- Trang Chủ
- Luật học
- Ứng dụng công nghệ 4.0 trong xây dựng, quản lý khai thác và bảo trì kết cấu hạ tầng bảo đảm an toàn giao thông
Xem mẫu
- ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ 4.0 TRONG XÂY DỰNG,
QUẢN LÝ KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ KẾT CẤU HẠ TẦNG
BẢO ĐẢM AN TOÀN GIAO THÔNG
ThS. Lê Văn Đạt
Viện Chiến lược và Phát triển GTVT
TÓM TẮT:
Xu thế phát triển mạnh mẽ về khoa học và ứng dụng công nghệ 4.0 (dữ liệu lớn,
Internet kết nối vạn vật, điện toán đám mây, trí tuệ nhân tạo, tương tác thực tại ảo, công
nghệ tự lái, robot, in 3D, vật liệu tiên tiến...) ngày càng sâu rộng trong mọi lĩnh vực. Ứng
dụng những thành tựu của cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư trong lĩnh vực GTVT
trên thế giới đã mang lại hiệu quả to lớn và ngày càng trở thành xu hướng tất yếu, đòi hỏi
ngành GTVT nước ta phải nắm bắt kịp thời, tận dụng hiệu quả để xây dựng, quản lý khai
thác và bảo trì hệ thống kết cấu hạ tầng bảo đảm an toàn giao thông, hỗ trợ thúc đẩy phát
triển và giảm chi phí logistics. Bài báo này trình bày một số vấn đề hiện trạng liên quan và
định hướng các giải pháp xây dựng, quản lý khai thác và bảo trì kết cấu hạ tầng giao thông
đáp ứng yêu cầu của cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư.
Từ khóa: Cách mạng công nghiệp lần thứ tư, công nghệ 4.0, kết cấu hạ tầng giao
thông, xây dựng, bảo trì.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong 10 năm qua, hệ thống kết cấu hạ tầng (KCHT) giao thông đã có sự phát triển
mạnh mẽ theo hướng hiện đại, an toàn, nhiều công trình đạt chất lượng theo tiêu chuẩn
quốc tế, mạng lưới giao thông đã kết nối đến mọi vùng, miền trong cả nước, với các quốc
gia trong khu vực và trên thế giới, đóng góp vào thành tích về xếp hạng năng lực và chất
lượng cở sở hạ tầng quốc gia. Năng lực và chất lượng hạ tầng của Việt Nam liên tục tăng
bậc từ xếp hạng thứ 95/144 năm 2011 lên thứ 79/137 năm 2016 [1], trong đó chỉ số về chất
lượng hạ tầng đường bộ đứng thứ 92 (tăng 28 bậc từ 120), cảng biển đứng thứ 82 (tăng 31
bậc từ 113).
Đã có nhiều ứng dụng khoa học, công nghệ mới, vật liệu mới được sử dụng trong công
tác xây dựng và quản lý khai thác, bảo trì KCHT giao thông, từng bước nâng cao năng suất,
hiệu quả, chất lượng và tiến độ dựa trên nền tảng khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo.
Tuy nhiên, vẫn còn nhiều tồn tại, hạn chế, như: Cơ sở dữ liệu (CSDL) và hệ thống giao
thông thông minh (ITS) chưa đồng bộ, thiếu tính kết nối, khó vận hành; các ứng dụng công
nghệ thông tin (CNTT) còn đơn lẻ, công tác quản lý chủ yếu vẫn còn thủ công; các dây
chuyền cơ giới, tự động hóa, ứng dụng vật liệu mới trong xây dựng và bảo trì KCHT còn
nhỏ lẻ, manh mún...
Mặt khác, đến nay khối lượng lớn tài sản KCHT giao thông được hình thành qua nhiều
năm cùng với mạng lưới KCHT tăng thêm của 05 lĩnh vực GTVT được quy hoạch thời kỳ
2021 - 2030 và tầm nhìn đến năm 2050, khi đó khối lượng các công trình giao thông được
153
- xây dựng và quản lý khai thác, bảo trì rất lớn, đòi hỏi cần phải ứng dụng khoa học, công
nghệ một cách mạnh mẽ để đảm bảo an toàn, chất lượng, tiến độ và hiệu quả nhằm đạt các
mục tiêu đề ra.
Bên cạnh đó, xu thế phát triển mạnh mẽ về khoa học và ứng dụng công nghệ 4.0 ngày
càng sâu rộng và nhanh chóng trong mọi lĩnh vực. Ứng dụng những thành tựu của cuộc
Cách mạng công nghiệp (CMCN) lần thứ tư trong lĩnh vực GTVT trên thế giới đã mang lại
hiệu quả to lớn và ngày càng trở thành xu hướng tất yếu, đòi hỏi ngành GTVT phải nắm
bắt kịp thời, tận dụng hiệu quả thành tựu của cuộc CMCN lần thứ tư để xây dựng, quản lý
khai thác và bảo trì hệ thống KCHT giao thông một cách chủ động, hỗ trợ và thúc đẩy các
ngành dịch vụ liên quan đến vận tải, đặc biệt phát triển và giảm chi phí logistics.
2. HIỆN TRẠNG ỨNG DỤNG KHCN TRONG XÂY DỰNG VÀ QUẢN LÝ KHAI
THÁC, BẢO TRÌ KCHT GIAO THÔNG
Trong 10 năm qua, KCHT giao thông có sự tăng trưởng mạnh mẽ, đến nay đã đầu tư
xây dựng và đưa vào khai thác 1.163 km đường bộ cao tốc, 24.321 km quốc lộ; 07 tuyến
đường sắt quốc gia chính, 12 tuyến nhánh dài 3.315 km, 277 ga; khai thác 17.026 km
đường thủy nội địa, trong đó có 7.180 km ĐTNĐ quốc gia; 05 nhóm cảng biển, khoảng
588 cầu cảng/96.275 md bến và 22 cảng hàng không, quy mô CHK quốc tế cấp 4E, quốc
nội cấp 3C ÷ 4D [2]. Trong đó, có nhiều công trình cầu, hầm lớn, cảng hàng không hiện
đại, các cảng biển lớn với vai trò đầu mối phục vụ xuất nhập khẩu, tạo động lực phát triển
KTXH. Ứng dụng khoa học công nghệ trong xây dựng và quản lý khai thác, bảo trì được
đẩy mạnh đã đạt được một số kết quả, đóng góp vào phát triển chung của ngành, những kết
quả chính như sau:
- Về chuyển đổi số, xây dựng chính phủ điện tử: Đến nay, Bộ GTVT đã hoàn thành xây
dựng nền tảng chia sẻ, tích hợp dữ liệu của Bộ GTVT, kết nối với Hệ thống kết nối, liên
thông các hệ thống thông tin ở trung ương và địa phương. Tuy nhiên, cấu trúc và công nghệ
của hệ thống CSDL về KCHT giao thông không đồng bộ và thiếu tính kết nối. Chưa xây
dựng được hệ thống thông tin quản lý KCHT giao thông. Chưa hoàn thành các CSDL nền
tảng dùng chung và chuẩn hóa các CSDL nghiệp vụ phục vụ chia sẻ dữ liệu và hỗ trợ trong
công tác điều hành, quản lý một cách đồng bộ, liên tục; các ứng dụng CNTT mới đáp ứng
được các yêu cầu nghiệp vụ đơn lẻ và rời rạc; chưa tiến hành cải cách quy trình thực hiện
các nghiệp vụ theo hướng ứng dụng công nghệ số một cách toàn diện.
- Về xây dựng kết cấu hạ tầng giao thông:
Kết cấu hạ tầng giao thông đã có bước tăng trưởng nhanh, ứng dụng khoa học công
nghệ tiên tiến trong xây dựng đã góp phần tạo nên diện mạo mới cho hạ tầng giao thông
với nhiều công trình quy mô lớn, hiện đại. Một số dây chuyền, công nghệ mới, tự động hóa
và hiện đại như công nghệ đúc hẫng, đúc hẫng cân bằng khẩu độ lớn, thi công cọc khoan
nhồi đường kính lớn, dầm Super-T bê-tông cốt thép dự ứng lực; xây hầm theo công nghệ
mới của Áo (NATM) đã được ứng dụng trong xây dựng các công trình cầu, hầm (Cầu Cần
Thơ, Rạch Miễu, Vàm Cống, Cao Lãnh, Mỹ Lợi, Tân Vũ - Lạch Huyện, Cửa Hội, hầm Hải
Vân, Đèo Cả, Phú Gia, Phước Tượng, Đèo Ngang), công nghệ hầm dìm (hầm Thủ Thiêm);
154
- công nghệ MSS (Movable scaffolding sytem) - công nghệ thi công bằng hệ đà giáo di động
(Vành đai trên cao Vĩnh Tuy - Ngã Tư Sở), robot đào hầm xây dựng các tuyến metro tại Hà
Nội và Thành phố Hồ Chí Minh...đã rút ngắn tiến độ và nâng cao chất lượng công trình.
Một số vật liệu mới có nhiều ưu điểm đã được sử dụng trong xây dựng các công trình
giao thông đã bước đầu ứng dụng và thu được kết quả tốt như vật liệu FEBA, công nghệ
lớp phủ Microsurfacing, Bê tông siêu tính năng, vật liệu liên quan đến công nghệ nano và
vật liệu nano. Phụ gia nano để gia cố đất và gia cường các vật liệu xây dựng, các loại cốt
phi kim loại dựa trên công nghệ nano và polyme; Hệ thống báo hiệu bằng phao nhựa PE
sơn nano, đèn báo hiệu sử dụng năng lượng mặt trời có tính năng giám sát tình trạng hoạt
động, thiết bị đo mực nước tự động, hệ thống nhận dạng tự động (AIS), hệ thống cảnh báo
tĩnh không bằng laser kết hợp công nghệ thông tin; đèn báo hiệu hàng hải có chớp đồng bộ
cho một số báo hiệu dẫn luồng, đèn báo hiệu tích hợp nhận dạng tự động (AIS), hệ thống
trạm bờ tự động nhận dạng và báo hiệu hàng hải “thực” và “ảo”, công nghệ LED cho hầu
hết các phao báo hiệu hàng hải; đã và đang nghiên cứu một số ứng dụng công nghệ mới,
vật liệu mới trong xây dựng sân bay; việc ứng dụng Mô hình thông tin công trình (BIM)
trong thiết kế, xây dựng các công trình giao thông đã được ứng dụng ở một số các công
trình (Cầu Sài Gòn 2, cầu Vàm Cống, hầm Thủ Thiêm, cầu Thủ Thiêm 2, cầu Rào II, dự
án Metro 1, 2 Thành phố Hồ Chí Minh...; một số các đơn vị tư vấn thiết kế cảng biển, cảng
hàng không, sân bay) đã góp phần đáng kể tiết kiệm chi phí, nâng cao chất lượng và rút
ngắn thời gian thi công. Hiện đang triển khai Dự án Công nghệ BIM, Dự án xây dựng Hệ
thống quản lý thông tin đầu tư xây dựng ngành giao thông vận tải (TPMIS) thuộc Chương
trình Aus4Transport do Chính phủ Australia tài trợ.
Tuy nhiên, kết cấu hạ tầng giao thông một số lĩnh vực còn nhiều hạn chế, đặc biệt hệ
thống đường sắt quốc gia còn lạc hậu; các dây chuyền sản xuất vật liệu xây dựng, chế tạo
và lắp dựng cấu kiện xây dựng, thi công công trình chủ yếu mới dừng ở bước ứng dụng
những mô đun cơ giới hóa và đồng bộ hóa nhỏ lẻ, manh mún, chưa có các dây chuyền có
tính cơ giới, tự động hóa và đồng bộ hóa cao.
- Về quản lý khai thác và bảo trì:
Ứng dụng KHCN trong quản lý khai thác và bảo trì KCHT giao thông đã và đang được
đẩy mạnh, CSDL quản lý dần được số hóa từng phần, các phần mềm ứng dụng được áp
dụng ngày càng nhiều, cơ bản đáp ứng được một số đòi hỏi trước mắt. Ứng dụng KHCN
được sử dụng nhiều trong lĩnh vực hàng hải, hàng không và đường bộ, hạn chế nhất trong
lĩnh vực đường sắt. Đã và đang xây dựng, hoàn thiện các CSDL và phần mềm ứng dụng
về quản lý khai thác và bảo trì KCHT giao thông (CSDL quản lý tình trạng mặt đường, cầu
quốc lộ và cao tốc, cầu trên đường địa phương, tài sản đường bộ, theo dõi quan trắc cầu dây
văng, quản lý giám sát hành trình phương tiện kinh doanh vận tải, kiểm soát tải trọng xe
và quản lý giám sát, khai thác dữ liệu thu phí dịch vụ sử dụng đường bộ, hệ thống RAMS
hỗ trợ lập kế hoạch; đang xây dựng CSDL và phần mềm quản lý KCHT giao thông đường
sắt, Hệ thống thông tin quản lý vận tải đường sắt và Hệ thống quản lý an toàn giao thông
đường sắt, phần mềm phát thanh tự động tại nhà ga và trên các đoàn tàu; lắp đặt hệ thống
cảnh báo tự động có cần chắn tự động, radar phát hiện chướng ngại vật, hệ thống camera
155
- giám sát đường ngang; đã xây dựng CSDL và phần mềm quản lý hạ tầng, đang triển khai
xây dựng Hệ thống thông tin tích hợp hỗ trợ cải thiện giao thông thủy nội địa; đang triển
khai nâng cấp CSDL và phần mềm ứng dụng đăng ký tàu biển, CSDL và phần mềm ứng
dụng quản lý thuyền viên, CSDL về báo hiệu hàng hải và luồng hàng hải, hệ thống thông
tin quản lý KCHT giao thông hàng hải; đã xây dựng CSDL quản lý chuyến bay. Ứng dụng
CNTT trong quản lý khai thác như: Hệ thống quản lý các chuyến bay chuyên cơ; Hệ thống
thiết kế phương thức bay của PANADES; Hệ thống đọc, giải mã, phân tích thiết bị ghi tham
số bay và thiết bị ghi âm buồng lái; Hệ thống quản lý thông tin về máy bay).
Đã triển khai hệ thống giao thông thông minh 6/21 tuyến đường bộ cao tốc, hệ thống
ITS hầm Đèo Cả. Triển khai hệ thống thu phí tự động không dừng tại 12 trạm thu phí trên hệ
thống quốc lộ và đường cao tốc. Tại các thành phố lớn như Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh,
Đà Nẵng... đã xây dựng và tích hợp các trung tâm quản lý và điều hành giao thông; áp dụng
một số công nghệ tự động trong hoạt động bảo đảm kết cấu hạ tầng sân bay an toàn.
Trong công tác bảo trì, đã ứng dụng các thiết bị hiện đại để khảo sát, đánh giá mặt
đường phục vụ lập kế hoạch bảo trì hàng năm; các doanh nghiệp thực hiện công tác bảo trì
đã sử dụng một số thiết bị mới, hiện đại. Một số công nghệ, vật liệu mới đã sử dụng góp
phần nâng cao hiệu quả, chất lượng công trình như: Công nghệ cào bóc tái chế kết cấu áo
đường, bê tông siêu tính năng, vật liệu sử dụng phụ gia nano, gia cố nền đất yếu sử dụng
hệ thống CMS theo phương pháp MITS, công nghệ mặt đường bán mềm, công nghệ bê
tông nhựa rỗng thoát nước cho đường cao tốc, công nghệ tái chế nóng bê tông nhựa, vật
liệu FEBA trong sửa chữa khe co giãn cầu đường bộ, công nghệ lớp phủ Microsurfacing,
cốt chịu lực phi kim loại, tà vẹt bê tông dự ứng lực cho đường sắt, hệ thống báo hiệu đường
thủy nội địa (Phao nhựa PE thay thế phao bằng thép có sơn nano, đèn năng lượng mặt trời
có tính năng giám sát tình trạng hoạt động, thiết bị đo mực nước tự động, nhận dạng tự
động, hệ thống cảnh báo tĩnh không bằng laser kết hợp CNTT tại cầu Đuống và cầu Đò
Quan.v.v.) và hàng hải (Hệ thống thông tin cấp cứu và an toàn hàng hải toàn cầu (GMDSS);
Hệ thống nhận dạng và truy theo tầm xa tàu biển (LRIT); Hệ thống nhận dạng tự động tàu
biển (AIS); Hệ thống giám sát và điều phối giao thông hàng hải (VTS); Hệ thống hải đồ
điện tử - E Navigation áp dụng trong công tác hoa tiêu hàng hải. Hiện nay đang tiếp tục
triển khai đầu tư thiết lập các Hệ thống VTS tại các khu vực cảng biển và thiết lập Đài vệ
tinh Cospas-Sarsat thế hệ mới MEOLUT.
Tuy nhiên, hạn chế là chưa có quy hoạch tổng thể hệ thống giao thông thông minh quốc
gia; kiến trúc, công nghệ và tính năng của giao thông thông minh chưa đồng bộ, thiếu tính
kết nối, đơn giản và còn mang tính thủ công, chưa phát huy hiệu quả, phạm vi áp dụng còn
hạn hẹp; công nghệ thu phí chủ yếu là thủ công, chỉ số ít các tuyến cao tốc có thu phí tự
động nhưng công nghệ thiếu tính đồng bộ; dây chuyền cơ giới hóa, tự động hóa và đồng bộ
hóa trong bảo trì còn mang tính nhỏ lẻ, manh mún; ứng dụng công nghệ mới, vật liệu mới
vẫn còn hạn chế, nhiều loại đã sử dụng phổ biến trên thế giới nhưng ở Việt Nam vẫn trong
giai đoạn thí điểm; phương pháp và quy trình lập kế hoạch bảo trì còn mang tính thủ công;
một số thiết bị, công nghệ mới ứng dụng phục vụ lập kế hoạch bảo trì bị gián đoạn, dừng
lại ở bước thí điểm chưa được ứng dụng đại trà.
156
- 3. CÁCH MẠNG CÔNG NGHIỆP LẦN THỨ TƯ VÀ BÀI HỌC KINH NGHIỆM
NƯỚC NGOÀI
a) Cách mạng 4.0
Bản chất của CMCN lần thứ 4 là dựa trên nền tảng công nghệ số và tích hợp tất cả các
công nghệ thông minh để tối ưu hóa quy trình, phương thức sản xuất. Các xu thế công nghệ
cho sản xuất dựa trên số hoá và kết nối nằm ở một số lĩnh vực chính như sau: CNTT, vật
lý, sinh học và năng lượng, cụ thể:
(1) Lĩnh vực Công nghệ thông tin
- Lưu trữ và xử lý dữ liệu lớn (Big Data): Dữ liệu lớn sẽ giúp dự đoán khả năng tăng
năng suất, chất lượng và tính linh hoạt trong các ngành công nghiệp sản xuất, từ đó tạo ra
lợi thế trong cạnh tranh.
- Internet vạn vật (Internet of Things - IoT): Là một mạng lưới ngày càng lớn các đối
tượng vật lý, cho phép các đối tượng này kết nối với Internet và giao tiếp với các thiết bị
và hệ thống khác có khả năng kết nối Internet.
- Trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence - AI): Là lĩnh vực mô phỏng các quá trình trí
tuệ con người bằng máy móc, đặc biệt là hệ thống máy tính.
(2) Lĩnh vực Vật lý
Có bốn đại diện chính trong lĩnh vực vật lý là: Công nghệ tự lái, robot cao cấp, công
nghệ in 3D và vật liệu mới.
- Công nghệ tự lái ngày càng được đầu tư phát triển. Ngày nay chúng ta có xe ô tô tự
lái, thiết bị bay không người lái, máy bay không người lái, tàu thủy không người lái, tàu
không người lái...
- Robot cao cấp: Là một thiết bị cơ khí được lập trình có thể thực hiện các nhiệm vụ và
tương tác với môi trường xung quanh mà không cần đến sự tương tác của con người. Một
số loại robot công nghiệp đã thay thế sức lao động của con người trong các cuộc CMCN
trước. Trong tương lai, chúng sẽ trở nên thông minh, có nghĩa là chúng sẽ có thể thích ứng,
giao tiếp và tương tác.
- Công nghệ In 3D: Còn được gọi là chế tạo cộng, là công nghệ tạo ra một đối tượng
vật lý bằng cách bồi đắp dần các lớp vật liệu từ một bản vẽ hay một mô hình 3D có trước
với những đặc điểm như giảm thời gian, chi phí và dễ dàng tùy biến, công nghệ in 3D có
thể coi là một cuộc cách mạng về mô hình sản xuất.
- Vật liệu tiên tiến: Vật liệu tiên tiến có những thuộc tính mà chỉ cách đây vài năm vẫn
còn được coi là viễn tưởng. Về tổng thể, chúng nhẹ hơn, bền hơn, có thể tái chế và dễ thích
ứng, trong đó trọng tâm là vật liệu và công nghệ nano.
(3) Lĩnh vực sinh học
Công nghệ sinh học nói chung và di truyền nói riêng đã có những bước phát triển quan
trọng trong thời gian qua. Công nghệ bộ gen thế hệ tiếp theo kết hợp những tiến bộ trong
157
- khoa học về giải trình tự và thay đổi vật liệu di truyền với các khả năng phân tích dữ liệu
lớn nhất đã tạo ra những bước tiến mới.
(4) Năng lượng tái tạo và sử dụng năng lượng hiệu quả
Năng lượng tái tạo là nguồn năng lượng có thể tự tái tạo một cách tự nhiên trong một
thời gian ngắn và được dẫn xuất trực tiếp từ mặt trời (nhiệt độ, quang hóa và quang điện),
gián tiếp từ mặt trời (gió, năng lượng hydro và năng lượng quang hợp được lưu giữ trong
sinh khối) hoặc từ các cơ chế, chuyển động tự nhiên khác của môi trường (địa nhiệt và
năng lượng thủy triều). Năng lượng tái tạo không bao gồm các nguồn năng lượng dẫn xuất
từ nhiên liệu hóa thạch, các chất thải từ các nguồn hóa thạch, hoặc các sản phẩm chất thải
từ các nguồn vô cơ.
b) Kinh nghiệm nước ngoài
- Ứng dụng Mô hình thông tin công trình (BIM): Trên thế giới, hiện nay BIM đang
ngày một trở nên phổ biến. Nhiều nước như Anh, Mỹ, Đức, Nhật, Úc, Braxin, Canada,
Pháp, New Zealand, Hàn Quốc, Singapore, Hồng Kông, Nga, Trung Quốc... đã áp dụng
BIM ở nhiều mức độ khác nhau (bắt buộc tại Mỹ, Anh, Singapore...), qua đó nâng cao năng
suất, sức cạnh tranh.
- Xây dựng CSDL lớn (Big Data): Các thành phố lớn trên thế giới như ở Mỹ, Canada,
Anh, Pháp, Nga, Nhật, Hàn Quốc, Trung Quốc...đều xây dựng các CSDL lớn phục vụ công
tác quản lý và điều hành giao thông. Đây là cơ sở để hình thành các hệ thống giao thông
thông minh thế hệ mới có tich hợp trí tuện nhân tạo, các kết nối thực - ảo...
- Ứng dụng trong xây dựng:
Một số quốc gia phát triển đã nghiên cứu, quy hoạch, xây dựng và vận hành đường
thông minh - smart road (các tuyến đường thông minh được nghiên cứu, xây dựng ở Nhật
Bản, Australia, Mỹ...với tính tương tác cao giữa KCHT với phương tiện), cảng biển thông
minh - smart port (tại Hà Lan, các cảng biển ứng dụng tích hợp của công nghệ 4IR, gồm:
Trí tuệ nhân tạo AI, blockchain, internet vạn vật IOT, dữ liệu lớn và 5G; tại các nước Đức,
Mỹ, Hàn Quốc, Nhật Bản, Trung Quốc, Singapore), sân bay thông minh - smart airport
(Heathrow, London; Hamad, Doha, Qatar; Changi, Singapore; New Delhi, Ấn Độ; Dubai,
UAE), nhà ga thông minh - smart stations (Hà Lan, Anh, Đức, Italia, Bồ Đào Nha, Nga,
Mỹ, Canada, Hàn Quốc, Nhật Bản, Trung Quốc...).
Nhiều nước ứng dụng các máy móc thi công được tự động hóa cao có kết nối, như tại
Trung Quốc, ứng dụng xe lu không người lái và xe rải nhựa đường thông minh được định
vị thông qua hệ thống vệ tinh Bắc Đẩu đem lại hiệu quả cao, tiết kiệm thời gian và chi phí.
Các dây truyền sản xuất vật liệu xây dựng, sản xuất cấu kiện xây dựng, dây truyền thi
công công trình, dây truyền tái chế kết cấu công trình như tái chế mặt đường... đã được
đồng bộ hóa và tự động hóa ở mức cao có tích hợp điều khiển thông qua CNTT, trí tuệ nhân
tạo... của các nước như Mỹ, Châu Âu, Trung Quốc đã trở nên phổ biến góp phần nâng cao
chất lượng, tiến độ xây dựng và bảo trì công trình GTVT.
158
- Ứng dụng robot đào hầm đã được sử dụng khá phổ biến trên thế giới, các siêu robot đào
hầm được ứng dụng trong thi công hầm, metro. Mức độ tự động hóa ngày càng nâng cao.
Các tính năng ngày càng hoàn thiện, không chỉ đào mà còn lắp ghép, xây dựng đường hầm.
Đường năng lượng mặt trời (Solar Roadways): Nhiều nước như Mỹ, Pháp, Hà Lan, Ba
Lan, Trung Quốc... đang có xu hướng ứng dụng xây dựng mặt đường năng lượng mặt trời,
vừa cung cấp điện sạc cho các phương tiện chạy điện, chiếu sáng, hệ thống báo hiệu, vừa
cung cấp năng lượng điện cho dân dụng.
Ứng dụng vật liệu mới xây dựng đường cao tốc bê tông từ tính để sạc không dây cho
xe điện: Được phát triển bởi công ty Magment của Đức, sản phẩm bê tông này bao gồm xi
măng và các hạt từ tính tái chế. Hiện nay, đã được ứng dụng thí điểm ở một số bang của
Mỹ và một số nước châu Âu. Vật liệu tiêu thụ năng lượng thấp, vật liệu nano, vật liệu thông
minh đã từng bước được ứng dụng phổ biến ở các quốc gia phát triển.
- Ứng dụng trong khai thác và bảo trì:
Dùng trí tuệ nhân tạo để giảm ùn tắc giao thông tại Trung Quốc: Rất nhiều thành phố
tại Trung Quốc như Bắc Kinh, Hàng Châu... đã áp dụng công nghệ giao thông thông minh
kết hợp với AliCloud của công ty con của Alibaba để giám sát các điều kiện đường bộ, phát
hiện các vụ tai nạn và tối ưu hoá tín hiệu giao thông, giảm ùn tắc giao thông. Kinh nghiệm
thu phí không dừng của Đài Loan là một trong những hệ thống hiệu quả nhất thế giới.
Hệ thống giao thông thông minh của nhiều nước, đặc biệt các nước Mỹ, Anh, Pháp,
Nhật, Hàn Quốc, Trung Quốc đã được phát triển với nhiều tính năng thông minh, tự
động. Hệ thống ITS có sử dụng trí tuệ nhân tạo đang là xu hướng được các nước tập trung
phát triển.
Ứng dụng công nghệ cào bóc tái sinh nguội tại chỗ được sử dụng tại nhiều nước đem lại
hiệu quả cao. Các hàng lớn Wirtgen (Đức), Hall-Brother (Mỹ), Sakai (Nhật Bản) đã đầu tư
phát triển công nghệ và thiết bị máy móc ngày càng hoàn thiện hơn. Bê tông siêu tính năng
(UHPC) giúp sửa chữa cầu nhanh và chi phí rẻ hơn: Tại Mỹ và một số nước phát triển, sử
dụng Bê tông siêu tính năng đã khá phổ biến. Dầm sửa chữa với UHPC tăng cường độ hơn
25%, tiết kiệm thời gian chuẩn bị bề mặt, giảm chi phí nâng cấp toàn bộ kết cấu của cầu,
mà thường chiếm tới 70% chi phí dự án. Các loại vật liệu polyme tích hợp nano, graphene
đã được sản xuất để thay thế một phần hoặc toàn bộ vật liệu thép truyền thống trong xây
dựng đã được ứng dụng ở nhiều quốc gia trên thế giới.
Ứng dụng các máy móc thi công được tự động hóa cao có kết nối tự động điều khiển,
như xe lu không người lái và máy rải hỗn hợp vật liệu xây dựng thông minh... đang được
áp dụng trong công tác bảo trì đường bộ ở một số nước, đem lại hiệu quả cao, giảm chi phí,
thời gian sửa chữa.
4. CÁC GIẢI PHÁP XÂY DỰNG VÀ QUẢN LÝ KHAI THÁC, BẢO TRÌ KCHT
GIAO THÔNG ĐÁP ỨNG YÊU CẦU CỦA CUỘC CMCN LẦN THỨ TƯ
a) Các giải pháp về thể chế
- Sửa đổi, bổ sung quy định quản lý đầu tư ứng dụng công nghệ thông tin sử dụng
nguồn vốn ngân sách nhà nước, quy định chi phí trực tiếp xây dựng, phát triển, nâng cấp,
159
- mở rộng phần mềm nội bộ và hướng dẫn xác định chi phí thuê dịch vụ công nghệ thông tin
sử dụng nguồn vốn ngân sách nhà nước theo hướng phù hợp thực tế, rõ ràng và dễ áp dụng;
bổ sung quy định về bảo trì công nghệ thông tin, đặc biệt hệ thống ITS và ETC; xây dựng
hành lang pháp lý để áp dụng Mô hình thông tin công trình (BIM).
- Rà soát, cải cách, sửa đổi, bổ sung quy trình thực hiện các nghiệp vụ theo hướng ứng
dụng công nghệ số một cách toàn diện trong xây dựng và quản lý khai thác, bảo trì.
- Hoàn thiện cơ chế chia sẻ dữ liệu liên quan giữa các bộ, ngành và địa phương.
- Thường xuyên rà soát, sửa đổi, bổ sung kịp thời hệ thống văn bản quy phạm pháp
luật, hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật, quy trình công nghệ, định mức liên quan đến
cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư trong lĩnh vực xây dựng và quản lý khai thác, bảo
trì kết cấu hạ tầng giao thông, chú trọng các nội dung liên quan đến ITS, ETC, BIM, trí tuệ
nhân tạo, Internet kết nối vạn vật, dữ liệu lớn, tự động hóa và robot, in 3D, công nghệ mới
và vật liệu Nano.
- Đổi mới cơ chế, chính sách thúc đẩy nghiên cứu phát triển khoa học công nghệ, tạo
môi trường pháp lý thuận lợi cho chuyển giao, làm chủ và phát triển công nghệ từ nước
ngoài vào Việt Nam; có chính sách khuyến khích các tập đoàn, doanh nghiệp công nghệ
thông tin trong nước tham gia bảo đảm phù hợp với điều kiện Việt Nam.
- Rà soát, sắp xếp, kiện toàn cơ cấu tổ chức về quản lý đầu tư xây dựng và quản lý khai
thác, bảo trì phù hợp với quá trình đổi mới, phát triển khoa học công nghệ trong cuộc Cách
mạng công nghiệp lần thứ tư; cơ cấu lại tổ chức, thành lập Trung tâm ITS quốc gia; nghiên
cứu thành lập Hiệp hội ITS quốc gia.
b) Các giải pháp về cơ sở dữ liệu, hệ thống thông tin
- Tập trung xây dựng và hoàn thiện cơ sở dữ liệu, hệ thống thông tin quản lý kết cấu
hạ tầng giao thông của các lĩnh vực đường bộ, đường sắt, đường thủy nội địa, hàng hải và
hàng không được tích hợp trong cơ sở dữ liệu chung của ngành GTVT, từng bước hình
thành cơ sở dữ liệu lớn của ngành GTVT từ trung ương đến địa phương.
- Đầu tư xây dựng các phần mềm ứng dụng các chuyên ngành GTVT đồng bộ, hiện đại;
ưu tiên sử dụng các sản phẩm và dịch vụ trong nước.
c) Các giải pháp về xây dựng kết cấu hạ tầng giao thông
- Nghiên cứu và đẩy mạnh ứng dụng thiết bị, máy móc tự động hóa, robot hóa trong
các dây chuyền thi công khép kín (robot đào hầm, in 3D cấu kiện công trình, máy rải thảm
mặt đường tự động, lu tự động...).
- Ưu tiên sử dụng các công nghệ mới, công nghệ nano, kết cấu và vật liệu tiên tiến có
chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật tốt, thân thiện môi trường, như: Vật liệu nano, vật liệu FEBA, bê
tông tính năng siêu cao UHPC, mặt đường bê tông từ tính, mặt đường năng lượng mặt trời,
các công nghệ và vật liệu mới cho hệ thống báo hiệu, bảo đảm ATGT hàng hải, đường thủy
nội địa, đường bộ, đường sắt và hàng không...
160
- - Xây dựng hệ thống thông tin hỗ trợ quản lý dự án đầu tư ngành GTVT trên nền tảng
trực tuyến; triển khai ứng dụng Mô hình thông tin công trình (BIM) cho các cơ quan, đơn
vị thực hiện quản lý nhà nước về đầu tư xây dựng công trình.
- Hỗ trợ, khuyến khích các tổ chức tư vấn thiết kế, đầu tư và các nhà thầu xây dựng
đẩy mạnh chuyển đổi số, ứng dụng BIM và các ứng dụng công nghệ thông tin, tự động hóa
trong quản lý, điều hành hoạt động của đơn vị; các ứng dụng công nghệ mới, vật liệu mới
trong công tác khảo sát, thiết kế và thi công công trình như: Sử dụng Mô hình BIM; chụp
ảnh hàng không sử dụng UAV; công nghệ, phần mềm hiện đại phân tích kết cấu công trình
cầu, hầm, cảng biển, sân bay phức tạp chịu tải trọng gió, động đất; phần mềm xây dựng mô
hình 3D trong công tác khảo sát, thiết kế, tổ chức thi công.
- Xây dựng hệ thống ITS, ETC đồng bộ đối với đường bộ cao tốc, các tuyến quốc lộ
chính yếu trên các hành lang vận tải lớn.
- Nghiên cứu ứng dụng trí tuệ nhân tạo cho hệ thống ITS, hệ thống quản lý điều hành
bay, hệ thống điều phối và giám sát giao thông hàng hải, đường thủy nội địa và trong thí
nghiệm, kiểm tra, đánh giá chất lượng công trình xây dựng.
- Nghiên cứu xây dựng mô hình cảng hàng không, sân bay thông minh (tích hợp công
nghệ Vạn vật kết nối (IoT), dữ liệu lớn (Big Data), trí tuệ nhân tạo (AI), mạng 5G) cho cảng
hàng không quốc tế Long Thành, Nội Bài, Tân Sơn Nhất; cảng biển xanh, thông minh cho
cảng biển Hải Phòng, Quảng Ninh, Đà Nẵng, Bà Rịa - Vũng Tàu, Thành phố Hồ Chí Minh;
nhà ga thông minh cho đường sắt đô thị Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, đường sắt tốc
độ cao Bắc - Nam.
d) Các giải pháp về quản lý khai thác, bảo trì kết cấu hạ tầng giao thông
- Nghiên cứu, xây dựng trung tâm giao thông thông minh quốc gia thống nhất toàn
quốc, tích hợp và kết nối hệ thống ITS trên đường bộ cao tốc, quốc lộ chính yếu và ITS
giao thông đô thị tại các thành phố lớn tiến tới kết nối liên ngành và với các địa phương.
- Hoàn thiện, đồng bộ và mở rộng phạm vi áp dụng thu phí bằng công nghệ điện tử tự
động không dừng tại tất cả các trạm thu phí trên phạm vi cả nước.
- Nghiên cứu đổi mới mô hình quản lý khai thác và bảo trì theo hướng ứng dụng mạnh
mẽ KHCN; ứng dụng Mô hình thông tin công trình (BIM) cho các cơ quan, đơn vị thực
hiện quản lý khai thác, bảo trì, các nhà đầu tư khai thác các dự án thực hiện theo phương
thức đối tác công - tư (PPP).
- Đẩy mạnh ứng dụng các dây chuyền thi công đồng bộ, khép kín, tự động hóa, robot
hóa trong công tác bảo trì KCHT giao thông.
- Ưu tiên sử dụng các công nghệ và vật liệu tiên tiến, thân thiện môi trường, công nghệ
Nano, trong bảo trì các công trình giao thông.
- Sử dụng các trang thiết bị hiện đại (xe và UAV đo đạc, khảo sát, đánh giá hư hỏng
tự động; hệ thống quan trắc cảnh báo tự động theo thời gian thực cho các công trình giao
thông có qui mô lớn như cầu lớn, hầm, sân bay, bến cảng; quan trắc và cảnh bảo sụt trượt,
161
- lở đất, BĐKH, môi trường) đánh giá tình trạng hư hỏng và lập kế hoạch bảo trì, sửa chữa
công trình.
- Hiện đại hóa hệ thống thông tin tín hiệu đường sắt, sử dụng công nghệ cảnh báo tự
động có ứng dụng trí tuệ nhân tạo tại các đường ngang đường sắt; ứng dụng công nghệ
thông minh trong quản lý điều hành đường sắt đô thị.
- Ứng dụng công nghệ tiên tiến phục vụ vận hành và khai thác cảng biển, cảng thủy nội
địa, đặc biệt là các cảng biển cửa ngõ quốc tế theo mô hình cảng xanh, thông minh.
- Hiện đại hóa trang thiết bị phục vụ công tác quản lý, giám sát hoạt động các luồng
hàng hải, đường thủy nội địa; đầu tư, thiết lập hoàn chỉnh hệ thống điều khiển, giám sát từ
xa, tự động hóa hệ thống báo hiệu hàng hải, đường thủy nội địa, kết nối hệ thống báo hiệu
hàng hải với các công cụ hỗ trợ hàng hải (Hệ thống các đài thông tin duyên hải, hệ thống
nhận dạng tự VTS tại các khu vực cảng biển và kết nối với các hệ thống thông tin khác như
LRIT, VTS phục vụ khai thác, điều hành, kiểm soát và quản lý các phương tiện hoạt động
trên biển; đầu tư thiết lập Đài vệ tinh Cospas-Sarsat thế hệ mới MEOLUT; thiết lập hoàn
chỉnh hệ thống hải đồ điện tử ENC trên toàn bộ vùng hàng hải của cả nước; thiết lập các
phao thu thập thông tin thời tiết để kịp thời cảnh báo đối với hiện tượng sóng thần và nước
biển dâng tại khu vực cảng biển).
- Hoàn thiện các hệ thống dẫn đường, kiểm soát không lưu theo quy định của ICAO
phù hợp với các hiện trạng, điều kiện tại Việt Nam.
đ) Các giải pháp về nghiên cứu, chuyển giao công nghệ và hợp tác quốc tế
- Xây dựng và thực hiện chương trình nghiên cứu KHCN, chương trình ứng dụng,
tiếp nhận chuyển giao công nghệ 4.0 trong xây dựng và quản lý khai thác, bảo trì KCHT
giao thông.
- Xây dựng cơ chế, chính sách đặc thù khuyến khích, đặt hàng các nhà khoa học, các
trung tâm, viện nghiên cứu và các tập đoàn lớn tham gia nghiên cứu, phát triển công nghệ
4.0 trong xây dựng và quản lý khai thác, bảo trì.
- Đẩy mạnh hợp tác quốc tế với các đối tác có thương hiệu, kinh nghiệm, trình độ cao
về đào tạo, nghiên cứu, chuyển giao công nghệ; khuyến khích hình thức hợp tác công - tư
trong chuyển giao công nghệ.
e) Các giải pháp về nhân lực
- Xây dựng và thực hiện kế hoạch đào tạo, đào tạo lại nguồn nhân lực trong các lĩnh
vực của ngành GTVT.
- Đặt hàng các trường đại học, các cơ sở đào tạo và các viện nghiên cứu đào tạo, đào
tạo lại nhân lực vừa có năng lực chuyên môn về GTVT vừa đáp ứng được yêu cầu của cuộc
CMCN 4.0.
- Có cơ chế thu hút nguồn nhân lực chất lượng cao.
g) Các giải pháp về nguồn vốn
- Rà soát, hoàn thiện cơ chế và giải pháp khuyến khích, huy động nguồn lực xã hội hóa
theo phương thức hợp tác công - tư (PPP) cho các hoạt động nghiên cứu, phát triển công
162
- nghệ, đầu tư, ứng dụng công nghệ 4.0, chú trọng đến các doanh nghiệp, tập đoàn công nghệ
trong nước (Viettel, FPT, VNPT,...).
- Hoàn thiện, đổi mới cơ chế, chính sách tài trợ, hỗ trợ cho vay, bảo lãnh vốn vay từ các
tổ chức tín dụng, quỹ đổi mới công nghệ quốc gia, quỹ phát triển khoa học và công nghệ
của doanh nghiệp, bộ, cơ quan ngang bộ, cơ quan thuộc Chính phủ, tỉnh, thành phố trực
thuộc trung ương đáp ứng nhu cầu chuyển giao, làm chủ và phát triển công nghệ từ nước
ngoài vào Việt Nam của doanh nghiệp trong xây dựng và quản lý khai thác, bảo trì KCHT
giao thông.
h) Các giải pháp về tuyên truyền
Thường xuyên tổ chức phổ biến, quán triệt, tuyên truyền nâng cao nhận thức cho cán
bộ, công chức, viên chức, người lao động trong ngành GTVT từ trung ương đến các địa
phương, các doanh nghiệp, đơn vị tư vấn, các nhà đầu tư, nhà thầu xây lắp về quan điểm,
mục tiêu, ý nghĩa, yêu cầu, nội dung phương thức tiếp cận cuộc CMCN lần thứ tư.
4. KẾT LUẬN
Trong 10 năm qua, KCHT giao thông có sự tăng trưởng mạnh mẽ, ứng dụng khoa học
công nghệ trong xây dựng và quản lý khai thác, bảo trì được đẩy mạnh đã đạt được một số
kết quả, đóng góp vào phát triển chung của ngành, trong đó chuyển đổi số, xây dựng chính
phủ điện tử đã và đang thực hiện có kết quả tốt. Tuy nhiên, còn nhiều tồn tại hạn chế về
hệ thống văn bản quy phạm pháp luật và cơ chế, chính sách; về cơ sở dữ liệu và chuyển
đổi số; về ứng dụng công nghệ mới, vật liệu mới trong xây dựng và quản lý khai thác, bảo
trì KCHT giao thông; về công tác nghiên cứu ứng dụng KHCN, phát triển công nghệ; về
nguồn nhân lực và đặc biệt thiếu nguồn vốn cho phát triển và ứng dụng KHCN.
Từ phân tích những tồn tại, hạn chế đến bài học kinh nghiệm trong và ngoài nước cũng
như phân tích xu hướng của cuộc CMCN lần thứ tư, bài báo đã đề cập đến định hướng các
giải pháp xây dựng và quản lý khai thác, bảo trì hệ thống kết cấu hạ tầng giao thông đáp
ứng yêu cầu của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư. Nếu được triển khai thực hiện,
việc áp dụng những công nghệ, vật liệu tiên tiến trong xây dựng sẽ giúp nâng cao năng suất
và an toàn lao động, giảm giá thành, rút ngắn thời gian thi công, nâng cao chất lượng và
tuổi thọ công trình. Trong quản lý khai thác, bảo trì, ứng dụng những thành tựu của cuộc
CMCN lần thứ tư sẽ giúp giảm chi phí vận tải, chi phí bảo trì, nâng cao chất lượng và tuổi
thọ công trình, an toàn giao thông, giảm cơ cấu tổ chức quản lý và nguồn nhân lực.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Báo cáo năng lực cạnh tranh toàn cầu, Diễn đàn kinh tế Thế giới (WEF), Kỳ đánh
giá 2017 - 2018.
[2] Quy hoạch mạng lưới đường bộ, đường sắt, đường thủy nội địa, cảng biển, cảng
hàng không, sân bay thời kỳ 2021 - 2030 và tầm nhìn đến năm 2050.
[3] Đề án Xây dựng và quản lý khai thác, bảo trì hệ thống kết cấu hạ tầng giao thông
đáp ứng đòi hỏi của cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư, Viện Chiến lược và Phát triển
GTVT, 10/2021.
163
nguon tai.lieu . vn
