Thiết kế và phát triển hệ thống đo tự động tham số hình học đường ray
Email:
linhvt_ph@utc.edu.vn
Từ khóa:
arduino, cảm biến imu, biên dạng ray, kiểm tra không phá hủy, đường ray
Tóm tắt
Hiện nay, đường sắt là thành phần quan trọng trong hạ tầng giao thông và vận tải Việt Nam. Việc áp dụng các biện pháp tốt để bảo trì mạng lưới đường sắt nhằm đảm bảo an toàn và liên tục trong vận hành là rất cần thiết. Các biện pháp kiểm tra an toàn trên đường ray đã được quan tâm nghiên cứu trong thời gian qua. Mục đích của nghiên cứu này là phát triển một hệ thống tự động kiểm tra, đo đạc và cảnh báo sai lệch về các biên dạng ray trong hệ thống đường sắt Việt Nam. Nghiên cứu này đề xuất kết hợp cảm biến điện dung và cảm biến IMU để đo biên dạng thẳng đứng, cự ly ray và thủy bình ray. Hệ thống hướng đến mục tiêu nâng cao độ chính xác và hiệu quả, đảm bảo an toàn và độ tin cậy trong hoạt động đường sắt. Quá trình thực hiện bao gồm thu thập và xử lý dữ liệu theo thời gian thực, cho phép phát hiện và cảnh báo kịp thời các vị trí sai lệch biên dạng ray vượt ngưỡng quy định. Kết quả thử nghiệm chứng minh tính hiệu quả của hệ thống, đạt độ chính xác tương đương và thời gian thực hiện giảm bốn lần so với phương pháp truyền thống, góp phần cải thiện các hoạt động bảo trì và an toàn vận hành trong mạng lưới đường sắt Việt NamTài liệu tham khảo
[1]. S. Mario, et al., Review of laser scanning technologies and their applications for road and railway infrastructure monitoring, Infrastructures, 4 (2019) 58. https://doi.org/10.3390/infrastructures4040058
[2]. Y. Wang et al., A full 3D reconstruction of rail tracks using a camera array, Measurement, 225 (2024) 114034. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2023.114034
[3]. M. Guerrieri, G. Parla, C. Celauro, Digital image analysis technique for measuring railway track defects and ballast gradation, Measurement, 113 (2018) 137-147. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2017.08.040
[4]. E.J. OBrien, P. Quirke, C. Bowe, D. Cantero, Determination of railway track longitudinal profile using measured inertial response of an in-service railway vehicle, Struct. Health Monit., 17 (2017) 1425–1440. https://doi.org/10.1177/14759217177444
[5]. J. Kaščak, J. Török, M. Töröková, Utilization of the Ultrasonic Diagnostic Method in Rail Status on a Defined Railway Section, TEM Journal, 10 (2021) 152-157. https://doi.org/10.18421/TEM101-18
[6]. F. Wu, et al. Internal defects detection method of the railway track based on generalization features cluster under ultrasonic images, Chinese Journal of Mechanical Engineering, 35 (2022) 59. https://doi.org/10.1186/s10033-022-00726-z
[7]. A. Malekjafarian et al., Railway track monitoring using train measurements: An experimental case study, Applied Sciences, 9 (2019) 4859. https://doi.org/10.3390/app9224859
[8]. Bộ Khoa học và Công nghệ, TCVN 14205-2:2024 – Ứng dụng đường sắt – Kiểm tra ray trên đường bằng phương pháp không phá hủy – Phần 2: Kiểm tra ray bằng dòng điện xoáy, https://luatvietnam.vn/giao-thong/tieu-chuan-quoc-gia-tcvn-14205-2-2024-ung-dung-duong-sat-kiem-tra-ray-tren-duong-bang-phuong-phap-khong-pha-huy-phan-2-kiem-tra-ray-bang-dong-dien-xoay-394122-d3.html, truy cập ngày 3 tháng 7, 2025.
[9]. Phát Nguyễn Tiến, et al., Nghiên cứu sử dụng sóng siêu âm trong theo dõi và giám sát ray hàn liền trong đường sắt, Hội nghị Khoa học trẻ Trường Đại học Xây dựng, Hà Nội, Việt Nam, (2019) 361-372.
[10]. Khúc Đăng Tùng, Nghiên cứu cảm biến giám sát chuyển dịch ngang sử dụng sóng siêu âm trong ray hàn liền đường sắt, Tạp chí Khoa học công nghệ, 6 (2021) 98-102.
[11]. A. Kurniawan, Arduino Nano 33 BLE Sense Board Development. In: IoT Projects with Arduino Nano 33 BLE Sense. Apress, Berkeley, CA, (2021) 21-74. https://doi.org/10.1007/978-1-4842-6458-4_2
[12]. G. J. Aparna, C. Kamal, R. N. Motta, IMU based attitude estimation using adaptive complimentary filter, In: 2021 International Conference on Communication information and Computing Technology, (2021) 1-5. https://doi.org/10.1109/ICCICT50803.2021.9510153
[13]. Cục Đường sắt Việt Nam, TCCS 07:2022/VNRA – Tiêu chuẩn cơ sở bảo trì công trình đường sắt thường (Bảo trì và nghiệm thu sản phẩm), http://vnra.gov.vn/van_ban_phap_luat?LoaiVanBan.
MaMuc.keyword=09&_filterAction=search&CoQuanBanHanh.MaDinhDanh=G04.18&_id=66e414a5198f6b9f1666097e&menu=thong_tin_chung, truy cập ngày 3 tháng 7, 2025.
[14]. Cục Đường sắt Việt Nam, TCCS 04:2014/VNRA (được thay thế bởi TCCS 04:2022/VNRA) – Tiêu chuẩn cơ sở về vật tư, vật liệu, phụ kiện sử dụng trong công tác bảo trì công trình đường sắt, http://vnra.gov.vn/van_ban_phap_luat?LoaiVanBan.MaMuc.keyword=09&_filterAction=search&_id=66e411fea17fc347ac00a67b&menu=thong_tin_chung, truy cập ngày 3 tháng 7 năm 2025.
[2]. Y. Wang et al., A full 3D reconstruction of rail tracks using a camera array, Measurement, 225 (2024) 114034. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2023.114034
[3]. M. Guerrieri, G. Parla, C. Celauro, Digital image analysis technique for measuring railway track defects and ballast gradation, Measurement, 113 (2018) 137-147. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2017.08.040
[4]. E.J. OBrien, P. Quirke, C. Bowe, D. Cantero, Determination of railway track longitudinal profile using measured inertial response of an in-service railway vehicle, Struct. Health Monit., 17 (2017) 1425–1440. https://doi.org/10.1177/14759217177444
[5]. J. Kaščak, J. Török, M. Töröková, Utilization of the Ultrasonic Diagnostic Method in Rail Status on a Defined Railway Section, TEM Journal, 10 (2021) 152-157. https://doi.org/10.18421/TEM101-18
[6]. F. Wu, et al. Internal defects detection method of the railway track based on generalization features cluster under ultrasonic images, Chinese Journal of Mechanical Engineering, 35 (2022) 59. https://doi.org/10.1186/s10033-022-00726-z
[7]. A. Malekjafarian et al., Railway track monitoring using train measurements: An experimental case study, Applied Sciences, 9 (2019) 4859. https://doi.org/10.3390/app9224859
[8]. Bộ Khoa học và Công nghệ, TCVN 14205-2:2024 – Ứng dụng đường sắt – Kiểm tra ray trên đường bằng phương pháp không phá hủy – Phần 2: Kiểm tra ray bằng dòng điện xoáy, https://luatvietnam.vn/giao-thong/tieu-chuan-quoc-gia-tcvn-14205-2-2024-ung-dung-duong-sat-kiem-tra-ray-tren-duong-bang-phuong-phap-khong-pha-huy-phan-2-kiem-tra-ray-bang-dong-dien-xoay-394122-d3.html, truy cập ngày 3 tháng 7, 2025.
[9]. Phát Nguyễn Tiến, et al., Nghiên cứu sử dụng sóng siêu âm trong theo dõi và giám sát ray hàn liền trong đường sắt, Hội nghị Khoa học trẻ Trường Đại học Xây dựng, Hà Nội, Việt Nam, (2019) 361-372.
[10]. Khúc Đăng Tùng, Nghiên cứu cảm biến giám sát chuyển dịch ngang sử dụng sóng siêu âm trong ray hàn liền đường sắt, Tạp chí Khoa học công nghệ, 6 (2021) 98-102.
[11]. A. Kurniawan, Arduino Nano 33 BLE Sense Board Development. In: IoT Projects with Arduino Nano 33 BLE Sense. Apress, Berkeley, CA, (2021) 21-74. https://doi.org/10.1007/978-1-4842-6458-4_2
[12]. G. J. Aparna, C. Kamal, R. N. Motta, IMU based attitude estimation using adaptive complimentary filter, In: 2021 International Conference on Communication information and Computing Technology, (2021) 1-5. https://doi.org/10.1109/ICCICT50803.2021.9510153
[13]. Cục Đường sắt Việt Nam, TCCS 07:2022/VNRA – Tiêu chuẩn cơ sở bảo trì công trình đường sắt thường (Bảo trì và nghiệm thu sản phẩm), http://vnra.gov.vn/van_ban_phap_luat?LoaiVanBan.
MaMuc.keyword=09&_filterAction=search&CoQuanBanHanh.MaDinhDanh=G04.18&_id=66e414a5198f6b9f1666097e&menu=thong_tin_chung, truy cập ngày 3 tháng 7, 2025.
[14]. Cục Đường sắt Việt Nam, TCCS 04:2014/VNRA (được thay thế bởi TCCS 04:2022/VNRA) – Tiêu chuẩn cơ sở về vật tư, vật liệu, phụ kiện sử dụng trong công tác bảo trì công trình đường sắt, http://vnra.gov.vn/van_ban_phap_luat?LoaiVanBan.MaMuc.keyword=09&_filterAction=search&_id=66e411fea17fc347ac00a67b&menu=thong_tin_chung, truy cập ngày 3 tháng 7 năm 2025.
Tải xuống
Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
02/06/2025
Nhận bài sửa
05/07/2025
Chấp nhận đăng
10/08/2025
Xuất bản
15/08/2025
Chuyên mục
Công trình khoa học
Kiểu trích dẫn
Nguyễn Đức, T., Phạm Văn, K., Mai Tiến, C., Võ Thiện, L., Lê Mạnh, T., & Đào Thanh, T. (1755190800). Thiết kế và phát triển hệ thống đo tự động tham số hình học đường ray. Tạp Chí Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 76(6), 862-874. https://doi.org/10.47869/tcsj.76.6.4
Số lần xem tóm tắt
41
Số lần xem bài báo
4
