Mạng Ethernet dự phòng cho hệ thống phát hiện vật rơi đường sắt cao tốc tại Tây Ban Nha

Trong bối cảnh các tuyến đường sắt cao tốc ngày càng phát triển và yêu cầu an toàn vận hành trở nên khắt khe hơn bao giờ hết, tổ chức quản lý hạ tầng đường sắt Tây Ban Nha – Adif – đã triển khai một sáng kiến quy mô lớn nhằm nâng cao mức độ an toàn cho toàn bộ mạng lưới. Một trong những rủi ro tiềm ẩn nhưng đặc biệt nguy hiểm là các vật thể rơi xuống đường ray từ cầu vượt, cửa hầm hoặc các công trình giao cắt phía trên. Chỉ một sự cố nhỏ cũng có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng đối với tàu cao tốc.

Để giải quyết bài toán này, Hitachi Rail đã được lựa chọn triển khai hệ thống tín hiệu tích hợp công nghệ phát hiện vật thể rơi – Falling Object Detection System (FODS). Hệ thống này có khả năng phát hiện và cảnh báo theo thời gian thực khi có vật thể rơi xuống khu vực đường ray, từ đó gửi tín hiệu về hệ thống interlocking và trung tâm điều khiển để kịp thời đưa ra phương án xử lý. Nhờ đó, nguy cơ tai nạn được giảm thiểu đáng kể, đồng thời hạn chế tối đa việc gián đoạn hoạt động của tàu.

Tuy nhiên, việc triển khai một hệ thống như vậy trên tuyến đường sắt cao tốc dài tới 350 km từ Madrid đến Seville không hề đơn giản. Các thiết bị phải hoạt động trong môi trường khắc nghiệt với độ rung cao do tàu di chuyển tốc độ lớn, đồng thời các tủ hiện trường được lắp đặt rất gần đường ray, chỉ trong phạm vi khoảng 3 mét. Điều này đặt ra yêu cầu cực kỳ nghiêm ngặt đối với hạ tầng mạng truyền thông: không chỉ cần ổn định mà còn phải có khả năng dự phòng cao, đảm bảo hệ thống luôn hoạt động liên tục ngay cả khi xảy ra sự cố.

Để đáp ứng các tiêu chí này, Westermo đã được lựa chọn cung cấp giải pháp mạng Ethernet công nghiệp. Cụ thể, dự án sử dụng 500 thiết bị switch công nghiệp dòng L106-F2G, được triển khai trong 250 tủ hiện trường, mỗi tủ lắp đặt hai switch nhằm đảm bảo tính dự phòng. Đây là những thiết bị được thiết kế chuyên biệt cho môi trường đường sắt, đáp ứng tiêu chuẩn EN 50121-4 về tương thích điện từ, cho phép vận hành ổn định trong điều kiện nhiễu điện và rung động cao.

Theo ông Oscar Bodas, chuyên gia thiết kế dự án quốc tế của Hitachi Rail, việc lựa chọn thiết bị của Westermo không chỉ dựa trên chứng nhận tiêu chuẩn mà còn bởi sự phù hợp về kích thước và tính năng: “Các switch của Westermo đáp ứng đầy đủ yêu cầu kỹ thuật cho việc lắp đặt dọc tuyến đường sắt cao tốc. Điều này đặc biệt quan trọng khi thiết bị phải hoạt động trong môi trường rung động mạnh và không gian lắp đặt hạn chế.”

Điểm cốt lõi của toàn bộ hệ thống nằm ở kiến trúc mạng dự phòng. Mạng được thiết kế theo mô hình vòng (ring topology), sử dụng giao thức FRNT (Fast Recovery Network Topology) độc quyền của Westermo. Nhờ đó, trong trường hợp xảy ra sự cố tại bất kỳ điểm nào trong mạng, hệ thống có thể tự động tái cấu hình với thời gian phục hồi dưới 20 mili giây. Đây là yếu tố cực kỳ quan trọng đối với các hệ thống liên quan đến an toàn, nơi mà mỗi mili giây đều có thể ảnh hưởng đến quyết định vận hành tàu.

Đặc biệt, đối với hệ thống phát hiện vật thể rơi, độ tin cậy của cảnh báo là yếu tố sống còn. Nếu hệ thống không phát hiện kịp thời, nguy cơ tai nạn sẽ tăng cao; ngược lại, nếu xảy ra cảnh báo giả, tàu sẽ phải dừng khẩn cấp, kéo theo các quy trình kiểm tra thực địa tốn kém và gây gián đoạn toàn tuyến. Chính vì vậy, việc kết hợp giữa cảm biến chính xác và hạ tầng mạng truyền thông ổn định, có dự phòng là điều bắt buộc.

Song song với việc cung cấp thiết bị, Westermo còn đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ kỹ thuật xuyên suốt dự án. Đội ngũ kỹ sư tại Malaga đã phối hợp chặt chẽ với Hitachi Rail trong quá trình tích hợp, cấu hình và kiểm thử hệ thống. Thông qua công cụ WeConfig, toàn bộ mạng lưới gồm hàng trăm thiết bị có thể được quản lý và giám sát một cách trực quan, đồng thời hỗ trợ thực hiện các bài kiểm thử FAT (Factory Acceptance Test) quy mô lớn trước khi đưa vào vận hành thực tế.

Ông Oscar Bodas chia sẻ thêm: “Chúng tôi nhận được sự hỗ trợ rất sát sao từ Westermo ngay từ những giai đoạn đầu tiên của dự án. Sự đồng hành này giúp quá trình triển khai trở nên thuận lợi hơn rất nhiều và tạo nền tảng vững chắc cho các dự án hợp tác trong tương lai.”

Hiện tại, hệ thống phát hiện vật thể rơi trên tuyến Madrid – Seville đã gần hoàn tất và đang bước vào giai đoạn chạy thử. Việc vận hành chính thức dự kiến sẽ bắt đầu từ tháng 6 và hoàn thiện toàn bộ vào cuối năm 2025. Thành công của dự án không chỉ dừng lại ở một tuyến đường mà còn mở ra khả năng nhân rộng mô hình này sang các tuyến cao tốc khác tại Tây Ban Nha, đặc biệt trong bối cảnh nhiều hệ thống cũ đang dần trở nên lỗi thời và cần được nâng cấp.

Có thể thấy, sự hợp tác giữa Westermo và Hitachi Rail là một minh chứng điển hình cho việc ứng dụng công nghệ mạng công nghiệp trong các dự án hạ tầng quan trọng. Không chỉ đơn thuần là cung cấp thiết bị, giải pháp còn thể hiện vai trò của một hệ thống truyền thông đáng tin cậy – yếu tố nền tảng giúp các công nghệ an toàn vận hành phát huy tối đa hiệu quả. Trong kỷ nguyên của đường sắt thông minh, những giải pháp như vậy sẽ tiếp tục đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo an toàn, tối ưu vận hành và nâng cao chất lượng dịch vụ trên toàn hệ thống.