Đảm bảo an toàn đường sắt từ kiểm tra ray không phá hủy theo TCVN 14205:2024

Hiện nay, mạng lưới đường sắt Việt Nam có tổng chiều dài hơn 3.000 km, trải dài khắp các vùng miền, đóng vai trò huyết mạch trong vận tải hàng hóa và hành khách. Tuy nhiên, phần lớn hệ thống hạ tầng này đã được xây dựng từ nhiều thập kỷ trước, trong điều kiện kỹ thuật còn hạn chế, vật liệu và công nghệ lắp đặt chưa đáp ứng tiêu chuẩn hiện đại. Qua thời gian dài khai thác, nhiều tuyến ray đã xuống cấp nghiêm trọng: bề mặt ray bị mài mòn, biến dạng, rỗ, hoặc xuất hiện các vết nứt nhỏ khó phát hiện bằng mắt thường. Các yếu tố như tải trọng tàu ngày càng tăng, rung động liên tục, thời tiết khắc nghiệt cùng tác động của ăn mòn kim loại càng đẩy nhanh quá trình lão hóa của hệ thống ray.

Trên thực tế, các khuyết tật vi mô như nứt ngầm, bong lớp kim loại, rỗ khí hoặc sai lệch mối hàn có thể tích tụ và lan rộng theo thời gian. Khi không được phát hiện và xử lý sớm, chúng dễ phát triển thành vết nứt lớn, gây gãy ray, trật bánh hoặc lật tàu, dẫn đến những hậu quả nghiêm trọng cho an toàn vận hành và gây thiệt hại lớn về người và tài sản. Nhiều nghiên cứu trong lĩnh vực giao thông đường sắt cũng chỉ ra rằng, hơn 60% sự cố kỹ thuật bắt nguồn từ các lỗi tiềm ẩn trong kết cấu ray hoặc mối nối ray.

Mặc dù công tác kiểm tra, bảo trì vẫn được triển khai thường xuyên song ở nhiều khu đoạn, hoạt động này vẫn phụ thuộc chủ yếu vào kinh nghiệm thủ công của nhân viên hiện trường hoặc sử dụng thiết bị cũ kỹ, thiếu khả năng phát hiện khuyết tật bên trong vật liệu. Việc thiếu đồng bộ về quy trình và thiết bị kiểm tra giữa các đơn vị quản lý khiến dữ liệu không được chuẩn hóa, gây khó khăn cho việc phân tích, dự báo và lập kế hoạch bảo trì hiệu quả.

Bên cạnh đó, chưa có cơ sở dữ liệu thống nhất về tình trạng ray trên toàn mạng lưới cũng khiến công tác theo dõi, cảnh báo nguy cơ mất an toàn chưa đáp ứng yêu cầu của hệ thống vận tải hiện đại. Tình trạng này đặt ra yêu cầu cấp thiết phải chuẩn hóa quy trình kiểm tra và nâng cao năng lực phát hiện sớm khuyết tật, nhằm đảm bảo an toàn, kéo dài tuổi thọ kết cấu và nâng cao độ tin cậy của toàn bộ hệ thống đường sắt quốc gia.

Nhằm đồng bộ hóa quy trình kiểm tra, phát hiện sớm khuyết tật và hạn chế sự cố, Bộ Khoa học và Công nghệ đã công bố bộ Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 14205:2024 gồm 4 phần về kiểm tra ray đường sắt bằng phương pháp không phá hủy (NDT) góp phần tăng cường an toàn hạ tầng đường sắt Việt Nam. Đây được xem là bước tiến quan trọng giúp chuẩn hóa hoạt động bảo trì, kiểm định ray, đồng thời tiệm cận các chuẩn quốc tế trong lĩnh vực an toàn hạ tầng đường sắt.

TCVN 14205-1:2024 đưa ra yêu cầu đối với việc kiểm tra ray đã lắp đặt bằng phương pháp siêu âm. Mục tiêu của phương pháp này là phát hiện các khuyết tật nằm sâu bên trong kim loại như nứt, phân lớp, bong tách hoặc khuyết tật liên kết hạt – những yếu tố có thể dẫn đến gãy ray và tai nạn nghiêm trọng nếu không được phát hiện sớm.

Theo tiêu chuẩn, thiết bị siêu âm phải có độ nhạy và độ phân giải cao, có khả năng xác định chính xác vị trí, kích thước và đặc tính của khuyết tật. Kết quả kiểm tra cần đảm bảo tính so sánh và đồng nhất giữa các lần đo, qua đó giúp theo dõi sự phát triển của khuyết tật theo thời gian.

Bên cạnh đó, TCVN 14205-1:2024 cũng đưa ra nguyên tắc đánh giá tín hiệu siêu âm dựa trên biên độ, thời gian truyền sóng và đặc trưng phản xạ, giúp các kỹ thuật viên có thể phân biệt giữa tín hiệu nhiễu và tín hiệu thật. Tiêu chuẩn này áp dụng cho các loại ray có biên dạng tuân theo chuẩn quốc tế như EN 13674-1, TB/T 2344, GOST, JIS, đảm bảo khả năng tích hợp và so sánh kết quả giữa các hệ thống khác nhau. Đây là bước chuẩn hóa cần thiết khi Việt Nam đang hướng tới kết nối hạ tầng đường sắt với khu vực.

Trong khi đó, TCVN 14205-2:2024 tập trung vào việc kiểm tra ray bằng phương pháp dòng điện xoáy (eddy current) – một kỹ thuật đặc biệt hiệu quả để phát hiện các vết nứt hoặc rạn bề mặt. Nguyên lý của phương pháp này dựa trên việc tạo ra từ trường biến thiên cảm ứng dòng điện xoáy trong kim loại. Khi gặp khuyết tật như vết nứt, dòng điện bị gián đoạn, tạo ra tín hiệu bất thường mà cảm biến có thể ghi nhận. Tiêu chuẩn quy định rõ các yêu cầu về độ nhạy phát hiện, khả năng định vị khuyết tật nông và tính ổn định của tín hiệu trong điều kiện môi trường thực tế.

Nếu siêu âm cho phép phát hiện các khuyết tật nằm sâu bên trong thì dòng điện xoáy lại đặc biệt nhạy với những hư hỏng trên hoặc ngay dưới bề mặt – nơi các vết nứt nhỏ ban đầu có thể lan rộng dưới tải trọng tàu hỏa. Hai phương pháp này bổ trợ cho nhau, tạo nên quy trình kiểm tra toàn diện từ lõi đến bề mặt ray. Việc kết hợp kết quả từ hai phương pháp giúp ngành đường sắt phát hiện sớm khuyết tật, tiến hành sửa chữa chủ động thay vì chờ sự cố, qua đó giảm chi phí bảo trì và tăng tuổi thọ kết cấu hạ tầng.

Tiếp nối hai tiêu chuẩn trên, TCVN 14205-3:2024 tập trung vào xác định khuyết tật bên trong và trên bề mặt ray, yêu cầu sử dụng kết hợp linh hoạt nhiều phương pháp kiểm tra không phá hủy (NDT) như siêu âm, dòng điện xoáy hoặc từ tính để đạt hiệu quả cao nhất. Tiêu chuẩn này quy định cụ thể cách xác định vị trí, kích thước và mức độ nguy hiểm của khuyết tật, từ đó giúp đưa ra các biện pháp xử lý, thay thế hoặc bảo dưỡng kịp thời, hạn chế tối đa nguy cơ nứt gãy ray trong quá trình khai thác – nguyên nhân tiềm ẩn của nhiều sự cố đường sắt nghiêm trọng.

Hoàn thiện chuỗi quy định kỹ thuật, TCVN 14205-4:2024 đưa ra các yêu cầu về trình độ, chứng chỉ và trách nhiệm của nhân sự thực hiện NDT, bao gồm đào tạo chuyên môn, kinh nghiệm thực tế và khả năng đọc – phân tích kết quả kiểm tra. Tiêu chuẩn nhấn mạnh việc chuẩn hóa năng lực kỹ thuật viên, coi đây là yếu tố then chốt để bảo đảm độ tin cậy, tính nhất quán và an toàn trong toàn bộ quá trình kiểm tra. Điều này không chỉ giúp nâng cao chất lượng công tác bảo trì ray đường sắt, mà còn xây dựng lực lượng nhân sự chuyên nghiệp, đáp ứng các chuẩn mực quốc tế trong lĩnh vực kiểm tra không phá hủy.

Tại nhiều quốc gia như Nhật Bản, Đức hay Pháp, kiểm tra không phá hủy đã trở thành yêu cầu bắt buộc trong vận hành đường sắt cao tốc. Ở Việt Nam, cùng với xu hướng đầu tư hạ tầng hiện đại như tuyến Bắc – Nam tốc độ cao, việc kiểm tra ray theo chuẩn TCVN 14205 là bước chuẩn bị quan trọng để đảm bảo an toàn và giảm thiểu rủi ro. Không chỉ phục vụ đường sắt quốc gia, tiêu chuẩn này còn có thể áp dụng cho các tuyến metro, đường sắt đô thị – nơi mật độ vận hành cao và yêu cầu an toàn khắt khe.

Tuy vậy, việc triển khai phương pháp kiểm tra hiện đại này cũng đối mặt một số thách thức thực tế. Hệ thống thiết bị siêu âm và dòng điện xoáy có chi phí đầu tư lớn, đòi hỏi nhân lực kỹ thuật cao, am hiểu nguyên lý vật lý và thành thạo trong xử lý tín hiệu. Ngoài ra, môi trường đường sắt Việt Nam với bụi, gỉ sét, dầu mỡ và rung động mạnh cũng có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của phép đo. Do đó, song song với việc ban hành tiêu chuẩn, ngành cần có chương trình đào tạo, chứng nhận kỹ thuật viên kiểm tra không phá hủy, đồng thời xây dựng quy trình chuẩn hóa dữ liệu để kết quả đo giữa các đợt kiểm tra có thể đối chiếu được.

Có thể nói, việc ban hành bộ Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 14205:2024 gồm bốn phần về kiểm tra ray đường sắt bằng phương pháp không phá hủy (NDT) đánh dấu bước tiến quan trọng trong chuẩn hóa công tác bảo trì và đảm bảo an toàn hạ tầng đường sắt Việt Nam. Hệ thống tiêu chuẩn này không chỉ mang ý nghĩa kỹ thuật, mà còn thể hiện định hướng quản lý hiện đại – dựa trên dữ liệu kiểm định, quy trình giám sát chặt chẽ và năng lực nhân sự được chứng nhận.

Khi được triển khai đồng bộ, TCVN 14205:2024 sẽ giúp phát hiện sớm và phòng ngừa rủi ro nứt gãy ray, nâng cao hiệu quả bảo dưỡng, giảm chi phí vận hành và kéo dài tuổi thọ kết cấu hạ tầng. Đặc biệt, bộ tiêu chuẩn này tiệm cận với các chuẩn mực quốc tế như EN và ISO, tạo nền tảng kỹ thuật để ngành đường sắt Việt Nam hội nhập sâu hơn vào mạng lưới giao thông khu vực và toàn cầu.

Quan trọng hơn, việc áp dụng TCVN 14205:2024 không chỉ là tuân thủ quy định kỹ thuật, mà còn là cam kết về an toàn, chất lượng và tính bền vững những giá trị cốt lõi cần thiết để hiện đại hóa hệ thống đường sắt, đáp ứng yêu cầu phát triển hạ tầng giao thông trong giai đoạn mới.

An Dương