Thang cuốn là một hệ thống vận tải thẳng đứng, hoạt động như một băng chuyền liên tục gồm các bậc thang có thể chuyển động lên hoặc xuống, được thiết kế để vận chuyển hành khách hoặc hàng hóa nhẹ giữa các tầng khác nhau của một tòa nhà. Việc hiểu rõ cấu tạo này không chỉ quan trọng đối với các kỹ sư, nhà quản lý tòa nhà trong việc lắp đặt và bảo trì, mà còn thiết yếu đối với người sử dụng để đảm bảo an toàn tuyệt đối. Thang cuốn (escalators) đã trở thành một phần không thể thiếu trong các trung tâm thương mại, sân bay, và ga tàu điện ngầm, giúp tối ưu hóa luồng di chuyển của con người. Bài viết này sẽ đi sâu vào phân tích chi tiết cấu tạo thang cuốn, làm rõ nguyên lý hoạt động, các tiêu chuẩn kỹ thuật, quy tắc an toàn bắt buộc và những công nghệ mới nhất đang được áp dụng.
Chi tiết về cấu tạo thang cuốn
Để hiểu rõ cách thức thang cuốn vận hành một cách trơn tru và an toàn, chúng ta cần xem xét kỹ lưỡng các thành phần cơ bản tạo nên nó. Về cơ bản, một hệ thống thang cuốn được hợp thành từ ba nhóm bộ phận chính: hệ thống bậc thang (Steps) nơi hành khách đứng, giàn chịu tải (Truss) làm khung xương nâng đỡ toàn bộ hệ thống, và lan can (Balustrade) cùng hệ thống tay vịn. Ngoài ra, bộ phận truyền động (Drive System) đóng vai trò là trái tim, cung cấp năng lượng cho mọi chuyển động.
Lý giải các bộ phận của cấu tạo thang cuốn
Mỗi bộ phận trong cấu tạo thang cuốn đều giữ một vai trò chuyên biệt, từ việc chịu tải trọng, di chuyển hành khách đến đảm bảo an toàn. Dưới đây là phân tích chi tiết về chức năng và đặc điểm của từng thành phần cốt lõi.
1. Bậc Thang (Step)
Bậc thang (Step) là bộ phận chịu tải trực tiếp và vận chuyển hành khách. Chúng thường được chế tạo từ hợp kim nhôm đúc nguyên khối để đảm bảo độ bền và trọng lượng nhẹ. Mỗi bậc thang bao gồm hai phần chính: Mặt bậc (Step tread) là bề mặt phẳng phía trên nơi hành khách đứng, đặc trưng bởi các rãnh dọc (hoặc rãnh an toàn) để tăng cường độ bám và khớp với tấm lược (comb plate) ở hai đầu. Vách nâng (Riser) là phần thẳng đứng ở phía trước, giúp tạo hình bậc thang hoàn chỉnh và ngăn các vật thể lạ lọt vào bên trong. Mỗi bậc thang được kết nối với hai xích bậc (step chain) và hệ thống con lăn truyền động (roller), cho phép chúng di chuyển liên tục trong một vòng lặp khép kín dọc theo đường ray.
2. Giàn Chịu Tải (Truss)
Giàn chịu tải (Truss) là bộ khung sườn bằng kim loại, có vai trò là cấu trúc chịu lực chính, nâng đỡ toàn bộ trọng lượng của thang cuốn và hành khách. Bên trong giàn chịu tải được chia thành các khu vực chức năng. Phòng máy phía trên và dưới (Upper/Lower Machine Rooms) là nơi chứa các thiết bị quan trọng như tủ điều khiển trung tâm, bộ truyền động (motor và hộp số), cùng hệ thống xích truyền động. Bộ phận quan trọng khác là các track (đường ray), được chia làm ba phần: track trên, track chéo giữa và track dưới. Các đường ray này có nhiệm vụ dẫn hướng cho các con lăn của bậc thang, đảm bảo chúng di chuyển đúng quỹ đạo. Các nhông xích (Sprocket), là các bánh răng lớn, được đặt ở đầu và cuối giàn, có nhiệm vụ ăn khớp và kéo chuỗi xích bậc, tạo ra chuyển động quay.
3. Lan Can (Balustrade)
Lan can (Balustrade) là hệ thống vách an toàn được lắp đặt ở cả hai bên của thang cuốn, có chức năng bảo vệ và hỗ trợ hành khách. Bộ phận này bao gồm tay vịn (Handrail), thường được làm từ vật liệu Polyurethane (PU) chất lượng cao, được thiết kế để chuyển động đồng bộ hoàn toàn với tốc độ của bậc thang, giúp hành khách giữ thăng bằng. Bên dưới tay vịn là tấm bên trong (Inner Decking) và tấm bảo vệ (Balustrade Panel), thường được làm bằng kính cường lực trong suốt hoặc thép không gỉ (inox sọc nhuyễn). Các tấm này không chỉ mang lại tính thẩm mỹ mà còn tạo ra một rào cản an toàn, ngăn hành khách tiếp xúc với các bộ phận chuyển động bên trong.
4. Bộ Phận Truyền Động (Drive System)
Bộ phận truyền động (Drive System) là “trái tim” cung cấp năng lượng cho toàn bộ hoạt động của thang cuốn. Hệ thống này bao gồm một motor điện (Electric Motor) mạnh mẽ, tạo ra lực chuyển động ban đầu. Lực này sau đó được truyền qua hộp giảm tốc (Gear Reducer), có tác dụng giảm tốc độ quay nhưng đồng thời tăng mô-men xoắn (lực kéo) một cách đáng kể. Trục chính và bánh răng (Main Drive Shaft and Gears) nhận lực này và truyền chuyển động đến cả xích bậc và xích tay vịn, đảm bảo chúng di chuyển đồng tốc. Một hệ thống phanh (Brake System) điện từ được tích hợp để đảm bảo thang dừng lại an toàn khi cần thiết hoặc khi có sự cố. Các bộ phận phụ trợ quan trọng khác bao gồm tấm lược (comb plate) ở hai đầu, chổi vệ sinh (skirt brush) hai bên mép bậc thang, tấm sàn (floor plate) và vô số cảm biến an toàn để giám sát và kiểm soát toàn bộ hoạt động.
Nguyên lý hoạt động và các quy tắc an toàn khi sử dụng thang cuốn
Về cơ bản, nguyên lý hoạt động của thang cuốn dựa trên một hệ thống truyền động vòng lặp khép kín. Motor điện cung cấp năng lượng, truyền qua hộp giảm tốc để tăng lực kéo. Lực này làm quay các bánh răng (nhông xích) ở đầu giàn chịu tải, kéo theo hệ thống xích bậc. Các bậc thang, được gắn vào xích và dẫn hướng bởi các con lăn chạy trên hệ thống track (đường ray), sẽ di chuyển liên tục từ tầng này lên tầng kia. Đồng thời, một cơ cấu truyền động riêng biệt đảm bảo tay vịn di chuyển với tốc độ chính xác bằng tốc độ của bậc thang, giúp người dùng giữ thăng bằng. Toàn bộ quá trình này được giám sát chặt chẽ bởi hệ thống an toàn, bao gồm các cảm biến (sensors) giám sát tốc độ, hệ thống phanh tự động (brake system) sẽ kích hoạt để dừng thang ngay lập tức khi phát hiện bất thường, và các nút dừng khẩn cấp (emergency stop) được bố trí ở cả hai đầu thang.
Hướng dẫn an toàn khi sử dụng thang cuốn
Mặc dù thang cuốn là một phương tiện di chuyển tiện lợi, việc tuân thủ các quy tắc an toàn là tối quan trọng để ngăn ngừa tai nạn. Người sử dụng cần nắm rõ các hướng dẫn sau:
Trước khi lên thang:
- Luôn quan sát kỹ hướng chuyển động của thang và đảm bảo nó phù hợp với hướng đi của bạn.
- Tránh sử dụng điện thoại hoặc mất tập trung khi bước lên.
- Nếu bạn đeo kính lão hoặc kính đa tròng, hãy cẩn thận vì chúng có thể làm méo mó tầm nhìn và ảnh hưởng đến việc phán đoán khoảng cách bậc thang.
Khi đang trên thang:
- Luôn bám vào tay vịn (handrail) để giữ thăng bằng.
- Đứng ngay ngắn trong phạm vi vạch an toàn màu vàng, mặt hướng về phía trước. Giữ chân tránh xa các cạnh bên của bậc thang (khu vực có chổi lông) và tấm lược ở đầu/cuối thang, vì đây là những khu vực có nguy cơ kẹt cao.
- Luôn đứng hướng mặt về phía trước trong suốt quá trình di chuyển.
- Tuyệt đối không trượt chân dọc theo cạnh thang, không ngồi lên bậc thang hoặc tay vịn.
- Không dựa lưng hoặc tay vào mép lan can.
- Chú ý đến các vật dụng cá nhân có thể bị mắc kẹt như dây giày không buộc gọn, cà vạt, tà áo dài hoặc váy rộng.
Khi lên và xuống thang:
- Nâng chân cẩn thận và bước dứt khoát khi ra khỏi thang, tránh để chân bị vấp vào tấm lược (comb plate) ở cuối thang.
- Cẩn thận với khoảng cách giữa các bậc thang khi chúng đang xếp lại hoặc mở ra.
- Thoát khỏi khu vực đầu thang ngay lập tức khi đến nơi, không dừng lại đột ngột để tránh va chạm cho người phía sau.
- Không tụ tập, chơi đùa ở khu vực đầu vào hoặc đầu ra của thang cuốn.
Những người cần chú ý đặc biệt:
- Người cao tuổi: Cần hết sức chú ý giữ thăng bằng, vì chênh lệch tốc độ khi bước vào có thể gây mất ổn định.
- Trẻ em: Phải luôn có người lớn đi cùng giám sát và nắm tay. Không cho trẻ em ngồi, chơi đùa hoặc chạy trên thang.
- Tuyệt đối không sử dụng thang cuốn khi đang đẩy xe nôi, xe tập đi, xe lăn, mang vác hành lý cồng kềnh hoặc dùng gậy chống.
- Không đi thang cuốn khi chân trần hoặc dây giày bị lỏng.
Các hành vi cần tránh:
- Chạy hoặc đi ngược chiều trên thang cuốn.
- Tránh để ngã hoặc trượt trên thang.
- Không làm rơi các vật thể lạ vào thang, vì chúng có thể gây kẹt và hỏng hóc nghiêm trọng.
Trong trường hợp khẩn cấp, hãy bình tĩnh sử dụng nút dừng khẩn cấp (thường có màu đỏ) ở hai đầu cầu thang và thông báo cho ban quản lý.
Tiêu chuẩn kỹ thuật và kích thước phổ biến
Việc thiết kế và lắp đặt thang cuốn phải tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn kỹ thuật để đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành. Các thông số này được quy định rõ ràng trong các bộ tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế.
Kích thước bậc thang (Step Width):
- 600 mm: Thường dùng cho các khu vực có lưu lượng di chuyển thấp, không gian hẹp hoặc trong các tòa nhà nhỏ.
- 800 mm: Loại kích thước phổ biến nhất, được ưu tiên sử dụng trong các trung tâm thương mại, tòa nhà văn phòng, cân bằng giữa lưu lượng và không gian.
- 1.000 mm: Sử dụng tại các công trình công cộng có lưu lượng người cực kỳ cao như sân bay, ga tàu điện ngầm, nơi cần vận chuyển số lượng lớn hành khách cùng lúc.
Góc nghiêng (Inclination Angle):
- Góc nghiêng tiêu chuẩn và an toàn nhất là 30°. Góc này được khuyến nghị cho mọi loại thang, đặc biệt là các thang có chiều cao nâng trên 6 mét.
- Góc 35° đôi khi được sử dụng cho các thang có chiều cao nâng dưới 6 mét nhằm tiết kiệm không gian sàn.
- Một số tiêu chuẩn cũ (như 27.3°) ít còn được áp dụng cho các thiết kế mới.
Chiều cao nâng (Rise Height / Vertical Height):
- Thang cuốn thương mại thông thường có độ cao nâng từ 2 đến 10 mét.
- Giới hạn độ cao tối đa thường là 13 – 15 mét. Trong các trường hợp đặc biệt (như ga tàu điện ngầm), thang cuốn có thể đạt độ cao lên tới 40 mét.
- Số bậc thang nằm ngang (bậc phẳng) ở đầu và cuối thang tối thiểu phải là 2 bậc (cho độ cao tới 6m) và 3 bậc (cho độ cao trên 6m) để đảm bảo hành khách có đủ thời gian chuẩn bị ra/vào thang.
Tốc độ danh nghĩa (Nominal Speed):
- Tốc độ phổ biến và an toàn cho thang cuốn thương mại là 0.5 m/s.
- Các tốc độ cao hơn như 0.65 m/s hoặc 0.75 m/s chỉ được áp dụng ở những nơi có lưu lượng rất lớn và yêu cầu kỹ thuật đặc biệt (ví dụ: sân bay).
Các kích thước kỹ thuật khác:
- Chiều rộng giàn chịu tải (Truss Width): Kích thước này luôn lớn hơn chiều rộng bậc thang, ví dụ bậc 1.000 mm đòi hỏi giàn chịu tải rộng khoảng 1.600 mm.
- Chiều sâu hố (Pit Depth): Tùy thuộc vào thiết kế, thường dao động từ 1.2 m đến 2.0 m.
- Chiều cao lan can: Thường ở mức 1.0 m đến 1.1 m để đảm bảo an toàn cho hành khách.
Tiêu chuẩn áp dụng:
- Các quy chuẩn và tiêu chuẩn kỹ thuật này là bắt buộc để đảm bảo an toàn tối đa cho người sử dụng và độ bền của thiết bị. Tại Việt Nam, các văn bản pháp lý chính bao gồm TCVN 6397-1:2020 (Yêu cầu an toàn cho thang cuốn và băng tải chở người – Phần 1: Cấu tạo và lắp đặt) và QCVN 11: 2012/BLĐTBXH (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn lao động đối với thang máy).
- Tiêu chuẩn quốc tế tham chiếu chính là ISO 8103-1:2024.
- Các quy định an toàn khác bao gồm độ hở giữa mặt bậc và tấm lược (dưới 6 mm) và độ sâu rãnh bậc (khoảng 5 mm) để chống trơn trượt.
Những cải tiến công nghệ mới nhất
Ngành công nghiệp thang cuốn đang chứng kiến những bước tiến vượt bậc về công nghệ, tập trung vào việc tối ưu hóa năng lượng, tăng cường an toàn và cải thiện trải nghiệm người dùng.
- Hệ Thống AI và Machine Learning Tự Động: Các thang cuốn hiện đại được trang bị cảm biến thông minh, sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (Machine Learning) để nhận diện mật độ và chuyển động của hành khách. Hệ thống có thể tự động điều chỉnh tốc độ, chuyển từ chế độ chờ (khoảng 0.1 m/s) sang tốc độ vận hành bình thường khi có người đến gần. Điều này giúp giảm tiêu thụ năng lượng lên đến 40% và cho phép các kỹ thuật viên giám sát, chẩn đoán và khắc phục sự cố từ xa.
- Hệ Thống Regenerative Braking (Tái Tạo Năng Lượng): Tương tự như công nghệ trên xe hybrid, hệ thống phanh tái tạo cho phép thang cuốn (đặc biệt là khi di chuyển xuống và có tải nặng) chuyển đổi động năng và thế năng dư thừa thành điện năng. Năng lượng này sau đó được lưu trữ hoặc trả về lưới điện của tòa nhà, giúp tăng hiệu suất năng lượng tổng thể lên trên 95% và giảm đáng kể chi phí vận hành.
- Công Nghệ Không Chạm (Touchless Control): Để đáp ứng yêu cầu vệ sinh ngày càng cao, đặc biệt sau đại dịch, công nghệ điều khiển không chạm đã ra đời. Hành khách có thể kích hoạt thang cuốn (thường ở chế độ chờ) bằng cảm biến chuyển động, nhận diện cử chỉ, giọng nói hoặc thậm chí qua ứng dụng trên điện thoại thông minh, loại bỏ hoàn toàn nhu cầu tiếp xúc vật lý với các bề mặt.
- Hệ Thống PESSRAE – Điều Khiển Điện Tử An Toàn Tiên Tiến: PESSRAE (Programmable Electronic Safety System in Relevant Applications for Escalators) là hệ thống điều khiển điện tử an toàn tiên tiến. Công nghệ này thay thế các rơle cơ học truyền thống bằng một hệ thống điều khiển lập trình dựa trên logic. Điều này không chỉ nâng cao độ an toàn và độ tin cậy của các thiết bị giám sát mà còn giúp việc bảo trì, chẩn đoán lỗi trở nên dễ dàng và chính xác hơn.
- Tích Hợp IoT và Cloud Computing Với Tòa Nhà Thông Minh: Thang cuốn ngày nay không còn là thiết bị độc lập. Chúng được kết nối với hệ thống quản lý tòa nhà thông minh (BMS) thông qua nền tảng IoT và điện toán đám mây. Điều này cho phép giám sát tình trạng hoạt động theo thời gian thực, dự đoán các sự cố hỏng hóc (predictive maintenance), và tối ưu hóa luồng di chuyển của hành khách trong toàn bộ hệ thống giao thông thẳng đứng (bao gồm cả thang máy) của tòa nhà.
Việc hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý và các tiêu chuẩn an toàn của thang cuốn là vô cùng quan trọng để đảm bảo an toàn cho người sử dụng và hiệu quả vận hành. Với sự tiến bộ của công nghệ, thang cuốn ngày càng trở nên thông minh và tiết kiệm năng lượng hơn. Nếu bạn đang tìm kiếm các giải pháp thang máy hoặc thang cuốn chất lượng cao, hãy liên hệ với chúng tôi tại thangmaygiadinh.net.vn để được tư vấn chi tiết và chuyên nghiệp.
Xem thêm:
