Nghiên cứu đánh giá và xây dựng mô hình thay đổi hướng đi qua nút giao thông cùng mức ở Hà Nội

1 | P a g e
Chương I:Đặt vấn đề
Trong thời gian qua ở Hà Nội, rất nhiều nút giao cùng mức đã được tổ chức giao
thông theo cách thay đổi hướng đi của một số hướng chỉnh qua nút, mà cách gọi đơn
giản là bịt nút, nhằm tăng khả năng thông qua của nút. Sự thay đổi này đã phát huy
hiệu quả ở một số nút nhưng cũng gây ra kết quả ngược lại ở một số vị trí. Chính sự
khác biệt này đã khiến cho nhiều ý kiến khác nhau xuất hiện xung quanh vấn đề trên,
và một điều đặc biệt là, hầu hết các ý kiến chưa đưa ra được kết quả tính toán cụ thể
nào để chúng tỏ cho những luận điểm của mình.
Có thể thấy rằng, việc tính toán khả năng thông hành của nút giao cùng mức
không hề đơn giản, nhất là đối với dòng xe hỗn hợp. Giải pháp bịt nút đã chuyển từ
một nút giao thông thường thành một hệ thống nhiều nút giao liên hệ chặt chẽ với
nhau trong một phạm vi hẹp, nên sự tác động giữa các nút nhỏ được hình thành từ
giải pháp bịt nút này tương tác lên nhau khiến cho việc tính toán theo cách thông
thường rất khó thực hiện.
Phương pháp mô phỏng được biết đến như một giải pháp hữu hiệu để giải quyết
các bài toán mang tính cụ bộ nhưng có độ phức tạp cao.Đối chiếu với điều kiện thực
tế tại nút trước và sau khi bịt lại, thì có thể thấy độ phức tạp ở đây đạt mức cao và chỉ
có thể giải quyết được với mức độ chính xác chấp nhận được bằng phương pháp mô
phỏng.
1
2 | P a g e
Do dòng xe qua nút giao là một dòng gồm nhiều loại xe, do đó để đơn giản hóa
quá trình tính toán, người ta thực hiện việc quy đổi xe. Trong trường hợp nghiên cứu
này, do công cụ mô phỏng không cho phép biểu diễn xe máy nên phải quy đổi xe
máy về xe con, còn các loại xe ô tô khác vẫn giữ nguyên đặc tính như khảo sát.
Cấu tạo hình học của nút giao trên thực tế, sau một số lần cải tạo, có cấu tạo khá
phức tạp, do đó bắt buộc phải thực hiện việc mô hình hóa lại nút giao theo mô hình
mà công cụ mô phỏng có thể chấp nhận được.
Một yếu tố đặc trưng cho giải pháp mô phỏng là tính cục bộ của nó, tức là nó chỉ phù
hợp với từng trường hợp cụ thể, do đó việc nghiên cứu phải được tính hành đối với

trường hợp cụ thể, trong đề tài này, đối tượng nghiên cứu được chọn là nút giao
Nguyễn Chí Thanh – Đường Láng – Trần Duy Hưng. Để có thể triển khai nghiên
cứu, bắt buộc phải tiến hành khảo sát thực tế, bao gồm đo vẽ cấu tạo hình học nút và
thu thập số liệu về dòng xe qua nút theo tất cả các hướng. Từ dữ liệu này sẽ tiến hành
mô phỏng để đánh giá hiệu quả của việc thay đổi cách tổ chức giao thông qua nút với
2 trường hợp mô phỏng là mô hình nút chưa bịt và mô hình nút đã bịt.
Đối tượng nghiên cứu ở đây là phương pháp mô phỏng, dòng xe qua nút, khả
năng thông hành của nút và nút giao Nguyễn Chí Thanh – Đường Láng – Trần Duy
Hưng.
Phương pháp nghiên cứu được áp dụng trong đề tài này là kết hợp giữa nghiên
cứu lý thuyết và khảo sát thực tế.
2
3 | P a g e
Mục tiêu nghiên cứu là đưa ra được số liệu tính toán cụ thể về khả năng thông
qua của nút cũng như một số các số liệu khác tương ứng với 2 trường hợp là đã bịt và
chưa bịt nút.
3
4 | P a g e
Chương II :
Tổng quan về cách xác định khả năng
thông hành của nút cùng mức
Khi xây dựng hoặc cải tạo nút giao thông, một trong những chỉ tiêu
quan trọng và được người thiết kế quan tâm là xem xét khả năng thông
hành của nút giao thông sẽ được xây dựng hoặc cải tạo. Khả năng thông
hành là một chỉ tiêu khai thác để đánh giá phương án nút lựa chọn
1) Khái niệm khả năng thông hành của nút giao thông.
Khả năng thông hành của một nút giao thông cùng mức là số lượng
xe lớn nhất có thể thông qua nút của một làn xe hoặc một nhóm làn xe
trong một đơn vị thời gian (giờ) dưới một chất lượng dòng xe nhất định.
2) Tính toán khả năng thông hành của nút giao thông.

Tính toán khả năng thông hành của nút giao thông nhằm xác định
năng lực làm
của phương án nút được xây dựng mới hay cải tạo. Năng lực thông hành
của nút là cơ sở để quyết định các chỉ tiêu kỹ thuật thiết kế nút như định
kích thước hình học, số làn xe và bề rộng phần xe chạy trong nút… Nó là
4
5 | P a g e
một chỉ tiêu khai thác quan trong để đánh giá hiệu quả phương án nút lựa
chọn.
Khi tính toán khả năng thông hành của nút cần phân biệt các
trường hợp nút không có đèn điều khiển và có đèn điều khiển, loại giao
thông cùng mức hay khác mức, loại vòng xuyến hay ngã ba, ngã tư…
3) Khả năng thông hành của một nút giao thông và công thức
chung.
Là số lượng xe lớn nhất có thể thông qua nút theo tất cả các hướng
trong một đơn vị thời gianthông thường đơn vị thời gian thường được
chọn là 1 giờ (giờ cao điểm).
Khả năng thông xe của nút phụ thuộc vào nhiều nhân tố như: cấu
tạo của nút, tốc độ xe chạy trong nút, giải pháp tổ chức giao thông; tình
hình mặt đường, thành phần và lưu lượng xe chạy theo các hướng chính,
phụ; tỉ lệ các dòng rẽ trái, rẽ phải.
=
Trong đó:
– lưu lượng xe của đường phố thứ I vào nút.
đ – số đường vào nút.
5
6 | P a g e
4) Các phương pháp tính toán khả năng thông hành của nút giao
thông.
 Phương pháp 1:

Tính theo sơ đồ đơn giản của dòng xe được xếp đặt với các giả thuyết
được chấp
nhận. Phương pháp này chỉ đạt được kết quả gần đúng và không xét đến
nhiều nhân tố ảnh hưởng điển hình như ảnh hưởng của dòng xe rẽ trái.
 Phương pháp 2
Xét khả năng giao cắt theo dòng xe trên đường phụ vào đường
chính.Phươngpháp
này tính toán theo sơ đồ xe chạy với việc sử dụng quy luật hình thành
dòng xe. Tính theo phương pháp này phụ thuộc vào thời gian gián cách
giữa các ô tô đi trong dòng chính.
 Phương pháp 3
Xách định khả năng thông xe bằng cách quan sát đếm xe trực tiếp chế
độ xe ngay
tại nút giao thông cần cải tạo.
 Công thức tính toán khả năng thông hành của nút giao của 2
đường cùng cấp.
Với phương pháp 1:
 Khả năng thông xe của một đường có 2 làn xe vào nút:
=
6
7 | P a g e
Trong đó: – thời gian phản ứng tâm lý của lái xe.
– thời gian lái xe gài số đầu.
– thời gian lái xe cho tăng tốc độ ban đầu.
– khoảng cách an toàn
 Khả năng thông xe của cả nút giao nhau của 2 đường phố cùng
cấp:
= 2 =
Với phương pháp 2:
Với phương pháp này có thể kể đến những kết quả nghiên cứu và đề nghị

của E.M Labalov (Nga)
Kết quả nghiên cứu của đường ô tô Anh năm 1986:
= 100( +F)
Trong đó: – Khả năng thông xe của cả nút, xe/h.
– Khả năng thông xe của tất cả các đường vào nút.
F – Diện tích nút giao thông,
Với phương pháp 3:
7
8 | P a g e
Khả năng thông hành của mỗi đường là một hàm, hàm này lại phụ
thuộc vào lượng giao thông các đường dẫn khác.Các ham số trong
công thức dưới đây được kí hiệu trên sơ đồ hình bên.
Khả năng thông hành được xác định theo công thức:
C =1000 + 700 +200 – 100 – 300L + 200R - 300 L + 300 L
- Tỷ lệ lưu lượng xe trên đường dẫn đang xét so với lưu lượng xe trong
nút;
=
8
9 | P a g e
=
– tỷ lệ lưu lượng xe trên đường dẫn đối diện.
=
=
– số lần xe trên đường dẫn đang xét;
– số làn xe trên đường dẫn đối diện;
L- tỷ lệ lưu lượng xe rẽ trái trên đường dẫn đối diện sơ với lưu lượng trên
đường dẫn đối diện;
R – tỷ lệ lưu lượng xe rẽ phải trên đường dẫn đối diện;
L – tỷ lệ xe rẽ trái ở các đường dẫn xung đột;
L – tỷ lệ xe rẽ phải ở các đường dẫn xung đột;

9
10 | P a g e
Chương III: Xây dựng mô hình mô phỏng
1.Giới thiệu chung về mô phỏng
Mô phỏng là việc mô tả lại một quá trình, hệ thống nào đó trong thực tế
thông qua một quá trình hay hệ thống khác, có thể là với qui mô khác, có
thể là ảo trên môi trường máy tính.
Mô phỏng giao thông đã có từ rất sớm, vào những năm 1960 và 1970.
Cho đến nay, các mô hình mô phỏng (hay các phần mềm mô phỏng) đã
có những bước tiến vượt bậc và đang được áp dụng rộng rãi, nhất là ở các
nước phát triển và đã thể hiện được vai trò nổi bật của mình trong các vấn
đề về quản lý và quy hoạch giao thông. Các mô hình mô phỏng nhìn
chung đi theo 2 hướng lớn: mô hình mô phỏng vĩ mô và mô hình mô
phỏng vi mô.
Mô hình mô phỏng vĩ mô: coi các phương tiện giao thông như là dòng,
hoạt động có quy luật, cũng giống như phương pháp cổ điển, nhưng thêm
vào đó là rất nhiều yếu tố có ảnh hưởng đến quá trình hoạt động của dòng
giao thông được biểu diễn thông qua các phương trình vi phân và được
tính toán với sự trợ giúp của máy tính điện tử. Mô hình mô phỏng vĩ mô,
10
11 | P a g e
một khi đã được hoàn thành có thể được áp dụng nhanh chóng trong thực
tiễn, thích hợp cho mục đích quản lý toàn mạng lưới giao thông với yêu
cầu về độ chính chính xác không quá khắt khe.
Mô hình mô phỏng vi mô: các phương tiện giao thông được xem xét như
là từng thực thể trong dòng giao thông, có tương tác với các đối tượng
khác trong dòng giao thông và chịu sự chi phối của các điều kiện về chất
lượng, yếu tố hình học,… của tuyến đường. Loại mô hình này có độ
chính xác rất cao, có thể mô tả gần đúng với quá trình giao thông thực
tế.Tuy nhiên, để xây dựng hoàn chỉnh mô hình này, cần tốn rất nhiều thời

gian, nhân lực và đầu tư tài chính.Ngoài ra, cần phải có hệ thống máy tính
đủ mạnh để thực hiện mô hình này. Tuy nhiên, xu thế hiện nay trên thế
giới đang dần chuyển sang loại mô hình này, bởi ưu điểm về khả năng
tính toán với độ chính xác cao, cũng như các kết quả xuất đa dạng, đáp
ứng cho các nhu cầu nghiên cứu khác nhau. Bên cạnh đó, với sự phát
triển của ngành công nghiệp phần cứng máy tính thì hạn chế về tốc độ
tính toán là điều không đáng lo ngại.
2.Điều tra và nghiên cứu thực tế giao thông trong nút.
• Nghiên cứu thực tế giao thông tại nút là nhằm thu thập những số
liệu liên quan đến dòng xe thực tế cũng như rút ra các đặc điểm
11
12 | P a g e
hoạt động cửa chúng trong nút. Đây là cơ sở cho việt thiết kế nút
cũng như số liệu đầu vào cho các chương trình mô phỏng.
• Nút được chọn để triểu khai nghiên cứu thực tế là nút giao Láng –
Nguyễn Trí Thanh – Trần Duy Hưng.
 Tại nút giao này đã có 2 phương án được đưa ra để điều
khiển giao thông:
 Điều khiển bằng đèn khi chưa bịt nút.
 Như kết quả điều tra, vào giờ cao điểm, lượng xe lưu
thông qua nút là rất lớn. Và có sự khác nhau giữa giờ cao
điểm buổi sáng và giờ cao điểm buổi chiều. Một số
hướng rẽ không đáp ứng được nhu cầu đi lại.
 Thành phần dòng xe đa dạng, xe máy chiếm phần lớn.
 Xảy ra xung đột tại nút vào giờ cao điểm do một lượng
lớn các xe rẽ trái. Nó làm cản trỏ dòng đi thẳng của
hướng đối diện.
 Điều khiển giao thông bằng thay đổi hướng đi khi đã bịt nút
 Các xe di chuyển trong nút độc lập.
 Dòng xe không có sự xung đột.

 Trong nút, các phương tiện lưu thông khá ổn định.
12
13 | P a g e
• Dựa trên 2 phương án đã trình bày, chúng tôi đã xây dựng 2 mô
hình mô phỏng giao thông trong nút sử dụng chương trình
TrafficWare của Mỹ.
3.Mô hình hóa nút.
Khi mô hình hóa nút chúng ta làm trên Module Synchro:
Giao diện chính của chương trình:
13
14 | P a g e
 Menu chính:
Công dụng: Thực hiện các thao tác về tập tin ( tạo mới, lưu trữ…),
soạn thảo, các cấu hình chung cho chương trình.
 Thanh công cụ:
Chuyển đổi giữa các cửa số nhập liệu khác nhau phục vự cho công
tác mô hình hóa,bao gồm:
Mô hình hóa hình học trên mặt bằng.
Mô hình hóa làn xe.
Nhập dữ liệu làn xe.
Thiết lập các pha đèn
Thiết lập thời gian cụ thể cho từng pha đèn.
14
15 | P a g e
Thực hiện mô phỏng.
Mô phỏng dưới dạng hình ảnh động.
Chọn nút giao.
Giúp thực hiện 1 số thao tác như phóng to, thu nhỏ
hay hiện các thông số trên mô hình.
Các bước thực hiện quá trình mô hình hóa nút giao thông:

1. Mô hình hóa cấu tạo hình học trên mặt bằng.
15
16 | P a g e
Nút giao thông đã được mô hình hóa tương ứng với thực tế
o Mô hình hóa nút giao thông điều khiển bằng đèn.
Thực hiện mô hình hóa 1 nút giao thông, chọn biểu tượng để thêm 1
đoạn đường:
16
17 | P a g e
Nếu 2 đoạn đường có giao cắt thì điểm giao cắt sẽ được phát sinh 1 nút
tương ứng:
2. Mô hình hóa làn xe.
17
18 | P a g e
Thiết lập các thông số chủ yếu cho từng làn xe:
- Lanes and sharing: Thiết lập số làn xe là kiểu làn xe cho từng
hướng đi cự thể của nút.
- Lane Width(ft) : Thiết lập bề rộng làn (tính the oft, 1ft = 0,3048
mét)
- Grade( %) : thiết lập độ dốc dọc.
- Storage Length (ft): Thiết lập chiều dài làn chờ.
- Storage Lanes : Thiết lập số làn chờ tương ứng.
- Right Turn Channelized: Làn rẽ phải liên tục.
- Curb Radius(ft) : Bán kính của đường cong làm làn rẽ phải liên tục.
- Add Lanes: Số làn cần phải thêm vào cho hướng rẽ phải liên tục.
- Right Turn on Red: cho phép rẽ phải liên tục khi được chọn.
3. Nhập các thông số về dòng xe
18
19 | P a g e
Nhập vào thông số về dòng xe từ giữ liệu mà chúng ta thu thập được:

- Traffic volume: lưu lượng từng hướng rẽ tương ứng (xe /h).
- Ngoài ra chúng ta có thể nhập số lượng xe khi mô hình hóa làn xe.
- Ở giao diện này chúng ta cũng chỉnh được làn xe của mỗi đoạn
đường.
4. Khai báo đèn
19
20 | P a g e
Nhập các thông số cần thiết cho điều khiển quá trình giao thông:
- Control type: Loại nút giao thông bao gồm các loại nút chủ yếu
sau:
+ Pretimed: Điều khiển giao thông bằng đèn.
+ Unsignalize: Nút giao thông không có đèn.
+ Roundabout: Nút giao thông có vòng xuyến.
20
21 | P a g e
Để điều khiển giao thông bằng đèn, chọn loại nút là
Pretimed
- Turn Type: Cho phép thiết lập cách ứng xử của tùng hướng rẽ trái
hoặc phải.
+ Protected: Hướng rẽ có 1 đèn pha đèn dành riêng, không có
giao cắt với bất kí hướng nào trong toàn bộ thời gian của pha đèn.
+ Permitted: Không có pha rẽ riêng, các hướng rẽ phải ưu tiên
cho hướng đang đi tới.
+ Custom: Ngưới sử dụng có thể tùy biến hoạt động của 1 pha.
+ Free: Dành tiêng cho hướng rẽ phải, hướng rẽ phải được hoạt
động liên tục nhưng phải ưu tiên cho người đi bộ.
- Protected Phases: Nhập vào số thứ tự của pha đèn ứng với dòng di
chuyển của giao thông trên hướng này.
21
22 | P a g e

- Premitted Phases: Nhập vào số thứ tự của từng pha đèn ứng với
dòng di chuyển của giao thông trên hướng này.
- Chú ý trong quá trình thiết lập các pha đèn, người dung cần phải
vạch sẵn các pha đèn và các hướng đi trong pha đèn đó, Nếu một
hướng đi có tham gia nhiều hơn một pha đèn, người sử dụng có thể
nhập vào số thứ tự của các pha, cách nhau bởi dấu cách trắng.
 Thiết lập thời gian cho từng pha đèn
22
23 | P a g e
 Thiết lập thời gian cho từng pha đèn.
- Yellow Time (s): Thời gian đèn vàng của một pha tính bằng giây.
- All – Red Time (s): Thời gian đèn đỏ cho tất cả các pha, ngay tiếp
sau thời gian đèn vàng. Khoảng thời gian này đủ để cho lượng xe
trong nút thoát hết trước khi dòng xe từ các hướng khác đi vào nút.
- Minimun Spit (s): Thời gian ngắn nhất cho một pha đèn tính bằng
giây. Khoảng thời gian này đã bao gồm cả thời gian đèn vàng và
thời gian đèn đỏ chung cho các pha.
- Maximum Split (s): Thời gian dài nhất cho một pha đèn, tính bằng
giây. Khoảng thời giàn này đã bao gồm cả thời gian đèn vàng và
thời gian đèn đỏ chung của các pha. Để cố định thời gian cho từng
pha đèn, chọn Minimun Spit và Maximum Split bằng nhau.
5. Thực hiện mô phỏng:
 Nhán tổ hợp phím Ctrl + G để thực hiện quá trình mô phỏng hoạt
động giao thông của nút mà người sử dụng đã thiết lập. Thao tác
này sẽ tiến hành thực thi chương trình Sim Traffic.
 Thiết lập các thông số của quá trình mô phỏng
23
24 | P a g e
 Xuất giữ liệu đầu ra.
Vào file chọn Create report

24
25 | P a g e
25