Mạng lưới đường sắt cao tốc lớn nhất thế giới đang tiếp tục được mở rộng. Cuối năm nay, Trung Quốc sẽ triển khai một số tuyến mới vào mạng lưới vận tải đường sắt điện khí hoá, bao gồm một tuyến dài 277 km giữa Phúc Châu và Hạ Môn, tuyến đường 203 km giữ Quảng Châu và Sán Đầu, tuyến 278 km nối Thượng Hải và Nam Kinh.

Khi đi vào hoạt động, tổng chiều dài của các tuyến tàu mới sẽ dài hơn một nửa tổng chiều dài của toàn bộ mạng lưới đường sắt cao tốc của Đức, mỗi tuyến có những tàu với tốc độ tối đa là 350 km/h.

Tuy nhiên, những cách thức xây dựng mới trên các tuyến tàu này lại khác biệt so với trước đây. Các kỹ sư đã sử dụng robot được thiết kế đặc biệt cho những tuyến tàu điện khí hóa trên cao. Các phương pháp thi công tự động đã được thử nghiệm và phê duyệt để áp dụng cho những dự án đường sắt cao tốc mới trong tương lai.

Wang Peixiong, kỹ sư trưởng của China Railway Construction Electrification Bureau Group, cho hay: “Các dự án trong tương lai sẽ áp dụng phương thức tương tự.”

Theo các chuyên gia, việc triển khai robot xây dựng đường sắt điện khí hóa trên cao ở quy mô lớn là cột mốc quan trọng của ngành này. Bước tiến trên cho thấy máy móc giờ đây có thể đảm nhận hầu hết công việc sử dụng nhiều lao động, đặc biệt là liên quan đến xây dựng đường sắt.

Thông thường, hoạt động xây dựng đường sắt thường bao gồm một loạt các công việc như đào, phân loại, đặt đường ray, xây dựng cầu, đường hầm, lắp đặt hệ thống tín hiệu và thông tin liên lạc. Việc xây dựng cơ sở hạ tầng này cũng rất tốn kém, ngoài ra đòi hỏi số lượng nhân công lớn với kỹ năng và kiến thức chuyên môn.

Trước đây, các dự án xây dựng đường sắt thường rất khó khăn và nhiều nguy hiểm. Ví dụ, tuyến đường chạy qua dãy núi Sierra Nevada ở Mỹ, cần tới hơn 10.000 công nhân Trung Quốc để xây dựng trong điều kiện khắc nghiệt. Còn ngày nay, robot và các công nghệ hiện đại khác đã đảm nhận phần lớn những công việc cần nhiều lao động.

Ví dụ, vào năm 2018, Trung Quốc đã cho ra mắt một cỗ máy tự hành có thể đặt đường ray tốc độ cao với tốc độ lên tới 1,5 km/ngày. Năm 2021, độ chính xác được cải thiện và robot có thể làm việc 24/7, giúp 2 km đường ray được lắp đặt mỗi ngày.

Ngoài ra, robot cũng có thể hàn, sơn và kiểm tra công trình. Máy vận hành tự động có thể đào hầm, đổ bê tông cùng một số công việc khác. Song, ông Wang cho biết, robot vẫn chưa thể xây dựng các cấu trúc điện khí hóa trên cao cho các tuyến đường sắt cao tốc, vì quá phức tạp.

Xây dựng hệ thống tiếp xúc trên cao (OCS) là công việc mà robot chưa thể đảm nhận. Trong khi đó, việc lắp dựng cột chống, mắc cáp là công việc đặc biệt nguy hiểm, phải làm việc trên cao trong điều kiện căng thẳng. Quy trình này cần một số công nhân ở mặt đất phối hợp với công nhân trên cột. Nếu xảy ra sự cố thì tình huống sẽ đặc biệt nguy hiểm.

Theo Wang, do đó, lắp đặt OCS là công việc sử dụng nhiều lao động nhất trong các dự án đường sắt cao tốc. Để giải quyết vấn đề này, các kỹ sư đường sắt đã nghĩ ra công nghệ xây dựng tự động, sử dụng nền tảng quản lý dữ liệu số và hệ thống thông minh để lưu trữ, lắp ráp trước, sau đó vận chuyển và tiến hành xây dựng.

Hệ thống cảm biến tự động sẽ thu thập dữ liệu theo thời gian thực từ một công trường xây dựng, sau đó gửi đến nhà kho thông minh. Nơi này lưu trữ và truy xuất tự động, xác định vị trí và gửi các vật liệu cần thiết đến nhà máy thông minh, để lắp ráp thành trụ, giá treo và các bộ phận khác. Các bộ phận hoàn thiện sau đó được vận chuyển bằng xe tự hành đến địa điểm xây dựng.

Các cánh tay của robot được trang bị thiết bị cảm biến và camera để phát hiện, điều chỉnh vị trí của các bộ phận, sau đó nâng và đặt vào đúng vị trí. Tuy nhiên, theo các kỹ sư, ngay cả robot cũng gặp khó khăn khi xây dựng OCS, do số lượng dây cột lớn nên cánh tay và các bộ phận khác cần được lắp đặt chính xác và có sự phối hợp.

Ngoài ra, địa điểm xây dựng cũng là một thách thức khác. Địa hình không bằng phẳng, có chướng ngại vật, thời tiết bất lợi hay những yếu tố khác có thể cản trở quá trình lắp đặt. Robot có thể gặp khó khăn trong việc tránh chướng ngại vật hay thích nghi với sự thay đổi của môi trường.

Các kỹ sư Trung Quốc đã đưa ra giải pháp cho những trở ngại này là sử dụng AI. Với sự hỗ trợ của AI, robot trở nên linh hoạt hơn, có thể di chuyển giữa các trạm điều chỉnh và siết vít theo lực xoắn cụ thể, sau đó quay về điểm xuất phát để chờ lệnh tiếp theo.

Theo các kỹ sư, việc sử dụng robot trong các dự án đường sắt cao tốc có thể sẽ thay đổi cách thức xây dựng hạ tầng ở Trung Quốc và nhiều nơi khác. Nhóm của kỹ sư Wang cho biết, vì robot có thể làm việc không cần nghỉ nên chúng đặc biệt hữu ích ở những khu vực thiếu lao động lành nghề hay có chi phí lao động cao.

Bắc Kinh hiện có kế hoạch kết nối mọi thành phố lớn và thành phố tầm trung bằng đường sắt cao tốc vào năm 2025. Để đạt được mục tiêu này, Trung Quốc sẽ cần tăng gấp đôi quy mô mạng lưới 42.000 km hiện có và xây dựng thêm nhiều cầu, đường hầm, nhà ga.

Tham khảo SCMP