Khoa học - Công nghệ
Tàu đơn ray tự cân bằng Monocab thử nghiệm mô hình đường ray độc lập mới
Hệ thống tàu đơn ray tự cân bằng Monocab vừa thử nghiệm mô hình tuyến đường mới, giúp tối ưu không gian lắp đặt và giải bài toán kỹ thuật chuyển ray phức tạp.
Hệ thống phương tiện giao thông tự hành Monocab vừa chính thức đưa vào vận hành thử nghiệm đoạn đường ray độc lập mới dành riêng cho mô hình xe đưa đón nội khu (campus shuttle). Bước đi này đánh dấu sự chuyển dịch quan trọng từ ý tưởng ban đầu – tận dụng các tuyến đường sắt bỏ hoang – sang giải pháp xây dựng tuyến đường ray đơn tối ưu không gian và linh hoạt hơn.
Tự cân bằng trên một thanh ray: Nguyên lý và thay đổi hướng tiếp cận
Ý tưởng cốt lõi của Monocab là tạo ra các cabin nhỏ tự cân bằng, di chuyển chỉ trên một thanh ray duy nhất. Trong thiết kế nguyên bản, nhóm nghiên cứu dự định tận dụng các tuyến đường sắt đôi bỏ hoang: một thanh ray dùng cho chiều đi và thanh ray còn lại dành cho chiều về.
Tuy nhiên, mô hình cũ vấp phải rào cản kỹ thuật lớn do thiết kế bất đối xứng của xe. Để vận hành hai chiều trên hạ tầng đường sắt truyền thống, phương tiện đòi hỏi hệ thống quay đầu hoặc cơ chế chuyển hướng phức tạp tại các ga cuối nhằm tránh va chạm trong phạm vi khổ giới hạn. Việc chuyển sang xây dựng một tuyến đường ray độc lập mới giúp đơn giản hóa bài toán này. Hệ thống mới có thể thiết kế dạng vòng lặp khép kín hoặc di chuyển tiến - lùi trên một trục, giúp giảm đáng kể chi phí chỉnh sửa hạ tầng ban đầu và tối ưu diện tích chiếm dụng đất.
Bài toán chuyển ray và thách thức từ thiết kế bất đối xứng
Dù việc xây dựng tuyến đường ray riêng giúp triển khai nhanh mô hình đưa đón nội khu, bài toán chuyển ray (switches) vẫn là một trong những trở ngại kỹ thuật lớn nhất. Báo cáo chuyên môn của nhà nghiên cứu Jürgen Brunsing từ Đại học Kỹ thuật Darmstadt (TU Darmstadt) chỉ ra rằng bộ ghi chuyển ray dành cho xe tự cân bằng trên đường ray đơn đòi hỏi cơ cấu cơ khí và điều khiển có độ chính xác tuyệt đối.
Để giải quyết vấn đề này, dự án đã nhận được khoản tài trợ trị giá 5,12 triệu USD với sự tham gia của viện nghiên cứu Fraunhofer IOSB-INA. Mục tiêu trọng tâm đến cuối tháng 11/2026 là chứng minh thành công công nghệ đường ray và hệ thống chuyển ray chuyên dụng cho Monocab.
Lộ trình thực nghiệm và cấp độ sẵn sàng công nghệ
Phương tiện thử nghiệm đầu tiên có tên "Thusnelda" hiện đang vận hành trên đoạn đường dài 20 mét tại Innovation Campus Lemgo thuộc Đại học Khoa học Ứng dụng Ostwestfalen-Lippe (TH OWL). Đội ngũ phát triển kế hoạch hoàn thành tuyến đường dài 300 mét vào cuối năm, bổ sung thêm các đoạn đường cong và độ dốc để kiểm tra khả năng duy trì thăng bằng trong điều kiện thực tế.
Hiện tại, dự án Monocab đang ở Cấp độ Sẵn sàng Công nghệ 5 (TRL 5 - Thử nghiệm mô hình trong môi trường vận hành), phát triển từ các nghiên cứu tính khả thi giai đoạn 2021-2023. Tuyến đường nội khu mới sẽ là bước đệm để hệ thống tiến tới TRL 6 (Mô hình thử nghiệm trong môi trường vận hành thực tế).
| Giai đoạn / Mốc thời gian | Cấp độ TRL / Mục tiêu | Mô tả chi tiết |
|---|---|---|
| 2021 - 2023 | TRL 3 - TRL 4 | Đánh giá tính khả thi nguyên lý tự cân bằng trên một thanh ray độc lập. |
| Hiện tại (2026) | TRL 5 | Chạy thử nghiệm xe Thusnelda trên đoạn đường 20m tại TH OWL; tiến tới 300m cuối năm. |
| Tháng 11/2026 | Thử nghiệm hạ tầng | Trình diễn hệ thống chuyển ray (rail switching) chuyên dụng. |
| Tháng 4/2027 | Trình diễn công cộng | Dự kiến vận hành tại Triển lãm Sân vườn Quốc tế (IGA) và InnoTrans 2026 tại Berlin. |
| 2028 - 2030 | TRL 8 - TRL 9 | Hoàn thiện hệ thống đạt chuẩn vận hành thương mại trên tuyến đường Extertal. |
Dù lộ trình đặt ra mục tiêu đưa Monocab vận hành chính thức trên tuyến Extertal vào năm 2028-2030, việc chứng minh độ tin cậy của cơ chế chuyển ray và khả năng vận hành hai chiều vẫn là yếu tố quyết định sự thành bại của công nghệ giao thông độc đáo này.