Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo tự động tại đường ngang đường sắt tích hợp chức năng thiết bị đuôi tàu
Email:
vancn@utc.edu.vn
Từ khóa:
Hệ thống cảnh báo đường ngang tự động, thiết bị đuôi tàu, GNSS, LoRa, an toàn giao thông đường sắt
Tóm tắt
Tai nạn giao thông tại các điểm giao cắt đồng mức giữa đường sắt và đường bộ chiếm tỷ lệ đáng kể trong tổng số các vụ tai nạn đường sắt, đặc biệt tại các đường ngang không người gác. Các hệ thống cảnh báo truyền thống có chi phí đầu tư và phí bảo trì khá cao, trong khi thiết bị tín hiệu đuôi tàu lại được triển khai độc lập để giám sát trạng thái đoàn tàu. Việc tồn tại hai hệ thống riêng biệt làm tăng chi phí đầu tư và phức tạp trong quản lý khai thác. Bài báo đề xuất thiết kế một hệ thống tích hợp chức năng cảnh báo tự động tại đường ngang tự động và thiết bị tín hiệu đuôi tàu dựa trên công nghệ định vị vệ tinh toàn cầu (GNSS) kết hợp với truyền thông vô tuyến tầm xa LoRa. Hệ thống gồm thiết bị đường ngang, thiết bị trên đầu máy, thiết bị tại đuôi tàu và trung tâm giám sát. Dữ liệu GNSS được sử dụng để xác định vị trí và tốc độ đoàn tàu, truyền đến thiết bị đường ngang để kích hoạt cảnh báo, đồng thời sử dụng tín hiệu từ thiết bị đuôi tàu để xác định chính xác thời điểm kết thúc cảnh báo. Giải pháp đề xuất có chi phí thấp, dễ triển khai và góp phần nâng cao an toàn giao thông tại các đường ngang đường sắtTài liệu tham khảo
[1]. G.J.M. Read, J.A. Cox, A. Hulme, A. Naweed, P.M. Salmon, What factors influence risk at rail level crossings? A systematic review and synthesis of findings using systems thinking, Safety Science, 138 (2021) 105207. https://doi.org/10.1016/j.ssci.2021.105207
[2]. J. Strohmandl, P. Tomášek, M. Tomek, D. Vičar, J. Rak, R. Novák, Traffic safety at level crossings in the Czech Republic, Heliyon, 10 (2024). https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e39739
[3]. A. Anagnostopoulos, Assessing Safety and Infrastructure Design at Railway Level Crossings Through Microsimulation Analysis, Future Transp, 5 (2025). https://doi.org/10.3390/futuretransp5010024
[4]. A. Di Graziano, V. Marchetta, Application of a Quantitative Risk-Based Decision Tool for Local Railway Level Crossing Management, Applied Sciences, 14 (2024) 8630. https://doi.org/10.3390/app14198630
[5]. Cồ Như Văn, Nghiên cứu thiết kế an toàn cho hệ thống cảnh báo đường ngang tự động ứng dụng công nghệ tiên tiến, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Việt Nam – B, 66 (2024) 51-57. https://doi.org/10.31276/VJST.66(6).51-57
[6]. Nguyễn Đức Toàn, Phạm Xuân Thắng, Đỗ Đức Tuấn, Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị phòng vệ đường ngang cảnh báo tự động có chắn sử dụng radar phát hiện đoàn tàu, Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, 73 (2022) 327–343. https://doi.org/10.47869/tcsj.73.3.10
[7]. Nguyễn Thanh Hải, Đặng Quang Thạch, Cồ Như Văn, Trần Văn Khuyến, Thiết kế chế tạo thiết bị đếm trục sử dụng phương pháp cảm ứng điện từ, Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, 72 (2021) 1118–1130. https://doi.org/10.47869/tcsj.72.9.10
[8]. L. De Donato, S. Marrone, F. Flammini, C. Sansone, V. Vittorini, R. Nardone, C. Mazzariello, F. Bernaudin, Intelligent detection of warning bells at level crossings through deep transfer learning for smarter railway maintenance, Engineering Applications of Artificial Intelligence, 123 (2023) 106405. https://doi.org/10.1016/j.engappai.2023.106405
[9]. B. Cai, J. Liu, X. Dong, J. Liu, Study on key technologies of GNSS-based train state perception for train-centric railway signaling, High-speed Railway, 1 (2023) 47–55. https://doi.org/10.1016/j.hspr.2022.12.003
[10]. M. Chrzan, T. Ciszewski, W. Nowakowski, Selected applications of satellite technologies in rail transport, Archives of Transport, 71 (2024) 91–105. https://doi.org/10.61089/aot2024.z1bfx011
[11]. S.-Q. Wang, J. Liu, B.-G. Cai, J. Wang, D.-B. Lu, Virtual balise placement for GNSS-based train control using aquila optimization-enhanced multi-objective optimization, Expert Systems with Applications, 273 (2025) 126644. https://doi.org/10.1016/j.eswa.2025.126644
[12]. D. Zorbas, M. Baizhuminova, D. Urazayev, A. Eduard, G. Nurgazina, N. Atymtay, M. Ristin, Cost-Effective Train Presence Detection and Alerting Using Resource-Constrained Devices, Sensors, 25 (2025) 6045. https://doi.org/10.3390/s25196045
[13]. Cồ Như Văn, Đỗ Việt Hà, Nguyễn Thanh Hải, Ước lượng cự ly truyền dẫn trong mạng LoRa hai chặng dưới ảnh hưởng của nhiễu giữa các thiết bị đầu cuối, Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, 72 (2021) 264–276. https://doi.org/10.47869/tcsj.72.3.3
[14]. G. Duan, D. Lu, H. Dong, B. Cai, J. Liu, GNSS-based End-of-Train Device Performance Evaluation and Improvement by Means of Particle Filter Algorithm, International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA), 2022, 101–107. https://doi.org/10.1109/ICEAA49419.2022.9899946
[15]. Cồ Như Văn, Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị tín hiệu đuôi tàu sử dụng trên tàu chở hàng trên đường sắt Việt Nam, Tạp chí Khoa học GTVT, 61 (2017).
[16]. Federal Railroad Administration (FRA), Positive Train Control (PTC), U.S. Department of Transportation, 2023.
[17]. O. Himrane, J. Beugin, M. Ghazel, Implementation of a Model-Oriented Approach for Supporting Safe Integration of GNSS-Based Virtual Balises in ERTMS/ETCS Level 3, IEEE Open Journal of Intelligent Transportation Systems, 2023. https://doi.org/10.1109/OJITS.2023.3267142
[18]. Semtech Corporation, LoRa and LoRaWAN, Version 1.0 (2024).
[19]. Y. Chen, G. Shi, M. Al-Quraan, Y. Sambo, O. Onireti, M. Imran, LoRa Mesh-5G Integrated Network for Trackside Smart Weather Monitoring, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2024, 1–13. https://doi.org/10.1109/TVT.2024.3361160
[2]. J. Strohmandl, P. Tomášek, M. Tomek, D. Vičar, J. Rak, R. Novák, Traffic safety at level crossings in the Czech Republic, Heliyon, 10 (2024). https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e39739
[3]. A. Anagnostopoulos, Assessing Safety and Infrastructure Design at Railway Level Crossings Through Microsimulation Analysis, Future Transp, 5 (2025). https://doi.org/10.3390/futuretransp5010024
[4]. A. Di Graziano, V. Marchetta, Application of a Quantitative Risk-Based Decision Tool for Local Railway Level Crossing Management, Applied Sciences, 14 (2024) 8630. https://doi.org/10.3390/app14198630
[5]. Cồ Như Văn, Nghiên cứu thiết kế an toàn cho hệ thống cảnh báo đường ngang tự động ứng dụng công nghệ tiên tiến, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Việt Nam – B, 66 (2024) 51-57. https://doi.org/10.31276/VJST.66(6).51-57
[6]. Nguyễn Đức Toàn, Phạm Xuân Thắng, Đỗ Đức Tuấn, Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị phòng vệ đường ngang cảnh báo tự động có chắn sử dụng radar phát hiện đoàn tàu, Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, 73 (2022) 327–343. https://doi.org/10.47869/tcsj.73.3.10
[7]. Nguyễn Thanh Hải, Đặng Quang Thạch, Cồ Như Văn, Trần Văn Khuyến, Thiết kế chế tạo thiết bị đếm trục sử dụng phương pháp cảm ứng điện từ, Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, 72 (2021) 1118–1130. https://doi.org/10.47869/tcsj.72.9.10
[8]. L. De Donato, S. Marrone, F. Flammini, C. Sansone, V. Vittorini, R. Nardone, C. Mazzariello, F. Bernaudin, Intelligent detection of warning bells at level crossings through deep transfer learning for smarter railway maintenance, Engineering Applications of Artificial Intelligence, 123 (2023) 106405. https://doi.org/10.1016/j.engappai.2023.106405
[9]. B. Cai, J. Liu, X. Dong, J. Liu, Study on key technologies of GNSS-based train state perception for train-centric railway signaling, High-speed Railway, 1 (2023) 47–55. https://doi.org/10.1016/j.hspr.2022.12.003
[10]. M. Chrzan, T. Ciszewski, W. Nowakowski, Selected applications of satellite technologies in rail transport, Archives of Transport, 71 (2024) 91–105. https://doi.org/10.61089/aot2024.z1bfx011
[11]. S.-Q. Wang, J. Liu, B.-G. Cai, J. Wang, D.-B. Lu, Virtual balise placement for GNSS-based train control using aquila optimization-enhanced multi-objective optimization, Expert Systems with Applications, 273 (2025) 126644. https://doi.org/10.1016/j.eswa.2025.126644
[12]. D. Zorbas, M. Baizhuminova, D. Urazayev, A. Eduard, G. Nurgazina, N. Atymtay, M. Ristin, Cost-Effective Train Presence Detection and Alerting Using Resource-Constrained Devices, Sensors, 25 (2025) 6045. https://doi.org/10.3390/s25196045
[13]. Cồ Như Văn, Đỗ Việt Hà, Nguyễn Thanh Hải, Ước lượng cự ly truyền dẫn trong mạng LoRa hai chặng dưới ảnh hưởng của nhiễu giữa các thiết bị đầu cuối, Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, 72 (2021) 264–276. https://doi.org/10.47869/tcsj.72.3.3
[14]. G. Duan, D. Lu, H. Dong, B. Cai, J. Liu, GNSS-based End-of-Train Device Performance Evaluation and Improvement by Means of Particle Filter Algorithm, International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications (ICEAA), 2022, 101–107. https://doi.org/10.1109/ICEAA49419.2022.9899946
[15]. Cồ Như Văn, Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị tín hiệu đuôi tàu sử dụng trên tàu chở hàng trên đường sắt Việt Nam, Tạp chí Khoa học GTVT, 61 (2017).
[16]. Federal Railroad Administration (FRA), Positive Train Control (PTC), U.S. Department of Transportation, 2023.
[17]. O. Himrane, J. Beugin, M. Ghazel, Implementation of a Model-Oriented Approach for Supporting Safe Integration of GNSS-Based Virtual Balises in ERTMS/ETCS Level 3, IEEE Open Journal of Intelligent Transportation Systems, 2023. https://doi.org/10.1109/OJITS.2023.3267142
[18]. Semtech Corporation, LoRa and LoRaWAN, Version 1.0 (2024).
[19]. Y. Chen, G. Shi, M. Al-Quraan, Y. Sambo, O. Onireti, M. Imran, LoRa Mesh-5G Integrated Network for Trackside Smart Weather Monitoring, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2024, 1–13. https://doi.org/10.1109/TVT.2024.3361160
Tải xuống
Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
20/03/2026
Nhận bài sửa
23/05/2026
Chấp nhận đăng
02/06/2026
Xuất bản
15/06/2026
Chuyên mục
Công trình khoa học
Kiểu trích dẫn
Cồ Như, V. (1781456400). Nghiên cứu thiết kế hệ thống cảnh báo tự động tại đường ngang đường sắt tích hợp chức năng thiết bị đuôi tàu. Tạp Chí Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 77(5), 715-729. https://doi.org/10.47869/tcsj.77.5.8
