Giống như bước ra từ phim viễn tưởng, công nghệ xây đường sắt cao tốc 2.0 của Trung Quốc đã phát triển tới mức khó tin đến thế này sao?

Bước ngoặt trong ngành xây dựng Trung Quốc

Cuối năm nay, một loạt tuyến mới sẽ nối nhịp vào mạng lưới tàu cao tốc lớn nhất thế giới của Trung Quốc. Chúng bao gồm tuyến đường dài 277 km nối Phúc Châu và Hạ Môn, tuyến 203 km nối Quảng Châu và Sán Đầu và tuyến 278 km nối Thượng Hải và Nam Kinh.

Khi đi vào hoạt động, tổng chiều dài của 3 tuyến đường sắt cao tốc này sẽ tương đương hơn nửa tổng chiều dài của mạng lưới đường sắt cao tốc ở Đức, một trong những nền kinh tế lớn nhất thế giới. Các chuyến tàu chạy trên 3 tuyến đường mới này đều có thể đạt tốc độ tối đa 350 km/h.

Tuy nhiên, 3 tuyến đường sắt mới của Trung Quốc có một điểm khác biệt so với mạng lưới đường sắt cao tốc khổng lồ mà Bắc Kinh sở hữu. Theo đó, hệ thống lưới điện của cả 3 tuyến mới đều được xây dựng với công nghệ robot và AI, giảm tới mức tối thiểu sự can tham gia của con người. Các kỹ sư tham gia dự án cho biết việc áp dụng thành công công nghệ thi công mới sẽ tạo ra bước nhảy vọt cho Trung Quốc trong việc thực hiện các dự án tiếp theo.

Các chuyên gia Trung Quốc ca ngợi việc triển khai xây dựng đường sắt cao tốc bằng robot trên quy mô lớn chính là “cột mốc quan trọng” của ngành này, báo hiệu sự thay đổi bước ngoặt khi máy móc có thể thay thế con người trên hầu hết các công đoạn xây dựng.

Chúng ta vẫn biết xây dựng đường sắt gồm nhiều công đoạn, từ chuẩn bị mặt bằng, phân loại vật liệu, đặt đường ray hay xây dựng cầu và hầm…. Đây là loại hình cơ sở hạ tầng khá tốn kém và đòi hỏi kỹ năng, kiến thức chuyên môn cùng lượng lớn lao động.

Trong lịch sử, xây dựng đường sắt đã được chứng minh là công việc khó khăn và nguy hiểm. Ví dụ, tuyến đường sắt chạy qua dãy núi Sierra Nevada ở Mỹ cần tới 10.000 công nhân xây dựng Trung Quốc, những người được gọi là cu li (lao động khổ sai). Trong điều kiện khức nghiệt, những người lao động này đã phải rất vất vả để có thể hoàn thành tuyến đường sắt xuyên nước Mỹ đầu tiên vào năm 1869.

Thế nhưng, việc robot và các công nghệ tiên tiến khác có thể đảm nhận phần lớn công việc vốn thâm dụng lao động này chắc chắn là bước ngoặt được mong chờ. Và đó cũng là thành tựu của quá trình nỗ lực không ngừng của các kỹ sư Trung Quốc.

Những bước nhảy vọt khó tin

Năm 2018, Trung Quốc cho ra đời một cỗ máy tự hành có khả năng đặt 1,5 km đường ray tàu cao tốc mỗi ngày. Năm 2021, độ chính xác của cỗ máy được cải thiện và nó có thể lắp tới 2 km đường ra mỗi ngày, hoạt động liên tục 24/7. Không lâu sau, robot có thể đảm trách các công việc khác như hàn, sơn. Các cỗ máy tự động cũng có thể đào hầm, đổ bê tông và nhiều nhiệm vụ khác. Với sự hỗ trợ của AI, robot còn có khả năng tự kiểm tra hệ thống đường sắt cao tốc.

Đến bây giờ, robot cũng có thể tự xây dựng các cấu trúc điện cho hệ thống đường sắt cao tốc. Chúng bao gồm dây điện, các cột và những hệ thống giúp cung cấp năng lượng cho tàu điện thông qua việc tiếp xúc với hệ thống cấp nguồn nằm trên nóc tàu, vốn được gọi với thuật ngữ OCS. Đây là công việc nguy hiểm, tốn thời gian và thâm dụng lao động nhất trong các dự án đường sắt cao tốc.

Để giải quyết vấn đề này, các kỹ sư đường sắt Trung Quốc đã nghĩ ra công nghệ tự động sử dụng nền tảng quản lý dữ liệu kỹ thuật số và hệ thống thông minh để lưu trữ, lắp ráp sẵn và vận chuyển tới nơi để thi công nhằm tiết kiệm thời gian.

Cảm biết tự động thu thập dữ liệu theo thời gian thực trên công trường xây dựng, sau đó chuyển đến nhà kho thông minh, nơi hệ thống lưu trữ và truy suất tự động xác định vị trí và gửi vật liệu đến một nhà máy thông minh để lắp ráp thành các trụ, cánh tay, giá treo và những bộ phận khác. Các bộ phận đã hoàn thành sẽ được đưa tới địa điểm xây dựng bằng xe tự hành.

Các cánh tay robot được trang bị cảm biến và camera sẽ phát hiện và điều chỉnh vị trí các bộ phận trước khi nâng chúng lên và đặt vào đúng vị trí.

Tuy nhiên, không phải không có những thách thức. Rất nhiều công đoạn đòi hỏi sự chính xác và những nỗ lực phức hợp. Địa hình không bằng phẳng, chướng ngại vật tự nhiên, thời tiết bất lợi hay các yếu tố khác cũng ảnh hưởng tới quá trình lắp đặt. Lời giải cho việc này là trí tuệ nhân tạo.

Các nhà khoa học Trung Quốc cho phép robot lắp đặt tại công trường xây dựng sử dụng các thuật toán để đánh giá hiện trạng cũng như nhận dạng hình ảnh để lập kế hoạch đường đi tối ưu cho việc di chuyển các cánh tay với độ sai số chỉ 1 mm. Các robot cũng có thể phối hợp với nhau để khắc phục những vấn đề, chẳng hạn như thời tiết bất lợi, cùng nhau giữ cố định vật thể và vặn ốc….

Sự hỗ trợ của AI giúp robot trở nên linh hoạt hơn, có thể di chuyển để hỗ trợ lẫn nhau làm những công việc đòi hỏi nhiều thao tác. Xong việc, chúng sẽ trở về trạm đợi lệnh. Ngoài ra, robot có thể làm việc suốt ngày đêm mà không cần nghỉ giải lao nhưng cũng không làm giảm độ hiệu quả và chính xác.

Các chuyên gia nhận định, sự góp mặt của robot và trí tuệ nhân tạo sẽ trở thành cú hích lớn với tham vọng đường sắt cao tốc của Trung Quốc, nhất là khi quốc gia này muốn mọi thành phố lớn và trung bình đều có đường sắt cao tốc chạy qua vào năm 2035. Để đạt được điều này, Trung Quốc cần tăng gấp đôi chiều dài mạng lưới đường sắt cao tốc 42.000 km hiện có (dài hơn 2.000 km so với chu vi trái đất).

Để đạt được mục tiêu này, Trung Quốc cần các cỗ máy tự hành được hỗ trợ bởi AI trong lĩnh vực xây dựng, vận hành và bảo trì. Chính vì thế, một chương trình có tên Đường sắt cao tốc thông minh 2.0 được ra đời để hiện thực hóa các mục tiêu đó. Trung Quốc không phải là quốc gia duy nhất sử dụng công nghệ số trong xây dựng đường sắt cao tốc nhưng đang mở rộng việc áp dụng công nghệ với tốc độ ấn tượng. Và điều này tiếp tục củng cố vị thế dẫn đầu của nền kinh tế lớn thứ 2 thế giới trong lĩnh vực này.