CHLB ĐỨC – Cùng với sự mở rộng của mạng lưới giao thông đường sắt, ngày càng có nhiều đường hầm cần được xây dựng cũng như bảo trì ở mức độ an toàn và hiệu suất cao. Các dự án hiện đại ngày nay đều phụ thuộc vào những giải pháp thông gió, điều hòa không khí phức tạp, các phương pháp làm việc giảm bụi, giảm phát thải, và đặc biệt là công nghệ đo lường độ chính xác cao để kiểm tra, số hóa hiện trạng cấu trúc. Đồng thời, các quy định cập nhật mới, như quy định 201-067 của hiệp hội thương mại gỗ và kim loại CHLB Đức (DGUV – German wood and metal trade association), thắt chặt hơn các yêu cầu về an toàn và sức khỏe nghề nghiệp trong quá trình thi công đường ray bên trong đường hầm.

Hệ thống TLSD (Tunnel laser scan detection system) của công ty Shanghai Bofa Spatial Information Technology được thiết kế để phát hiện các biến dạng và đánh giá tình trạng bề mặt kết cấu của hầm đường sắt. Hệ thống này bao gồm cả phần cứng lẫn phần mềm: các cảm biến như máy quét laser, camera và mô-đun định vị quán tính (INS – inertial navigation modules) (*) được tích hợp đồng bộ trên một nền tảng di động.
(*) Inertial navigation modules: là một thiết bị điện tử tự động, có khả năng tự xác định vị trí, hướng di chuyển và vận tốc của một vật thể chuyển động mà không cần phụ thuộc vào tín hiệu bên ngoài.

Mô-đun quét laser được lắp đặt trên một xe goòng đo lường chuyên dụng, có khả năng chụp và ghi lại chính xác biên dạng đường hầm ở tốc độ đến 15 km/h. Hệ thống tự động tính toán các thông số kỹ thuật chính như đường kính (độ chính xác +-2 mm), độ méo (ovality) (1), độ lệch đốt hầm và gờ mép (ring steps and lips) (+-3 mm), khoảng cách ngang và biên dạng khe hở (+-1 cm). Dữ liệu thô thu thập được sẽ được xử lý liền mạch thành bản vẽ CAD, bảng tính Excel hoặc file ảnh loại .tiff/.png.
(1) Ovality: đường hầm chịu lực ép của đất đá lâu ngày có thể bị biến dạng từ hình tròn hoàn hảo sang hình bầu dục (elip), thiết bị này đo được độ méo đó.
(2) Ring steps and lips: các đường hầm hiện đại thường được ghép từ nhiều vòng bê tông đúc sẵn (được gọi là tunnel rings).

Mô-đun camera sử dụng hệ thống 9 camera quét dòng (line scan) (*) màu, kết hợp với đèn LED cường độ cao và các bộ nguồn pin, cho phép chụp ảnh chế độ HD ở tốc độ di chuyển lên đến 46 km/h. Với độ phân giải siêu nét 0,2 mm/pixel, hệ thống có thể nhận diện được cả những vết nứt nhỏ nhất từ 0,1 mm, cũng như các điểm bong tróc hay rò rỉ nước. Các thuật toán thông minh tích hợp có khả năng tự động nhận diện chính xác đến 99% số vòng hầm và 97% các phân đoạn (segment) kết cấu.
(*) Line scan: là một loại camera công nghiệp đặc biệt, hoạt động theo nguyên lý chụp lại hình ảnh bằng cách quét từng dòng điểm ảnh (chỉ có 1 hàng pixel chiều dày, giống như tia quét của máy photocopy) thay vì chụp nguyên một khung hình chữ nhật như camera thông thường.

Được bổ trợ bởi mô-đun định vị quán tính, hệ thống TLSD còn cung cấp tọa độ tuyệt đối và các dữ liệu chi tiết về hình học đường ray. Toàn bộ hệ thống có thể vận hành dễ dàng chỉ với từ 2 đến 4 nhân sự. Thiết bị tương thích tốt với nhiều loại đường hầm và phương thức liên kết đường ray khác nhau; đồng thời hệ thống cảm biến vẫn đảm bảo ghi lại hình ảnh chế độ HD sắc nét ngay cả khi di chuyển ở tốc độ cao.

Hệ thống TLSD ứng dụng linh hoạt cho cả hầm tàu điện ngầm (metro), hầm đường sắt tốc độ cao và đường sắt truyền thống. Thiết bị đảm nhiệm toàn diện từ phát hiện biến dạng cấu trúc, đo đạc dữ liệu địa lý, kiểm tra khuyết tật bề mặt, phân tích đường ray, cho đến hỗ trợ mô hình hóa BIM và thiết lập bản đồ tham quan kỹ thuật số toàn cảnh (panoramic roaming) (*). Cho đến nay, hơn 3.000 km đường ray đã được khảo sát bằng công nghệ này bởi các cơ quan quản lý đường sắt tại Trung Quốc đại lục, Hồng Kông và Singapore.
(*) Panoramic roaming: Tính năng này cho phép các kỹ sư chỉ cần ngồi tại văn phòng mà vẫn có thể “đi dạo” 360 độ bên trong đường hầm thông qua hình ảnh HD được camera ghép lại, tương tự như tính năng Google street view trên đường phố.

Shanghai Bofa Spatial Information Technology là đơn vị chuyên sâu về các công nghệ thông tin không gian phục vụ hạ tầng giao thông, hiện có hơn 20 xe kiểm định đang được khách hàng vận hành tại Trung Quốc, Hồng Kông, Singapore và quốc tế. Hệ thống TLSD đã phát triển mạnh mẽ từ các máy quét 2D/3D ban đầu thành các hệ thống phức hợp sở hữu camera quét dòng (linear array) và quét vùng (area array), được bổ sung thêm radar xuyên đất (GPR) cùng tính năng đo đạc đường ray.

Để xem các tin bài khác về “Máy quét laser”, hãy nhấn vào đây.

 

Nguồn: Innotrans