Không chỉ là một trò chơi: Trình mô phỏng đường sắt nhẹ mang đến cơ hội cho người điều khiển rèn luyện kỹ năng.

Bên trong cơ sở đường sắt nhẹ Elati, Giảng viên Vận hành Xe lửa nhẹ Art Scott ngồi trong một căn phòng không có cửa sổ, trước một bức tường đầy màn hình. Các màn hình hiển thị nhiều nút bấm, công tắc và cần gạt bên dưới hình ảnh mô phỏng 3D đường ray xe lửa nhẹ. Đằng sau Scott, một người vận hành xe lửa nhẹ mới vào nghề bước vào một căn phòng nhỏ cùng với một giảng viên khác. Căn phòng này chứa một mô hình thu nhỏ tỷ lệ 1:1 được chế tạo chính xác của cabin xe lửa nhẹ với đầy đủ mọi cần gạt, nút bấm, công tắc, màn hình, bàn đạp và gương mà người ta thường thấy trong một chiếc xe đang hoạt động, được bao quanh bởi một màn hình chiếu 180 độ hiển thị hình ảnh mô phỏng mà Scott cũng nhìn thấy trên bàn làm việc của mình.

Đây là bí quyết được RTD giữ kín để đào tạo các lái tàu điện nhẹ ưu tú của mình – một hệ thống mô phỏng hoạt động đầy đủ được thiết kế để tái hiện mọi tình huống mà một lái tàu thực sự sẽ gặp phải ngoài thực tế.

Dự án khởi công năm 2012 xuất phát từ nhu cầu đào tạo các nhân viên vận hành về những kiến thức cơ bản khi vận hành đường sắt nhẹ, cũng như giới thiệu cho họ những thách thức mà họ sẽ gặp phải trong quá trình làm việc trong môi trường an toàn.

“Máy mô phỏng được tạo ra như một cách để cung cấp đào tạo có hỗ trợ,” Venessa Stone, Giám đốc Đào tạo Phương tiện Đường sắt nhẹ, cho biết. “Người vận hành có thể mắc tất cả các lỗi họ muốn ở đây.”

Tất cả các lái tàu điện nhẹ đều phải dành thời gian huấn luyện trên thiết bị mô phỏng. Cơ hội đào tạo khác nhau tùy thuộc vào một số yếu tố, chẳng hạn như trình độ kinh nghiệm và thời điểm trong năm. Ví dụ, trong thời gian gián đoạn hoạt động mùa hè sắp tới, các lái tàu sẽ được huấn luyện về cách điều khiển tàu vượt qua các đoạn đường bị chặn thủ công. Lái tàu có thể yêu cầu thêm thời gian huấn luyện trên thiết bị mô phỏng bất cứ lúc nào, miễn là có người hướng dẫn được chứng nhận.

RTD đã hợp tác với Oktal Sydac, một tập đoàn đa quốc gia chuyên thiết kế các thiết bị mô phỏng cho các tổ chức đường sắt, ô tô và hàng không, để lập trình phần kỹ thuật số của thiết bị mô phỏng, trong khi hai cabin mô phỏng được chế tạo hoàn toàn nội bộ bởi xưởng thân xe của RTD.

“Ban đầu, việc này được gửi ra đấu thầu cho một nguồn bên ngoài, và chi phí lên tới hơn 1 triệu đô la,” Giám sát viên xưởng sửa chữa thân xe Dan Ortega cho biết. “Sau đó, ban quản lý đã liên hệ với nhóm của tôi và hỏi liệu chúng tôi có thể chế tạo chúng theo kích thước thật hay không.”

Ortega, người giám sát xưởng thân xe buýt tại District Shops, rất háo hức thử thách kỹ năng chế tạo của nhóm với nhiệm vụ mới và độc đáo này.

“Chúng tôi được tự do xây dựng và tạo ra những gì cần thiết,” ông nói.

Trong khi các cabin vật lý đang được chế tạo, nhân viên của Oktal bận rộn đi dọc theo tuyến đường, quét từng biển báo, tòa nhà, giao lộ, đường sá, điểm chuyển hướng, tín hiệu và cầu trên mỗi tuyến đường sắt nhẹ của RTD.

Các đại diện từ Oktal đã đi cùng với các nhà điều hành đường sắt nhẹ trên các tuyến E, H, W, D và L, cũng như các tuyến C và F cũ, sử dụng máy quay video để ghi lại và quét môi trường khi tàu di chuyển lên xuống tuyến đường. Oktal đã quay lại để quét tuyến R sau khi tuyến này mở cửa vào năm 2017. Sử dụng đoạn phim đã ghi lại, công ty đã có thể tạo ra một môi trường 3D ảo được dựng hình chính xác, thể hiện từng tuyến đường, thậm chí cả góc độ dốc.

Trình mô phỏng tính đến trọng lượng của từng toa xe, có nghĩa là các quy luật vật lý của đoàn tàu ảo phụ thuộc vào số lượng toa xe được thêm vào đoàn tàu ảo. Càng nhiều toa xe, đoàn tàu ảo càng nặng, do đó ảnh hưởng đến khả năng vận hành trên đường ray, giống như trong đời thực.

Dĩ nhiên, không phải lúc nào đường đua cũng trải đầy nắng gió cho các tay lái, và buồng lái mô phỏng có thể tạo ra những tình huống căng thẳng và khó khăn nhất để điều khiển. Scott không hề ngần ngại đưa ra mọi thử thách cho các tay lái. Khi các tay lái ở trong phòng mô phỏng, họ đang ở trong lãnh địa của ông ấy.

Scott đóng vai trò tương đương với "người điều khiển trò chơi" trong bộ phận, người chịu trách nhiệm tổ chức và tạo ra các chi tiết cũng như thử thách của một trò chơi nhập vai trên bàn. Scott kiểm soát mọi kịch bản và có thể quyết định trở ngại mà người điều khiển sẽ phải vượt qua tiếp theo.

“Đối với các lớp học hè, tôi thích thêm vào những trận bão tuyết ngẫu nhiên và các hiện tượng thời tiết mùa đông để thử thách các nhân viên vận hành mới,” Scott nói. “Đến khi hoàn thành khóa huấn luyện, họ sẽ sẵn sàng đối phó với những trận bão tuyết mùa thu.”

Một trong những lớp học của Scott đã làm đúng như vậy.

“Một lớp học đã ra ngoài trong một trận bão tuyết vào cuối mùa thu năm đó và các em học sinh không hề lo lắng,” ông nói.

Ngay trong tầm tay của Scott là một màn hình chứa đầy thư viện các chướng ngại vật mà anh ta có thể kéo và thả vào mô phỏng theo thời gian thực. Anh ta có thể thêm động vật và người đi bộ trên hoặc bên cạnh đường ray, tạo các khu vực chặn thủ công, điều khiển tín hiệu và công tắc, thay đổi thời tiết, đặt các vật thể vô tri vô giác trên hoặc xung quanh đường ray, thiết lập các khu vực làm việc và điều khiển người điều tiết giao thông.

“Chúng ta có thể buộc người điều khiển tàu phải đối mặt với những tình huống mà họ có thể sẽ không gặp phải trong thực tế,” Brian Rothfuss, người hướng dẫn đào tạo đường sắt nhẹ, cho biết. “Thêm vào đó, chúng ta có thể bố trí thêm các tín hiệu điều khiển bằng tay và người điều khiển giao thông tại các điểm chuyển hướng, những thứ mà người điều khiển sẽ gặp phải ngoài thực tế.”

Các đoạn đường ray điều khiển bằng tay là những đoạn đường ray nằm giữa các cụm ghi chuyển hướng, nơi các đoàn tàu tạm thời được chuyển hướng sang đường ray đối diện, thường được sử dụng khi các công nhân đang làm việc trên hoặc rất gần đường ray. Các ghi chuyển hướng này thường cần được vận hành thủ công bởi các đội bảo trì đường ray.

“Chúng tôi có thể chỉ cho người điều khiển biết các điểm giao nhau của các khối điều khiển thủ công ở đâu,” Giảng viên đào tạo đường sắt nhẹ Eric Mannes cho biết.

Scott có thể theo dõi trong thời gian thực những nút bấm, cần gạt và công tắc nào người vận hành đã kích hoạt hoặc vô hiệu hóa, cho phép người huấn luyện phát hiện bất kỳ lỗi nào trong một môi trường an toàn và có thể kiểm soát được, chẳng hạn như chân đặt quá xa khỏi "công tắc an toàn" hoặc cửa vô tình bị để hé mở trước khi rời ga. Ngoài ra, anh ấy có thể giám sát vị trí của đoàn tàu mô phỏng trên màn hình giống như hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA), như màn hình tại cơ sở Mariposa, nhưng ở quy mô nhỏ hơn nhiều. Màn hình SCADA cho phép Scott điều khiển các công tắc và khối điều khiển thủ công sắp tới, hoạt động như một bộ điều khiển mô phỏng giao tiếp với người vận hành trong cabin.

Máy mô phỏng này không chỉ đóng vai trò là công cụ huấn luyện để điều khiển máy bay trong điều kiện thời tiết xấu và vượt chướng ngại vật, mà còn giúp người điều khiển làm quen với các khu vực khác nhau và hiểu thông tin trên đường bay, cũng như thực hành phản hồi khi được kiểm soát viên đưa ra chỉ dẫn.

“Thật tốt khi chỉ cho những người vận hành mới biết vị trí của các tín hiệu và công tắc,” Scott nói.

Trong buồng lái, người điều khiển có một thiết bị liên lạc mô phỏng cho phép họ gọi Scott, người đóng vai trò là người điều khiển trung tâm. Khi có sự cố trên đường ray ảo hoặc nếu người điều khiển đang tiến đến một đoạn đường có cờ báo hiệu có công nhân đang làm việc, chẳng hạn như đoạn đường bị tắc nghẽn hoặc cổng chắn bị trục trặc, người điều khiển và Scott có thể liên lạc với nhau, giúp người điều khiển thực hành việc báo cáo sự cố và cách phản hồi đúng cách các chỉ dẫn do người điều khiển trung tâm đưa ra.

Những tính năng này rất hữu ích cho cả người vận hành mới và người vận hành kỳ cựu đang chuẩn bị cho các dự án tái thiết đường ray trung tâm thành phố và lắp đặt tấm ốp tường sắp tới, vì họ có thể hiểu được việc điều hướng hai dự án xây dựng này sẽ như thế nào với các khối điều khiển thủ công được đặt đúng vị trí.

Sau khi hệ thống mô phỏng được ra mắt vào năm 2015, nó đã trở thành tâm điểm chú ý của các cơ quan đến thăm RTD để tìm kiếm các giải pháp mới nhằm đào tạo người vận hành của họ. Hệ thống Vận tải Nhanh Khu vực Dallas (DART) đã tiến thêm một bước nữa và sử dụng hệ thống mô phỏng của RTD làm bản mẫu để thiết kế hệ thống mô phỏng riêng của mình.

Sự thành công của hệ thống mô phỏng huấn luyện đường sắt nhẹ đã truyền cảm hứng cho N Line Commuter Rail Transportation xây dựng một hệ thống tương tự của riêng họ.

Ông Phil Washington, Giám đốc Điều hành Dịch vụ Đường sắt, cho biết: "Chúng tôi bắt đầu thảo luận về việc trang bị thiết bị mô phỏng trước khi tuyến đường sắt chính thức đi vào hoạt động năm 2020."

Hệ thống mô phỏng đang được thiết kế bởi CORYS Inc. Công tác thiết kế phần cứng đang hoàn tất, và việc thiết kế phần mềm sẽ bắt đầu trong những tuần tới.

Giống như mô phỏng đường sắt nhẹ, mô phỏng tuyến N cũng hướng đến sự chân thực tối đa để cung cấp cho người học những công cụ cần thiết khi gặp phải các tình huống tương tự trên tuyến đường.

“Việc hoàn thiện thiết kế phần mềm sẽ bao gồm việc xem xét lại các tài sản ảo sẽ được hiển thị và sử dụng trong trình mô phỏng, và sẽ đảm bảo các tài sản đó càng giống thật càng tốt,” Washington cho biết.

Washington lạc quan rằng hệ thống mô phỏng sẽ đi vào hoạt động hoàn toàn vào đầu năm 2025. Nó sẽ được đặt trong tòa nhà 711, nơi hiện đang đặt trụ sở điều hành tuyến N.

Một điểm độc đáo của hệ thống mô phỏng tuyến N là các kỹ sư có thể đạt được và gia hạn chứng chỉ 240 giờ ngay trong hệ thống mô phỏng. Thêm vào đó, số giờ mà sinh viên kỹ thuật dành trong hệ thống mô phỏng sẽ được tính vào yêu cầu giờ làm việc thực tế để đạt được chứng chỉ.

Việc RTD đầu tư vào công nghệ mô phỏng là một minh chứng nữa cho sứ mệnh của cơ quan này: làm cho cuộc sống tốt đẹp hơn thông qua các kết nối.