoạt động. Các công nghệ như AI, dữ liệu lớn và điện toán đám mây, kết nối và lái xe tự hành sẽ tác động đến ngành. Những công nghệ này đang tạo ra một môi trường mới, trong đó các nhà điều hành đường sắt sẽ cần hành động nhanh hơn và thay đổi liên tục để thành công trong sứ mệnh của họ". 

Thiết kế mạng điều khiển riêng biệt

Đại diện MAUR cho biết tàu metro số 1 (Bến Thành - Suối Tiên) sử dụng hệ thống tín hiệu chạy tàu CBTC (truyền thông giữa tàu và thiết bị trên đường ray để quản lý chạy tàu và kiểm soát cơ sở hạ tầng) giúp điều khiển tự động thông qua sóng vô tuyến làm riêng cho hệ thống đường sắt đô thị, tăng giảm tốc độ, thời gian đóng mở cửa, dừng tại nhà ga...

"Tuy nhiên, những năm đầu khai thác sẽ vẫn có lái tàu để chủ động xử lý trường hợp phát sinh sự cố, bảo đảm an toàn cao nhất" - đại diện MAUR nói.

Bằng các hệ thống này, vị trí cụ thể của đoàn tàu được định vị. Hệ thống này không phụ thuộc vào các mạng khác do được làm riêng, không nhiễu sóng, giúp liên lạc dữ liệu hai chiều liên tục và bộ xử lý có khả năng thực hiện tàu tự động các chức năng bảo vệ (ATP), vận hành tự động (ATO) và giám sát tự động (ATS).

X.Giang

Anh Phúc