SCIENCE - TECHNOLOGY Số 13.2023 ● Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 211
THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG KIỂM SOÁT HÀNH KHÁCH TẠI GA TÀU ĐIỆN
DESIGN STATISTICS SIMULARY CHECKING CUSTUMERS AT THE TRAIN STATION Nguyễn Quang Long1,*, Trịnh Tiến Thịnh1, Nguyễn Khắc Tâm1, Lê Hoàng Anh2, Hà Minh Đô2, Nguyễn Văn Quảng3 TÓM TẮT Ngày nay, vận chuyển hành khách bằng tàu điện là một trong nhữ
ng phương
thức đi lại hiệu quả và hiện đại. Tuy nhiên, việc kiểm soát để đảm bảo việ
c hành
khách ra vào ga và lên xuống tàu an toàn và chặt chẽ vẫn còn nhiều vấn đề tồn tạ
i.
Vì vậy, nghiên cứu này áp dụng các biện pháp và công cụ để kiể
m soát hành khách
khi đi lại bằng tàu điện đạt hiệu quả nhất. Hệ thống máy bán vé tự động, cổ
ng
kiểm soát tự động, camera và đội ngũ nhân viên tại ga thực hiện việc kiể
m soát và
hướng dẫn hành khách mua vé, ra vào cổng ga và lên xuống tàu điện thuận tiệ
n
và an toàn. Kết quả thực hiện khảo sát tại một ga tàu cho thấy rằng, có khoả
98% số lượng hành khách đi lại bình thường bằng tàu điện, còn lại khoảng 2% sốlượng hành khách gặp sự cố như hành khách xuống nhầm ga tàu, bị mấ
t vé và
hành khách đi tàu an toàn gần như tuyệt đối. Do vậy, với kết quả nghiên cứu ởtrên, thấy rằng tàu điện là một trong những phương tiện công cộng có hiệu quảcao trong vận tải hành khách hiện nay. Từ khóa:Tàu điện, hệ thống kiểm soát hành khách, hành khách ra vào cổ
ng
soát vé, hành khách lên xu
ống tàu. ABSTRACT
Nowadays, transporting passengers by tramcar is one of the most efficient
and modern ways to go against it. However, the control to ensure the actions of
customers entering and
exiting the station and boarding safely and tightly still
have many problems. Therefore, this study applies the most effective methods
and tools to check and monitor passengers when traveling by tramcar. Automatic
ticket vending machine system, automatic c
ontrol gate, camera and staffs at the
station to check and guide passengers to buy tickets, enter and exit the station
gate and get on and off the train conveniently and safely. The results of a survey
at a tram-car station show that about 98% of passenger
s travel normally by
tramcar, the remaining 2% of passengers have problems such as passengers
getting off the wrong tramcar, losing tickets. and almost absolute tramcar
passengers. Therefore, with the above research results, it is found that the electric
t
rain is one of the most efficient public means of transport in passenger transport
today. Keywords:
Electric stramcar, passenger control system, passengers entering
and leaving the ticket gate, passengers boarding and disembarking. 1Lớp Hệ thống công nghiệp 01 - K14, Trường Cơ khí - Ô tô, Trường Đại họ
c Công
nghiệp Hà Nội 2Lớp Hệ thống công nghiệp 01 - K15, Trường Cơ khí - Ô tô, Trường Đại họ
c Công
nghiệp Hà Nội 3Trường Cơ khí - Ô tô, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội *Email: nguyenlong11a5ltt@gmail.com 1. GIỚI THIỆU Tàu điện, còn được gọi là đường sắt đô thị là hệ thống giao thông rộng lớn dùng chuyên chở hành khách trong một vùng đô thị, thường chạy trên đường ray. Những tuyến đường này có thể đặt ngầm dưới lòng đất, hoặc trên cao bằng hệ thống cầu cạn. Khác với xe điện mặt đất (tramway), tàu điện có thể đạt tốc độ cao vì có lối đi riêng, không phải chung đường giao thông với những phương tiện chuyên chở khác [1]. Tàu điện chạy nhiều lượt thành nhiều chuyến mỗi ngày trên những tuyến nhất định, nên có thể vận chuyển số lượng lớn hành khách. Vì có nhiều chuyến, việc đi lại bằng tàu điện thuận tiện và thoải mái hơn cho hành khách. Đa số các thành phố lớn trên thế giới đều có hệ thống tàu điện. Cùng mẫu số với tàu điện (tramway) và xe buýt, tàu điện có những trạm cố định để dừng cho khách lên xuống nhưng vì có đường đi dành riêng nên tàu điện đi nhanh hơn, không bị kẹt xe và cũng an toàn hơn. Nước Anh là nước đầu tiên trên thế giới xây đường tàu điện, đoạn tàu điện đầu tiên chỉ dài 6km [2-4]. Tốc độ chạy tàu điện nhanh nhất ở Mỹ, đạt 72km/h. Lượng vận chuyển hành khách lớn nhất ở Moskva (Nga), mỗi năm 2,5 lượt tỉ người. Đường tàu điện thuận tiện nhất ở Paris (Pháp) [2-4]. Có thể thấy rằng, đa số các tài liệu thường nghiên cứu về tốc độ và vận chuyển sao cho được nhiều hành khách nhất nhưng chưa có sự nghiên cứu về độ an toàn khi hành khách đi tàu. Vì vậy, nhóm tác giả tiến hành nghiên cứu, thiết kế hệ thống kiểm soát hành khách khi đi tàu điện. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mô hình nghiên cứu Hình 1. Mô phỏng nhà ga tàu điện
CÔNG NGHỆ Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ● Số 13.2023
212
KHOA H
ỌC
Từ khảo sát thực tế, các tài liệu tham khảo và ứng dụng phần mềm simulation, ta có mô hình 3D của hệ thống kiểm soát hành khách. Mô hình gồm 2 tầng trong đó tầng 1 của hệ thống giúp hành khách có thể mua vé để lên tàu, sau khi hành khách mua vé xong thì sẽ soát vé đi lên tầng 2 để thực hiện chuyến đi. Trong đó vẫn có các thành phần khác như cầu thang bộ, cầu thang cuốn, thang máy [5]. 2.2. Phương pháp tính toán Sơ đồ mặt bằng chia làm 3 khu vực: khu bán vé; khu đi lại; khu vệ sinh và phòng điều hành. Trong đó, khu bán vé gồm: 2 phòng bán vé và 4 máy bán bán vé tự động. Khu đi lại gồm: 4 cầu thang bộ, 2 cầu thang cuốn và 2 thang máy. Khu vệ sinh và phòng điều hành gồm: 2 phòng vệ sinh và 1 phòng điều hành. Lg =Ia*n+a (1) Chiều dài sân khe chờ tàu: Chiều dài sử dụng sân khe chờ tàu được tính bằng khoảng cách giữa hai cửa ra ở hai đầu và cuối của đoàn tàu: Lefec = nv*ltoa – 7 (2) Chiều rộng sân ke chờ tàu: Diện tích yêu cầu của sân ke chờ cho mỗi hướng tuyến: A = npas*η (3) Xác định chiều rộng của ga: Sau khi đã xác định được chiều rộng của sàn hành khách ta kết hợp với những kích thước cơ bản của khổ cơ cấu tiệm cận trên ga tàu điện. Để xác định kích thước tối thiểu của thiết diện ga. Khổ tĩnh không của cấu trúc xét đến sự bố trí ngoài giới hạn kích thước thiết bị cơ cấu đường, kỹ thuật vệ sinh môi trường, trang bị điện, chiếu sáng, hệ thống liên lạc, hệ thống phanh tự động và tự động điều khiển đoàn tàu cũng như các bố trí từ một hướng của ga, ray tiếp xúc phía đối diện, các lối đi liên tục cho nhân viên phục vụ qua lại. Phía trong khổ tĩnh không của cấu trúc không được bố trí bất kỳ bộ phận nào của công trình và kết cấu xây dựng. Có các loại khổ tĩnh không cho hầm nối tuyến đơn tiết diện tròn, hầm nối tuyến đơn và tuyến đôi tiết diện chữ nhật và khổ tĩnh không cho ga. Từ những khổ tĩnh không này mới có thể bố trí không gian cho cấu trúc ga. Trong đó gồm 5 không gian cho cấu trúc nhà ga: 1. Đường tiệm cận của lan can trên cầu và cầu cạn cũng như tường chắn trên đoạn tuyến lộ thiên; 2. Đường tiệm cận của nền đường trên lớp bê tông; 3. Đường tiệm cận của nền đường trên lớp đá dăm; 4. Đường tiệm cận của lan can trên sân ga; 5. Đường tiệm cận của hệ cột. - Chi phí Chi phí của hệ thống: Giá của các thiết bị = Số lượng * giá tiền Tại mỗi ga tàu thì chúng ta cần những nhân viên tại các vị trí bán vé, hướng dẫn. Khi đó chi phí nhân công trong 1 năm sẽ là: Số nhân công * tiền lương 1 tháng * 12 (4) Chi phí đào tạo nhân công 10.000.000 VNĐ mỗi người. Tổng số tiền đào tạo là: Số tiền đào tạo 1 người * Số người (5) Tiền khấu hao tài sản thiết bị: AT = aT . T (6) Trong đó, aT là hệ số khấu hao trung bình hàng năm về thiết bị. Chọn aT = 8%. Vé ra vào tàu điện: Giá 1 vé có giá 0,2 USD. Ta mua 1000 vé khi đó chi phí tiền mua vé sẽ là: Số lượng * giá tiền * tỉ giá USD/VNĐ (7) - Số lượt khách Theo kế hoạch, dự án đường sắt sẽ tiến hành mua sắm 13 đoàn tàu (52 toa xe) do Công ty TNHH trang thiết bị tàu điện ngầm Bắc Kinh, Trung Quốc chế tạo và sản xuất. Tuyến dài 13km, khổ 1,435mm, tốc độ đoàn tàu 80 km/giờ, sử dụng vốn ODA Trung Quốc và vốn đối ứng của Chính phủ Việt Nam. Đoàn tàu có tốc độ tối đa 80 km/h, tốc độ khai thác trung bình ≥ 35 km/h. Mỗi toa tàu có 36 chỗ ngồi tiêu chuẩn, năng lực xếp chở 230 người (tối đa 327 người). Riêng toa giữa có 42 ghế tiêu chuẩn, năng lực xếp chở 250 người (tối đa 354 người). Cả đoàn tàu có năng lực xếp chở 960 người (tối đa 1.326 người). Đoàn tàu sẽ được khai thác trong giai đoạn đầu với tần suất 10 phút/chuyến với số lượt khách dự kiến ban đầu đi sẽ là 50 người trên tàu và sẽ chạy khoảng 6 tiếng / 1 ngày; tương lai 3 phút/chuyến, đảm bảo năng lực vận chuyển. Về hệ thống kiểm soát thì số người tối đa đi qua hệ thống kiểm soát trung bình là 10s/1 người. Như vậy ta có: 1. Số hành khách tối đa đi qua hệ thống kiểm soát là: Số máy * thời gian hoạt động / số lượt trung bình đi qua (8) 2. Số lượt khách ban đầu dự kiến sẽ đi tàu trong 1 giờ là: Số người đi dự kiến * số chuyến (9) 3. Năng lực vận chuyển tối đa của 1 tàu trong 1 giờ là: Số người tối đa * Số chuyến (10) - Doanh thu Ta có dự kiến vé bán sẽ được bán theo cách như sau: giá vé tàu 8.000 - 15.000 đồng/lượt; vé ngày 30.000 đồng/ngày, đi lại trong ngày, không giới hạn; vé tháng phổ thông 200.000 đồng/vé/30 ngày kể từ ngày phát hành vé. Vé tháng mua theo tập thể 140.000 đồng (từ 30 người trở lên). Vé tháng cho học sinh, sinh viên, công nhân khu công nghiệp 100.000 đồng/vé. Giả sử hành khách chỉ mua vé tàu thông thường với giá trung bình là 11.500 đồng / lượt. Khi đó: 1. Số tiền thu được tại 1 toa trong 1 ngày nếu theo dự kiến khách đi ban đầu là: Số lượt khách dự kiến trong 1 giờ * số tiền 1 vé * số giờ chạy (11) 2. Số tiền thu được tại 1 toa trong 1 ngày nếu sử dụng hết công suất là: Số lượt khách * số tiền 1 vé * số giờ chạy (12)
SCIENCE - TECHNOLOGY Số 13.2023 ● Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 213
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Quy trình kiểm soát hành khách Mức độ kiểm soát hệ thống tàu điện rất cao. Sau khi hành khách mua vé tại quầy bán vé có nhân viên bán vé thanh toán và hướng dẫn thủ tục mua vé hoặc hành khách tự bỏ tiền vào máy tự động, máy sẽ tự động đẩy ra tấm card từ có đầy đủ thông tin nhận biết ga xa nhất mà hành khách muốn đến, khi đến cửa ra vào, hành khách nhét vé vào máy soát vé, thanh chắn cửa tự động mở ra. Nếu đi vượt quá quãng đường ghi trên vé thì thanh chắn không mở, chuông báo sẽ kêu lên và hành khách phải liên hệ với nhân viên tư vấn hoặc nhân viên an ninh để bù thêm lượng tiền còn thiếu mới ra được khỏi ga tàu [8]. Hình 2. Sơ đồ quy trình hành khách đi lên tàu Để hiểu về quy trình kiểm soát hành khách, ta có sơ đồ hành khách từ lúc vào ga mua vé đến lúc đi lên tàu. Sơ đồ chia làm hai phần: bán vé và kiểm soát. Trong đó: 1. Bán vé bao gồm: + Bán vé tại quầy + Bán vé tự động 2. Kiểm soát hành khách: + Bảo vệ đi quan sát hành khách + Cổng soát vé hành khách + Camera giám sát hành khách 3.2. Các bước kiểm soát hành khách - Bán vé Đây là khu vực rất quan trọng vì nó có thể bán vé cho hành khách, giải quyết các vấn đề phát sinh của hành khách. Hình 3. Nhân viên bán vé tại quầy Đây là khu vực bán vé cho hành khách tại quầy. Ở đây, các nhân viên bán vé sẽ tư vấn và bán vé cho khách hàng nếu muốn mua vé tháng và vé hàng ngày hoặc hỏi các vấn đề khác như sau khi khách lên tàu mà mất vé có thể qua đây để trao đổi với nhân viên để xử lý vấn đề. Hình 4. Máy bán vé tự động Đây là khu vực bán vé tự động bao gồm 4 máy giúp cho khách hàng mua vé hàng ngày khi đi lên tàu và không phải đợi khi mua vé [5, 8, 9]. - Kiểm soát hành khách Mỗi ga có 2 lối lên và 2 lối xuống ở mỗi bên đường. Hình 5. Khu vực kiểm tra hành khách qua cổng kiểm soát Khu vực này là nơi sau khi hành khách mua vé xong sẽ đi qua cổng kiểm soát để rà soát vé xác nhận hành khách đã mua vé và đi lên tàu [5, 8, 9]. Hình 6. Nhân viên bảo vệ đi quan sát hành khách
CÔNG NGHỆ Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC ● Số 13.2023
214
KHOA H
ỌC
Bảo vệ đóng một vai trò rất quan trọng vì có rất nhiều khách nên sẽ có bảo vệ thường xuyên kiểm tra cũng như có thể hướng dẫn hành khách đi lại. Còn có rất nhiều tình huống phát sinh như có kẻ gian ăn trộm đồ của hành khách hoặc có hành khách bị bệnh, các trường hợp này đều do bảo vệ xử lý [5, 8, 9]. Hình 7. Cổng soát vé hành khách để xuống tàu Khi hành khách đã đi đến điểm đến mà mình muốn, tại đây hành khách đi qua cổng soát vé để ra khỏi tàu và trả vé tàu. Tại đây, có thể xảy ra trường hợp hành khách đi quá điểm đến đã đăng kí vì vậy có thể soát vé không thành công nên hành khách phải liên hệ với nhân viên để giải quyết vấn đề. Mức độ tự động hoá quản lý của hệ thống tàu điện ngầm rất cao. Thường không có người quản lý, sau khi hành khách bỏ tiền vào máy tự động, máy sẽ tự động đẩy ra tấm card từ có đầy đủ thông tin nhận biết ga xa nhất mà hành khách muốn đến, khi đến cửa ra vào, hành khách nhét vé vào máy soát vé, thanh chắn cửa tự động mở ra. Nếu đi vượt quá quãng đường ghi trên vé thì thanh chắn không mở và hành khách phải bù thêm lượng tiền còn thiếu mới ra được khỏi ga tàu [5, 8, 9]. Hình 8. Camera giám sát Tại đây, hành khách phải đi qua camera giám sát để camera nhận diện khuôn mặt xem có phải người đang bị truy nã hay đang có vấn đề gì về sức khỏe không , nếu phát hiện nhân viên bảo vệ sẽ đến xử lý [5, 8]. 3.3. Kết quả nghiên cứu Bảng 1. Bảng số liệu hành khách vào tại một ga tàu Số lượt khách
Luồng khách Số lượt khách vào ga tàu Số lượt khách lên tàu Số lượt khách ra Tỉ lệ khách lên tàu (%) Mua vé tại máy bán vé 6475 6344 131 97,97 Mua vé tại quầy 1158 1134 23 97,92 Có sẵn vé 428 421 7 98,36 Bảng 2. Bảng số liệu hành khách ra tại một ga tàu Số lượt khách xuống tàu Số lượt khách ra khỏi ga Số lượt khách gặp sự cố 7580 7420 160 Đây là kết quả cho thấy rằng hành khách đi vào và đi ra tại một ga tàu chiếm tỉ lệ xấp xỉ 98% do có một vài trường hợp khách hàng bị gặp sự cố nên phải ra khỏi tàu trong lúc đi mua vé để lên tàu và có thể khi xuống tàu khách hàng gặp sự cố do đi quá chuyến hoặc lỗi vé. Với chức năng điều khiển và linh hoạt sử dụng các thông số chạy mô phỏng ta có thể tùy chính các thông số cho các trường hợp khác nhau từ đó có thể chạy mô phỏng với nhiều tình huống từ đó đưa ra được nhiều thông tin hữu ích cho hệ thống kiểm soát hành khách [8]. Hình 9. Biểu đồ hành khách vào ga tàu Hình 10. Biểu đồ hành khách ra tại ga tàu Tại ga tàu có 3 luồng để hành khách vào ga tàu trong đó số lượt hành khách vào thể hiện màu xanh, số lượt hành khách lên tàu thể hiện màu vàng và số lượt khách ra khỏi tàu thể hiện màu xám. Có thể thấy rằng, có khoảng 98% số lượng hành khách đi lại bình thường bằng tàu điện, còn lại khoảng 2% số lượng hành khách gặp sự cố như hành khách
SCIENCE - TECHNOLOGY Số 13.2023 ● Tập san SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 215
xuống nhầm ga tàu, bị mất vé và hành khách đi tàu an toàn gần như tuyệt đối. Số lượng hành khách gặp sự cố đã giảm dần, hệ thống đã dần được tối ưu hơn. Do vậy, thấy rằng tàu điện là một trong những phương tiện công cộng có hiệu quả cao trong vận tải hành khách hiện nay [8]. Qua kết quả, thấy rằng số lượt hành khách ra khỏi ga tàu chiếm 98% còn lại là số hành khách gặp sự cố. Như vậy, đa số hành khách đều thuận lợi khi xuống tàu cho thấy hệ thống đạt độ an toàn cao. Từ biểu đồ so sánh với nhau chúng ta thấy rằng, đa số hành khách đều đi đúng lộ trình mà hệ thống đề ra chỉ có số ít hành khách chiếm khoảng 2% là gặp sự cố khi đi ga tàu [8]. 4. KẾT LUẬN Bài báo này đã sử dụng phương pháp mô phỏng để xác định hệ thống kiểm soát hành khách và kiểm soát số lượt hành khách khi đi lên tàu. Hệ thống kiểm soát hành khách bao gồm 2 bộ phận chính là bán vé và kiểm soát hành khách. Trong đó bán vé gồm 2 thành phần là bán vé thủ công và bán vé tự động, kiểm soát hành khách gồm 3 thành phần đó là: bảo vệ đi quan sát hành khách, hành khách tự soát vé xuống tàu và carema giám sát hành khách. Mức độ kiểm soát hệ thống tàu điện rất cao, sau khi hành khách mua vé tại quầy bán vé có nhân viên bán vé thanh toán và hướng dẫn thủ tục mua vé hoặc hành khách tự bỏ tiền vào máy tự động, máy sẽ tự động đẩy ra tấm card từ có đầy đủ thông tin nhận biết ga xa nhất mà hành khách muốn đến, khi đến cửa ra vào, hành khách nhét vé vào máy soát vé, thanh chắn cửa tự động mở ra. Nếu đi vượt quá quãng đường ghi trên vé thì thanh chắn không mở, chuông báo sẽ kêu lên và hành khách phải liên hệ với nhân viên tư vấn hoặc nhân viên an ninh để bù thêm lượng tiền còn thiếu mới ra được khỏi ga tàu. Có khoảng 98% số lượng hành khách đi lại bình thường bằng tàu điện, còn lại khoảng 2% số lượng hành khách gặp sự cố như hành khách xuống nhầm ga tàu, bị mất vé và hành khách đi tàu an toàn gần như tuyệt đối. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Murat Celik, H., Ugur Yankaya, 2006. The impact of rail transit investment on the residential property values in developing countries: The case of Izmir subway, Turkey. Property Management, 24, 4, 369-382. [2]. Simi, J Matusitz, 2017. Glocalization of subway in India: How a US giant has adapted in the Asian subcontinent. Journal of Asian and African Studies, 52, 5, 573-585. [3]. Kamga, 2015. Emerging travel trends, high-speed rail, and the public reinvention of US transportation. Transport Policy, 37, 111-120. [4]. Smith, Roderick A., Jing Zhou, 2018. China's High-Speed Rail Technology. Springer, 47-65. [5]. Xu Chen, Haiying Li, Jianrui Miao, Shixiong Jiang, Xi Jiang, 2017. Multi-agent-based model to simulate pedestrians in subway stations. Simulation Modelling Practice and Theory, 71, 134-148. [6]. Phạm Thị Bích Ngọc, 2013. Ứng dụng phần mềm Autocad trong giảng dạy các môn học chuyên ngành xây dựng tại trường Trung cấp Xây dựng số 4. Trường đại học Bách khoa Hà Nội. [7]. Yang, Yedi, Jin Li, Qunxin Zhao. 2014. Study to simulate passenger traffic in urban metro stations based on any logic. Journal of Software 9(1). [8]. Sipetas, Charalampos, Andronikos Keklikoglou, Eric J. Gonzales. 2020. Estimated number of subway passengers left behind through video image processing and storage data. Transportation Research Part C Emerging Technologies 118:102727. [9]. Cang Vo Trong, 2012. Thiết kế bố trí nhà xưởng bằng mô phỏng với Arena. Đề tài nghiên cứu khoa học, Đại học Quốc gia TPHCM.