Báo cáo khoa học: Một số giải pháp ứng dụng công nghệ tự động hóa trong công tác quản lý, điều hành giao thông đô thị

mét sè gi¶i ph¸p øng dông c«ng nghÖ tù ®éng ho¸

trong c«ng t¸c qu¶n lý, ®iÒu hµnh giao th«ng ®« thÞ

pgs. ts lª hïng l©n

Bé m«n §iÒu khiÓn häc

Khoa §iÖn - §iÖn tö

Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶i

Tãm t¾t: Bμi b¸o tr×nh bμy tæng quan vÒ c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu trong khu«n khæ ®Ò tμi cÊp Nhμ n−íc KC.03.21 "Nghiªn cøu øng dông c«ng nghÖ Tù ®éng hãa trong c«ng t¸c qu¶n lý, ®iÒu hμnh giao th«ng ®« thÞ". Sau khi ®−a ra m« h×nh cÊu tróc hÖ thèng ®iÒu khiÓn giao th«ng thμnh phè th«ng minh võa ®¶m b¶o ®−îc tÝnh hiÖn ®¹i, võa ®¶m b¶o tÝnh kh¶ thi cao trong ®iÒu kiÖn hiÖn t¹i cña hÖ thèng giao th«ng trong n−íc, bμi b¸o giíi thiÖu mét sè s¶n phÈm ®· ®−îc thiÕt kÕ, chÕ t¹o cña ®Ò tμi nh− thiÕt bÞ gi¸m s¸t dßng xe trªn ®−êng, thiÕt bÞ gi¸m s¸t hμnh tr×nh trªn xe, thiÕt bÞ hiÓn thÞ th«ng tin cho l¸i xe, c¸c phÇn mÒm m« pháng, qu¶n lý ph−¬ng tiÖn vËn t¶i c«ng céng vμ ®iÒu khiÓn tÝn hiÖu giao th«ng.

Summary: The paper gives an overview on results of the National reseach project KC.03.21 “Research on automation technology in urban traffic manegement and control” including designed structure model of intelligent urban traffic control system, which is consistent with Vietnam transport conditions. Some new products are proposed also such as traffic monitoring equipment, vehicle monitoring equipment, information supplying equipment for driver, the softwares for traffic simulation, traffic signal control, public transport means management.

1. C«ng t¸c qu¶n lý, ®iÒu hμnh giao

th«ng ®« thÞ trªn thÕ giíi vμ trong

n−íc

vµ hÖ thèng thiÕt bÞ thu thËp, truyÒn, xö lý th«ng tin nhanh, toµn diÖn, chÝnh x¸c, hîp lý, thuËn tiÖn. §ã lµ lý do v× sao ®Ó ë hÇu hÕt c¸c ®« thÞ lín ë c¸c n−íc ph¸t triÓn ph¶i cã mÆt hÖ thèng ®iÒu khiÓn giao th«ng thµnh phè. HÖ thèng nµy lµm nhiÖm vô gi¸m s¸t, trî gióp ®iÒu hµnh, ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng cña m¹ng l−íi giao th«ng theo ®óng kÕ ho¹ch, môc tiªu ®Þnh s½n. VÒ cÊu tróc, mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn giao th«ng hiÖn ®¹i nãi chung th−êng bao gåm mét sè hÖ thèng con nh− hÖ thèng ®iÒu khiÓn tÝn hiÖu giao th«ng, hÖ thèng ®iÒu hµnh, qu¶n lý ph−¬ng tiÖn giao th«ng c«ng céng, hÖ thèng th«ng tin cho ng−êi tham gia giao th«ng, hÖ thèng qu¶n lý c¸c ®iÓm ®ç xe, hÖ thèng thu phÝ tù ®éng...

VÊn ®Ò t¨ng c−êng hiÖu qu¶ qu¶n lý, ®iÒu hµnh giao th«ng ®« thÞ cã vai trß quan träng kh«ng thÓ phñ nhËn ë bÊt cø n−íc nµo trªn thÕ giíi, khi ho¹t ®éng cña nã cã ¶nh h−ëng lín tíi nhiÒu mÆt vÒ x· héi, kinh tÕ, m«i tr−êng... Tuy nhiªn do ®Æc ®iÓm cña hÖ thèng giao th«ng thµnh phè lµ cã tÝnh réng lín vÒ kh«ng gian, tÝnh phøc t¹p vÒ cÊu tróc, sè l−îng phÇn tö lín, thay ®æi theo thêi gian, chøa ®ùng nhiÒu yÕu tè ngÉu nhiªn vµ cã con ng−êi lµ thµnh phÇn chÝnh tham gia nªn viÖc gi¶i quyÕt bµi to¸n qu¶n lý, ®iÒu hµnh giao th«ng ®« thÞ hoµn toµn kh«ng ®¬n gi¶n. Nã ®ßi hái ph¶i cã c¬ së khoa häc v÷ng ch¾c, tin cËy D−íi gãc ®é ®iÒu khiÓn c¸c hÖ thèng nµy, ë c¸c thµnh phè, c¸c n−íc kh¸c nhau mÆc dï cã sù kh¸c nhau vÒ møc ®é, quy m« hiÖn ®¹i,

nh−ng nãi chung chóng th−êng cã cÊu h×nh c¬ b¶n sau [1, 2]:

dßng giao th«ng ®a ph−¬ng tiÖn, mËt ®é cao víi xe m¸y lµ chÝnh, kh«ng cã ph©n lµn râ rµng, c¬ së h¹ tÇng ch−a ph¸t triÓn, chuÈn ho¸...

• c¸c ph−¬ng tiÖn thu thËp th«ng tin vÒ tr¹ng th¸i dßng giao th«ng trªn ®−êng (l−u l−îng, mËt ®é xe...), vÒ ph−¬ng tiÖn giao th«ng (vËn tèc, vÞ trÝ, tr¹ng th¸i kü thuËt...);

• c¸c thiÕt bÞ hiÓn thÞ th«ng tin ®iÒu hµnh: ë trung t©m (b¶n ®å ®iÖn tö c¸c tuyÕn ®−êng cïng c¸c th«ng tin cËp nhËt), trªn ph−¬ng tiÖn giao th«ng (mµn h×nh, ©m thanh...), trªn ®−êng (®Ìn tÝn hiÖu, b¶ng quang b¸o ®iÖn tö...);

• c¸c ph−¬ng tiÖn truyÒn th«ng: v« tuyÕn (sãng radio, m¹ng ®iÖn tho¹i di ®éng...), h÷u tuyÕn (c¸p quang, m¹ng ®iÖn tho¹i cè ®Þnh...);

• trung t©m ®iÒu khiÓn: mµn h×nh gi¸m s¸t, hÖ thèng thu thËp d÷ liÖu, xö lý trong thêi gian thùc...

Trong ngµnh GTVT c¸c hÖ thèng nµy cßn cã tªn gäi lµ hÖ thèng giao th«ng th«ng minh (ITS), cã nguån gèc tõ ý t−ëng sö dông c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö dÉn ®−êng trong nh÷ng n¨m 60, nh−ng chØ sau nh÷ng n¨m 80, c¸c cuéc c¸ch m¹ng vÒ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö, vi xö lý, m¸y tÝnh míi ®−a c¸c nghiªn cøu dÇn trë thµnh hiÖn thùc. §Æc biÖt, hiÖn nay c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu cña mét sè c«ng nghÖ míi nh− viÔn th«ng, trÝ tuÖ nh©n t¹o, xö lý ¶nh, ®Þnh vÞ toµn cÇu (GPS)... ®ang më ra nhiÒu triÓn väng ph¸t triÓn cho viÖc nghiªn cøu vµ øng dông cña c¸c hÖ thèng nµy. HiÖp héi ITS thÕ giíi còng ®ang khuyÕn c¸o c¸c n−íc ASEAN so¹n th¶o c¸c dù ¸n tiÒn kh¶ thi vÒ ITS cña n−íc m×nh, ®¶m b¶o s½n sµng hoµ nhËp vµo m¹ng ITS trªn toµn thÕ giíi vµ khu vùc.

§èi víi thùc tÕ ViÖt Nam, c¸c s¶n phÈm nghiªn cøu nãi trªn ë n−íc ngoµi dï rÊt hiÖn ®¹i ®Òu kh«ng phï hîp vµ trùc tiÕp sö dông ®−îc v× ®Æc thï cña hÖ thèng giao th«ng ®« thÞ trong n−íc hoµn toµn kh¸c, ®Æc biÖt lµ cã Trong n−íc ta hiÖn nay yªu cÇu c¶i thiÖn t×nh h×nh giao th«ng t¹i c¸c thµnh phè lín hiÖn nay ®ang trë nªn bøc xóc h¬n bao giê hÕt. M¹ng l−íi giao th«ng nhiÒu thµnh phè lín ®ang l©m vµo t×nh tr¹ng: mËt ®é ®−êng thÊp, sè l−îng ph−¬ng tiÖn giao th«ng c¸ nh©n t¨ng ®ét biÕn, hÖ thèng giao th«ng c«ng céng còng nh− c¬ së h¹ tÇng ph¸t triÓn ch−a theo kÞp sù t¨ng nhu cÇu giao th«ng... T×nh tr¹ng ¸ch t¾c giao th«ng lµ t−¬ng ®èi phæ biÕn, g©y nhiÒu tæn thÊt cho x· héi, ¶nh h−ëng ®Õn « nhiÔm m«i tr−êng. Trong hoµn c¶nh ph¸t triÓn cña n−íc ta, vÒ mÆt KHCN, c¸c gi¶i ph¸p c¶i thiÖn giao th«ng, phßng chèng ¸ch t¾c ®−îc ®Ò ra gåm nhiÒu khÝa c¹nh nh− c¶i t¹o nót, më ®−êng, bè trÝ ®Ìn tÝn hiÖu, tæ chøc giao th«ng, t¨ng c−êng ®Çu t− hÖ thèng giao th«ng c«ng céng... [4-8, 10] trong nh÷ng n¨m võa qua cã mang l¹i mét sè kÕt qu¶ nhÊt ®Þnh. Tuy nhiªn cã thÓ thÊy râ cßn nhiÒu bÊt cËp nh− thiÕu c¸c gi¶i ph¸p qu¶n lý, ®iÒu hµnh tæng thÓ, viÖc tÝnh to¸n ph©n luång, ®Þnh tuyÕn, chu kú ®Ìn tÝn hiÖu nhiÒu n¬i cßn ch−a hîp lý, thËm chÝ ph¶n t¸c dông, ch−a cã hÖ thèng gi¸m s¸t, ®iÒu hµnh giao th«ng kÞp thêi, thuËn tiÖn, hiÖu qu¶... C¸c dù ¸n vÒ quy ho¹ch [9] do n−íc ngoµi tµi trî ®Òu g¸c l¹i nh÷ng vÊn ®Ò gai gãc cña giao th«ng ®« thÞ. C¸c dù ¸n vÒ hÖ thèng ®Ìn tÝn hiÖu giao th«ng Hµ néi [8], TP Hå ChÝ Minh... míi chØ dõng ë viÖc l¾p ®Æt ®Ìn vµ camera gi¸m s¸t, cßn c¸c chÕ ®é ®Ìn cã phï hîp, tèi −u víi thùc tÕ diÔn biÕn cña dßng giao th«ng hay kh«ng th× ch−a gi¶i quyÕt ®−îc trän vÑn. HÖ thèng giao th«ng c«ng céng [5-6] mµ chñ yÕu lµ xe buýt ph¸t triÓn trong vµi n¨m gÇn ®©y ®· ®em l¹i lßng tin, thãi quen sö dông cho ng−êi d©n thµnh phè nh−ng hÖ thèng ®iÒu hµnh, qu¶n lý ch−a ®−îc hoµn thiÖn, hiÖn ®¹i, ch−a ®¶m b¶o th«ng tin hai chiÒu gi÷a l¸i xe vµ trung t©m.

Bµi b¸o nµy sÏ tr×nh bµy mét sè gi¶i ph¸p øng dông c«ng nghÖ tù ®éng ho¸ trong c«ng t¸c qu¶n lý, ®iÒu hµnh giao th«ng ®« thÞ ®−îc nghiªn cøu trong khu«n khæ ®Ò tµi KHCN cÊp Nhµ n−íc KC.03.21.

2. M« h×nh hÖ thèng ®iÒu khiÓn giao

th«ng thμnh phè th«ng minh

Nh− trªn ®· ph©n tÝch, mét hÖ thèng ®iÒu khiÓn giao th«ng thµnh phè hiÖn ®¹i lµ cÇn thiÕt nh−ng ph¶i phï hîp víi thùc tÕ ViÖt Nam. Nãi c¸ch kh¸c, nã ph¶i ®¹t ®−îc nh÷ng yªu cÇu sau:

b»ng camera), th«ng tin vÒ vÞ trÝ, vËn tèc cña xe (trªn c¬ së sö dông c«ng nghÖ ®Þnh vÞ toµn cÇu GPS). C¸c th«ng tin nµy ®−îc truyÒn vÒ trung t©m ®iÒu hµnh. ë ®©y víi sù trî gióp cña mét sè c¸c thiÕt bÞ kh¸c nh− b¶n ®å ®iÖn tö, phÇn mÒm m« pháng, c¬ së d÷ liÖu GIS, c¸c thuËt to¸n ®iÒu khiÓn giao th«ng... ng−êi qu¶n lý, ®iÒu hµnh giao th«ng cã thÓ nhanh chãng ®−a ra c¸c ph−¬ng ¸n ®iÒu khiÓn giao th«ng tèi −u nh− ph©n luång, ®iÒu khiÓn chu kú ®Ìn tÝn hiÖu... Cuèi cïng nh÷ng th«ng tin ®iÒu khiÓn ®ã ®−îc ®−a ®Õn ng−êi tham gia giao th«ng d−íi c¸c h×nh thøc nh− th«ng b¸o b»ng c¸c b¶ng quang b¸o ®iÖn tö ®Æt trªn ®−êng, ®iÖn tho¹i di ®éng, mµn h×nh ®Æt tr−íc ng−êi l¸i xe, ®Ìn tÝn hiÖu...

• tÝnh hiÖn ®¹i: ¸p dông ®−îc c¸c c«ng nghÖ míi, phï hîp víi xu h−íng ph¸t triÓn cña thÕ giíi,

• tÝnh kh¶ thi: phï hîp víi ®iÒu kiÖn kinh tÕ, c¬ së h¹ tÇng vµ ®Æc thï giao th«ng ViÖt Nam, cã kh¶ n¨ng triÓn khai ngay hoÆc trong t−¬ng lai rÊt gÇn. Ph−¬ng ¸n truyÒn th«ng sö dông ë ®©y ®−îc lùa chän trªn c¬ së tËn dông tèi ®a c¸c c¬ së h¹ tÇng truyÒn th«ng ®· cã trong n−íc nh− m¹ng ®iÖn tho¹i di ®éng vµ cè ®Þnh, hÖ thèng c¸p quang... nh»m gi¶m thiÓu chi phÝ ®Çu t− x©y dùng.

3. ThiÕt kÕ, chÕ t¹o mét sè c¸c côm

thiÕt bÞ trong hÖ thèng

3.1. HÖ thèng gi¸m s¸t dßng xe trªn ®−êng b»ng camera • ph¸t huy ®−îc hiÖu qu¶ khai th¸c hÖ thèng ®−êng giao th«ng vµ m¹ng l−íi ph−¬ng tiÖn vËn t¶i: gi¶m thiÓu ¸ch t¾c, tèi −u hãa kh¶ n¨ng th«ng qua cña m¹ng l−íi giao th«ng (mµ kh«ng xÐt ®Õn sù c¶i tiÕn c¬ së h¹ tÇng vÒ ®−êng x¸), t¨ng c−êng kh¶ n¨ng gi¸m s¸t, qu¶n lý, ®iÒu hµnh c¸c ph−¬ng tiÖn vËn t¶i,

• t¨ng tÝnh tiÖn lîi cho ng−êi tham gia giao th«ng: ®¶m b¶o cung cÊp c¸c th«ng tin cÇn thiÕt kÞp thêi cho ng−êi tham gia giao th«ng.

M« h×nh cÊu tróc hÖ thèng ®iÒu khiÓn giao th«ng thµnh phè sau cã thÓ ®¸p øng ®−îc c¸c yªu cÇu trªn (h×nh 1).

Thu thËp c¸c th«ng tin vÒ dßng xe trªn ®−êng (l−u l−îng, vËn tèc...) lµ yªu cÇu quan träng ®Çu tiªn ®Ó qu¶n lý vµ ®iÒu hµnh giao th«ng. Trªn thÕ giíi vÊn ®Ò nµy ®· ®−îc quan t©m tõ rÊt l©u vµ cã nhiÒu h−íng gi¶i quyÕt nh− sö dông ra da, sãng vi ba (cùc ng¾n), thiÕt bÞ èng c¶m øng, c¶m øng vßng d©y... trong ®ã hiÖn ®¹i nhÊt lµ sö dông c«ng nghÖ xö lý ¶nh camera [3, 14-18]. Tuy nhiªn, tÊt c¶ c¸c ph−¬ng ¸n s½n cã trªn ®Òu kh«ng cã tÝnh kh¶ thi ë ViÖt Nam do thùc tÕ kh«ng ph©n lµn ®−êng (trõ mét sè ®iÓm ®Æc biÖt nh− tr¹m thu phÝ...) vµ dßng xe ®a ph−¬ng tiÖn cña chóng ta. §Æc ®iÓm cña m« h×nh ®Ò ra t¹o ®−îc chu tr×nh kÝn vÒ th«ng tin trong hÖ thèng. Dßng th«ng tin nµy ®−îc b¾t ®Çu tõ viÖc thu thËp d÷ liÖu vÒ tr¹ng th¸i thùc hÖ thèng giao th«ng, bao gåm: th«ng tin vÒ l−u l−îng, vËn tèc dßng xe trªn ®−êng (th«ng qua gi¶i ph¸p ®Õm xe

H×nh 1. S¬ ®å cÊu tróc hÖ thèng ®iÒu khiÓn giao th«ng thμnh phè th«ng minh

H×nh 2. Gi¸m s¸t dßng xe b»ng camera

3.2. ThiÕt bÞ gi¸m s¸t hµnh tr×nh xe [12]

ChÝnh v× vËy trong n−íc cã thÓ coi nh− ch−a cã thiÕt bÞ gi¸m s¸t dßng xe trªn ®−êng, c¸c camera gi¸m s¸t l¾p ®Æt t¹i mét sè nót giao th«ng míi chØ ®¬n thuÇn cung cÊp cho ng−êi ®iÒu hµnh bøc tranh vÒ tr¹ng th¸i giao th«ng mµ ch−a thÓ cho biÕt th«ng tin vÒ l−u l−îng, tèc ®é dßng xe. HËu qu¶ lµ kh«ng thÓ ®−a ra ®−îc c¸c biÖn ph¸p ®iÒu giao khiÓn th«ng chÝnh x¸c, kÞp thêi, ch¼ng h¹n nh− viÖc ®Æt chu kú ®Ìn tÝn hiÖu lµ hoµn toµn c−ìng bøc, kh«ng phï hîp víi tr¹ng th¸i thùc cña hÖ thèng giao th«ng.

§©y lµ thiÕt bÞ ®Æt trªn xe nh»m môc ®Ých thu thËp c¸c th«ng tin vÒ vÞ trÝ vµ tèc ®é xe sö dông c«ng nghÖ ®Þnh vÞ toµn cÇu GPS. Nh÷ng th«ng tin nµy cho phÐp ng−êi qu¶n lý gi¸m s¸t ®−îc chÝnh x¸c hµnh tr×nh xe ®Ó cã thÓ ®Ò ra c¸c biÖn ph¸p qu¶n lý, ®iÒu hµnh hîp lý. ThiÕt bÞ gåm c¸c phÇn chÝnh lµ ¨ng ten GPS (cã thÓ ®Æt trong xe hoÆc trªn nãc xe), c¸c m¹ch ®iÖn tö vµ phÇn mÒm thu thËp, xö lý, truyÒn th«ng tin. Nguån ®iÖn cho thiÕt bÞ ®Æt trªn xe ®−îc lÊy tõ nguån ®iÖn s½n cã trªn xe th«ng qua phÝch c¾m.

Gi¶i ph¸p hîp lý ®Ò ra ë ®©y lµ khai th¸c c«ng nghÖ xö lý ¶nh camera ®Ó chÕ t¹o thiÕt bÞ gi¸m s¸t dßng xe. VÒ mÆt cÊu tróc thiÕt bÞ gåm: camera c«ng nghiÖp ®Ó thu h×nh vµ mét m¸y tÝnh nhóng tèc ®é cao lµm nhiÖm vô xö lý ¶nh, truyÒn c¸c th«ng tin kÕt qu¶ (l−u l−îng tõng lo¹i xe, vËn tèc dßng xe...) vÒ trung t©m qua hÖ thèng c¸p quang. ThiÕt bÞ ®−îc ®Æt trªn ®−êng, ë ®é cao 10 – 15 m, vu«ng gãc víi mÆt ®−êng.

Tïy theo ph−¬ng thøc truyÒn th«ng tin thiÕt bÞ ®−îc chÕ t¹o d−íi 2 d¹ng: off-line (kh«ng trùc tuyÕn) vµ on line (trùc tuyÕn).

a) ThiÕt bÞ gi¸m s¸t hμnh tr×nh off-line (kiÓu hép ®en)

H¹t nh©n cña hÖ thèng lµ phÇn mÒm xö lý ¶nh [11]. PhÇn mÒm nµy cho phÐp ®Õm vµ ph©n lo¹i c¸c xe (xe buýt, xe t¶i, « t« con, xe m¸y), tÝnh to¸n vËn tèc trung b×nh cña dßng xe dï c¸c xe ch¹y kh«ng theo lµn cè ®Þnh (h×nh 2). Ngoµi −u ®iÓm chÝnh nµy, so víi c¸c ph−¬ng thøc ®Õm xe phæ biÕn kh¸c nh− c¶m øng vßng tõ, ph−¬ng ¸n sö dông camera cßn cã mét sè c¸c −u ®iÓm kh¸c nh−: rÎ, Ýt bÞ háng hãc, dÔ l¾p ®Æt vµ b¶o d−ìng... ThiÕt bÞ thu thËp c¸c th«ng tin nãi trªn víi chu kú lÊy mÉu mÆc ®Þnh lµ 10s (hoÆc cã thÓ lùa chän tõ 1 ®Õn 300 s) vµ l−u tr÷ ®−îc 6144 lÇn (cã thÓ më réng ®Õn 12288 lÇn). Sau khi kÕt thóc hµnh tr×nh c¸c th«ng tin nµy ®−îc ®æ ra m¸y tÝnh qua cæng COM hoÆc thiÕt bÞ

ThiÕt bÞ gåm mµn h×nh tinh thÓ láng, b¶n ®å sè, thiÕt bÞ thu thËp th«ng tin qua m¹ng ®iÖn tho¹i di ®éng vµ mét m¸y tÝnh nhóng thùc hiÖn c¸c thao t¸c xö lý cÇn thiÕt. Tõ trung t©m ng−êi ®iÒu hµnh cã thÓ chuyÓn c¸c th«ng tin cÇn thiÕt cho ng−êi l¸i xe nh− tuyÕn ®−êng ®i ®Õn ®Ých nhanh nhÊt, c¸c nót giao th«ng, c¸c tuyÕn ®−êng bÞ ¸ch t¾c, tai n¹n... Th«ng tin ®−îc hiÓn thÞ trªn b¶n ®å sè hoÆc tin nh¾n truyÒn qua m¹ng ®iÖn tho¹i di ®éng. truyÒn v« tuyÕn (trong ph¹m vi 50 – 60 m) nhê phÇn mÒm ®i kÌm. Nhê ®ã, ng−êi sö dông cã thÓ dÔ dµng ra lÖnh ®äc d÷ liÖu, ph©n tÝch c¸c tr¹ng th¸i ho¹t ®éng cña xe trong suèt hµnh tr×nh, ghi l¹i nh÷ng tr¹ng th¸i v−ît qu¸ møc ®é cho phÐp. Ngoµi ra, phÇn mÒm nµy cßn cã mét sè chøc n¨ng kh¸c t¹o sù th©n thiÖn víi ng−êi sö dông nh− cho phÐp ®Æt l¹i c¸c ®Þnh d¹ng thêi gian l−u, xãa c¸c th«ng tin kh«ng cÇn thiÕt... (h×nh 3).

3.4. Mét sè phÇn mÒm trî gióp c«ng t¸c ®iÒu hµnh vµ qu¶n lý th«ng tin

Trong khu«n khæ ®Ò tµi KC.03.21, c¸c côm thiÕt bÞ ngo¹i vi nãi trªn, cã x©y dùng mét sè phÇn mÒm trî gióp c«ng t¸c qu¶n lý, ®iÒu hµnh giao th«ng ë trung t©m nh»m minh häa ho¹t ®éng cña hÖ thèng. §ã lµ:

a) PhÇn mÒm m« pháng hÖ thèng giao th«ng ®« thÞ VTSIM H×nh 3. ThiÕt bÞ gi¸m s¸t hμnh tr×nh off-line

b) ThiÕt bÞ gi¸m s¸t hμnh tr×nh on-line (trùc tuyÕn)

§Ó ph©n tÝch, ®¸nh gi¸, lùa chän c¸c ph−¬ng ¸n ®iÒu hµnh giao th«ng nh− ph©n luång, tæ chøc nót, ®Æt chu kú ®Ìn tÝn hiÖu...mét c¸ch khoa häc tr−íc khi ®−a ra ¸p dông thùc tÕ kh«ng thÓ kh«ng sö dông c¸c c«ng cô m« pháng. PhÇn mÒm m« pháng VTSIM ®−îc thiÕt kÕ gåm 2 module cã kh¶ n¨ng ho¹t ®éng ®éc lËp: thiÕt kÕ m« h×nh m¹ng giao th«ng vµ m« pháng qu¸ tr×nh giao th«ng.

ThiÕt bÞ cho phÐp truyÒn c¸c th«ng tin vÒ vÞ trÝ vµ tèc ®é xe trùc tiÕp vÒ trung t©m ®iÒu hµnh th«ng qua m¹ng ®iÖn tho¹i di ®éng. ThiÕt bÞ cã 2 phÇn: trªn xe vµ t¹i trung t©m. Th«ng tin ®−îc truyÒn d−íi d¹ng tin nh¾n SMS hoÆc chuyÓn m¹ch gãi GPRS. ChÕ ®é truyÒn lµ liªn tôc víi chu kú ®Æt tr−íc hoÆc theo chØ thÞ tõ trung t©m. T¹i trung t©m ng−êi qu¶n lý cã thÓ gi¸m s¸t hµnh tr×nh xe trùc tiÕp trªn b¶n ®å sè.

C¸c thiÕt bÞ gi¸m s¸t hµnh tr×nh nãi trªn ®· ®−îc l¾p ®Æt thö nghiÖm trªn tuyÕn xe buýt sè 7 (xe sè 29N-2332) cña Tæng C«ng ty vËn t¶i Hµ Néi tõ ngµy 22/6/2005 ®Õn ngµy 28/7/2005 vµ ®−îc ®¸nh gi¸ tèt, ®¹t c¸c yªu cÇu ®Ò ra.

3.3. ThiÕt bÞ hiÓn thÞ th«ng tin trªn xe

ThiÕt bÞ hiÓn thÞ th«ng tin trªn xe nh»m nhiÖm vô thÓ hiÖn c¸c th«ng tin ®iÒu hµnh cÇn thiÕt ®−îc göi tíi tõ trung t©m cho ng−êi l¸i xe. Module thiÕt kÕ m« h×nh m¹ng giao th«ng cung cÊp c¸c c«ng cô vμ th− viÖn cho phÐp ng−êi sö dông thiÕt kÕ m« h×nh m¹ng giao th«ng cÇn m« pháng trªn m¸y tÝnh. B¾t ®Çu qu¸ tr×nh thiÕt kÕ, ng−êi sö dông x©y dùng h×nh ¶nh ®å häa cña m¹ng giao th«ng b»ng c¸ch ®−a vμo c¸c th«ng tin vÒ h×nh d¹ng, kÝch th−íc cña c¸c tuyÕn ®−êng vμ c¸c nót trong m¹ng. B−íc tiÕp theo lμ ®−a c¸c th«ng tin gióp x¸c ®Þnh nguyªn t¾c giao th«ng, c¸c ®Æc tr−ng ho¹t ®éng cña dßng ph−¬ng tiÖn giao th«ng trªn m« h×nh m¹ng nh− chiÒu chuyÓn ®éng, tèc ®é cho phÐp, thμnh phÇn dßng ph−¬ng tiÖn, ph−¬ng thøc ho¹t ®éng cña ®Ìn

tÝn hiÖu... Hoμn thμnh qu¸ tr×nh thiÕt kÕ m« h×nh m¹ng, kÕt qu¶ ®−îc l−u vμo mét file theo ®Þnh d¹ng XML. B»ng c¸ch nμy, b¶n thiÕt kÕ cã thÓ sö dông ®−îc nhiÒu lÇn vμ më ra kh¶ n¨ng t−¬ng thÝch víi c¸c øng dông kh¸c.

Module m« pháng qu¸ tr×nh giao th«ng nh»m t¹o ra mét qu¸ tr×nh giao th«ng ¶o trªn m« h×nh m¹ng giao th«ng ®−îc thiÕt kÕ tr−íc ®ã. Qu¸ tr×nh giao th«ng ¶o nμy cÇn ®−îc ®¶m b¶o sao cho s¸t thùc nhÊt víi thùc tÕ. §Ó ®¹t ®−îc ®iÒu nμy, phÇn mÒm ®· sö dông mét sè c«ng cô to¸n häc sau:

+ lý thuyÕt x¸c suÊt thèng kª trong viÖc t¹o ra sè l−îng vµ thêi ®iÓm xuÊt hiÖn xe trong m¹ng,

+ c¸c ph−¬ng tr×nh ®éng lùc häc xe trong viÖc x¸c ®Þnh quü ®¹o chuyÓn ®éng xe, trung t©m ®iÒu hµnh víi c¸c thiÕt bÞ g¾n trªn xe. Chøc n¨ng chÝnh cña phÇn nµy lµ thu thËp, l−u tr÷ d÷ liÖu nhËn tõ c¸c xe. KÕt nèi gi−a hÖ thèng m¸y tÝnh vµ xe ®−îc thùc hiÖn trªn c¬ së khai th¸c c¸c dÞch vô truyÒn sè liÖu SMS/GPRS, ®©y lµ c¸c dÞch vô ®−îc cung cÊp bëi m¹ng th«ng tin di ®éng GSM. Thµnh phÇn Client cung cÊp giao diÖn ®å ho¹ hç trî ng−êi ®iÒu hµnh thùc hiÖn c¸c t¸c vô qu¶n lý. Trong qu¸ tr×nh ho¹t ®éng Client sÏ th«ng qua Server ®Ó nhËn d÷ liÖu göi vÒ tõ xe. D− liÖu nµy bao gåm vÞ trÝ vµ tr¹ng th¸i ho¹t ®éng cña xe. Th«ng tin vÒ vÞ trÝ cña xe ®−îc Client cËp nhËt liªn tôc vµ hiÓn thÞ trªn nÒn b¶n ®å sè ®¶m tÝnh trùc quan ®èi víi ng−êi ®iÒu hµnh. C¸c lÖnh ®iÒu hµnh ®−îc ng−êi sö dông nhËp vµo Client sau ®ã th«ng qua Server sÏ ®−îc göi tíi xe hç trî kÞp thêi l¸i xe gi¶i quyÕt c¸c t×nh huèng giao th«ng.

c) PhÇn mÒm ®iÒu khiÓn tÝn hiÖu nót giao th«ng trªn c¬ së l«gic mê [13] + lý thuyÕt logic mê ®Ó m« pháng qu¸ tr×nh suy diÔn, ra quyÕt ®Þnh (b¸m xe, v−ît tr¸i, tr¸nh ph¶i...) cña ng−êi l¸i xe.

M« pháng hÖ thèng giao th«ng lµ mét bµi to¸n phøc t¹p, ®ßi hái kh¶ n¨ng xö lý th«ng tin khèi l−îng lín mµ l¹i ph¶i ®¸p øng yªu cÇu vÒ thêi gian nªn mét gi¶i ph¸p ®−îc ®Ò ra, ®ã lµ sö dông m¸y tÝnh bã (cluster). §©y lµ m« h×nh tÝnh to¸n song song trªn c¬ së sö dông kÕt hîp søc m¹nh tÝnh to¸n cña nhiÒu m¸y tÝnh ®−îc nèi m¹ng víi nhau. HiÖn t¹i phÇn mÒm VTSIM ®−îc thiÕt kÕ ®Ó ch¹y trªn hÖ thèng tÝnh to¸n song song cluster gåm 5 CPU, sö dông giao diÖn truyÒn th«ng ®iÖp MPICH. §©y lµ mét phÇn mÒm m· nguån më thiÕt kÕ cho hÖ ®iÒu hµnh Linux vµ MS Windows, nã cã −u ®iÓm lµ dÔ sö dông vµ ho¹t ®éng kh¸ tin cËy. PhÇn mÒm ®−îc x©y dùng b»ng ng«n ng÷ lËp tr×nh Visual C++, 6.0. Cã nhiÒu thuËt to¸n kh¸c nhau ®Ó tÝnh to¸n c¸c chu kú tèi −u c−ìng bøc cho ®Ìn tÝn hiÖu dùa trªn c¸c kÕt qu¶ thèng kª vÒ dßng xe vµo nót. Tuy nhiªn khi cã ®−îc c¸c sè liÖu vÒ dßng xe vµo nót trong thêi gian thùc cÇn ¸p dông c¸c thuËt to¸n ®iÒu khiÓn thÝch nghi. Mét trong c¸c thuËt to¸n nh− vËy lµ dùa trªn c¬ së logic mê, m« pháng qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn giao th«ng t−¬ng tù nh− ng−êi c¶nh s¸t giao th«ng ®ang lµm nhiÖm vô. C¸c th«ng tin vÒ l−îng xe vµo nót tõ c¸c h−íng ®−îc mê hãa, vµ trªn c¬ së suy diÔn theo logic so s¸nh hiÖu qu¶ gi÷a hai kh¶ n¨ng chÝnh: kÐo dµi thêi gian tÝn hiÖu xanh ®Ó dßng xe hiÖn t¹i tiÕp tôc hay chuyÓn sang tÝn hiÖu ®á cho phÐp dßng xe h−íng kh¸c chuyÓn ®éng, cho ra quyÕt ®Þnh hiÖu chØnh chu kú ®Ìn tÝn hiÖu phï hîp víi thùc tÕ. b) PhÇn mÒm qu¶n lý ph−¬ng tiÖn giao th«ng c«ng céng Traffman

Traffman lµ phÇn mÒm ®−îc thiÕt kÕ theo m« h×nh Client/Server. Thµnh phÇn Server lµ giao diÖn kÕt nèi hÖ th«ng m¹ng m¸y tÝnh t¹i ViÖc ¸p dông thuËt to¸n nµy cïng thiÕt bÞ gi¸m s¸t dßng xe b»ng camera më ra mét triÓn väng míi trong n©ng cao hiÖu qu¶ ®iÒu khiÓn nót giao th«ng b»ng ®Ìn tÝn hiÖu, tèi −u hãa kh¶ n¨ng th«ng qua cña c¸c nót.

Néi giai ®o¹n 2001-2002. (2001) Trung t©m t− vÊn ph¸t triÓn GTVT. Tr−êng §¹i häc GTVT.

[6] Dù ¸n ®Çu t− ph−¬ng tiÖn VTHKCC b»ng xe buýt ë Tp Hå ChÝ Minh giai ®o¹n 2002-2003. (2002) Trung t©m t− vÊn ph¸t triÓn GTVT. Tr−êng §¹i häc GTVT.

[7] Quy ho¹ch ph¸t triÓn GTVT thñ ®« Hµ néi ®Õn n¨m 2020. (2003) C«ng ty t− vÊn vµ thiÕt kÕ Bé GTVT-TEDI.

[8] Dù ¸n ®Ìn tÝn hiÖu giao th«ng Hµ Néi (ATC). (1994-2000). ODA Ph¸p.

[9] Dù ¸n nghiªn cøu tæng quan GTVT ®« thÞ ®Õn n¨m 2015 (UTMP) (7/1997). JICA.

[10] Dù ¸n nghiªn cøu kh¶ thi ph¸t triÓn VTHKCC ë thñ ®« Hµ Néi 2001-2005. ViÖn KHCN GTVT.

[11] Lª Quèc Anh, Phan T−¬ng Lai, Lª Hïng L©n, NguyÔn V¨n TiÒm, (2005). øng dông c«ng nghÖ xö lý ¶nh thêi gian thùc trong bµi to¸n tù ®éng gi¸m s¸t giao th«ng t¹i ViÖt Nam. TuyÓn tËp c¸c b¸o c¸o khoa häc Héi nghÞ toµn quèc lÇn thø 6 vÒ Tù ®éng hãa, 41-46.

[12] NguyÔn Thanh H¶i, NguyÔn §øc Kiªn, Lª Hïng L©n, NguyÔn Trung Dòng, NguyÔn V¨n B×nh, (2005). ThiÕt bÞ thu thËp d÷ liÖu sö dông hÖ thèng ®Þnh vÞ vÖ tinh toµn cÇu GPS phôc vô bµi to¸n qu¶n lý giao th«ng ®« thÞ. TuyÓn tËp c¸c b¸o c¸o khoa häc Héi nghÞ toµn quèc lÇn thø 6 vÒ Tù ®éng hãa, 185-190.

4. KÕt luËn

[13] Lª Hïng L©n, §Æng Quang Th¹ch, (2005). §iÒu khiÓn tÝn hiÖu nót giao th«ng trªn c¬ së logic mê. TuyÓn tËp c¸c b¸o c¸o khoa häc Héi nghÞ toµn quèc lÇn thø 6 vÒ Tù ®éng hãa, 330-335.

Inter. Conf. on

road

traffic control system MAC 300W.

[14] John F.J, (1989), Traffic monitoring in Great traffic Britain. Second monitoring, 1-4.

Tµi liÖu tham kh¶o [1] Urban www.scae.net.

[15] Koren C., Schvab J., (1989), Traffic survey system in Hungary. Second Inter. Conf. on road traffic monitoring, 10-13.

[2] Molina M., Roberdo M., Fernandez A., (2000) A proposed and revise system for real-time traffic management. ESIT 2000, Aachen, Germany, 62-70.

[16] Lee S.C., (1989) Road traffic monitoring in Hong Kong. Second Inter. Conf. on road traffic monitoring, 14-18.

[3] Klein A. L., (1997) Vehicle detector technologies for traffic management applications, Part 1, 2. ITS online.

[17] Cohen and Medioni G., (1999). Detecting and tracking moving objects in video surveilance. IEEE Conference on computer vision and pattern recognition.

[4] ChiÕn l−îc ph¸t triÓn vµ c¸c gi¶i ph¸p hiÖn ®¹i ho¸ giao th«ng ®« thÞ ë c¸c thµnh phè lín cña ViÖt Nam. (2000). §Ò tµi KHCN cÊp Nhµ n−íc KC.10.02. Tr−êng §¹i häc GTVT chñ tr×. Hµ néi 6/2000.

[5] Dù ¸n ®Çu t− ph−¬ng tiÖn vËn t¶i hµnh kh¸ch c«ng céng (VTHKCC) b»ng xe buýt ë thñ ®« Hµ

[18] Cucchiara R., Prati A., Vezzani R., (2004) Real time motion segmentation from moving cameras. Real-time Imaging, vol.10, n.3, 127-143(cid:161)

Bµi b¸o ®· tr×nh bµy mét ý t−ëng vÒ øng dông c«ng nghÖ tù ®éng hãa nh»m t¹o nªn m« h×nh hÖ thèng ®iÒu khiÓn giao th«ng thµnh phè th«ng minh. TÝnh th«ng minh cña hÖ thèng ë ®©y thÓ hiÖn ë møc ®é tù ®éng hãa cao cña kh¶ n¨ng thu nhËn th«ng tin vÒ tr¹ng th¸i giao th«ng, kh¶ n¨ng xö lý nhanh, toµn diÖn c¸c th«ng tin ®ã vµ kh¶ n¨ng ®−a ®−îc c¸c quyÕt ®Þnh ®iÒu hµnh thÝch hîp kÞp thêi ®óng ®Õn ®Þa chØ ng−êi sö dông. M« h×nh nµy ®¶m b¶o cÊu tróc th«ng tin ®−îc khÐp kÝn nh− mäi hÖ thèng ®iÒu khiÓn giao th«ng hiÖn ®¹i kh¸c trªn thÕ giíi, sö dông c¸c c«ng nghÖ míi nh− xö lý ¶nh, ®Þnh vÞ toµn cÇu GPS...; ®ång thêi vÉn ®¶m b¶o tÝnh kh¶ thi trong ®iÒu kiÖn hiÖn t¹i cña ViÖt Nam. Mét sè c¸c côm thiÕt bÞ tiªu biÓu ®· ®−îc lùa chän, thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o, thö nghiÖm cã thÓ ¸p dông ngay chøng minh tÝnh kh¶ thi cña ý t−ëng nµy. TÊt nhiªn, trong khu«n khæ ®Ò tµi nghiªn cøu còng cßn nhiÒu bµi to¸n cÇn gi¶i quyÕt nh− kÕt hîp c¸c ph−¬ng ¸n sö dông chip th«ng minh, sãng radio... hay c¸c ph−¬ng ¸n gi¸m s¸t giao th«ng kh¸c. §iÒu nµy lµ h−íng nghiªn cøu tiÕp tôc trong t−¬ng lai khi cã c¸c ®iÒu kiÖn kh¶ thi kh¸c.