42 Hoàng Quang Thành, Phan Mai Trung, Phan Cao Thọ, Trần Thị Phương Anh XÂY DỰNG HỆ THỐNG CẢNH BÁO ÙN TẮC VÀ TAI NẠN GIAO THÔNG TRONG ĐÔ THỊ VIỆT NAM BUILDING THE WARNING SYSTEM FOR TRAFFIC CONGESTION.
42 Hoàng Quang Thành, Phan Mai Trung, Phan Cao Thọ, Trần Thị Phương Anh XÂY DỰNG HỆ THỐNG CẢNH BÁO ÙN TẮC VÀ TAI NẠN GIAO THÔNG TRONG ĐÔ THỊ VIỆT NAM BUILDING THE WARNING SYSTEM FOR TRAFFIC CONGESTION AND ACCIDENTS IN VIETNAMESE URBAN AREAS Hoàng Quang Thành1, Phan Mai Trung1, Phan Cao Thọ2, Trần Thị Phương Anh1 Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng hoangquangthanh.xd@gmail.com; trungtnv95@gmail.com; phuonganhxdcd@gmail.com Trường Cao đẳng Công nghệ, Đại học Đà Nẵng; pctho@dut.udn.vn Tóm tắt - Bài báo trình bày kết nghiên cứu ứng dụng hệ thống giao thông thông minh (ITS) quản lý kiểm sốt hoạt động giao thơng vận tải Các tác giả xây dựng hệ thống thông tin người lái với chức cảnh báo cho người tham gia giao thông cố giao thông, ùn tắc giao thông, nguy xảy tai nạn giao thông người lái vượt tốc độ cho phép hay di chuyển qua khu vực nguy hiểm Hệ thống cảnh báo sử dụng tổng hợp ngôn ngữ lập trình khác Java, HTML, JavaScript, PHP, XML, … tích hợp với thiết bị di động điện thoại, máy tính bảng Do đó, hệ thống cài đặt dễ dàng giúp người sử dụng phương tiện giao thông giảm thời gian lại, giảm nguy xảy tai nạn giao thông, nâng cao tính hiệu quả, tiện nghi hành trình an tồn tham gia giao thơng Abstract - This paper presents an application of intelligent transportation systems (ITS) in the management and control of transport operations in urban areas Specifically, the paper has built the driver information system with the function of warning transport users of traffic incidents, traffic congestion and traffic risks when drivers exceed speed limit or are moving through dangerous areas This system has used the total of different programming languages such as Java, HTML, JavaScript, PHP, XML, and also has the ability to integrate with mobile devices such as mobile phones, tablets Therefore, it is easy to be installed and help users reduce travel time and potential traffic accidents, improve the efficiency and the convenience of journeys and the safety of traffic participants as well Từ khóa - giao thơng thơng minh; cảnh báo giao thông; cố giao thông; tai nạn giao thông; ùn tắc giao thơng; thời gian hành trình; an tồn giao thông; quản lý giao thông; điều hành giao thông Key words - intelligent transportation system;traffic warning; traffic incidents; traffic accidents; traffic congestions; travel time; traffic safety; traffic management; traffic operation Đặt vấn đề Ùn tắc giao thông (UTGT), tai nạn giao thông (TNGT) đô thị vấn đề cấp bách toàn xã hội, vấn đề mà người dân đô thị phải đối mặt hàng ngày, gây tổn thất vô lớn cho kinh tế xã hội nước Trong năm vừa qua, nhiều giải pháp, sách nghiên cứu [3] thực liệt với mục đích giảm tai nạn ùn tắc giao thông nhiều đô thị nước.Chúng ta triển khai nhiều giải pháp giải pháp kỹ thuật, giải pháp sách quản lý phương tiện, giải pháp thể chế, tuyên truyền, cưỡng bức,…Bên cạnh đó, giải pháp ứng dụng cơng nghệ thông tin (còn go ̣i là giao thông thông minh - ITS) để quản lý, điều khiển giao thông áp dụng số thành phố, điển hệ thống VOV Hà Nội TP Hồ Chí Minh Tuy nhiên hệ thống tồn nhiều hạn chế đòi hỏi số lượng lớn phóng viên, cộng tác viên, kỹ thuật viên tác nghiệp; thơng tin đến người lái khơng có tính chọn lọc mà thông thường người lái phải tự chọn lọc thơng tin cần thiết với mình; ngồi ra, sử dụng hệ thống VOV giao thông, người lái phải nghe tin VOV giao thông suốt hành trình làm giảm tiện ích hành trình,…Hơn nữa, ứng dụng dừng lại quy mô nhỏ, lẻ tẻ, chưa phổ biến diện rộng quốc gia phát triển Do đó, việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ thông tin quản lý, điều hành giao thông, hay xây dựng hệ thống cảnh báo ùn tắc, tai nạn giao thông cung cấp thơng tin cố giao thơng đến với người lái (còn go ̣i là giao thông thông minh - ITS) cần thiết nhằm ngăn ngừa tượng ùn tắc giao thông giảm nguy tai nạn giao thơng, giảm thời gian lại, tăng tính hiệu tiện nghi hành trình, tính an tồn tham gia giao thơng, góp phần nâng cao hiệu khai thác tồn mạng lưới giao thơng đô thị Hệ thống cảnh báo xây dựng sở liệu khảo sát điều kiện đường, điều kiện giao thông điều kiện tổ chức, điều khiển giao thông đô thị, kết ứng dụng thử nghiệm cho mạng lưới giao thông thành phố Đà Nẵng, ngồi chương trình triển khai ứng dụng rộng rãi cho thành phố khác với sở liệu mạng lưới đường cụ thể thành phố Các kết nghiên cứu 2.1 Tổng quan hệ thống Với mục đích hỗ trợ người lái có thơng tin cần thiết để chuyến an toàn, hiệu nhanh chóng, tồn hệ thống thiết kế gồm chức như: cảnh báo người sử dụng tốc độ cho phép, cảnh báo người sử dụng vào hướng có ùn tắc giao thông, cảnh báo người sử dụng vào khu vực nguy hiểm (bao gồm nút giao thông nguy hiểm, đoạn đường nguy hiểm, điểm nguy hiểm đoạn đường đường cong nằm có bán kính nhỏ, tầm nhìn hạn chế…) Hệ thống gồm phần chương trình điện thoại di động với hệ điều hành Androit Website quản tri ̣ ma ̣ng Trong đó, website thiết kế với chức chỉnh sửa, hiển thị, lưu trữ dễ dàng giúp người điều khiển phương tiện thao tác với sở liệu và câ ̣p nhâ ̣t dữ liê ̣u liên tu ̣c theo thời gian Cụ thể như: - Người dùng thêm, sửa, xóa vị trí nguy hiểm, vị trí ùn tắc thơng qua thao tác trực quan đồ ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 7(104).2016 43 Hình Sơ đồ chung toàn hệ thống cảnh báo ùn tắc tai nạn giao thơng - Thơng tin vị trí nguy hiểm, vị trí ùn tắc thể dạng đánh dấu (marker) đồ quản lý thông qua bảng biểu - Thông tin cập nhật lên server lưu trữ sau người điều khiển cập nhật liệu website Ngơn ngữ lập trình sử dụng tổ hợp nhiều ngôn ngữ, ngôn ngữ phụ trách chức riêng hệ thống Chẳng hạn như: HTML (Hyper Text Markup Language) "ngơn ngữ đánh dấu siêu văn bản" có chức tạo nên trang web với mẩu thông tin trình bày World Wide Web hay CSS có chức miêu tả cách trình bày tài liệu viết ngơn ngữ HTML XHTML, … (Hình 2) Hình Ngơn ngữ lập trình ứng dụng hệ thống Cơ sở liệu hệ thống cập nhật liên tục quản trị thông qua website trực tuyến Sơ đồ chung toàn hệ thống cảnh báo ùn tắc TNGT thể Hình 2.2 Cơ sở lý thuyết sở liệu hệ thống 2.2.1 Tai nạn giao thông tiêu chí xác định điểm đen Cho đến nay, chưa có tiêu chuẩn hay khái niệm thức điểm đen Tuy nhiên, để có sở cho chương trình thiết kế, khái niệm sau: - Tai nạn giao thông cố bất ngờ xảy ý muốn chủ quan người điều khiển phương tiện giao thông di chuyển đường, vi phạm quy tắc an tồn giao thơng hay gặp tình huống, cố đột xuất khơng kịp phịng tránh, gây nên thiệt hại định người tài sản [3] - Điểm đen vị trí hay khu vực nguy hiểm mà thường xảy tai nạn giao thông [1, 2] Các điểm đen thường khu vực đông dân cư dọc hai bên đường, nút giao thơng có mật độ qua lại lớn, đường cong có bán kính nhỏ, tầm nhìn hai chiều hạn chế… Điểm đen xác định dựa tiêu chí số lượng người bị thương, số người chết thiệt hại tài sản, phân loại theo số BS, gồm có loại điểm đen sau [4] (Hình 3): - Điểm đen tương ứng với số BS = 46 ÷ 69 (tương đương ÷ người chết) - Điểm đen nguy hiểm tương ứng với số BS = 70 ÷ 90 (tương đương ÷ người chết) - Điểm đen đặc biệt nguy hiểm tương ứng với số BS > 90 (tương đương người chết) Trong đó: BS = 9*l + 23*D + (P/24) l: tổng số người bị thương; D: Tổng số người chết; P: Thiệt hại tài sản (triệu đồng) Chiều dài đoạn đường điểm đen 250m, tương ứng với thời gian phản ứng tâm lý 3s tốc độ xe chạy 120 Km/h (tốc độ lớn nhất) Đối với đoạn tuyến có chiều dài >250m có đặc điểm hình học điều kiện bên đường tương tự thường xuyên xảy TNGT, kiến nghị sử dụng khái niệm “tuyến đen” Tiêu chí xác định tuyến đen dựa vào mật độ TNGT, cụ thể mật độ TNGT trung bình/1km cao 20% mật độ TNGT trung bình/1km chiều dài toàn tuyến Hoàng Quang Thành, Phan Mai Trung, Phan Cao Thọ, Trần Thị Phương Anh 44 2.2.2 Ùn tắc giao thơng tiêu chí đánh giá ùn tắc giao thông hệ thống Ùn tắc giao thông (UTGT) hiểu theo nghĩa chung trạng thái dịng phương tiện, người tham gia giao thông bị ngưng trệ, lưu thông lưu thông chậm lưu thơng khơng liên tục lưu lượng người và phương tiê ̣n tham gia giao thông tải xảy cố cản trở việc lưu thông [3] UTGT đánh giá thơng qua tiêu chí như: tốc độ, thời gian hành trình, thời gian chờ kẹt xe, lưu lượng, hệ số mức độ phục vụ, tỷ lệ nhu cầu, khả đáp ứng, chi phí cho chuyến phương pháp khảo sát thực nghiệm Theo phương pháp này, UTGT chia thành cấp độ sau (Hình 3): - Ùn tắc nhẹ: phương tiện di chuyển với tốc độ mong muốn (bình thường), đơi lúc phải di chuyển chậm lại dừng Nếu dừng lại nút giao thông điều khiển đèn tín hiệu, phương tiện băng qua chu kì đèn - Ùn tắc nặng: cấp độ này, phương tiện thường xuyên di chuyển với tốc độ trung bình, cho dù phải dừng kẹt xe khoảng thời gian dài - Kẹt xe: lúc này, phương tiện phải dừng hoàn toàn di chuyển với tốc độ chậm khoảng thời gian dài Điểm đen Ùn tắc nhẹ Điểm đen nguy hiểm Điểm đen đặc biệt nguy hiểm Ùn tắc nặng Kẹt xe Hình Phân cấp độ cảnh báo 2.2.3 Cơ sở liệu tai nạn ùn tắc giao thông Các số liệu liên quan đến tai nạn ùn tắc giao thơng vị trí, mức độ thiệt hại (người tài sản), số lượng tai nạn, thời gian ùn tắc, … thống kê, thu thập theo số liệu thống kê Sở Giao thơng, Phịng Cảnh sát giao thông, … thống kê trực tiếp thông qua hệ thống camera CCTV quan sát Dữ liệu thu thập cập nhật trực tiếp liên tục vào hệ thống cảnh báo (website) người quản trị (ta ̣i trung tâm điề u hành) Theo số liệu thống kê Sở GTVT thành phố Đà Nẵng, địa bàn thành phố có khoảng 24 giao lộ xảy ùn tắc 20 điểm đen, thể Hình 4, Hình Hình Bản đồ vị trí điểm đen TNGT TP Đà Nẵng 2.3 Chương trình cảnh báo ùn tắc tai nạn giao thông thiết bị cầm tay Chức chương trình đưa thông tin cảnh báo tốc độ (khi lái xe vượt tốc độ cho phép), điểm đen tai nạn giao thơng vị trí xảy ùn tắc đến với người dùng sở xác định vị trí người dùng hệ thống định vị tồn cầu (GPS) 2.3.1 Thuật tốn chương trình u cầu đặt người đường cần biết trước vị trí xảy ùn tắc trước vào đoạn đường tiếp giáp với khu vực ùn tắc Vì vào khu vực việc quay đầu xe bất tiện giảm chất lượng hành trình Tuy nhiên, cập nhật thơng tin mang tính chất thơng báo chung chung hiệu khơng cao Do đó, phương án thơng báo chương trình hệ thống cảnh báo dựa tuyến đường để cảnh báo vị trí ùn tắc (theo hướng hành trình) nằm đường (nếu có) Với cách này, người sử dụng tiếp cận thông tin kịp thời hoàn toàn tránh vị trí xảy ùn tắc giảm thiểu tai nạn giao thông đoạn đường nguy hiểm Từ yêu cầu trên, thuật toán chương trình gồm có: thuật tốn tổng qt chương trình (Hình 6), thuật tốn cảnh báo vị trí ùn tắc giao thơng (Hình 7), thuật tốn cảnh báo vị trí nguy hiểm (Hình 8) thuật tốn cảnh báo đoạn đường nguy hiểm (Hình 9) Hình Thuật tốn tổng qt chương trình Hình Bản đồ vị trí ùn tắc giao thơng TP Đà Nẵng ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 7(104).2016 45 Hình 10 Màn hình khởi động chương trình Hình Thuật tốn cảnh báo vị trí ùn tắc giao thơng Hình 11 Giao diện lúc hoạt động chương trình Hình Thuật tốn cảnh báo vị trí nguy hiểm Hình Thuật toán cảnh báo đoạn đường nguy hiểm 2.3.2 Hoạt động chương trình Để kết nối đến hệ thống thông tin địa lý lấy thông tin tọa độ từ GPS, chương trình hoạt động địi hỏi phải có kết nối Internet Chương trình có chức hỗ trợ “chạy ngầm” người dùng trở hình chủ, hình thiết bị tắt Các kết hoạt động chương trình thể điện thoại smartphone Hình 10, 11 2.4 Website quản trị liệu 2.4.1 Chức website Dữ liệu sử dụng cho chương trình khơng cập nhật liên tục theo thời gian ảnh hưởng đến tính xác thơng tin cảnh báo, có khả gây tác dụng ngược người lái xe phải thay đổi hành trình dài hành trình dự định Do đó, mục tiêu ban đầu chương trình khơng đạt Để giải vấn đề này, website lập giúp cho người quản trị kiểm sốt liệu, thơng tin vị trí ùn tắc điểm đen Website hỗ trợ quản lý vị trí cảnh báo dạng đánh dấu (marker) đồ đường theo phương pháp chồng đồ (overlay), với chức như: thêm, sửa, xóa, kéo thả thay đổi trạng thái (kích hoạt hủy kích hoạt) marker Dữ liệu đồng với thiết bị di động chạy chương trình 2.4.2 Hoạt động website Để vào website điều chỉnh liệu, quản trị viên truy cập theo liên kết: http://BanDoGiaoThong.esy.es/, sau đăng nhập với tài khoản cấp sẵn (Hình 12) Sau đăng nhập thành cơng, hình làm việc website (Hình 13), người quản trị website chỉnh sửa thơng tin cách đơn giản click chuột vào vị trí tương ứng đồ Hồng Quang Thành, Phan Mai Trung, Phan Cao Thọ, Trần Thị Phương Anh 46 Hình 12 Giao diện đăng nhập tài khoản website sở liệu giao thơng TP Đà Nẵng Ngồi ra, nghiên cứu hồn tồn triển khai ứng dụng cho mạng lưới giao thông thành phố khác cách đơn giản cập nhật thay đổi thơng tin liệu cho chương trình 3.2 Nhận xét kiến nghị Điều kiện để chương trình hoạt động yêu cầu thiết bị phải kết nối mạng Internet hệ thống định vị GPS Tuy nhiên, mạng lưới kết nối internet đô thị Việt Nam nhiều hạn chế phạm vi phủ sóng, tốc độ đường truyền,… Do đó, điều kiện lại hạn chế hệ thống cảnh báo, rào cản để ứng dụng nghiên cứu đến với người sử dụng Để giải vấn đề này, nghiên cứu định hướng phát triển hệ thống thông qua việc phát cố tự động AID ứng dụng biển báo điện tử VMS nhằm tự động hóa khâu quản trị liệu tăng hiệu thơng tin tình hình giao thơng đến với người lái (Hình 14) Hình 13 Giao diện website Kết luận kiến nghị 3.1 Kết luận Thông qua việc tìm hiểu khả ứng dụng cơng nghệ thơng tin quản lý kiểm sốt hoạt động phương tiện giao thông, tác giả xây dựng thành cơng chương trình cảnh báo cố ngăn ngừa tai nạn giao thông đô thị Việt Nam Chương trình có khả cung cấp đầy đủ thơng tin cho người lái vị trí ùn tắc, tốc độ hành trình vị trí nguy hiểm tiềm ẩn TNGT Từ góp phần giảm ùn tắc giao thông TNGT thành phố, nâng cao hiệu tồn mạng lưới giao thơng thị Chương trình thiết kế với giao diện đơn giản, đẹp mắt, thân thiện với người sử dụng dễ dàng cài đặt thiết bị di động điện thoại, máy tính bảng, thuận tiện cho người sử dụng Kết nghiên cứu hệ thống cảnh báo xây dựng Hình 14 Sơ đồ hoạt động kiến nghị hệ thống TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Giao thông vận tải, Quyết định số 13/2005/QĐ-BGTVT ngày 02/02/2005 quy định việc xác định xử lý vị trí nguy hiểm thường xảy TNGT đường khai thác [2] Cục Đường bộ, Tiêu chuẩn xác định xử lý điểm đen quốc lộ, năm 2000 [3] Phan Cao Thọ, Võ Đức Hoàng, Võ Hải Lăng, Lê Thành Hưng, Nguyễn Thanh Cường, Dương Minh Châu, Trần Thị Thu Thảo, Trần Trung Việt, Phạm Ngọc Phương, Trần Thị Phương Anh, Nguyễn Văn Tê Rôn, Nghiên cứu giải pháp nâng cao an tồn giao thơng chống ùn tắc số đô thị lớn Việt Nam, Đề tài cấp Bộ, mã số B2009-TDA01-02-TRIG, năm 2010 [4] Nguyễn Thanh Phong, Nghiên cứu tiêu chí xác định điểm đen mạng lưới quốc lộ Việt Nam, http://www.vusta.vn/vi/news/Thongtin-Su-kien-Thanh-tuu-KH-CN/Nghien-cuu-tieu-chi-xac-dinhdiem-den-tren-mang-quoc-lo-Viet-Nam-33167.html [5] Amudapuram Mohan Rao, Estimating Road Traffic Congestion using Vehicle Velocity (BBT nhận bài: 13/03/2016, phản biện xong: 28/05/2016) ... đen Ùn tắc nhẹ Điểm đen nguy hiểm Điểm đen đặc biệt nguy hiểm Ùn tắc nặng Kẹt xe Hình Phân cấp độ cảnh báo 2.2.3 Cơ sở liệu tai nạn ùn tắc giao thông Các số liệu liên quan đến tai nạn ùn tắc giao. .. - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 7(104).2016 43 Hình Sơ đồ chung toàn hệ thống cảnh báo ùn tắc tai nạn giao thông - Thông tin vị trí nguy hiểm, vị trí ùn tắc thể dạng đánh dấu... dụng hệ thống Cơ sở liệu hệ thống cập nhật liên tục quản trị thơng qua website trực tuyến Sơ đồ chung tồn hệ thống cảnh báo ùn tắc TNGT thể Hình 2.2 Cơ sở lý thuyết sở liệu hệ thống 2.2.1 Tai nạn