Bài tập lớn giao thông thông minh đề tài ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ITS TRONG QUẢN LÝ ĐƯỜNG CAO TỐC Ở VIỆT NAM

MỤC LỤC
trang

I. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ ITS

2

1. Giơí thiệu về hệ thống giao thông thông minh.
2. Các thành phần của hệ thống ITS
3. Mục tiêu của hệ thống ITS

3

II: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ITS TRONG QUẢN LÝ
ĐƯỜNG CAO TỐC Ở VIỆT NAM

4

1. Thực trạng đường cao tốc ở Việt Nam
2. Phương thức vận hành

5

2.1 Thu thập thông tin
2.2 Xử lý thông tin
2.3 Đưa thông tin đến người tham gia giao thông
III. KHẢO SÁT CAO TỐC NỘI BÀI -LÀO CAI
1.Khảo sát
2. Tìm hiểu hệ thống

1

14


I.GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ ITS
1.Giơí thiệu về hệ thống giao thông thông minh.
Hệ thống Giao thông Thông minh (lntelligent Transport System
- ITS) là việc ứng dụng kỹ thuật công nghệ, bao gồm các thiết bị
cảm biến, điều khiển, điện tử, tin học và viễn thông trong lĩnh
vực giao thông để điều hành và quản lý hệ thống giao thông vận
tải.
ITS là công nghệ mới phát triển trên thế giới, được sử dụng để
giải quyết các vấn đề của giao thông đường bộ, bao gồm tai nạn
và ùn tắc giao thông. ITS sử dụng các tiến bộ của công nghệ
thông tin và viễn thông để liên kết giữa con người, hệ thống
đường giao thông và phương tiện giao thông lưu thông trên
đường thành một mạng lưới thông tin và viễn thông phục vụ cho
việc lưu thông tối ưu trên đường cao tốc.
2.Các thành phần của hệ thống ITS
ITS bao gồm: Con người, phương tiện tham gia giao thông, cơ
sở hạ tầng giao thông là các thành phần chính của hệ thống,
được liên kết chặt chẽ với nhau.

2


3. Mục tiêu của hệ thống ITS

Mục tiêu của ITS giúp hoàn thiện kết cấu hạ tầng đường bộ,
hiện đại hóa các trạm thu phí và trạm cân điện tử, giảm tai nạn,

giảm ùn tắc giao thông, giảm ô nhiễm môi trường, quản lý các
đường giao thông chính và điều tiết các luồng giao thông, tạo ra
hệ thống thông tin cho người đi đường, phổ cập văn hóa giao
thông, hỗ trợ điều hành giao thông, góp phần sản xuất các thiết
3


bị giao thông thông minh, giảm ô nhiễm môi trường, hỗ trợ
người tham gia giao thông.

II: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ITS TRONG
QUẢN LÝ ĐƯỜNG CAO TỐC Ở VIỆT NAM
1. Thực trạng đường cao tốc ở Việt Nam

Hệ thống đường cao tốc ở nước ta là hệ thống mới được
đưa vào sử dụng , ứng dụng nhiều công nghệ tiên tiến
hiện đại, với mục tiêu Nhanh chóng hình thành mạng
đường bộ cao tốc quốc gia, bảo đảm kết nối các trung tâm
kinh tế trọng điểm, các cửa khẩu chính, các đầu mối giao
thông quan trọng có nhu cầu vận tải lớn, tốc độ cao.
Do vậy việc quản lý, giám sát hệ thống đường cao tốc ở
nước ta đang là một trong những vấn đề được đặt ra.

22àn thiện kết cấu hạ tầng đường b Hiện đại hóa
các trạm thu phí và trạm cân điện tử
4


2. Phương thức vận hành
Các cảm biến sẽ được lắp đặt trên mặt đường để thu thập các

thông tin về luồng giao thông, khí hậu, thời tiết,…các thông
tin này được hệ thống máy tính phân tích và xử lý, sau đó
cung cấp trở lại cho tài xế về tình hình giao thông trên đường
(tai nạn, ùn tắc giao thông, thời tiết…) để tài xế chọn giải
pháp giao thông tối ưu, giúp hạn chế tối đa tai nạn và ùn tắc
giao thông, đảm bảo thời gian đi lại ngắn nhất và an toàn nhất
cho các phương tiện đang lưu thông trên đường.

5


Hệ thống quản lý giao thông thông minh ITS
gồm 3 giai đoạn chính là thu thông tin, xử lý
thông tin, đưa thông tin đến người tham gia giao
thông.
2.1 Thu thập thông tin
Các cảm biến sẽ được lắp đặt trên mặt đường, xe cộ, các nút
giao thông, công trình phụ trợ để thu thập các thông tin về
luồng giao thông, xe cộ ,tình trạng tuyến đường, khí hậu, thời
tiết,…các thông tin này được hệ thống máy tính phân tích và xử
lý, và đưa thông tin đến người tham gia giao thông, nhằm đảm
bảo tính trung thực, nhanh gon, chính xác , khi thu thập thông
tin trên đường cao tốc, các cảm biến được liên kêt với nhau
thông qua hệ thống mạng cap quang và hệ thống thông tin vệ
tinh
- Có 8 phương thức thu thập thông tin chính trên đường cao tốc
bao gồm:
6

Hệ thống camera
Hệ thống thu phí tự động
Hệ thống GPS
Hệ thống kiểm soát an toàn
Hệ thống theo dõi thời tiết
Hệ thống đếm xe tự động
Hệ thống cân tải trọng
Hệ thống biển báo và thông báo trên đường

Thứ nhất: Hệ thống camera giám sát
Các camera được lắp đặt trên các tuyến đường cao tốc để theo
dõi tuyến đường, các phương tiện lưu thông, các điểm ùn tắc,
tai nạn giao thông, tại các trạm thu phí, trạm cân điện tử, các nối
vào ra của đường cao tốc...
Các camera được thiết kế chịu được điều kiện thời tiết khắc
nhiệt, có thể hoạt động liên tục 24/24 trong mọi điều kiện thời
tiết, các camera có thể nhận biết phương tiện, theo dõi và giám
sát phương tiện lưu thông trên đường. Mỗi camera được lắp đặt
cách nhau từ 1 đến 2 km để đảm bảo khả năng nhận biết và theo
dõi phương tiện giao thông, các hệ thống camera có hệ thống
điện dự phòng nếu hệ thống cung cấp chính bị hư hại, hệ thống
truyền dẫn thông tin bằng cáp quang đảm bảo thông tin luôn
được thông suốt.
7


Thứ 2: hệ thống thu phí tự động
Dịch vụ thu phí tự động đường bộ được áp dụng công nghệ
RFID (Radio Frequency Identification) sử dụng sóng radio để
nhận diện tự động phương tiện xe cơ giới. Công nghệ RFID là

công nghệ mới nhất được sử dụng phổ biến trên thế giới trong
lĩnh vực nhận diện điện tử và đã khẳng định được vị thế số 1
trong lĩnh vực thu phí tự động.
-Mô hình hoạt động
1. Phương tiện cần được gắn thẻ thu phí và một tài khoản kích
hoạt.
2. Khi phương tiện di chuyển vào làn thu phí, hệ thống tại
trạm phát ra tín hiệu rađio để anten trên thẻ nhận và phản
hồi, từ đó xác định tình trạng phương tiện.
3. Nếu thẻ không hợp lệ, sẽ không áp dụng cho thu phí tự
động mà chuyển sang thu phí thủ công.
Nếu thẻ hợp lệ thông tin sẽ được gửi đến để kiểm tra số dư trong
tài khoản và tiến hành trừ thanh toán

8


Thứ 3: Hệ thống GPS
Phương tiện được trang bị GPS và đồng hồ công tơ mét để xác
định vị trí theo thời gian thực và truyền trở lại một hệ thống xử lí
trung tâm thôngqua GPRS/3G/ Wifi.
–Hệ thống trung tâm dựa vào vị trí hiện tại của xe sẽ tính toán
xem thời gian xe đến bến nhanh hay chậm. Thời gian tới nơi
được hiển thị trên các bảng thông báo ở các trạm dừng, hoặc gửi
trực tiếp tới hành khách thông qua SMS hoặc mạng Internet
Thứ 4: hệ thống kiểm soát an toàn
Bao gồm hệ thống cảm biến, hệ thống CCTV để xác định điều
kiện môi trường cũng như tình trạng giao thông. Các dữ liệu
cảm biến được thông tin tới thiết bị xử lí trung tâm qua mạng
không dây.

–Hệ thống trung tâm sẽ quyết định việc gửi cảnh báo, làn xe nào
tiếp tục được sử dụng hay tốc độ giới hạn là bao nhiêu qua tin
nhắn hoặc thông báo FM hoặc các biển báo
Thứ 5: Hệ thống theo dõi thời tiết
Bao gồm các cảm biến thời tiết nhằm theo dõi tình trạng thời tiết
gần đường hoặc khu vực xung quanh, đánh giá môi trường giao
thông trên đường cao tốc.
• Nếu phát hiện điều kiện thời tiết nguy hiểm, cảnh báo được
phát đến trung tâm điều hành, và thông báo tới tài xế qua hệ
thống VMS.
• Chức năng chính: đo nhiệt độ, hướng gió, tốc độ gió, lượng
mưa.

9


Thứ 6: Hệ thống đếm xe tự động
Có nhiều phương pháp khác nhau để phát hiện một đối tượng
chuyển động trong file video. Đơn giản nhất là trừ nền giữa các
frame ảnh. Mặc dù phương pháp này thực hiện nhanh nhưng độ
chính xác không cao do không có khả năng phân biệt các loại
đối tượng chuyển động khác nhau để nhận biết đâu là đối tượng
thật sự cần xử lý.
Việc thống kê được số lượng xe ô tô từ dữ liệu video trên đường
cao tốc là một điều cần thiết cho các cấp quản lý có chiến lược
phân luồng giao thông. và mở rộng đường thích hợp. sử dụng
một phương pháp được gọi là “bộ dò ảo” để thực hiện chức năng
này. Phương pháp này dựa trên bộ lọc Kalman để dò vết đối
tượng chuyển động là xe ôtô được phát hiện ở bước trước. Tiếp
theo, chọn một khu vực hình chữ nhật được gọi là bộ dò ảo trên

mỗi làn đường. Vị trí của đặt bộ dò ảo trên khung nhìn sẽ ảnh
hưởng đến độ chính xác việc đếm số lượng xe. Vì vậy, để đếm
được số lượng xe, phải chọn vị trí thích hợp cho việc đặt bộ dò
ảo. Sau đó tính toán tỉ số giữa số pixel của xe chiếm trong vùng
phạm vi của mỗi bộ dò ảo và tổng số pixel của bộ dò ảo cho
từng frame ảnh
Thứ 7: Hệ thống cân tải trọng
Hệ thống cân tự động là một giải pháp tiên tiến cho nhiều ứng
dụng tốc độ cao và tốc độ thấp theo các tiêu chuẩn quốc tế .Nó
đo lường và ghi lại trọng lượng của bánh xe, trục và phương tiện
(tổng) đi qua các cảm biến cân được nhúng trong vỉa hè
đường. Tất cả các phép đo được thực hiện ở tốc độ giao thông
bình thường, vì vậy cân xe hoàn chỉnh (bánh xe, trục, tổng) có
10


thể được thực hiện mà không có bất kỳ sự xáo trộn dòng giao
thông nào.
Khi xe có trọng tải vượt quá mức cho phép sẽ bị đuổi khỏi tuyến
đường đang lưu thông,hoặc tạm giữ, sử lý vi phạm, nhằm đảm
bảo chất lượng tuyến đường được lâu dài
Thứ 8: Hệ thống biển báo và thông báo trên đường
Các hệ thống biển báo được lắp đặt dọc theo bên đường cao tốc,
nhằm cung cấp cho người tham gia giao thông thông tin cần
thiết như, số cứu hộ, hướng đi, lộ trình , ngã tư, ngã dẽ, điểm
hay sảy ra tai nạn giao thông, tình trạng thời tiết trên tuyến
đường....các hệ thống biển báo được kết nối với trung tâm điều
hành thông qua hệ thống thông tin, cáp quang.
2.2 Xử lý thông tin
Thông tin sau khi được thu thập sẽ được gửi đến các trung tâm

điều hành giao thông, để phân tích đánh giá về tình trạng đườg,
tình trạng thời tiết , mật độ phương tiện, lưu lượng xe, sự cố
giao thông , các trạm thu phí, trạm cân điện tử, từ đó có cái nhìn
tổng quan về tuyến đường đang theo dõi , giám sát...
Tại trung tâm nhân viên điều hành có thể theo dõi trực tiếp từ
hiện trường nhờ hệ thống camera theo dõi...

11


2.3 Đưa thông tin đến người tham gia giao thông
Thông tin sau khi được xử lý sẽ được phân loại, đánh giá mức
độ ưu tiên, như tai nạn giao thông , sự cố trên đường hay tình
trạng phương tiện, vi phạm giao thông, đường xá, thời tiết
vv...từ đó thông tin sẽ được gửi đến người tham gia giao thông,
và các nhân viên có liên quan để xử lý.

12


vd: thông báo tình trạng thời tiết thông qua hệ thống biển báo
kỹ thuật số
- Yêu cầu kĩ thuật khi đưa thông tin đến người tham gia giao
thông
• Nhanh chóng, chính xác, nhằm xử lý sự cố hoặc thông báo
kịp thời cho người tham gia, cũng như nhân viên điều hành,
xử lý sự cố giao thông
• Đưa thông tin bằng nhiều kênh và phương thức truyền tin
đa dạng :vd như thông báo qua radio, email, điện thoại,
biển báo điện tử....;

• Thông tin cần được phân loại trước khi đưa đến với người
tham gia giao thông, hoặc nhân viên sử lý sự cố , giám sát
trên đường cao tốc
• Ngắn gọn và dễ hiểu
13


- Yêu cầu kĩ thuật với trung tâm điều hành giao thông
TTDHGT là nơi tiếp nhận và xử lý thông tin từ các hệ thống
cảm biến và các hệ thống thu thập thông tin trải khắp các tuyến
đường, nhằm kiểm soát,phối hợp và xử lý dữ liệu giao thông.
Một trung tâm kiểm soát hợp nhất sẽ chia sẻ dữ liệu thông tin và
kiểm soát
•Kiểm soát phương tiện thôngqua hệ thống GPS
•Hệ thống CCTV, kiểm soát sự cố
•Thông tin được nhận từ hànhkháchtrongcác sự cố
•Hệ thống thông tin hành khách thời gian thực (RTPI),
•Kiểm soát thông tin từ các hệ thống cảm biến
•Hiển thị và điểu khiển hệ thống giao thông(đèn tín hiệu, biển
báo…)

III. Khảo

sát cao tốc Hà nội- Lào cai

1.Khảo sát
Đường cao tốc Hà Nội – Lào Cai dài 265 km có điểm đầu là nút
giao thông giữa quốc lộ 2 và đường cao tốc Bắc Thăng Long Nội Bài (Hà Nội) và điểm cuối là xã Quang Kim (huyện Bát
Xát, tỉnh Lào Cai)
Phần lớn đường cao tốc sẽ đi ven theo bờ sông Hồng. Tuyến này

đi qua địa bàn 5 tỉnh, thành phố là Hà Nội, Vĩnh Phúc, Phú Thọ,
14


Yên Bái và Lào Cai, nối với đường cao tốc Côn Minh - Hà Khẩu
của Trung Quốc và là một hợp phần trong dự án phát triển cơ sở
hạ tầng giao thông của Hành lang kinh tế Côn Minh - Hà Nội Hải Phòng.
Điểm đầu tại nút giao thông quốc lộ 18A với quốc lộ 2 tại xã
Thanh Xuân, huyện Sóc Sơn, thành phố Hà Nội

2. Tìm hiểu hệ thống

15


Hệ thống camera đã được lắp đặt và sẵn sàng để "phạt nguội" vi
phạm ATGT trên tuyến cao tốc Nội Bài - Lào Cai (đoạn Nội Bài
- Phú Thọ) - Ảnh: Trần Du

Trạm thu phí nút giao IC7 của cao tốc Nội Bài-Lào Cai

16


Hệ thống cân tải trọng trên cao tốc Nội bài-Lào cai

Hệ thống biển báo an toàn trên cao tốc Hà nội -lào cai
17

Trung tâm điều khiển giao thông hà nội

Trường hợp vi phạm bị hệ thống xử lý vi phạm phát hiện

18