Cách Trung Quốc dùng trí tuệ nhân tạo làm đường sắt cao tốc

Robot làm phần việc khó nhất

Cuối năm 2023, sẽ có ba tuyến đường sắt cao tốc mới đi vào vận hành tại Trung Quốc, bao gồm tuyến đường dài 277km nối TP Phúc Châu và Hạ Môn, tuyến đường dài 203km nối TP Quảng Châu với TP Sán Đầu, tuyến đường dài 278km nối TP Thượng Hải với TP Nam Kinh. Tàu cao tốc có thể di chuyển ở tốc độ tối đa 350km/h trên những tuyến đường này.

Khi đi vào vận hành, tổng chiều dài của ba tuyến đường sắt trên tương đương hơn một nửa chiều dài toàn bộ mạng lưới đường sắt cao tốc của Đức.

Điểm đáng chú ý, ba tuyến đường sắt mới được xây dựng bằng phương pháp hoàn toàn khác biệt so với hầu hết những tuyến đường hiện có tại Trung Quốc, đó là sử dụng robot.

Theo các kỹ sư tham gia ba dự án trên, phương pháp xây dựng tự động này đã được thử nghiệm, chứng minh độ hiệu quả và tin cậy trước khi đưa vào áp dụng trong các dự án đường sắt cao tốc sắp tới của Trung Quốc.

Robot lắp đặt hệ thống điện khí trên cao trong tuyến đường sắt cao tốc mới của Trung Quốc.

Theo tờ Bưu điện Hoa Nam (SCMP), việc triển khai robot xây dựng hệ thống điện khí hóa trên cao được coi là cột mốc trong quá trình phát triển đường sắt cao tốc Trung Quốc. Giờ đây máy móc đã có thể đảm nhiệm hầu hết công đoạn vốn cần nhiều lao động trong quá trình xây dựng.

Hãng SCMP lý giải, xây dựng đường sắt gồm nhiều công đoạn phức tạp từ chuẩn bị mặt bằng, phân loại vật liệu, đặt đường ray, xây dựng cầu, hầm, lắp đặt hệ thống tín hiệu, liên lạc. Quá trình xây dựng đường sắt rất tốn kém, đòi hỏi nhiều sức người, kỹ năng, kiến thức chuyên môn.

Ngày nay, robot và các công nghệ tối tân khác đã đảm nhiệm nhiều công đoạn vốn đòi hỏi nhiều sức người.

Chẳng hạn, vào năm 2018, Trung Quốc ra mắt cỗ máy tự động có khả năng đặt đường ray đường sắt cao tốc ở tốc độ 1,5km/ngày.

Tới năm 2021, sau khi cải thiện độ chính xác và khả năng làm việc 24/7, cỗ máy đã tăng hiệu suất lắp đặt đường ray lên 2km/ngày. Không lâu sau đó, các kỹ sư Trung Quốc đã phát triển robot, các thiết bị tự động có khả năng thực hiện nhiều nhiệm vụ đa dạng như hàn, sơn, đào hầm, đổ bê tông, kiểm tra chất lượng…

Tuy nhiên, mãi tới gần đây, robot mới có khả năng xây dựng đường dây điện khí hóa trên cao cho các tuyến đường sắt cao tốc. Theo ông Wang Peixiong, kỹ sư trưởng tại tập đoàn China Railway Construction Electrification Bureau Group, công đoạn này từng được coi là quá phức tạp.

Hệ thống tiếp điện trên cao (OCS) bao gồm các cấu trúc dây điện, khung trụ, cột đỡ và cần lấy điện để cung cấp điện cho đoàn tàu.

Xây dựng mạng lưới OCS cho đường sắt cao tốc bao gồm các quá trình phức tạp như lắp ráp trước cần lấy điện và cáp treo, vận chuyển vật liệu tới nơi thi công, lắp đặt khung trụ và cột đỡ.

Hai công đoạn cuối là những nhiệm vụ đặc biệt nguy hiểm. Quá trình này cần nhiều nhân lực trên mặt đất phối hợp với nhân công ở trên cao. Nếu có sai sót xảy ra, sẽ rất dễ dẫn đến thương vong.

Để giải quyết vấn đề này, các kỹ sư đường sắt Trung Quốc đã phát triển công nghệ xây dựng tự động, sử dụng nền tảng quản lý dữ liệu kỹ thuật số và hệ thống thông minh để lưu trữ, lắp ráp sẵn, vận chuyển các bộ phận và lắp đặt tại công trường thi công.

Cụ thể, cảm biến tự động thu thập dữ liệu theo thời gian thực tại công trường thi công rồi gửi về nhà kho thông minh. Tại đây, các hệ thống truy xuất và lưu trữ tự động sẽ xác định vị trí rồi chuyển vật liệu cần thiết tới nhà máy thông minh để lắp ráp thành các bộ phận của hệ thống OCS.

Sau đó, các bộ phận sẽ được vận chuyển tới công trường thi công bằng xe tự lái. Tại đây, cánh tay robot được lắp cảm biến và camera sẽ phát hiện, điều chỉnh vị trí của các bộ phận, sau đó nâng lên, đặt vào đúng vị trí.

Giúp tiết kiệm sức người

Tuy nhiên, theo nhóm kỹ sư Trung Quốc, ngay cả robot cũng gặp không ít thách thức trong suốt quá trình trên. Một trong số đó là yêu cầu phối hợp nhịp nhàng để lắp đặt chính xác lượng lớn dây cáp điện, cột, nhiều bộ phận khác vào đúng vị trí.

Ngoài ra, điều kiện tại công trường đặt ra nhiều yếu tố bất lợi từ địa hình, thời tiết, các điều kiện tự nhiên khác cản trở hoạt động của robot.

Quá trình lặp đặt OCS cũng đòi hỏi rất nhiều hệ thống robot phối hợp với nhau nhịp nhàng. Cuối cùng, các kỹ sư Trung Quốc đã tìm ra giải pháp khắc phục những thách thức trên. Đó là trí tuệ nhân tạo (AI).

Các nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển loại robot lắp ráp tại công trường xây dựng có khả năng lắp đặt bộ phận thuộc hệ thống OCS vào vị trí với độ chính xác cao, chỉ sai số 1mm.

Một phần tuyến đường sắt cao tốc tại TP Vũ Hán, tỉnh Hồ Bắc, Trung Quốc.

Công nghệ AI cho phép robot làm việc trong nhiều điều kiện thời tiết khắc nghiệt cũng như giúp robot phối hợp nhịp nhàng trong công việc. Chẳng hạn như, một robot nâng bộ phận vào đúng vị trí rồi robot khác vặn ốc cố định vật thể.

Công nghệ AI cũng tạo điều kiện để robot hoạt động linh hoạt hơn, di chuyển dễ dàng giữa các trạm làm việc. Sau khi hoàn thành nhiệm vụ, robot tự động di chuyển về trạm chờ, sẵn sàng đợi lệnh tiếp theo.

Tại nhà kho, các thiết bị được ứng dụng trí tuệ nhân tạo như xe nâng thông minh sẽ đảm nhiệm việc bốc vác, vận chuyển nguyên vật liệu. Ngoài ra, thiết bị tự động và công nghệ kỹ thuật số còn giúp cải thiện chất lượng, hiệu suất, độ an toàn trong quá trình xây dựng đường sắt cũng như tăng “tuổi thọ” của tuyến đường.

Nhóm kỹ sư cho rằng, việc áp dụng công nghệ robot trong xây dựng đường sắt cao tốc còn có thể mở rộng sang các dự án cơ sở hạ tầng vận tải khác, giúp thay đổi về căn bản công tác xây dựng cơ sở hạ tầng tại Trung Quốc và các quốc gia khác trên thế giới.

Theo nhóm nghiên cứu của ông Wang, robot có thể làm việc suốt ngày đêm không ngơi nghỉ mà vẫn không suy giảm hiệu suất hay độ chính xác. Ngoài ra, robot còn có thể đóng vai trò quan trọng trong những lĩnh vực thiếu lao động tay nghề cao hoặc có chi phí lao động cao.

Tờ SCMP cho hay, Trung Quốc không phải quốc gia duy nhất trên thế giới sử dụng robot và công nghệ tự động trong xây dựng đường sắt cao tốc. Tuy nhiên, việc áp dụng rộng rãi những công nghệ này và tốc độ xây dựng nhanh chóng cho thấy thành tựu vượt bậc trong lĩnh vực phát triển cơ sở hạ tầng vận tải của cường quốc này.

Chính phủ Trung Quốc đặt mục tiêu kết nối các thành phố lớn với các thành phố cỡ trung bằng đường sắt cao tốc vào năm 2035. Để hiện thực hóa mục tiêu trên, Trung Quốc cần mở rộng gấp đôi chiều dài mạng lưới đường sắt dài 42.000km hiện có, cũng như xây dựng nhiều cầu, hầm, ga đường sắt.

Hoàng HươngTrang Trần -