Đường bộ tiếp cận với cách mạng công nghiệp 4.0 và quản lý, khai thác bảo trì trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0
Nhằm chia sẻ, khuyến khích, động viên, đồng thời cũng là lời nhắc nhở đối với toàn thể Lãnh đạo, Cán bộ, Công chức, Viên chức và Người lao động trong lĩnh vực giao thông đường bộ để hoạt động của ngành ngày càng tốt hơn, mang lại hiệu quả rõ nét hơn, Website Tổng Cục Đường bộ Việt Nam (ĐBVN) trân trọng giới thiệu bài viết của Tổng Cục trưởng Tổng cục ĐBVN Nguyễn Văn Huyện về đường bộ tiếp cận với cách mạng công nghiệp 4.0 và quản lý, khai thác bảo trì trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0

Ảnh Tổng Cục trưởng Tổng cục ĐBVN Nguyễn Văn Huyện

 

Mở đầu

Loài người đã trải qua các cuộc cách mạng công nghiệp lần đầu khi ở nước James Watt người Anh phát minh ra "máy hơi nước vạn năng" năm 1784 (máy hơi nước này có tính ứng dụng cao hơn một số kiểu máy hơi nước đơn giản trước đó). Việc ra đời động cơ hơi nước đã tác động trực tiếp đến sản xuất công nghiệp dệt, cơ khí và các ngành nghề khác làm cho năng suất trong sản xuất công nghiệp có bước tăng trưởng mạnh, hàng hóa sản xuất ngày càng nhiều và được xem là khởi đầu của Cách mạng công nghiệp ban đầu ở nước Anh sau đó lan ra các nước Châu Âu và Châu Mỹ. Đây cũng chính là tiền đề chu Chủ nghĩa tư bản phát triển mạnh ở Châu Âu và Bắc Mỹ. Việc xuất hiện động cơ hơi nước đã làm cho ra đời hệ thống vận tải sắt bằng đầu máy hơi nước, vận tải thủy thay vì sử dụng sức gió tốc độ chậm chạp đã xuất hiện tàu thủy chạy bằng động cơ hơi nước đầu tiên ở Mỹ phát minh này nhanh chóng lan ra toàn thế giới. Cuộc cách mạng công nghiệp lần 2 khi động cơ điện điện dùng trong công nghiệp (dynamo) được sản xuất trong những năm 1870 (mặt dù nguyên lý máy phát điện được Michael Faraday phát minh ra từ năm 1831). Động cơ điện ra đời đã làm thay đổi lớn trong mọi lĩnh vực sản xuất và đời sống, ngành sản xuất điện ra đời và đã được sử dụng trong sản xuất, sinh hoạt và tất cả các lĩnh vực, cùng với đó các ngành điện ảnh, giải trí vv… đã xuất hiện. Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 3, được thừa nhận rộng rãi ra đời gắn với việc phát triển hạ tầng điện tử, kỹ thuật số hóa và phát minh, áp dụng rộng rãi máy tính điện tử (máy điện toán). Máy tính đầu tiên ra đời tại các Trường đại học ở Mỹ những năm 1943, sau rất nhiều cải tiến trong thập kỷ 60, 70 và được ứng dụng rộng rãi từ cuối thập kỷ 70 của Thế kỷ XX. Việc phát minh áp dụng máy điện toán, hạ tầng điện tử và công nghệ số hóa đã làm thay đổi hoàn toàn năng suất, chất lượng và sức sản xuất của loại người, mang lại rất nhiều ứng dụng phục vụ con người.

Khái niệm cách mạng công nghiệp 4.0 xuất hiện rộng rãi những năm gần đây. Khái niệm cách mạng công nghiệp 4.0 được nêu ra lần đầu ở Châu Âu năm 2013 (từ nước Đức và diễn đàn kinh tế thế giới vv…) với phạm vi diễn ra chính là 3 lĩnh vực, công nghệ sinh học, kỹ thuật số và vật lý. Nội hàm chính là các yếu tố : Trí tuệ nhân tạo (AI), Vạn vật kết nối (IoT) và dữ liệu lớn (Bic Data). Trên thực tế thì không  phải đến 2013, Cách mạng công nghiệp 4.0 mới có, mà nó đã diễn ra ở các nước, đặc biệt các nước phát triển cao như Mỹ, các nước Châu Âu, Nhật Bản, Hàn Quốc và các nước khác trên nhiều lĩnh vực. Trong giao thông đường bộ các hình thức quản lý, khai thác và giám sát giao thông thông minh (ITS), ô tô điện điều khiển tự động, tự tìm chỗ đỗ xe v.v… đã được ứng dụng trong thực tế.

Cách mạng công nghiệp 4.0 trong lĩnh vực ngành đường bộ ở Việt Nam

So với các nước phát triển, các ngành kinh tế kỹ thuật ở Việt Nam trong đó có ngành đường bộ ở Việt Nam còn khoảng cách khá lớn trong việc ứng dụng các yếu tố cốt lõi của Cách mạng công nghiệp 4.0 vào hoạt động ngành. Nhưng dưới sự chỉ đạo của Chính phủ, Bộ GTVT, lĩnh vực đường bộ không đứng ngoài cuộc Cách mạng này, đã chủ động, tích cực từng bước tiếp nhận, ứng dụng và có những bước đi phù hợp để từng bước nâng cao năng suất, chất lượng, hiệu quả quản lý, sử dụng các nguồn lực trong công tác quản lý, vận hành khai thác, bảo trì, quản lý hoạt động vật tải và các chuyên ngành đường bộ khác. Trên một số chuyên ngành cụ thể, Cách mạng công nghệ 4.0 đã và đang thực hiện với nhiều nội dung phong phú, thiết thực và hiệu quả. Đồng thời cũng đang triển khai nhiều ứng dụng sản phẩm trí tuệ nhân tạo, kỹ thuật số và cơ sở dữ liệu của cách mạng công nghệ 4.0 vào các hoạt động của ngành đường bộ.

Trong quản lý, bảo trì đường bộ

Công tác quản lý kết cấu hạ tầng giao thông đường bộ đã có nhiều ứng dụng công nghệ thông tin, kỹ thuật số, xây dựng các phân hệ cơ sở dữ liệu (CSDL). Tại khu vực Thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh phía Nam, Tổng cục Đường bộ Việt Nam đã hoàn thành xây dựng và đưa vào khai thác Trung tâm quản lý giao thông thông minh (ITS) hệ thống đường cao tốc phía Nam từ nguồn vốn ODA của Hàn Quốc từ năm 2015.  Hệ thống ITS của Trung tâm bao gồm hệ thống máy chủ và các máy tính khác tại Trung tâm, hệ thống đường truyền cáp quang, các camera ghi hình, các bảng điện tử BMS, hệ thống đếm xe, dò xe và các trang thiết bị khác. Trung tâm đã thực hiện giám sát và lưu hình ảnh đối với các dòng xe lưu thông, ghi hình sự cố, tai nạn, các vi phạm trên tuyến đường ô tô cao tốc, tự động đếm xe, dò tìm xe, ghi hình xe, biển số khi qua trạm thu phí và các công việc khác phục vụ cho quản lý, vận hành khai thác, xử lý sự cố trên đường cao tốc. Trong giai đoạn tới, Trung tâm ITS của đường cao tốc Thành phố Hồ Chí Minh – Trung Lương sẽ là đầu mối của hệ thống điều hành quản lý, khai thác, lưu trữ số liệu, hình ảnh giao thông tại các tuyến đường cao tốc tại khu vực phía Nam. Trung tâm ITS của tuyến đường cao tốc Thành phố Hồ Chí Minh – Long Thành – Dầu Giây đã được Tổng công ty đầu tư phát triển đường cao tốc Việt Nam (VEC) đầu tư xây dựng cùng với tuyến cao tốc này và hiện đang quản lý vận hành, cùng với các trung tâm ITS của các tuyến khác đóng vai trò là trung tâm quản lý giao thông thông minh của tuyến đường sẽ kết nối liên thông với Trung tâm ITS của Tổng cục Đường bộ Việt Nam ở phía Nam để cung cấp thông tin dữ liệu, hình ảnh và phối hợp điều hành hệ thống các tuyến cao tốc. Tại khu vực các tỉnh phía Bắc, Tổng cục Đường bộ Việt Nam đã được Bộ GTVT giao nhiệm vụ chuẩn bị xây dựng Trung tâm quản lý giao thông thông minh (ITS) cho các tuyến cao tốc phía Bắc bằng nguồn vốn do Nhật Bản tài trợ. Hiện nay, Bộ GTVT đã trình Chính phủ để thực hiện các thủ tục có liên quan đến ký kết chính thức Hiệp định và triển khai. Dự kiến vị trí Trung tâm đặt tại khu vực điểm giao Đại lộ Thăng Long và đường 70 của Hà Nội. Bên cạnh đó các tuyến đường cao tốc Hà Nội – Hải Phòng của Tổng công ty phát triển hạ tầng và đầu tư tài chính Việt Nam (Vidifi), đường cao tốc Cầu Giẽ - Ninh bình của Tổng công ty VEC đã xây dựng các trung tâm quản lý giao thông thông minh cho tuyến đường để thực hiện quản lý, giám sát, thu thập dữ liệu, hình ảnh phục vụ quản lý, vận hành khai thác và bảo trì các tuyến cao tốc. Bên cạnh các Trung tâm ITS của ngành đường bộ và các doanh nghiệp quản lý khai thác đường cao tốc, Cục Cảnh sát giao thông – Bộ Công an đã tiến hành xây dựng hệ thống giám sát vi phạm Luật Giao thông đường bộ trên các tuyến đường cao tốc để kiểm tra, xử lý vi phạm, tham gia điều hành giao thông và xử phạt nguội vi phạm giao thông trên các tuyến đường cao tốc. Không chỉ có đường cao tốc, các hầm đường bộ qua đèo Hải Vân đã vận hành hệ thống quản lý giao thông thông minh ngay từ năm 2005 khi mới đưa vào khai thác giúp phát hiện xử lý kịp thời các tai nạn giao thông, sự cố cháy và các dữ liệu khác. Hiện nay các hầm đầu tư theo hình thức BOT cũng đã xây dựng hệ thống quản lý giao thông thông minh khi đưa vào khai thác.

Về quản lý cầu, toàn hệ thống quốc lộ đã triển khai áp dụng hệ thống quản lý cầu (VBMS) từ nguồn vốn và hỗ trợ kỹ thuật của Chính phủ Nhật Bản thông qua tổ chức JICA. Hiện nay hệ thống này đã vận hành lưu giữ các cơ sở dữ liệu (CSDL) của 6050 cầu trên hệ thống quốc lộ (bao gồm cả 600 cầu trong các dự án BOT). Đồng thời, sử dụng nguồn vốn Quỹ bảo trì đường bộ để phát triển thêm Hệ thống quản lý cầu địa phương (LBMS) để quản lý cầu trên hệ thống đường địa phương. Hiện nay Tổng cục đã triển khai cho các địa phương cập nhật dữ liệu vào hệ thống. Nhận thức về tầm quan trọng trong quan trắc theo dõi các công trình cầu dây văng, Tổng cục Đường bộ Việt Nam đã báo cáo và được Bộ GTVT chấp thuận xây dựng hệ thống quản lý cơ sở dữ liệu quan trắc các cầu dây văng trên quốc lộ, sau đó sẽ kết nối các cầu dây văng của các địa phương (như cầu Nhật Tân ở Hà Nội, cầu Phú Mỹ của TP. Hồ Chí Minh). Hiện nay công tác xây dựng phần mềm, mua sắm lắp đặt, hiệu chuẩn thiết bị đã hoàn thành tại các cầu Bãi Cháy, cầu Kiền và cầu Cần Thơ. Đang chuyển giao công nghệ và đào tạo cho các đơn vị liên quan.

Về quản lý đường bộ, JICA đã viện trợ không hoàn lại công tác thu thập CSDL mặt đường tại 4 Cục QLĐB, đồng thời đã xây dựng hệ thống quản lý, bảo trì mặt đường (PMS) theo chu trình PDCA, gồm các bước : Lập kế hoạch (P) - Thực hiện kế hoạch (D) - Kiểm tra kết quả (C) - Đánh giá kết quả thực hiện (A). Hiện nay dự án đang thực hiện và đến năm 2018 sẽ chuyển giao để Tổng cục ĐBVN để tự thu thập tiếp CSDL mặt đường tại 50 Sở GTVT, quản lý dữ liệu và lập kế hoạch bảo trì hàng năm và 5 năm theo chu trình PDCA. Ngân hàng thế giới (WB) và Chính phủ Australia đã tài trợ cho Việt Nam thực hiện dự án quản lý tài sản đường bộ  (dự án VRAMP), một trong các hợp phần của VRAMP là khảo sát, thu thập toàn bộ cơ sở dữ liệu về các công trình đường bộ trên hệ thống quốc lộ và lưu trữ các cơ sở dữ liệu các loại công trình đường bộ theo loại, cấp, quy mô, kết cấu, tình trạng đang khai thác, lịch sử bảo trì, sửa chữa của các công trình, bộ phận công trình trên hệ thống quốc lộ. Nền tảng công nghệ để thực hiện các hệ thống quản lý mặt đường PMS và cơ sở dữ liệu tài sản công trình đường bộ là công nghệ AI, kỹ thuật số và hệ thống cơ sở dữ liệu về hạ tầng đường bộ. Sau khi hoàn thiện các hệ thống trên, việc lập kế hoạch bảo trì trung hạn và hằng năm sẽ trên cơ sở dữ liệu thu thập và chu kỳ PDCA, kết hợp với việc kiểm tra bằng các công cụ, thiết bị kỹ thuật và các nhà chuyên môn thực hiện để xác định nhu cầu bảo trì trung hạn, hàng năm, khả năng vốn và sắp xếp thức tự ưu tiên bằng hệ thống các cơ sở dữ liệu về tình trạng cầu, đường và mô hình xuống cấp, chu kỳ PDCA để đưa vào kế hoạch bảo trì, sửa chữa hàng năm. Việc ứng dụng các công nghệ quản lý, thu thập dữ liệu, phân tích sử dụng các mô hình, chu trình trong lập kế hoạch giúp cho việc lựa chọn đối tượng sửa chữa chính xác hơn, minh bạch hơn, nhanh chóng hơn và dễ kiểm soát hơn. Tuy nhiên công nghệ đó không thể thay thế tổng mức vốn dành cho bảo trì, nên chỉ với công nghệ sẽ không thay được quy mô sửa chữa, mà công nghệ chỉ giúp đánh giá xác định chính xác tổng nhu cầu bảo trì với khối lượng, đoạn đường, công trình và quy mô số tiền trong trung hạn và hàng năm, đồng thời cũng giúp lựa chọn các công trình ưu tiên sửa chữa bảo trì trong khả năng ngân sách và Quỹ bảo trì giao.

Bên cạnh các nội dung cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đối với đường cao tốc, quản lý cầu và đường, Tổng cục Đường bộ Việt Nam sẵn sàng tiếp thu các ý kiến đóng góp, đặc biệt là các sản phẩm công nghệ giúp cho quản lý, vận hành khai thác và bảo trì ngày càng tốt hơn, minh bạch hơn, gia tăng hiệu quả sử dụng các nguồn lực trong bảo trì. Thực tế, gần đây, Tổng cục ĐBVN đã định kỳ thu thập số liệu về tình trạng tải trọng, khổ giới hạn đường bộ để đưa lên trang thông tin điện tử của Tổng cục để người dân, doanh nghiệp vận tải biết và lập phương án vận tải phù hợp với tình trạng cầu đường, đồng thời giúp các Sở GTVT và các cơ quan quản lý đường bộ ở Trung ương và địa phương cấp phép lưu hành xe quá khổ, quá tải thuận lợi. Từ đầu 2017 đến nay, Tổng cục ĐBVN đã phối hợp với đoàn chuyên gia của Ngân hàng thế giới (WB) tiến hành 3 đợt thí điểm thực tế tại Thanh Hóa và một số tỉnh để thu thập cơ sở dữ liệu và phân tích không gian địa lý về tài sản đường bộ phục vụ lập kế hoạch chi tiêu trung hạn; hội thảo giới thiệu ứng dụng điện thoại thông minh trong kiểm tra ghi hình tuyến đường trên nền không gian địa lý, xác định sơ bộ chỉ số gồ ghề (IRI). Đây là một nội dung quản lý mới, chưa có nhiều nước trên thế giới áp dụng và có những nội dung sẽ cần được sự đồng thuận của các cơ quan khác. Tuy nhiên bước đầu cho thấy việc ứng dụng công nghệ trên có hiệu quả trong quản lý, vận hành và đánh giá chất lượng hệ thống đường giao thông nông thôn, phục vụ tốt cho lập kế hoạch bảo trì đường địa phương.

Công tác thu phí đã có những chuyển biến giúp cho việc quản lý thu phí ngày càng minh bạch, rút ngắn thời gian hành trình xe qua trạm nhờ hệ thống thu phí tự động không dừng đã triển khai đến các trạm thu phí BOT, trạm thu phí của các doanh nghiệp nhà nước đầu tư xây dựng và khai thác đường cao tốc.

Để quản lý an toàn các công trình cầu trong điều kiện chi phí để mua xe kiểm tra cầu của các nước rất lớn và ở nước ta còn nhiều cầu hẹp, xe kiểm tra cầu của nước ngoài sẽ chiếm phần lớn mặt cầu gây ùn tắc, trong khi ở Việt Nam chưa có cơ sở sản xuất xe kiểm tra cầu, Tổng cục Đường bộ Việt Nam đã chỉ đạo các đơn vị trực thuộc nghiên cứu phát triển xe kiểm tra cầu với chi phí thấp, thích ứng để kiểm tra cả các cầu lớn, cầu nhỏ. Kết quả nghiên cứu đã hình thành xe kiểm tra cầu trên cơ sở tích hợp các sản phẩm thang nâng tự động của nước ngoài, kết hợp với hệ thống thủy lực kéo, đẩy các thanh nâng và đầu camera quan sát. Đây là giải pháp có chi phí thấp (khoảng 500 triệu/xe bằng 1/10 xe kiểm tra cầu nhập từ các nước), nhưng rất phù hợp với việc kiểm tra hư hỏng, xuống cấp của dầm, gối, trụ các cầu vượt sông, suối, đồng thời chiếm ít diện tích giao thông, hạn chế ùn tắc trên cầu. Hiện nay công tác thiết kế xong, đang đặt hàng cho doanh nghiệp trong nước kết hợp với nước ngoài sản xuất thí điểm.

Trong tương lai, rất nhiều các ứng dụng của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 sẽ được áp dụng vào ngành đường bộ. Một trong số đó là cơ sở dữ liệu thu phí.

Như vậy có thể nhận định rằng, tuy còn nhiều hạn chế, nhưng ngành đường bộ đã và đang tích cực chủ động ứng dụng các thành tựu của cuộc Cách mạng công nghệ 4.0 vào công tác quản lý, vận hành khai thác và bảo trì mạng lưới đường bộ. Đây là công việc rất cần thiết và phải làm để cùng với các chuyên ngành giao thông vận tải khác thực hiện thắng lợi sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.

Nguồn: Tổng cục ĐBVN