I. Tín hiệu khối tự động là gì?
Tín hiệu khối tự động (Automatic Block Signaling – ABS) là hệ thống điều khiển tín hiệu đường sắt dựa trên trạng thái thực tế của tuyến đường, chia tuyến thành các “khu đoạn” (block sections) – tức các đoạn đường ray liên tục được giám sát tự động.
Mỗi khu đoạn chỉ được một đoàn tàu chiếm dụng tại một thời điểm, nhằm:
Tránh va chạm phía sau (rear-end collision).
Duy trì khoảng cách an toàn.
Tự động cấp tín hiệu cho các đoàn tàu tiếp theo.
Tín hiệu tại đầu mỗi khu đoạn sẽ thay đổi tự động theo trạng thái chiếm dụng của khu đoạnphía trước mà không cần thao tác thủ công từ điều độ viên hay nhân viên tín hiệu.
II. Cấu trúc kỹ thuật chi tiết của hệ thống ABS
Một hệ thống ABS hoàn chỉnh sẽ bao gồm:
1. Giám sát chiếm dụng khu đoạn
Track Circuit (mạch điện đường ray): sử dụng điện áp thấp (AC hoặc DC) truyền dọc ray để phát hiện sự hiện diện của đoàn tàu thông qua nối tắt giữa hai ray bằng bánh xe và trục.
Axle Counter (bộ đếm trục): đếm số trục đi vào và rời khỏi block. Nếu số trục vào = trục ra → block rỗng.
🔧 Ưu điểm:
Track circuit giúp phát hiện đoàn tàu dừng trong block, chống rơi khóa.
Axle counter chống nhiễu điện, phù hợp khu vực ray bị cách điện kém.
2. Tín hiệu wayside – tín hiệu đầu khối
Là loại tín hiệu đứng ngoài hiện trường (tín hiệu cánh hoặc tín hiệu đèn).
Tín hiệu có thể là:
3 trạng thái (3-aspect): Đỏ – Vàng – Xanh
4 trạng thái (ở các nước có mật độ cao): Đỏ – Vàng – Vàng nhấp nháy – Xanh
Mỗi tín hiệu sẽ hiển thị màu sắc tự động phụ thuộc vào trạng thái block phía trước.
3. Logic điều khiển (Interlocking logic)
Hệ thống logic điều khiển ABS có thể:
Dạng relay liên động (mechanical relay logic).
Dạng logic số (PLC, EI, CBI).
Mỗi khi một block bị chiếm dụng, logic sẽ:
Gửi lệnh “hiển thị đỏ” đến tín hiệu đầu block phía sau.
Gửi cảnh báo “vàng” cho block tiếp theo.
Gửi “xanh” nếu hai block liên tiếp phía trước đều trống.
✅ Tín hiệu ABS không cấp phép trực tiếp mà cảnh báo, còn phép chạy tàu do hệ thống liên khóa hoặc CTC quyết định.
4. Bảng điều khiển điều độ (HMI)
Hiển thị trạng thái block, tín hiệu và chiếm dụng.
Cho phép điều độ viên giám sát hoạt động chạy tàu theo thời gian thực.
III. Cơ chế hoạt động của ABS – Phân tích logic chạy tàu
Giả sử tuyến đường chia thành các block: A – B – C – D…
| Block | Trạng thái chiếm dụng | Tín hiệu đầu block |
|---|---|---|
| A | Đang có đoàn tàu | Đỏ |
| B | Trống, nhưng block A bị chiếm | Vàng |
| C | Trống, block B cũng trống | Xanh |
Điều này tạo thành logic “cảnh báo lùi”: mỗi khi một block bị chiếm dụng, các tín hiệu phía sau giảm cấp độ cảnh báo theo chiều ngược.
IV. Mô hình khai thác ABS trong thực tế
📍 Trên thế giới
Châu Âu (UIC): ABS kết hợp với ATP để thực hiện cảnh báo tốc độ và tự động hãm nếu vượt tín hiệu.
Mỹ: Nhiều tuyến freight dùng hệ thống relay-based ABS đơn giản, tích hợp SCADA.
Nhật – Hàn Quốc – Trung Quốc: áp dụng ABS như lớp nền tảng của ATC/CTC/ETCS.
📍 Tại Việt Nam
Tuyến Hà Nội – Vinh – Đồng Hới – Đà Nẵng đã có lắp track circuit kiểu cổ điển, hoạt động tương tự ABS nhưng chưa có phân chia block đều và không tự động hóa hoàn toàn.
Dự án Đường sắt đô thị (Cát Linh – Hà Đông, Nhổn – Ga Hà Nội) sử dụng ABS hiện đại tích hợp trong hệ CBTC.
Tuyến Bắc – Nam hiện nay vẫn chủ yếu chạy theo lệnh tàu, ghi tay, chưa ứng dụng rộng rãi ABS.
V. ABS và hệ thống liên khóa – Tương hỗ nhưng không thay thế
| Tín hiệu khối tự động (ABS) | Hệ thống liên khóa (Interlocking) |
|---|---|
| Quản lý đoàn tàu trên đường thẳng (longitudinal) | Quản lý giao cắt – giao tuyến (points/routes) |
| Mục tiêu: tránh va chạm phía sau | Mục tiêu: tránh mâu thuẫn giữa các tuyến |
| Không điều khiển ghi | Điều khiển ghi và tín hiệu tuyến |
| Cảnh báo tình trạng block | Cấp phép chạy tàu theo logic khóa tuyến |
Hai hệ thống hoạt động phối hợp, đặc biệt trên các tuyến đường sắt hiện đại:
Liên khóa: cấp tuyến an toàn → ABS: giám sát block sau khi cấp tuyến.
VI. Tín hiệu khối tự động trong kỷ nguyên số
ABS không còn là hệ thống “tự động đơn lẻ”, mà đang trở thành một lớp nền trong hệ thống điều độ thông minh, tích hợp:
CTC (Centralized Traffic Control): điều khiển tín hiệu từ xa theo phân khu.
SCADA: giám sát toàn tuyến qua trung tâm.
ATP/ATC/ETCS: giám sát tốc độ, cấp phép tàu chạy tự động.
Hệ thống AI và phân tích dữ liệu: dự báo ùn tắc, phân luồng tối ưu.
VII. Kết luận
ABS không chỉ là tín hiệu, mà là hệ thống kiểm soát logic an toàn thời gian thực, giúp đoàn tàu di chuyển sát nhau mà vẫn giữ khoảng cách tuyệt đối an toàn.
Nó là lớp cảnh báo tự động hóa hóa cao, giúp:
Giảm lỗi con người.
Tăng mật độ chạy tàu.
Tích hợp với các công nghệ điều độ hiện đại.
Tại Việt Nam, để tiến tới đường sắt cao tốc và hiện đại hóa vận hành đường sắt quốc gia, việc triển khai rộng rãi hệ thống ABS là bước bắt buộc. Đó không chỉ là nâng cấp công nghệ, mà còn là nâng cấp chuẩn an toàn vận hành toàn ngành.
