Sự phát triển của hệ thống
điều khiển tàu điện
Tóm tắt
Hệ thống vận chuyển hành khách bằng tàu điện là xu hướng
phát triển tất yếu tại các thành phố lớn trên thế giới. Tại Hà
Nội và Tp. Hồ Chí Minh đang triển khai xây dựng các hệ
thống này với công nghệ tự động điều khiển tiên tiến. Bài
báo giúp độc giả có cái nhìn tổng thể về quá trình hình thành
và phát triển, cũng như xu hướng phát triển của các hệ thống
điều khiển tàu điện - bộ phận không thể thiếu trong hệ thống
metro.
Mở đầu
Vận tải hành khách bằng tàu điện chạy trên đường ray là
phương thức vận chuyển có hiệu quả nhất và đã được áp
dụng rộng rãi ở nhiều thành phố lớn (Tokyo, London,
Moscow, …) tại nhiều quốc gia (Nhật Bản, Anh, Nga, …).
Ưu điểm của vận chuyển bằng tàu điện là năng lực chuyên
chở lớn (đoàn tàu moscow 8 toa có sức chuyển chở 2.160
hành khách), tần số hoạt động của đoàn tàu cao (với metro
moscow cho phép vận hành 42-45 cặp tàu trong 1 giờ trên 2
đường ray độc lập theo 2 hướng [5]) và điều chỉnh được vận
tốc của đoàn tàu (vận tốc trung bình của metro moscow là
40km/h, nhưng vận tốc tối đa - 80km/h [5]).
Hệ thống bao gồm các thành phần chính: nhà ga, thiết bị
thang cuốn - thang bộ, đường hầm, tuyến ray chính, tuyến ray
nhánh, tuyến ray quay vòng, tàu điện, nhà bảo dưỡng, trạm
cấp điện, quạt gió - thông khí, cấp - thoát nước, được gọi là
hệ thống metro, tên đầy đủ của nó tại Pháp - métropoliain, tại
Nga, Nhật và nhiều nước SNG - metropaliten; nó cũng có tên
gọi khác như tại Anh - underground, tại Mỹ - Subway, tại
Đức - Untergrundbahn/U - Bahn, …
Các tuyến đường ray không chỉ xây dựng trên mặt đất mà có
thể được xây dựng ở trên cao hay ngầm dưới đất, nhờ đó tiết
kiệm được diện tích lớn để xây dựng khu chung cư, trung
tâm thương mại, nhà văn hóa, khu giải trí - thể thao, … và do
đó tạo ra mạng lưới giao thông liên kết giữa các khu vực này
lại với nhau trên toàn thành phố. Các tuyến ray ngầm thường
được lựa chọn để xây dựng nhiều nhất, vì nó không phá hủy
kiến trúc quy hoạch trước đó của thành phố, không hạn chế
chuyển động của các phương tiện vận tải trên mặt đất cũng
như người đi bộ, mà góp phần giảm tiếng ồn, giảm rung chấn
của các tòa nhà gây ra do chuyển động của tàu. Các tuyến
đường ray ngầm được xây dựng dưới lòng đất ở độ sâu 10-
50m nhưng phổ biến nhất là ở độ sâu 10-15m vì việc xây
dựng sẽ dễ dàng hơn, chi phí xây dựng, cũng như chi phí vận
hành rẻ hơn. Hơn nữa hành khách sẽ mất ít thời gian ra/vào
nhà ga để lên/xuống tàu. Các tuyến ray trên mặt đất thường
được bố trí xây dựng ở những khu vực thành phố có mật độ
các công trình xây dựng thấp và cần phải xây dựng các hàng
rào xung quanh đường ray để đảm bảo an toàn chuyển động
khi vận hành tàu. Các tuyến ray trên cao thường được xây
dựng ở những đoạn liên quan đến địa hình, đặc biệt khi băng
qua đường bộ, đường sắt hiện có, qua sông - kênh … các
chướng ngại vật.
Năm 1890, tại London - nước Anh bắt đầu xây dựng hệ thống
metro đầu tiên với sức kéo điện của đầu máy chạy bằng điện
(trước đó, năm 1860 đã xây dựng tuyến ray ngầm, đoàn tàu
sử dụng sức kéo hơi nước). Còn tại New York - Mỹ, năm
1890 các tuyến đường sắt cũng được chuyển đổi sang sức
kéo điện. (năm 1868 cũng đã xây dựng những đoạn đường
sắt trên cao với sức kéo thô sơ bằng dây cáp và thay thế bằng
sức kéo đầu máy hơi nước vào năm 1871). Châu Âu đi đầu
trong việc xây dựng hệ thống metro: Budapest - Hungary xây