Các hệ thống giao thông thông minh

Các hệ thống giao thơng thơng minh

..

MỤC LỤC
TRANG PHỤ BÌA
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................................... 3
DANH MỤC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ...................................................................... 4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ...................................................................................................... 5
PHẦN MỞ ĐẦU............................................................................................................................ 6
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH ............... 10
1.1.

Lịch sử ra đời và phát triển của Hệ thống giao thông thông minh .................... 10

1.2.

Khái niệm về hệ thống giao thông thông minh .................................................. 11

1.3.

Một số ứng dụng Hệ thống giao thông thông minh tại Việt Nam .................... 12
1.3.1. Đƣa hệ thống ITS vào đƣờng cao tốc ....................................................... 12
1.3.2. Xây dựng các trạm thu phí tự động .......................................................... 13
1.3.3. VOV giao thông ........................................................................................ 15
1.3.4. Bãi giữ xe nhiều tầng ................................................................................ 17

CHƢƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP DỰ ĐOÁN VÀ CHỐNG TẮC NGHẼN GIAO
THÔNG ......................................................................................................................................... 19
2.1.

TPT (Traffic Prediction Tool) - Giải pháp dự báo tắc nghẽn giao thông của

IBM 19
2.2.

BRTPS – Hệ thống dự báo giao thông tại Bắc Kinh, Trung Quốc .................... 21

2.3.

Hệ thống tự động báo kẹt xe tại Việt Nam ........................................................ 24

CHƢƠNG 3: TÌM HIỂU VÀ PHÂN TÍCH GIẢI THUẬT PHÁT HIỆN TẮC
NGHẼN GIAO THƠNG DỰA TRÊN VÍ TRÍ CÁC PHƢƠNG TIỆN................................ 28
3.1.

Giới thiệu............................................................................................................ 28

3.2.

Khái quát và ý tƣờng về giải thuật ..................................................................... 28

3.3.

Phân tích giải thuật ............................................................................................. 29

CHƢƠNG 4: CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ GIẢI THUẬT .......................... 36
4.1.

Môi trƣờng và kỹ thuật cài đặt ........................................................................... 36
4.1.1. Môi trƣờng, ngôn ngữ cài đặt ................................................................... 36

Nguyễn Mạnh Hùng – Lớp CNTT Khóa 2011B

1


Các hệ thống giao thông thông minh

4.1.2. Kỹ thuật cài đặt ......................................................................................... 37
4.2.

Cài đặt giải thuật ................................................................................................ 39

4.3.

Kết quả thử nghiệm giải thuật trên chƣơng trình mơ phỏng .............................. 48

4.4.

Đánh giá giải thuật ............................................................................................. 52

KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ................................................................................ 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................................... 55

Nguyễn Mạnh Hùng – Lớp CNTT Khóa 2011B

2


Các hệ thống giao thông thông minh

LỜI CAM ĐOAN
Tôi là Nguyễn Mạnh Hùng - tác giả của luận văn “Các hệ thống giao thơng
thơng minh”. Tơi xin cam đoan mình đã thực hiện luận văn một các nghiêm túc,
toàn bộ nội dung luận văn cũng nhƣ kết quả nghiên cứu là do tôi thực hiện. Đồng
thời, việc tham khảo các tài liệu trong quá trình thực hiện luận văn tuân thủ theo
đúng yêu cầu và không sao chép của bất kỳ một luận văn nào trƣớc đó.

Nguyễn Mạnh Hùng – Lớp CNTT Khóa 2011B

3


Các hệ thống giao thông thông minh

DANH MỤC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ITS

Intelligent Transport System

DMS

Dynamic Messaging Signs

HAR

Highway Advisory Radio

AVL

Automatic Vehicle Location

ETC

Electronic Toll Collection Thu phu dien tu

GPS

Global Positioning System

TMS

Traffic Mangement System

TCSS

The Traffic Control and Surveillance

AIS

Automatic Identification System

LED

Light Emitting Diode

GSM

Global System for Mobile

MANET

Mobile Ad-hoc Networks

GPS

Global Positioning System

CCTV

Closed-circuit Television

TPT

Traffic Prediction Tool

EMAS

Expressway Monitoring and Advisory System

GLIDE

Green Link Determining System

JEE

Junction Electronic Eyes

DSRC

Dedicated Short Range Communication

Nguyễn Mạnh Hùng – Lớp CNTT Khóa 2011B

4


Các hệ thống giao thơng thơng minh

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1: Quy hoạch Tuyến đƣờng cao tốc Tân Sơn Nhất –Tân An..........................12
Hình 2: Hình ảnh về trạm thu phí.............................................................................14
Hình 3: Biên tập viên VOV giao thông đang làm việc ............................................15
Hình 4: Tình trạng tắc nghẽn giao thơng trên các tuyến phố ...................................16
Hình 5: Bãi đậu xe nổi dạng khung thép lắp ghép sử dụng công nghệ xếp xe tự
động ...........................................................................................................................18
Hình 6: Giải pháp TPT tại Singapore ........................................................................20
Hình 7: Kiến trúc logic của hệ thống BRTPS ..........................................................22
Hình 8: Kiến trúc vật lý của hệ thống BRTPS .........................................................23
Hình 9: Giao diện hệ thống BRTPS .........................................................................24
Hình 10: Hệ thống báo nghẽn và cách xe tránh nghẽn ............................................25
Hình 11: Hình ảnh theo dõi camera giao thơng [11]................................................26
Hình 12: Hệ thống camera quan sát giao thơng .......................................................27
Hình 13: Hệ tọa độ trên điện thoại Android.............................................................31
Hình 14: Vị trí đặt điện thoại trong xe .....................................................................32
Hình 15: Phát hiện lân cận của phƣơng tiện ............................................................33
Hình 16: Quá trình thay đổi trạng thái kẹt xe ..........................................................34
Hình 17: Các trạng thái của luồng trong Java ..........................................................38
Hình 18: Biểu đồ lớp chƣơng trình mơ phỏng .........................................................39

Hình 19: Chi tiết thiết kể lớp Node ..........................................................................40
Hình 20: Chi tiết thiết kế lớp GraphPanel ................................................................41
Hình 21: Chi tiết thiết kế lớp Graph .........................................................................42
Hình 22: Chi tiết thiết kế lớp ChangeLight ..............................................................42
Hình 23: Giao diện chƣơng trình mơ phỏng ............................................................43
Hình 24: Kết quả thử nghiệm lần thứ nhất ...............................................................49
Hình 25: Kết quả thử nghiệm lần 2 ..........................................................................50
Hình 26: Kết quả thử nghiệm lần 3 ..........................................................................51

Nguyễn Mạnh Hùng – Lớp CNTT Khóa 2011B

5


Các hệ thống giao thông thông minh

PHẦN MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Ngày nay, với sự bùng nổ về khoa học kỹ thuật và công nghệ thông tin, tốc
độ đô thị hoá ngày càng phát triển, nhu cầu đi lại của con ngƣời ngày càng cao. Tuy
nhiên cở sở hạ tầng, hệ thống giao thông hiện nay chƣa đáp ứng đủ nhu cầu đó.
Hiện tƣợng ùn tắc xảy ra thƣờng xuyên, liên tục trên hầu khắp các tuyến phố, môi
trƣờng ngày càng ơ nhiễm. Trƣớc sự bức bách đó địi hỏi phải có một giải pháp để
giải quyết vấn đề nói trên. Hệ thống giao thơng thơng minh (ITS- Intelligent
Transport System) đã đƣợc ra đời để đáp ứng hiện thực đó.
Tại các nƣớc phát triển nhƣ Mỹ, Trung Quốc, Pháp, Nhật Bản…, khái niệm
“Hệ thống giao thông thông minh” không cịn xa lạ. Cụ thể, đó là việc đƣa cơng
nghệ cao của thông tin - truyền thông ứng dụng vào cơ sở hạ tầng và trong phƣơng
tiện giao thông (chủ yếu là ơ tơ), tối ƣu hố quản lý, điều hành nhằm giảm thiểu ùn
tắc, tai nạn, tăng cƣờng năng lực vận tải hành khách… Tất cả những thứ đó đã giúp

cải thiện rõ rệt tình hình giao thơng. Con ngƣời ngày đƣợc thoải mái hơn khi đi ra
đƣờng, ít khi phải chứng kiến những cảnh tắc đƣờng cả cây số. Với tình hình giao
thơng hiện nay, sử dụng hệ thống giao thơng thơng minh là một trong những địi hỏi
cấp thiết cần đƣợc quan tâm, tìm hiểu kỹ lƣỡng. Hệ thống giao thông thông minh là
một trong những hệ thống an toàn và cần thiết cho chúng ta hiện nay.
Tại Việt Nam, hệ thống giao thông thông minh đã xuất hiện từ khá lâu nhƣng
còn nhỏ lẻ và chƣa hiệu quả. Vì tất cả những lý do trên nên tôi đã mạnh dạn bắt tay
vào chọn đề tài nghiên cứu: “Các hệ thống giao thông thông minh”. Hệ thống giao
thông thông minh là một hệ thống lớn nên trong luận văn này tác giả chỉ tập trung
vào một khía cạnh đang rất nổi cộm hiện nay đó là tắc nghẽn giao thông.
Lịch sử nghiên cứu

Nguyễn Mạnh Hùng – Lớp CNTT Khóa 2011B

6


Các hệ thống giao thông thông minh

Các nghiên cứu về ITS trên thế giới rất phổ biến và đã đƣợc ứng dụng rộng
rãi trên thực tế. Tại Việt Nam, ITS bƣớc đầu đã đƣợc triển khai và đã có một số đề
tài nghiên cứu, hội thảo khoa học về lĩnh vực này[7], cụ thể:
- Nghiên cứu áp dụng ITS trong GTVT – Nguyễn Xuân Đào, Nguyễn Hữu Đức
(2001) – Viện KHCN GTVT – Bộ GTVT
- Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ thống tự động thu nhận và xử lý dữ liệu cho biển
báo giao thông thông minh để thơng báo tình trạng giao thơng tại các nút giao cắt
trước khi vào thành phố – (2011) Viện KHCN GTVT – Bộ GTVT
- Nghiên cứu ứng dụng giao thông thông minh (ITS) trong quản lý khai thác, điều
hành giao thông và thu phí trên hệ thống đường ơtơ cao tốc Việt Nam – ThS.
Nguyễn Đình Khoa (2011) - Viện KHCN GTVT – Bộ GTVT

Một số hội thảo đƣợc tổ chức:
Hội thảo quốc tế “Cấu trúc và ứng dụng hệ thống giao thông thông minh cho
các thành phố lớn của Việt Nam” Sở Giao thơng Vận tải Thành phố Hồ Chí Minh
tổ chức ngày 21/2/2014
Hội thảo “Nguyên nhân ảnh hưởng đến tắc đường và vai trị của cơng nghệ
trong việc giảm ùn tắc giao thông, kinh nghiệm triển khai công nghệ giao thông
thông minh (ITS) của Nhật Bản” do Bộ Công thƣơng Nhật Bản (METI), Hiệp hội
Nhật Bản về Thúc đẩy Công nghiệp và Đào tạo Nguồn nhân lực Việt Nam (HIDA),
Công ty Hitachi và FPT IS phối hợp tổ chức
Mục đích, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Tìm hiểu và nghiên cứu tổng quan về hệ thống giao thông thông minh, tập
trung vào vấn đề tắc nghẽn giao thông, các giải pháp mới chống tắc nghẽn giao
thông trên thế giới. Tìm hiểu và phân tích một thuật tốn phát hiện tắc đƣờng, cài
đặt thử nghiệm thuật toán và đƣa ra đánh giá.
Phƣơng pháp nghiên cứu
-

Khai thác những tài liệu hiện có về hệ thống giao thơng thơng minh hiện nay.

Nguyễn Mạnh Hùng – Lớp CNTT Khóa 2011B

7


Các hệ thống giao thơng thơng minh

-

Khai thác, tìm hiểu những giải pháp mới chống tắc nghẽn giao thông đã đƣợc
phát triển và áp dụng trên thế giới.

-

Tiến hành cài đặt thử nghiệm giải thuật, đƣa ra phân tích, đánh giá.

Nhiệm vụ của đề tài
-

Tìm hiểu tổng quan về hệ thống giao thơng thơng minh.

-

Tìm hiểu những giải pháp chống tắc nghẽn giao thông đã đƣợc phát triển và
áp dụng trên thế giới.

-

Tìm hiểu, phân tích và cài đặt thử nghiệm giải thuật phát hiện tắc nghẽn giao
thông, đƣa ra đánh giá về giải thuật.

Tóm tắt nội dung luận văn
Tồn bộ nội dung của luận văn đƣợc trình bày trong 4 chƣơng với nội dung
tóm tắt nhƣ sau:
Chƣơng 1: Tổng quan về Hệ thống giao thơng thơng minh
Chƣơng này trình bày khái quát về hệ thống giao thông thông minh, lịch sử
ra đời, khái niệm và vai trò của hệ thống giao thông thông minh trong hệ thống giao
thông hiện nay.
Chƣơng 2: Các giải pháp dự đoán và chống tắc nghẽn giao thơng
Chƣơng này trình bày các giải pháp dự đốn, chống tắc nghẽn giao thơng
đƣợc phát triển và áp dụng trên thế giới.

Chƣơng 3: Tìm hiểu và phân tích giải thuật phát hiện tắc nghẽn giao
thông dựa trên vị trí các phƣơng tiện
Chƣơng này trình bài khái qt ý tƣởng về giải thuật phát hiện tắc nghẽn
giao thông dựa trên vị trí của các phƣơng tiện và trình bày giải thuật chi tiết. Bên
cạnh đó là đƣa ra những giải pháp kỹ thuật để cài đặt giải thuật trong thực tế.
Chƣơng 4: Cài đặt thử nghiệm và đánh giá giải thuật

Nguyễn Mạnh Hùng – Lớp CNTT Khóa 2011B

8


Các hệ thống giao thơng thơng minh

Chƣơng này trình bày q trình cài đặt mơ phỏng giải thuật cảnh báo tắc
nghẽn giao thông, thử nghiệm giải thuật với nhiều tham số khác nhau, đƣa ra đánh
giá từng trƣờng hợp và đề xuất cải tiến giải thuật.
Từ kết quả nghiên cứu và thực hiện luận văn, học viên đã có đóng góp mới
trong việc tìm hiểu và phân tích một giải thuật cảnh báo tắc nghẽn giao thơng dựa
trên vị trí các phƣơng tiện, giải quyết các vấn đề kỹ thuật gặp phải trong quá trình
cài đặt giải thuật đồng thời đƣa ra đánh giá và cải tiến giải thuật.

Nguyễn Mạnh Hùng – Lớp CNTT Khóa 2011B

9


Các hệ thống giao thông thông minh

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH

1.1. Lịch sử ra đời và phát triển của Hệ thống giao thông thông minh
Hệ thống giao thông thông minh (Intelligent Transport System - ITS) là khái
niệm xuất phát từ Nhật Bản. Bắt đầu từ những năm 1980, ITS đƣợc xúc tiến nhƣ
một dự án quốc gia tại Nhật Bản.
Từ thập kỷ 80 của thế kỷ 20, nhiều quốc gia trên thế giới đã bắt đầu nghiên
cứu về ITS. Hiện nay tại các nƣớc công nghiệp phát triển hệ thống ITS rất phổ biến.
Nhật Bản là một ví dụ. Hệ thống ITS ở Nhật chú trọng đến vấn đề chống ùn tắc giao
thông. Trong các thành phố hệ thống điều khiển tín hiệu đèn giao thông đƣợc quan
tâm nhiều hơn trong khi trên trên các đƣờng cao tốc sự chú ý tập trung vào hệ thống
thơng tin về tình trạng giao thơng, hƣớng dẫn phân tuyến bằng các biển báo mềm
[5](variable message board).
Bản chất của ITS là ứng dụng các thành tựu của các cơng nghệ mới nhƣ điện
tử, thơng tin, tự động hố... vào việc xây dựng các hệ thống phục vụ trao đổi thơng
tin giữa ba thành tố chính của hệ thống giao thơng là ngƣời, xe và đƣờng nhằm tối
ƣu hố hiệu quả khai thác cơ sở hạ tầng sẵn có, tăng cƣờng an tồn giao thơng, cải
thiện mơi trƣờng và tăng tính tiện nghi cho con ngƣời khi tham gia giao thông.
Hệ thống ITS dựa trên các thiết bị đo lƣờng, thu thập thông tin giao thông,
xử lý thông tin và truyền tải đến ngƣời tham gia giao thông. Các thiết bị đo lƣờng
thông tin giao thông bao gồm các thiết bị đếm xe (sử dụng nguyên lý mạch từ, siêu
âm, hồng ngoại, …), đo tốc độ xe (sử dụng ngun lý radar, sóng vơ tuyến, …).
Gần đây trên thế giới xuất hiện loại thiết bị đếm xe mới, đó là sử dụng camera.
Ngồi ra để giám sát tình hình giao thông một cách trực tuyến thƣờng sử dụng hệ
thống camera truyền hình (CCTV).
Ở Việt Nam, chúng ta cũng đã từng bƣớc tiếp cận, nghiên cứu, vận dụng ITS
vào các lĩnh vực: Thu phí đƣờng bộ; Kiểm sốt tải trọng ô tô tải nặng; Sát hạch lái
xe. Một loạt đề tài nghiên cứu khoa học đã đƣợc triển khai và thu đƣợc kết quả khả
Nguyễn Mạnh Hùng – Lớp CNTT Khóa 2011B

10

Các hệ thống giao thơng thơng minh

quan. Điển hình là hệ thống thiết bị thu phí đƣờng bộ đã lắp đặt, thử nghiệm trên xa
lộ An Sƣơng- An Lạc; Thiết bị sát hạch lái xe tự động đã thành công tại Phú Thọ,
Bắc Ninh, Đà Nẵng và nhiều tỉnh thành trong cả nƣớc[1]. Theo số liệu đƣợc công
bố tại hội thảo quốc tế “Cấu trúc và ứng dụng hệ thống giao thông thông minh cho
các thành phố lớn của Việt Nam” do Sở Giao thông Vận tải Thành phố Hồ Chí
Minh tổ chức ngày 21/2 thì gần đây ITS đã đƣợc đƣợc ứng dụng tại mạng lƣới
đƣờng cao tốc Việt Nam gồm Quốc lộ 3 khu vực miền Bắc (kinh phí 2.045 tỷ đồng,
do JICA - Nhật Bản tài trợ), các đoạn đƣờng cao tốc tại Hà Nội (151 tỷ đồng, vốn
vay ODA Nhật Bản), đƣờng cao tốc Thành phố Hồ Chí Minh-Trung Lƣơng (664 tỷ
đồng từ vốn vay ƣu đãi của Hàn Quốc), đƣờng cao tốc Thành phố Hồ Chí MinhLong Thành-Dầu Giây; đƣờng cao tốc Cầu Giẽ-Ninh Bình [13]...

1.2. Khái niệm về hệ thống giao thông thông minh
Hệ thống giao thông thông minh là sự ứng dụng công nghệ cao điện tử tin
học và viễn thông để điều hành và quản lý hệ thống giao thông vận tải.
ITS đƣợc coi là một hệ thống lớn, trong đó con ngƣời, phƣơng tiện giao
thông, mạng lƣới đƣờng giao thông là các thành phần của hệ thống, liên kết chặt chẽ
với nhau. ITS đƣợc hoạch định để giảm bớt tắc nghẽn giao thơng, bảo đảm an tồn,
giảm nhẹ những tác động xấu tới môi trƣờng, tăng cƣờng năng lực vận tải hành
khách. Không những trong lĩnh vực giao thông đƣờng bộ, ITS cịn đƣợc áp dụng
với hàng khơng, đƣờng sắt, đƣờng sông và cả trong đƣờng biển; song đa dạng và
hiệu quả hơn cả vẫn là trong giao thông vận tải đô thị.
ITS là hệ thống giao thông đƣợc áp dụng hồn hảo cơng nghệ tiên tiến và
phần mềm máy tính vào các thiết bị kiểm soát, chỉ dẫn, điều khiển, thông tin liên lạc
để nâng cao năng lực giao thông trên các tuyến đƣờng cũng nhƣ trong các loại hình
vận tải. Sự định nghĩa đơn giản này đã và đang có những thay đổi tốt trong cơng tác
vận hành, quản lý hệ thống giao thơng nói chung và giao thơng đơ thị nói riêng ở

một số nƣớc trên thế giới. Những thành tựu và kinh nghiệm quý báu đó rất đáng để

Nguyễn Mạnh Hùng – Lớp CNTT Khóa 2011B

11


Các hệ thống giao thông thông minh

chúng ta nghiên cứu, học tập, tham khảo, vận dụng phù hợp với điều kiện Việt
Nam.

1.3. Một số ứng dụng Hệ thống giao thông thông minh tại Việt Nam
Sự gia tăng về số lƣợng và mật độ phƣơng tiện giao thông không ngừng ở
Việt Nam (đặc biệt ở những trung tâm đô thị lớn nhƣ Hà Nội, TP. HCM), khiến các
vụ tai nạn, ùn tắc giao thông trở thành vấn nạn nghiêm trọng. Trong khi đó, việc mở
rộng và nâng cấp cơ sở hạ tầng phục vụ giao thông lại ngày càng bị hạn chế.
Triển khai ứng dụng ITS điều phối giao thông là một lựa chọn để hiện đại
hố mạng lƣới giao thơng của Việt Nam hiện tại và trong tƣơng lai.
1.3.1. Đƣa hệ thống ITS vào đƣờng cao tốc

Hình 1: Quy hoạch Tuyến đƣờng cao tốc Tân Sơn Nhất –Tân An

Nguyễn Mạnh Hùng – Lớp CNTT Khóa 2011B

12


Các hệ thống giao thông thông minh

Dự án đƣờng cao tốc Tân Sơn Nhất – Tân An sẽ ứng dụng công nghệ “Giao
thông thông minh” để điều hành giao thông trên tuyến cao tốc, lần đầu tiên áp dụng
ở Việt Nam [2].
Việc triển khai ITS cho các tuyến đƣờng cao tốc sẽ đạt đƣợc rất nhiều lợi ích.
Lợi ích đầu tiên là nâng cao đƣợc tính an tồn cho các phƣơng tiện tham gia
giao thơng.
Thứ hai là dịng xe sẽ thông suốt và giảm ô nhiễm môi trƣờng (một trong
những vấn đề đƣợc quan tâm nhiều nhất ở Việt Nam hiện nay).
Thứ ba là tăng cƣờng đƣợc tính tiện nghi cho ngƣời tham giao thông. Điều
này rất quan trọng về việc giáo dục ý thức cho ngƣời dân giúp đƣa ITS vào hệ thống
đƣờng cao tốc.
Lợi ích cuối cùng có thể đạt đƣợc là lập đƣợc một nền tảng chung và xúc tiến
các tiêu chuẩn quốc tế và quy trình kĩ thuật tồn cầu.
1.3.2. Xây dựng các trạm thu phí tự động
Mạng lƣới thu phí giao thơng của Việt Nam bao gồm 54 trạm trên 26 tuyến
quốc lộ[2]. Phần lớn số trạm vẫn áp dụng phƣơng pháp thu phí thủ cơng, nhiều trạm
cịn sử dụng thiết bị barie điện, đèn tín hiệu giao thơng và một số trạm có camera
giám sát thơng thƣờng. Chỉ có 20 trạm sử dụng phƣơng pháp thu phí bán tự động,
chủ yếu ở khâu kiểm sốt với quy trình thu hai dừng: một dừng mua vé và một dừng
sốt vé.
 Hệ thống thu phí một dừng
"Hệ thống thu phí đƣờng bộ sử dụng giấy mã vạch", kết hợp hậu kiểm thông
minh đã đạt giải nhất hội thi sáng tạo khoa học kỹ thuật Tp.HCM và hiện nay đã
đƣợc lắp đặt tại rất nhiều trạm thu phí trên tồn quốc. Hệ thống hoạt động ổn định,
tin cậy và đạt hiệu quả cao trong công tác chống thất thu.[14]
 Hệ thống thu phí mở khơng dừng
Hệ thống thu phí mở khơng dừng (tự động hồn tồn) đƣợc phát triển nhằm
nâng cao chất lƣợng phục vụ, giảm sử dụng tiền mặt và giảm ô nhiễm môi trƣờng,...
Nguyễn Mạnh Hùng – Lớp CNTT Khóa 2011B

13


Các hệ thống giao thơng thơng minh

Việc thu phí đƣợc giao dịch tự động, nhanh chóng thơng qua cơng nghệ giao tiếp
tầm ngắn chuyên dụng (Dedicated Short Range Communication - DSRC) hiện đang
đƣợc áp dụng rộng rãi trên thế giới.
 Hệ thống thu phí kín
Hệ thống thu phí kín dựa vào đoạn đƣờng xe đi đƣợc, hệ thống gồm các làn
xe ra vào, khách hàng sẽ thực hiện tính tốn phí tại làn ra, mệnh giá vé mà khách
hàng phải trả phụ thuộc vào km đi đƣợc. Giải pháp thu phí kín sẽ xác nhận xe tại
các cửa vào và thực hiện thí một lần tại các cửa ra, nhằm mục đích là thu đúng và
đủ.[15]
Với cơ sở hạ tầng nêu trên, việc thu phí hiện tại đa số đƣợc thực hiện bằng
phƣơng pháp thủ cơng quy trình thu rƣờm rà, chƣa thuận tiện sử dụng nhiều nhân
lực,không đảm bảo an tồn giao thơng, tồn tại nhiều kẽ hở phát sinh tiêu cực. Vì
vậy cần hiện đại hóa mạng lƣới thu phí quốc lộ để khắc phục những bất lợi trên.
Vấn đề đƣơc đặt ra ở đây là trƣớc tiên phải giáo dục ý thức ngƣời dân trong việc
tham gia giao thơng .

Hình 2: Hình ảnh về trạm thu phí

Nguyễn Mạnh Hùng – Lớp CNTT Khóa 2011B

14


Các hệ thống giao thông thông minh

1.3.3. VOV giao thông
VOV giao thông đƣợc là kênh phát thanh đƣợc Đài Tiếng nói Việt Nam đầu
tƣ hệ thống cơng nghệ phát thanh hiện đại nhất hiện nay, gồm 1 máy phát sóng FM
tại Hà Nội có bán kính phủ sóng 200 km, 2 máy phát sóng FM tại TpHCM có bán
kính phủ sóng trên 300 km.
Hệ thống camera khơng dây để quan sát giao thông gồm: 67 camera tại Hà
Nội, 200 camera tại TpHCM. Tại mỗi thành phố đều có một trung tâm xử lý thông
tin hiện đại gồm 1 studio trực tiếp và 2 studio tĩnh.[16]
Nhân sự gồm gần 100 ngƣời (cả hai thành phố); Gần 200 công tác viên cố
định (80 Hà Nội, 120 TP.HCM).

Hình 3: Biên tập viên VOV giao thông đang làm việc
Đây là Kênh phát thanh giao thơng nhằm giảm tình trạng ùn tắc và tai nạn
giao thông trên địa bàn thành phố. Kênh VOV giao thông ra đời nhằm mục đích
hƣớng dẫn ngƣời dân về các thông tin giao thông đang diễn ra hằng ngày. Với các
chƣơng trình đƣợc phát, thơng qua sự trợ giúp của cơng nghệ hiện đại, Kênh VOV
Giao thơng có thể hỗ trợ ngay lập tức và liên tục cho các phƣơng tiện đang lƣu hành
trên các tuyến đƣờng.
Nguyễn Mạnh Hùng – Lớp CNTT Khóa 2011B

15


Các hệ thống giao thông thông minh

Khi điều kiện thực tế đã có những thay đổi phù hợp hơn: Cơng nghệ nghe
nhìn khơng dây phát triển, việc sở hữu ơ tô cá nhân tại các đô thị lớn bùng nổ, thói
quen di chuyển bằng phƣơng tiện cơng cộng (xe bt, taxi) đã trở nên quen thuộc,
khả năng tƣơng tác của radio đã đƣợc chứng minh.

Hình 4: Tình trạng tắc nghẽn giao thông trên các tuyến phố
VOV giao thông hiện nay coi trọng sự cân bằng kết cấu chƣơng trình, thơng
tin chỉ dẫn; vừa tuyên truyền phổ biến, tác động tới ý thức của ngƣời nghe; vừa là
diễn đàn để chia sẻ thơng tin về giao thơng...
Ngồi sự khác biệt đó thì VOV giao thơng hiện nay khơng đơn thuần là một
chƣơng trình phát thanh mà là một kênh phát thanh chuyên biệt với thời lƣợng
20h30/24h mỗi ngày, nghĩa là ở một quy mơ hồn tồn khác.
Tuy nhiên, nhiều dịng xe nhập khẩu khơng thể dị đƣợc sóng của chƣơng
trình này. Tuy nhiên, cách khắc phục tốt nhất hiện nay là các bạn có thể nghe bằng
một phƣơng tiện khác, đƣợc kết nối với hệ thống loa của xe qua đƣờng AUX.T
Do những yếu tố đặc thù của một kênh phát thanh trực tiếp tồn phần nên
tính tƣơng tác ở VOV giao thơng rất cao.

Nguyễn Mạnh Hùng – Lớp CNTT Khóa 2011B

16


Các hệ thống giao thông thông minh

VOV giao thông đã ứng dụng những công nghệ tiên tiến nhất để phục vụ
chƣơng trình, là kênh phát thanh duy nhất ở Việt Nam có kết cấu mở hồn tồn để
có thể tƣơng tác trực tiếp với thính giả vào bất cứ thời điểm nào trong q trình phát
sóng.
1.3.4. Bãi giữ xe nhiều tầng
Bãi đậu xe nổi nhiều tầng kiểu khung thép lắp ghép có sử dụng cơng nghệ
xếp xe tự động ngay tại trung tâm.
Với phƣơng án này, mơ hình bãi đậu và giữ xe nổi nhiều tầng kiểu khung
thép lắp ghép có sử dụng cơng nghệ xếp xe tự động sẽ nâng và di chuyển ngang, với
tổng công suất là 168 xe/8 mơđun, có khả năng tiếp nhận xe ơtơ 4-7 chỗ, thời gian

xếp xe từ 1-2 phút và diện tích chiếm đất chỉ gần 1.800m2.
Theo ông Phan Thành Nam, Chủ tịch HĐQT Công ty TNHH một thành viên
Đầu tƣ phát triển cơng nghệ và vận tải (Tracodi), loại hình bãi đậu xe này có hàng
loạt ƣu điểm so với các bãi đậu xe ngầm, chẳng hạn nhƣ vốn đầu tƣ ban đầu không
cao, không ảnh hƣởng đến các hoạt động xung quanh, thời gian xây lắp ngắn, q
trình thi cơng xây dựng ít gây phƣơng hại đến mơi trƣờng…

Nguyễn Mạnh Hùng – Lớp CNTT Khóa 2011B

17


Các hệ thống giao thơng thơng minh

Hình 5: Bãi đậu xe nổi dạng khung thép lắp ghép sử dụng
công nghệ xếp xe tự động
Đƣợc biết, trong buổi thuyết minh hƣớng đầu tƣ với lãnh đạo Sở GTVT
TPHCM, Tracodi đã đề nghị 5 vị trí mà Cơng ty cho là phù hợp để triển khai dự án,
tất cả đều trên địa bàn quận 1. Các điểm đó là khu vực Cơng viên 23/9 đoạn giáp
với đƣờng Nguyễn Thị Nghĩa, Công viên Quách Thị Trang tại vị trí trạm điều hành
xe buýt, bến phà Thủ Thiêm, cuối đƣờng Nguyễn Huệ dọc theo sơng Sài Gịn và
trên đƣờng Tơn Đức Thắng đoạn giao với đƣờng Ngô Văn Năm [17].
Đƣợc biết hiện nay một số dự án bãi đậu xe ngầm đã đƣợc triển khai, trong
đó tiêu biểu là dự án bãi đậu xe ngầm tại Cơng viên Chi Lăng (quận 1). Cịn mơ
hình bãi đậu xe nổi thì Cơng ty cổ phần Ngơi Sao Sáng đã đề xuất thực hiện trên
kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè cách đây khoảng 1 năm.

Nguyễn Mạnh Hùng – Lớp CNTT Khóa 2011B

18

Các hệ thống giao thông thông minh

CHƢƠNG 2: CÁC GIẢI PHÁP DỰ ĐỐN VÀ CHỐNG TẮC NGHẼN GIAO
THƠNG
Tắc nghẽn giao thông hiện nay đang là một vấn nan giải và phổ biến trên thế
giới, thậm chí cả đối với những nƣớc có hệ thống hạ tầng giao thơng hiện đại và
đồng bộ. Việc giải quyết vấn đề tắc nghẽn bằng cách xây dựng thêm đƣờng xá thực
tế không mang lại hiệu quả và gặp phải nhiều vấn đề về tài chính và mơi trƣờng.
Với thực tế nhƣ vậy, những giải pháp điều khiển giao thông, chống tắc nghẽn giao
thông vẫn rất cần thiết để tăng hiệu quả trong việc cải thiện luồng giao thơng và tình
trạng tắc nghẽn dựa trên hạ tầng sẵn có. Chƣơng này sẽ trình bày một số giải pháp
chống tắc nghẽn thông minh đã đƣợc phát triển và áp dụng trên thế giới, cụ thể bao
gồm các giải pháp sau:

2.1. TPT (Traffic Prediction Tool) - Giải pháp dự báo tắc nghẽn giao
thông của IBM
Giải pháp TPT [18] đƣợc IBM phát triển từ năm 2008 và đến năm 2011 đã
đƣợc triển khai thử nghiệm lần đầu tiên tại Singapore. Giải pháp này sử dụng kết
hợp dữ liệu giao thông đƣợc thu thập trong quá khứ và dữ liệu thời gian thực từ các
hệ thống thu thập dữ liệu sẵn có. Sử dụng nhiều nguồn dữ liệu GPS từ những chiếc
xe taxi, xe buýt và điện thoại di động, cùng với hệ thống camera ở địa phƣơng, thiết
bị cảm biến gần đèn giao thơng và thậm chí cả nguồn Twitter, hệ thống trung tâm
này tạo ra bản đồ GPS thời gian thực của tất cả các phƣơng tiện tham gia giao
thơng. Từ các dữ liệu đó, ngƣời ta có thể tìm cách khắc phục trƣớc khi xảy ra ùn
tắc.
Ƣu điểm của giải pháp này là nó sử dụng dữ liệu thu thập từ hạ tầng sẵn có,
khơng phải xây dựng hệ thống thu thập dữ liệu mới. Hệ thống có thể tùy biến linh
động dựa trên cơ sở hạ tầng của từng khu vực, thành phố triển khai. Hơn nữa, hệ

thống này cịn có thể tích hợp, giao tiếp đƣợc với những hệ thống giao thông thông
minh sẵn có một cách dễ dàng.

Nguyễn Mạnh Hùng – Lớp CNTT Khóa 2011B

19


Các hệ thống giao thông thông minh

Sau khi thử nghiệm lần đầu tiên tại Singapore, Cục Giao thông đƣờng bộ
Singapore (LTA) tiếp tục phối hợp với IBM để tùy biến giải pháp TPT theo điều
kiện giao thông tại Singapore. Kết quá thử nghiệm đƣợc công bố bởi LTA rất khả
quan, hệ thống có thể dựa đốn chính xác 85% lƣu lƣợng giao thông và tốc độ di
chuyển trong 10 phút sau đó. Dữ liệu dùng cho hệ thống TPT đƣợc gửi đến từ các
hệ thống EMAS (Expressway Monitoring and Advisory System), GLIDE (Green
Link Determining System), J-Eyes (Junction Electronic Eyes) và Traffic Scan.

Hình 6: Giải pháp TPT tại Singapore

Vào năm 2012, hệ thống này tiếp tục đƣợc triển khai tại thành phố Trấn
Giang, Trung Quốc[4], theo Vinohd Swaminathan, giám đốc giải pháp vận tải thơng

Nguyễn Mạnh Hùng – Lớp CNTT Khóa 2011B

20


Các hệ thống giao thông thông minh

minh của IBM cho biết hệ thống IBM ở Trấn Giang giúp dự đoán chính xác tới 95%
những gì sẽ xảy ra trong vịng một giờ tiếp theo.

2.2. BRTPS – Hệ thống dự báo giao thông tại Bắc Kinh, Trung Quốc
Hệ thống BRTPS [3] đƣợc phát triển tại Bộ môn Kỹ thuật xây dựng, Đại học
Thanh Hoa, Trung Quốc và đã đƣợc Văn phòng Quản lý Giao thông Bắc Kinh triển
khai song song với một số giải pháp giao thông thông minh khác.
Hệ thống BRTPS gồm các chức năng chính nhƣ sau:
-

Dự báo giao thơng trong điều kiện giao thơng bình thường: Hệ thống có
chức năng dựa báo lƣu lƣợng giao thơng theo khoảng thời gian sử dụng
nhiều mơ hình dự đốn khác nhau. Các thông số giao thông nhƣ lƣu lƣợng,
tốc độ, thời gian di chuyển...đƣợc dự báo cho các khoảng thời gian nhƣ 5
phút, 15 phút, 30 phút, 1 giờ và 2 giờ tiếp theo.
Mơ hình dự báo đƣợc sửa đổi trực tuyến theo nhu cầu của đơn vị điều hành.
Việc thay đổi các thông số hệ thống đƣợc điều chỉnh liên tục dựa trên kết quả
về hiệu năng dự đoán, độ chính xác, điều kiện giao thơng cụ thể...để cải thiện
độ chính xác và khả năng tùy biến của hệ thống để phù hợp với nhiều điều
kiện giao thông khác nhau.

-

Dự báo ảnh hưởng của tai nạn giao thông: Dựa trên dữ liệu giao thông thời
gian thực và dữ liệu từ những hệ thống thông báo tai nạn giao thông sẵn có,
hệ thống sẽ phân tích ảnh hƣởng của các vụ tai nạn tới mạng lƣới giao thơng.
Nó cung cấp dự báo về thời gian ảnh hƣởng và phạm vi tác động của vụ tai
nạn tới hệ thống điều hành.

-

Đánh giá và phân tích tình trạng tắc nghẽn của luồng giao thơng: Hệ thống
có thể phân tích và đánh giá tình trạng của giao thông đô thị tại các khu vực,
các điểm giao cắt...bằng cách điều chỉnh các điều kiện đánh giá, từ đó đƣa ra
các điểm đang xảy ra tắc nghẽn, mức độ tắc nghẽn và dự đốn những điểm
có khả năng xảy ra tắc nghẽn.

Nguyễn Mạnh Hùng – Lớp CNTT Khóa 2011B

21


Các hệ thống giao thông thông minh

-

Dich vụ cung cấp thơng tin giao thơng: Hệ thống có thể cung cấp số liệu
đánh giá và dự đốn tình trạng luồng giao thông cho những hệ thống, những
đơn vị tổ chức hoặc cá nhân có nhu cầu nhƣ một nhà cung cấp dịch vụ thơng
tin giao thơng.

 Kiến trúc của hệ thống

Hình 7: Kiến trúc logic của hệ thống BRTPS
Kiến trúc logic của hệ thống bao gồm:
-

Tầng dữ liệu: Dữ liệu cho hệ thống đƣợc cung cấp bởi rất nhiều hệ thống
thông minh đã đƣợc triển khai nhƣ Hệ thống kiểm soát tín hiệu giao thơng,

Nguyễn Mạnh Hùng – Lớp CNTT Khóa 2011B

22


Các hệ thống giao thông thông minh

Hệ thống thông báo thời gian di chuyển, Hệ thống phát hiện luồng giao
thông sử dụng vi sóng, Hệ thống báo cáo tai nạn giao thông...cùng nhiều hệ
thống khác.
-

Tầng xử lý dữ liệu và dự đoán: Đây là phần quan trọng nhất của hệ thống ,
bao gồm những module xử lý dữ liệu thời gian thực, các module dự đốn
giao thơng nhƣ: Dự đốn lƣu lƣợng giao thơng, Dự đốn thời gian ảnh hƣởng
của tai nạn giao thơng, Dự đốn tắc nghẽn giao thơng...

-

Tầng ứng dụng: Đây là tầng ứng dụng, cung cấp các cổng thông tin đầu ra
cho nội tại hệ thống và các hệ thống khác.

Hình 8: Kiến trúc vật lý của hệ thống BRTPS
 Triển khai hệ thống

Nguyễn Mạnh Hùng – Lớp CNTT Khóa 2011B

23

Các hệ thống giao thơng thơng minh

Hình 9: Giao diện hệ thống BRTPS
Trƣớc Thế vận hội Olympic Bắc Kinh, Trung Quốc – 2008 diễn ra, phiên
bản 1.0 của hệ thống BRTPS đã đƣợc triển khai tại 14 đƣờng cao tốc và nhiều
tuyến đƣờng chính tại Bắc Kinh[9]. Đến năm 2011 thì hệ thống đƣợc cập nhật và
triển khai trên tất cả các tuyến cao tốc tại Trung Quốc. Kết quả triển khai cho thấy,
những dữ liệu từ hệ thống thỏa mãn các yêu cầu về độ chính xác của dữ liệu dự
đốn, góp phần giảm tình trạng tắc đƣờng tại Bắc Kinh, Trung Quốc.

2.3. Hệ thống tự động báo kẹt xe tại Việt Nam
Cơng trình nghiên cứu mang tên: “Hệ thống cảnh báo và điều khiển giao
thông”[8] gồm một chƣơng trình mơ phỏng, một hệ thống thiết bị cảm biến đo
lƣờng, các bảng thơng báo bằng đèn LED về tình trạng kẹt xe, một hệ thống nhận
tin nhắn, cuộc gọi và trả lời các tin nhắn, cuộc gọi này. Khi nhìn vào bảng thơng
báo đặt trên đƣờng, ngƣời tham gia giao thơng có thể biết đƣợc nơi nào đang kẹt xe.
Qua hệ thống tin nhắn, ngƣời tham gia giao thông cũng đƣợc tƣ vấn đi hƣớng nào
để tránh kẹt xe, nhận biết kẹt xe bằng cảm ứng. Thiết bị cảm ứng đƣợc thiết kế đặc
biệt tại các điểm nóng hay xảy ra tình trạng kẹt xe để theo dõi. Khi xe cộ đi ngang
qua những vị trí này, sức nặng và từ tính phát ra từ các phƣơng tiện này sẽ đƣợc
nhận biết và báo về hệ thống xử lý trung tâm qua một hệ thống thông tin liên lạc.

Nguyễn Mạnh Hùng – Lớp CNTT Khóa 2011B

24


Các hệ thống giao thơng thơng minh

Sau đó các thơng tin sẽ đƣợc xử lý và hiển thị ở các “thiết bị đầu ra” nhƣ màn hình,

tin nhắn, điện thoại,…để thơng báo đến ngƣời tham gia giao thơng.

Hình 10: Hệ thống báo nghẽn và cách xe tránh nghẽn
Hệ thống này gồm có các cảm biến tự động, cơ, hoặc camera quan sát đƣợc lắp đặt
tại những điểm thƣờng xảy ra kẹt xe. Khi nhận biết mật độ tập trung xe cộ trên 80%
và vận tốc xe chuyển động dƣới 4 km một giờ (tức tình trạng kẹt xe đang diễn ra),
hệ thống sẽ tự động báo về trung tâm điều khiển.

Nguyễn Mạnh Hùng – Lớp CNTT Khóa 2011B

25