Đây là một quá trình đòi hỏi chi phí cao, cần lượng lớn lao động chân tay cùng với các chuyên gia có kỹ năng cao.

Trung Quốc được biết đến là quốc gia sở hữu mạng lưới đường sắt cao tốc lớn nhất thế giới. Đến cuối năm 2023, một số tuyến mới sẽ gia nhập hệ thống giao thông đường sắt điện khí hóa đồ sộ này, bao gồm tuyến Phúc Châu – Hạ Môn (277km), Quảng Châu – Sán Đầu (203km) và Thượng Hải – Nam Kinh (278km).

Khi đi vào hoạt động, tổng chiều dài của các tuyến đường sắt mới này sẽ vượt gấp đôi chiều dài toàn bộ mạng lưới đường sắt cao tốc của Đức, với mỗi tuyến cho phép tàu đạt vận tốc tối đa 350km/h. Đặc biệt, những tuyến đường mới này được xây dựng bằng các robot chuyên dụng, khác biệt so với phần lớn hệ thống đường sắt hiện nay.

Robot ‘xây dựng’ đường sắt cao tốc tại Trung Quốc
Wang Peixiong, kỹ sư trưởng của Tập đoàn Cục Điện khí hóa Xây dựng Đường sắt Trung Quốc, cho biết công nghệ xây dựng tự động này đã được thử nghiệm và sẽ được áp dụng trong các dự án đường sắt cao tốc sắp tới. Việc triển khai robot xây dựng đường sắt điện khí hóa trên cao đánh dấu một bước tiến quan trọng trong ngành, chứng minh rằng máy móc có thể đảm nhận phần lớn các công việc tốn sức lao động trong quá trình xây dựng.

Xây dựng đường sắt bao gồm nhiều công đoạn như đào đắp, đặt đường ray, xây dựng cầu, hầm, và lắp đặt hệ thống báo hiệu, liên lạc. Đây là một quá trình đòi hỏi chi phí cao, cần lượng lớn lao động chân tay cùng với các chuyên gia có kỹ năng cao.

Trước đây, công việc này tiềm ẩn nhiều nguy hiểm, chẳng hạn như dự án đường sắt qua dãy Sierra Nevada ở Mỹ từng huy động hơn 10.000 công nhân xây dựng. Ngày nay, robot và các công nghệ tiên tiến đã dần thay thế sức lao động con người trong những nhiệm vụ gian nan này.

Năm 2018, Trung Quốc đã giới thiệu cỗ máy tự động có khả năng đặt đường ray cao tốc với tốc độ 1,5km/ngày. Đến năm 2021, cỗ máy này đã được cải thiện về độ chính xác và khả năng hoạt động 24/7, nâng năng suất lên 2km đường ray mỗi ngày. Không dừng lại ở đó, các robot còn mở rộng chức năng ngoài việc đặt đường ray, bao gồm hàn, sơn, kiểm tra, đào hầm và đổ bê tông.

Dù vậy, chỉ gần đây robot mới có khả năng xây dựng các cấu trúc điện khí hóa trên cao dành cho đường sắt cao tốc.

Ảnh: China State Railway Group Co., Ltd

Trước đây, công việc này được coi là quá phức tạp đối với máy móc. Các cấu trúc này, bao gồm hệ thống dây điện, khung trụ, cột đỡ và cần lấy điện, được gọi là hệ thống tiếp điện trên cao (OCS). Việc xây dựng mạng lưới OCS đòi hỏi quy trình phức tạp như lắp ráp cần lấy điện, cáp treo, vận chuyển vật liệu đến nơi thi công, lắp đặt khung trụ và cột đỡ.

Lắp đặt cáp treo và khung trụ vốn là những công việc nguy hiểm, yêu cầu làm việc trên cao trong điều kiện áp lực lớn. Quá trình này đòi hỏi sự phối hợp giữa các công nhân dưới mặt đất và trên cột đỡ, và bất kỳ sự cố nào cũng có thể dẫn đến tai nạn chết người.

Nhằm giải quyết vấn đề này, các kỹ sư đường sắt đã phát triển công nghệ xây dựng tự động sử dụng nền tảng quản lý dữ liệu số hóa cùng hệ thống thông minh để lưu trữ, lắp ráp, vận chuyển và xây dựng.

Cảm biến tự động thu thập dữ liệu thời gian thực từ công trường, sau đó gửi tới nhà kho thông minh. Hệ thống lưu trữ và thu thập tự động sẽ xác định và vận chuyển vật liệu cần thiết đến nhà máy để lắp ráp các bộ phận như khung trụ, cần lấy điện và thanh treo, rồi nâng chúng lên vị trí chính xác.

Dẫu vậy, việc xây dựng hệ thống OCS vẫn đặt ra nhiều thách thức cho robot. Một trong số đó là khối lượng lớn dây cáp, cột đỡ và các bộ phận cần được lắp đặt chính xác và đồng bộ. Địa hình phức tạp, chướng ngại vật tự nhiên và điều kiện thời tiết bất lợi cũng có thể gây trở ngại. Để vượt qua những thách thức này, cần sự phối hợp nhịp nhàng giữa nhiều hệ thống robot cùng trí tuệ nhân tạo (AI).

Nhờ vào AI, robot có thể sử dụng thuật toán nhận dạng hình ảnh để xác định và trích xuất các đặc trưng của mục tiêu, từ đó lên kế hoạch lắp đặt cần lấy điện với độ chính xác trong phạm vi 1 mm. AI cũng cho phép robot làm việc trong điều kiện thời tiết bất lợi và di chuyển linh hoạt giữa các trạm, điều chỉnh, vặn chặt ốc vít rồi quay về vị trí mốc chờ chỉ thị tiếp theo.

Tại nhà kho, thiết bị AI như xe nâng thông minh đảm nhiệm việc nhấc và vận chuyển vật liệu. Những máy móc thông minh này được lập trình để tự bảo dưỡng và hoạt động liên tục 24 giờ, giúp nâng cao độ chính xác và hiệu suất trong công việc.

Chức năng kiểm soát chất lượng cũng được cải thiện. Vật liệu lưu trữ được phân loại và quét qua phòng tối. Một mô hình mạng neuron được huấn luyện trên 30 loại vật liệu khác nhau có thể phát hiện khuyết điểm trước khi sử dụng, đẩy nhanh quy trình xử lý gấp 10 lần so với các nhà kho truyền thống.

Với khả năng làm việc liên tục và không ảnh hưởng tới độ chính xác, robot đang dần đóng vai trò quan trọng trong các khu vực thiếu lao động tay nghề cao hoặc có chi phí nhân công cao.