Những điều bí ẩn phía dưới: Hầm Severn – Kết nối thế kỷ 19 với công nghệ thế kỷ 21

Nếu những kỹ sư thời Victoria được giao nhiệm vụ đào hầm Severn mà biết trước thử thách mình sẽ đối mặt, có lẽ họ đã chọn một con đường dễ dàng hơn. Được xây dựng từ năm 1873 đến 1886 dưới sông Severn của nước Anh, hầm Severn là một trong những sự kiện lớn nhất lịch sử kỹ thuật nước Anh. Đây từng là hầm xuyên nước dài nhất thế giới cho đến năm 1987, và cho đến nay, hầm này vẫn chưa bao giờ làm việc bảo trì trở nên dễ dàng.

Không khí trong hầm chứa đầy hơi nước, muối và khí độc gây ăn mòn kim loại nhanh chóng. Đường ray ở nơi khác có thể dùng tới 25 năm, nhưng tại đây thường phải thay mới chưa đầy 10 năm. Với hơn 32.000 chuyến tàu qua lại mỗi năm, việc tạm ngừng hoạt động hầm là lựa chọn “đắt đỏ”. Theo ông John Nolan, đại diện của Network Rail, mỗi lần cần kiểm tra, bảo trì hay đo đạc trong hầm bắt buộc phải dừng tuyến tàu, điều này làm tăng đáng kể chi phí cũng như rủi ro.

Dù rất nguy hiểm và khó tiếp cận, hầm Severn giờ đây đã được “mở sáng” nhờ công nghệ mô hình số – digital twin. Nhóm của ông Nolan đang dẫn đầu quá trình xây dựng bản sao số 3D giàu dữ liệu của hầm, cho thấy những góc khuất mà mắt người không thể thấy được, đóng góp quan trọng cho bảo trì, kiểm tra và điều hành hầm trong thời đại mới.

Hầm Severn trở nên hiện hữu

Ban đầu, dự án digital twin cho hầm Severn chỉ đơn thuần là lấp một “chỗ trống” về dữ liệu vì quá trình điện khí hóa tuyến Paddington – Cardiff đã có đầy đủ mô hình 3D, trừ đoạn qua hầm do quá khó tiếp cận. Ông Nolan kể: “Chúng tôi luôn biết việc tiếp cận hầm rất hạn chế, không thể hình dung toàn cảnh nếu không có mô hình số”. Vì thế, chính nhóm của ông đã tự xây dựng mô hình này dựa trên dữ liệu LIDAR, kết hợp số liệu khảo sát trên tàu, bản vẽ thiết kế mới và thậm chí cả bản vẽ lịch sử thời ông John Hawkshaw từ thế kỷ 19.

Kết quả là một bản sao số “sống” cực kỳ chi tiết, bao gồm 62 thành phần then chốt như hệ thống thoát nước, tín hiệu, dây điện trên cao, và cả chuỗi hạ tầng tại depot Sudbrook lân cận. Tất cả được quản lý trên phần mềm ProjectWise của Bentley và truy cập từ xa qua nền tảng iTwin trên đám mây. Nhờ đó, kỹ sư, quản lý tài sản, nhà quản trị có thể kiểm tra, đo kích thước, đánh giá không gian mà không cần trực tiếp vào hầm.

Chưa dừng lại, nhóm còn định hướng phát triển các kịch bản ứng phó khẩn cấp ngay trên mô hình số: mô phỏng sự cố cháy nổ, mất điện, v.v… giúp đội ngũ luyện tập, lập phương án xử lý mà không làm gián đoạn khai thác thực tế. Đây thực sự mở ra một kỷ nguyên mới về khai thác, bảo trì hạ tầng an toàn hơn.

Chuyển đổi từ tài sản tĩnh sang hệ thống thông minh

Digital twin không chỉ là bản vẽ đẹp mắt mà còn là nền tảng cho trí tuệ tài sản. Ngày nay, kỹ sư đường sắt có thể thao tác ngay trên môi trường dữ liệu số, kết nối mọi thiết bị và quy trình. Bất kỳ lúc nào, chỉ với một cú click, họ có thể kiểm tra thông tin chi tiết của tài sản (năm sản xuất, thời điểm lắp đặt, lịch bảo trì…), đồng thời quản lý lịch trình sửa chữa, nâng cấp trong tương lai.

Bước tiếp theo, nhóm thúc đẩy tích hợp dữ liệu hiệu suất vận hành thực tế và trí tuệ nhân tạo. Ông Nolan cho biết: “Chúng tôi muốn số hóa các thông tin về hiệu quả chạy tàu, các biểu hiện bất thường trong hầm… và ứng dụng AI để phát hiện vết nứt, khe hở từ dữ liệu quét ray. Nhờ đó, sẽ chủ động hơn trong bảo trì tiên đoán và tối ưu hóa tài sản.”

Digital twin mở rộng cho toàn mạng lưới

Dự án digital twin của hầm Severn nhanh chóng thu hút quan tâm quốc tế. Khi ông Nolan chia sẻ kết quả lên LinkedIn, đã có rất nhiều ý kiến từ các chuyên gia ngành đường sắt trên toàn cầu. Không chỉ dừng lại ở một hầm, ông Nolan còn có tham vọng số hóa toàn bộ 2.700 dặm đường ray thuộc khu vực Wales & Western của Network Rail dựa trên nguyên tắc dữ liệu có cấu trúc, mô hình tích hợp đồng bộ.

Network Rail còn là một trong những bên thử nghiệm đầu tiên bộ công cụ trực quan thế hệ mới của Bentley, ứng dụng nền tảng Unreal Engine, mang đến trải nghiệm tương tác số hóa sống động như thật. Nhờ đó, các kỹ sư có thể “bước đi” ảo trong hệ thống, mô phỏng hiện trường, kiểm tra từ mọi vị trí trên mạng lưới – từ Paddington đến bất kỳ nhà ga, hầm, tuyến nào chỉ với vài cú click. Song song, việc xây dựng đội ngũ chuyên sâu tại chỗ là phương châm của Nolan nhằm duy trì tri thức số hóa lâu dài cho doanh nghiệp.

Một đường hầm – Hai thế kỷ đổi thay

Cách đây hơn 150 năm, hầm Severn đã đánh dấu lòng dũng cảm và ý chí chinh phục tự nhiên của kỹ sư Victorian – từ các bản thiết kế táo bạo của Hawkshaw đến pha giải cứu nghẹt thở của thợ lặn Lambert sâu trong bóng tối để cứu công trình. Hôm nay, với công nghệ tiên phong của Bentley và tầm nhìn của những người như Nolan, biểu tượng lịch sử này đã được tái sinh trong thế giới số hóa.

Khác với các dự án mới (ví dụ tuyến Elizabeth Line được số hóa từ đầu), digital twin của hầm Severn là sự lồng ghép tiến bộ công nghệ lên một tài sản “sống lâu năm” – mang hạ tầng thế kỷ 19 bước vào kỷ nguyên số. Dù đã số hóa toàn diện, Nolan vẫn tự hào hàng tuần “thăm” hầm thật – ở tốc độ 120 km/h – trên những chuyến tàu băng qua lịch sử và hiện đại.

Bạn đang cần giải pháp số hóa hạ tầng, nâng cấp quản lý vận hành, bảo trì hoặc muốn sở hữu mô hình Digital Twin hiện đại như dự án hầm Severn? Hãy để đội ngũ MICAD đồng hành và tư vấn lộ trình tối ưu cho doanh nghiệp bạn. MICAD cung cấp dịch vụ xây dựng mô hình số, chuyển đổi số hóa toàn diện dành riêng cho ngành hạ tầng, đem lại sự minh bạch, tiết kiệm chi phí và nâng tầm hiệu suất quản lý. Đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi để nhận báo giá và giải pháp chi tiết phù hợp, truy cập ngay https://micad.vn/bao-gia/. GIẢI PHÁP SỐ – GIÁ TRỊ THỰC!