Nghiên cứu đánh giá an toàn tại vòng xuyến dựa trên kỹ thuật phân tích xung đột giao thông bằng video, trường hợp nghiên cứu tại việt nam

Kỷ yếu Hội thảo khoa học cấp Trường 2022 Tiểu ban Kỹ thuật xây dựng Nghiên Cứu Đánh Giá An Tồn Tại Vịng Xuyến Dựa Trên Kỹ Thuật Phân Tích Xung Đột Giao Thông Bằng Video, Trường Hợp Nghiên Cứu Tại Việt Nam Trương Văn Sơn Sinh viên Viện Xây dựng Trường Đại học Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam 1851170035@sv.ut.edu.vn Nguyễn Thị Mai Sang Sinh viên Viện Xây dựng Trường Đại học Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam 1851170033@sv.ut.edu.vn Nguyễn Minh Luân Sinh viên Viện Xây dựng Trường Đại học Giao thơng vận tải Thành phố Hồ Chí Minh Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam 1851170024@sv.ut.edu.vn Nguyễn Hồi Ngân Sinh viên Viện Xây dựng Trường Đại học Giao thơng vận tải Thành phố Hồ Chí Minh Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam 1851170026@sv.ut.edu.vn Phan Hồi Vũ Sinh viên Viện Xây dựng Trường Đại học Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam 1851170045@sv.ut.edu.vn Đoàn Hồng Đức Viện Xây dựng Trường Đại học Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam duc.doan@ut.edu.vn Tóm tắt - Tai nạn giao thơng vấn đề ưu tiên giải quyết, đa số tai nạn giao thông thường xảy khu vực giao cắt, số vụ tai nạn giao thông coi “thước đo gián tiếp” để nói lên mức độ an tồn nút giao Nhằm đánh giá mức độ an tồn giao thơng khu vực nghiên cứu, cần phải có số liệu vụ tai nạn giao thông, nhiên tai nạn giao thông kiện gặp thời gian dài để thu thập liệu Vì lý này, quan tâm đến việc sử dụng số biện pháp gián tiếp khác phân tích xung đột để đánh giá an tồn giao thơng Tại Việt Nam, với điều kiện giao thông hỗn hợp, tỷ lệ xe máy chiếm phần lớn dòng lưu lượng phương tiện, việc phân tích xung đột cịn gặp nhiều khó khăn Từ đó, báo chọn lọc nghiên cứu đưa giải pháp để phân tích xung đột nút giao vịng xuyến Việt Nam Từ khóa - An tồn giao thơng, kỹ thuật phân tích giao thơng, nút giao vịng xuyến, điều kiện giao thơng hỗn hợp áp dụng rộng rãi để đánh giá khả va chạm thiếu sót vận hành giao lộ nhiều quốc gia vài thập kỷ qua Tại giao lộ, xung đột giao thông kiện quan sát được, hai nhiều người tham gia giao thơng dự đoán tiếp cận lúc khu vực giao có nguy xảy va chạm Phân tích xung đột hiểu việc đo lường tần suất mức độ nghiêm trọng xung đột giao thơng, từ đưa kết luận đánh giá mức độ an tồn giao lộ Mục tiêu phân tích xung đột giao thông xác định rủi ro tiềm ẩn vấn đề an toàn thiết kế nút giao thơng có [2] Theo nghiên cứu Hydén [2] minh họa mức độ nghiêm trọng xung đột kim tự tháp an tồn, thể hình I CƠ SỞ LÝ THUYẾT A Giới thiệu kỹ thuật xung đột giao thông Các vụ tai nạn đường gây tổn thất cho người tham gia giao thông có tác động khơng nhỏ phát triển kinh tế xã hội, đặc biệt nước phát triển Trong đó, tỷ lệ tử vong liên quan đến giao thông đường nước có thu nhập thấp trung bình cao gấp đơi so với nước có thu nhập cao, vấn đề giảm nước phát triển nhu cầu lại nước tăng Ngoài thương vong người tham gia giao thơng, vụ tai nạn cịn ảnh hưởng lớn đến kinh tế [1] Kỹ thuật xung đột giao thông (Traffic Conflict Technique) phát triển Hình Kim tự tháp an tồn [2] Phần đỉnh kim tự tháp thể mức độ xung đột nghiêm trọng nạn chết người dẫn đến tử vong, tiếp đến chấn thương nặng, thương tích nhẹ xung đột gây thiệt hại (như xe cộ hư hỏng) Phần lại kim tự tháp đại diện cho mức độ nghiêm trọng xung đột: 157 Trương Văn Sơn, Nguyễn Thị Mai Sang, Nguyễn Minh Luân, Nguyễn Hoài Ngân, Phan Hoài Vũ, Đoàn Hồng Đức Các xung đột nghiêm trọng; xung đột nhẹ hơn; có nguy dẫn đến xung đột tương tác thông thường người tham gia giao thông [2] thông bắt đầu có hành động lảng tránh [2] Mức độ nghiêm trọng xung đột dựa hai số TTC CS Dữ liệu tai nạn giao thông khó thu thập đầy đủ chuẩn xác tai nạn giao thông kiện ngẫu nhiên, số vụ tai nạn xảy hàng năm địa điểm khơng giống nhau, tình hình giao thơng khơng thay đổi Kèm theo đó, khơng phải tất vụ tai nạn ghi nhận báo cáo, trình thực vụ tai nạn thường khơng rõ ràng quan sát kết thông qua báo cáo tai nạn, dẫn đến đề xuất biện pháp đối phó hiệu nhằm thay đổi giảm bớt vụ tai nạn [2] Đó lý cho việc sử dụng biện pháp thay phân tích xung đột để đánh giá an tồn giao lộ thay sử dụng liệu tai nạn Conflicting Speed (CS) tốc độ người tham gia giao thông trước thực hành động né tránh [2], giá trị CS cao, xung đột xảy nghiêm trọng B Các số quan trọng phân tích xung đột Mức độ nghiêm trọng xung đột xác định thời điểm người tham gia giao Time To Conllision (TTC) thời gian xảy va chạm hai nhiều phương tiện tốc độ không thay đổi xung đột [2] Giá trị TTC thấp, mức độ xung đột nghiêm trọng ngược lại Để dễ xác định số trên, cần nắm dạng xung đột xảy nút giao Riêng nút giao vịng xuyến tồn hai dạng xung đột xung đột nhập dòng xung đột tách dòng Cịn dạng xung đột gặp xung đột giao cắt, chúng xảy nút giao có thêm điểm tiếp cận, mơ tả hình Hình Một số loại xung đột thường xảy nút giao vòng xoay Khoảng cách xung đột S hiểu khoảng cách tương đối từ vị trí phương tiện thực hành động né tránh đến điểm xảy xung đột [2] Thông số S yếu tố quan trọng việc tính tốn giá trị TTC chuyển phương tiện bắt đầu có hành động né tránh (phanh gấp, giảm tốc, …), đánh dấu điểm D2 vào vị trí thực hành động né tránh Điểm D3 điểm xảy xung đột phương tiện không thực hành động né tránh Để thu thập thông số S, CS TTC xung đột từ video quan trắc, ta thực sau: Quan sát video, xác định xung đột phương tiện tham gia xung đột, sau đánh dấu 03 điểm (ký hiệu D1; D2; D3) Điểm D1 điểm phương tiện tham gia xung đột qua Theo hướng quỹ đạo di Sau đánh dấu đầy đủ điểm, tiếp đến thu thập khoảng cách thời gian phương tiện di chuyển từ điểm D1 đến điểm D2, từ tính CS (tốc độ phương tiện) Khoảng cách từ điểm D2 đến điểm D3 khoảng cách S (khoảng cách xung đột) 158 Nghiên cứu đánh giá an tồn vịng xuyến dựa kỹ thuật phân tích xung đột giao thơng… Hình Minh họa cách xác định tốc độ xung đột thời gian xung đột [3] Sau thu thập đầy đủ thông số S CS, tính tốn giá trị TTC TTC  S (giây) CS (1) TTC tính người tham gia giao thơng có hành động né tránh, trường hợp hai nhiều xe có hành động né tránh cần chọn TTC thấp để tiến hành phân tích xung đột C Các phương pháp thu thập liệu 1) Phương pháp thủ công Với phương pháp này, việc quan sát thường thực khoảng thời gian từ đến thời gian nghỉ đan xen lần để người quan sát viên tạm nghỉ Nếu việc quan sát kéo dài khoảng thời gian liên tục dài hơn, quan sát viên thay phiên địa điểm Việc quan sát nên thực vào ban ngày, điều kiện thời tiết ổn định [2] Đối với phương pháp thu thập số liệu thủ cơng lại có tính linh hoạt cao thời gian địa điểm thực hiện, dụng cụ đơn giản Ngược lại, người quan sát viên phải có trách nhiệm tập trung cao độ người quan sát phải phát xung đột, phán đốn Hình Máy ảnh đặt cao chúng ghi chú, tất tiến hành thời gian thực, độ tin cậy phương pháp không cao [2] 2) Phương pháp thu thập liệu qua video Để quan sát xung đột giao thơng trường không đơn giản Việc phát xung đột giao thơng địi hỏi ý tập trung cao độ, xung đột xảy người quan sát viên có hội để nhìn thấy đưa tất phán đốn cần thiết Vì thế, việc bổ sung quay video thực cần thiết Việc quay video phải đồng đồng hồ quan sát viên đồng hồ máy ảnh bên để dễ dàng tìm thấy xung đột trình xem lại video sau [2] Để quan sát hiệu xung đột giao thơng, việc bố trí máy quay video điều quan trọng Máy quay video nên đặt vị trí cao tốt, để có chế độ xem từ cao xuống, nhìn tồn cảnh Tại nút giao thơng đô thị để phát xung đột, máy quay video thường đặt cột bên đường từ hướng để bao quát toàn nút giao thơng [2] Hình Máy ảnh đặt cột đèn Ưu điểm phương pháp người quan sát thực cơng việc nhà, tua nhanh video lưu lượng giao thông thấp khơng có xung đột, nghỉ giải lao cần thiết Sử dụng công cụ xử lý video đặc biệt giúp phát xung đột tiềm ẩn hay đo tốc độ xe, khoảng cách, … từ video với độ xác cao hơn, phù hợp với điều kiện giao thơng Việt Nam [4] Bên cạnh tồn số nhược điểm đoạn phim đầy đủ môi trường giao thông vùng nhìn bị hạn chế; góc nhìn khơng bình thường với người quan sát, biến dạng chế độ xem; ghi video coi liệu cá nhân nhiều quốc gia, hữu nhiều quy tắc đặc biệt [2] Tuy nhiên thời đại công nghệ phát triển, nhược điểm khắc phục cách sử dụng cơng nghệ UAV (thiết bị bay khơng người lái có tích hợp máy quay) Ưu điểm thiết bị quay tồn cảnh nút giao, khơng bị hạn chế tầm nhìn, giúp cho việc thu thập liệu hiệu 159 Trương Văn Sơn, Nguyễn Thị Mai Sang, Nguyễn Minh Luân, Nguyễn Hoài Ngân, Phan Hoài Vũ, Đoàn Hồng Đức D Ứng dụng công nghệ UAV giao thông UAV (Unmanned Aerial Vehicle) thiết bị bay không phi công buồng lái Thiết bị bay không người lái phận cấu thành hệ thống bao gồm máy bay khơng người lái, kiểm sốt viên mặt đất hệ thống liên lạc UAV kiểm soát viên UAV ứng dụng nhiều lĩnh vực quản lý an tồn giao thơng đường để điều tra tai nạn chi tiết, đánh giá rủi ro, giám sát tổng thể mạng lưới đường Trong việc giám sát quản lý giao thơng, UAV phát phương tiện, trích xuất thơng số giao thơng phân tích lưu lượng giao thơng Trong quản lý sở hạ tầng đường cao tốc, UAV trở thành công cụ giám sát để kiểm tra cầu, theo dõi tình trạng vỉa hè điểm gặp nạn đường Máy bay không người lái (UAV) quan tâm đáng kể kỹ thuật giao thông vận tải để giám sát phân tích giao thơng, nhiều nước giới thực nghiên cứu đạt số thành tựu định [4] Về ưu điểm, sử dụng UAV nhằm thu thập liệu, giám sát giao thông phương án tối ưu UAV giải pháp thay hiệu chi phí so với phương pháp truyền thống, thu thập liệu chi tiết khu vực rộng lớn, ra, đo lường mức độ phục vụ, ước tính mức độ di chuyển trung bình hàng ngày, kiểm tra hoạt động nút giao thơng, đo lường điểm xuất phát việc sử dụng bãi đậu xe [5] Cơng nghệ UAV sử dụng để phân tích điều tra hành vi người lái xe giao lộ có luồng giao thông hỗn hợp, phức tạp; cung cấp liệu liên quan đến lỗi lái xe truy xuất từ cảnh quay, đưa liệu chi tiết hành vi người lái xe giao lộ phức tạp Bên cạnh đó, UAV cịn hỗ trợ người lái nhiều ứng dụng liên quan đến giao thơng (an tồn, phát cố theo dõi phương tiện) [5] Về nhược điểm, UAV bị hạn chế thời lượng pin, thời gian bay không trung ngắn, ảnh hưởng điều kiện thời tiết bất lợi (mưa, gió, sương mù) Thời gian bay thay đổi theo tuổi thọ pin loại máy bay không người lái, thời gian bay thông thường 25 – 30 phút [4] UAV bị ảnh hưởng sách phương tiện kiểm sốt hoạt động máy bay tầm thấp nhằm đảm bảo an tồn mơi trường bay Các khu vực UAV phép bay, yêu cầu pháp lý khác quy định quốc gia [5] Hình Thiết bị UAV tích hợp máy quay phim E Những hạn chế việc phân tích xung đột nút giao vịng xuyến Việt Nam Điều kiện giao thơng thành phần tham gia giao thông quốc gia có khác nhau, vậy, vấn đề phân tích xung đột nước ta dựa vào nghiên cứu điển hình thuộc quốc gia khác, nên chưa mang lại xác tốt Một vấn đề khác đặt thành phần xe máy nước ta nhiều di chuyển phức tạp, thường xuyên tụ thành nhóm xe gây nhiều xung đột thời điểm điều gây khó khăn việc phân tích kết mang lại không mong muốn Ở Việt Nam, tỷ lệ tai nạn giao thơng cịn cao vụ tai nạn thường diễn nút giao Điều kiện giao thông hỗn hợp phức tạp khiến cho việc phân tích xung đột nút giao khó khăn Nút giao vịng xuyến sử dụng phổ biến Việt Nam đơn giản hiệu vận hành giao thơng Tuy nhiên khơng phải nút giao vịng xuyến vận hành hiệu quả, số nút giao Việt Nam có thiết kế chưa hợp lý dẫn đến khả thông hành đạt hiệu chưa cao tiềm ẩn nhiều nguy gây tai nạn Phân tích xung đột cách để đánh giá mức độ an tồn nút giao vịng xuyến, sau phân tích đưa nguyên nhân gây xung đột từ có giải pháp hữu hiệu giúp cho nút giao vòng xuyến vận hành tốt Gần đây, với phát triển tiên tiến biện pháp an tồn thay cơng cụ phân tích video, việc phân tích xung đột giao thông trở nên dễ dàng tiết kiệm công sức Thiết bị ghi hình khơng người lái UAV nhiều nước áp dụng việc phân tích xung đột giao thơng nhiều lợi ích ưu điểm mà đem lại Với 160 Nghiên cứu đánh giá an tồn vịng xuyến dựa kỹ thuật phân tích xung đột giao thơng… điều kiện giao thơng Việt Nam, việc sử dụng UAV để thu thập liệu giao thơng giúp thuận tiện việc phân tích xung đột so với phương pháp thủ công hay phương pháp quay video truyền thống II PHÂN TÍCH XUNG ĐỘT GIAO THƠNG TẠI NÚT GIAO VỊNG XOAY A Các bước thực phân tích xung đột Để thực đánh giá an tồn vịng xuyến dựa kỹ thuật phân tích xung đột giao thơng video gồm bước:  Bước 1: Xác định địa điểm đánh giá xung đột giao thông;  Bước 2: Khảo sát, thu thập liệu (sử dụng thiết bị quay video không người lái UAV quay toàn cảnh nút giao Quan sát video ghi lại thông tin xung đột vị trí xảy xung đột, hướng di chuyển, vận tốc xe,…);  Bước 3: Lập bảng excel ghi lại thơng số S, CS sau tiến hành tính tốn TTC;  Bước 4: Vẽ biểu đồ đánh giá mức độ nghiêm trọng xung đột;  Bước 5: Phác họa vị trí xảy xung đột nút giao;  Bước 6: Phân tích nguyên nhân đề xuất giải pháp giảm thiểu xung đột Hình Các bước thực phân tích xung đột giao thơng B Phân tích xung đột giao thơng nút giao vòng xoay Thân Cửu Nghĩa – Tiền Giang Thực nghiệm nút giao vòng xoay Thân Cửu Nghĩa thuộc xã Thân Cửu Nghĩa, thành phố Mỹ Tho, tỉnh Tiền Giang Đây nút giao cuối tuyến đường cao tốc Thành phố Hồ Chí Minh – Trung Lương, cách thành phố Mỹ Tho khoảng 12 km Từ vòng xoay hướng Tây Bắc đường CT01 (cao tốc Thành phố Hồ Chí Minh – Trung Lương) Đi hướng Tây Nam hướng Đông đường DT878, hướng Đơng Bắc đường HL32 Hình Nút giao vòng xoay Thân Cửu Nghĩa – Tiền Giang 1) Quan sát video thu thập liệu Quan sát, phân tích thu thập liệu xung đột giao thơng vịng xoay Thân Cửu Nghĩa – Tiền Giang vòng 01 Video khảo sát ghi lại thiết bị UAV, thấy tồn cảnh nút giao từ cao Sau quan sát phân tích, phát có tổng cộng 68 xung đột xảy Trong số tất xung đột quan sát, ước tính có 14.71% xung đột xe 161 Trương Văn Sơn, Nguyễn Thị Mai Sang, Nguyễn Minh Luân, Nguyễn Hoài Ngân, Phan Hoài Vũ, Đoàn Hồng Đức máy - xe máy, 13.24% xung đột xe máy - ô tô, 10.29% xung đột xe máy - xe tải, 29.41% xung đột ô tô - ô tô, 25% xung đột ô tô - xe tải, 2.94% xung đột xe khách - ô tô, 2.94% xung đột xe khách - xe tải, 1.47% xung đột xe tải - xe tải Bảng I cho thấy số lượng phần trăm tất loại xung đột quan sát Đối với phương tiện khác nhau, xung đột ô tô ô tô chiếm tỉ lệ cao nhất, xung đột xe tải xe tải chiếm tỷ lệ thấp BẢNG I THỐNG KÊ XUNG ĐỘT NÚT GIAO THÂN CỬU NGHĨA Loại xung đột Số lượng Phần trăm (%) Xe máy – Xe máy 10 14.71 Xe máy – Ơ tơ 13.24 Xe máy – Xe tải 10.29 Ơ tơ – Ơ tơ 20 29.41 Ơ tơ – Xe tải 17 25 Xe khách – Ơ tơ 2.94 Xe khách – Xe tải 2.94 Xe tải – Xe tải 1.47 2) Kết Sau quan sát video, tiến hành thu thập tính tốn thơng số quan trọng S; CS; TTC thống kê đầy đủ Phụ lục I Theo liệu thu thập, vận tốc cao phương tiện trước có hành động lãng tránh 7.26 (m/s) 26.5 (km/h), thấp 1.75 (m/s) 6.5 (km/h) tải: 5.38 m/s; ô tô – ô tô: 7.38 m/s; ô tô – xe tải: m/s; xe khách – ô tô: 3.49 m/s; xe khách – xe tải: 4.71 m/s; xe tải – xe tải có tốc độ trung bình 2.38 m/s Tốc độ nhỏ loại xung đột: Xe máy – xe máy: 1.75 m/s; xe máy – ô tô: 1.55 m/s; xe máy – xe tải: 2.29 m/s; ô tô – ô tô: 2.11 m/s; ô tô – xe tải: 1.99 m/s; xe khách – ô tô: 2.9 m/s; xe khách – xe tải: 2.4 m/s Tốc độ lớn loại xung đột: Xe máy – xe máy: 7.26 m/s; xe máy – ô tô: 10 m/s; xe máy – xe a) Biểu đồ kết đánh giá mức độ xung đột giao thông 01 nút giao vòng xoay Thân Cửu Nghĩa – Tiền Giang theo nghiên cứu Thái Lan 162 Nghiên cứu đánh giá an tồn vịng xuyến dựa kỹ thuật phân tích xung đột giao thơng… Trong đó:  No – risk conflict: Khơng xung đột rủi ro;  Low – risk conflict: Xung đột rủi ro thấp;  Moderate – risk conflict: Xung đột rủi ro trung bình;  High – risk conflict: Xung đột rủi ro cao Nhận xét biểu đồ: Kết từ việc phân tích mức độ nghiêm trọng xung đột theo nghiên cứu Thái Lan, xung đột chia thành 04 cấp độ nguy hiểm tổng cộng 42 xung đột, 11.9% thuộc mức xung đột rủi ro thấp (Low – risk conflict) cịn lại thuộc mức khơng xung đột rủi ro (No – risk conflict) Xung đột xe máy – tơ có tổng cộng 16 xung đột, có 12.5% thuộc mức xung đột rủi ro trung bình (Moderate – risk conflict), 50% thuộc mức xung đột rủi ro thấp (Low – risk conflict) lại thuộc mức không xung đột rủi ro (No – risk conflict) Nhìn chung xung đột tơ ô tô nhiều không nghiêm trọng, cịn xung đột tơ xe máy có mức độ nghiêm trọng cao có 12.5% số xung đột thuộc mức độ nguy hiểm trung bình (Moderate – risk conflict) Xung đột xe máy – xe máy có tổng cộng 10 xung đột, có 30% thuộc mức xung đột rủi ro thấp (Low – risk conflict) cịn lại thuộc mức khơng xung đột rủi ro (No – risk conflict) Xung đột ô tô – tơ có b) Biểu đồ kết đánh giá mức độ xung đột giao thông nút giao vòng xoay Thân Cửu Nghĩa – Tiền Giang theo nghiên cứu Thụy Điển Xung đột ô tô - ô tô Xung đột xe máy - ô tô Xung đột xe máy – xe máy  Serious conflict: Xung đột nghiêm trọng Trong đó:  Non – serious conflict: Xung đột không nghiêm trọng; 163 Nhận xét biểu đồ: ... cách xung đột) 158 Nghiên cứu đánh giá an toàn vịng xuyến dựa kỹ thuật phân tích xung đột giao thơng… Hình Minh họa cách xác định tốc độ xung đột thời gian xung đột [3] Sau thu thập đầy đủ thông. .. dụng việc phân tích xung đột giao thơng nhiều lợi ích ưu điểm mà đem lại Với 160 Nghiên cứu đánh giá an tồn vịng xuyến dựa kỹ thuật phân tích xung đột giao thơng… điều kiện giao thông Việt Nam, việc... Các bước thực phân tích xung đột Để thực đánh giá an tồn vịng xuyến dựa kỹ thuật phân tích xung đột giao thơng video gồm bước:  Bước 1: Xác định địa điểm đánh giá xung đột giao thông;  Bước