Nghiên cứu, đề xuất mô hình hệ thống trạm thu phí không dừng (etc) tại việt nam,luận văn thạc sĩ chuyên ngành kỹ thuật điện tử

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI -oOo - ĐẶNG ĐỨC MINH NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT MƠ HÌNH HỆ THỐNG TRẠM THU PHÍ KHƠNG DỪNG (ETC) TẠI VIỆT NAM CHUN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ SỐ: 06.52.70 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN THANH HẢI TP.HCM, NĂM 2011 GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải TRÍCH YẾU LUẬN VĂN CAO HỌC Họ tên học viên: ĐẶNG ĐỨC MINH Năm sinh: 10/06/1974 Cơ quan cơng tác: Trường CĐKT Lý Tự Trọng Tp.HCM Khố: K17 Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Mã số: 06.52.70 Cán hướng dẫn: TS NGUYỄN THANH HẢI Bộ môn Tên đề tài luận văn: “ NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT MƠ HÌNH HỆ THỐNG TRẠM THU PHÍ KHƠNG DỪNG (ETC) TẠI VIỆT NAM ” Mục đích nghiên cứu đề tài: - Nghiên cứu hệ thống trạm thu phí khơng dừng (ETC) - Đề xuất mơ hình tiêu chuẩn ứng dụng Việt Nam Phương pháp nghiên cứu kết đạt (ghi tóm tắt kết luận luận văn): Dựa kết cơng bố tạp chí chun ngành, tài liệu chuyên ngành, khuyến cáo, khuyến nghị nhà sản xuất thiết bị…Luận văn đưa đề xuất mơ hình tiêu chuẩn ứng dụng Việt Nam  Phương pháp thu thập thông tin  Phương pháp xử lý thông tin  Phương pháp nghiên cứu thực tiễn Đã đưa tiêu chuẩn chung mà trạm thu phí điện tử khơng dừng Việt Nam áp dụng Điểm bình qn mơn học: Điểm bảo vệ luận văn: Ngày tháng năm Học viên Xác nhận cán hướng dẫn: Xác nhận Bộ môn: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật HVTH: Đặng Đức Minh GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải LỜI NÓI ĐẦU Theo phát triển kinh tế, nhu cầu giao thông vận tải liên tục gia tăng, Việt Nam cần phải nỗ lực xây dựng hệ thống giao thông đường theo kịp với đà tăng trưởng kinh tế, việc tắc nghẽn giao thông vấn đề nghiêm trọng cố giao thông đường không ngừng gia tăng ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng kinh tế Kinh nghiệm thực tế nước cho thấy rõ, việc xây dựng đường quản lý hệ thống giao thông theo kiểu kinh điển giải vấn đề Với phát triển công nghệ thông tin, điện tử, máy tính người giải tốn giao thông theo ý tưởng Giải tốn giao thơng khơng dừng lại việc phát triển hệ thống đường bộ, mà cần phải ứng dụng công nghệ tiên tiến nhằm điều khiển quản lý giao thông cách hiệu quả, nâng cao tính động, tính an tồn, phát huy cao hiệu giao thông vận tải đường bộ, hệ thống giao thông thông minh (Intelligent Transport System, ITS) biện phát nâng cao tính an tồn tính hiệu giao thông đường bộ, giải tốt tốn giao thơng ITS áp dụng cơng nghệ tiên tiến công nghệ thông tin, công nghệ cảm biến, cơng nghệ điều khiển, trí tuệ nhân tạo tổng hợp lại cho hệ thống giao thông, dịch vụ chế tạo phương tiện, tăng cường mối liên kết yếu tố giao thông phương tiện, đường người sử dụng để hình thành hệ thống giao thơng tổng hợp thực xác có hiệu cao Thực tế chứng minh, ITS giải tốt toán ùn tắc, cố giao thông thường xuyên vấn đề ô nhiễm môi trường ngày trầm trọng Tuy nhiên Việt Nam chưa có định hướng tiêu chuẩn thống ITS ( bao gồm thu phí/quản lý, thơng tin/kiểm sốt giao thơng, vận hành/bảo dưỡng) Do hệ thống thiếu tương thích sở khái niệm thiết kế khác triển khai riêng lẻ cho đoạn đường cao tốc khác Nếu việc triển khai tiếp tục xảy thiếu đồng bộ, thiếu phối hợp Luận văn thạc sĩ kỹ thuật HVTH: Đặng Đức Minh GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải đoạn đường liền kề dẫn đến lãng phí chi phí đầu tư/vận hành hệ thống ức chế giao thông đường bất tiện việc sử dụng đường cao tốc Trong năm gần có số đề tài, dự án nghiên cứu việc cải thiện chất lượng thu phí đường thơng qua việc ứng dụng khoa học kỹ thuật công nghệ vào hệ thống thu phí, nhiên chưa có tiêu chuẩn chung để tất trạm thu phí áp dụng nhằm mang lại liên thông cho xe di chuyển qua tất trạm thu phí đường Việt Nam Xuất phát từ thực trạng trên, mạnh dạn đề xuất nội dung “ Nghiên cứu ,đề xuất mơ hình hệ thống trạm thu phí khơng dừng (ETC) Việt Nam” Nội dung đề tài chia làm 04 chương: - Chương 1: Tổng quan hệ thống trạm thu phí điện tử - Chương 2: Cấu trúc thiết bị trạm thu phí giao thơng đường - Chương 3: Thiết bị thu phát sóng xe - đường phục vụ nhận dạng xe - Chương 4: Đề xuất mơ hình trạm thu phí điện tử khơng dừng cho đường Việt Nam Luận văn thạc sĩ kỹ thuật HVTH: Đặng Đức Minh GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRẠM THU PHÍ ĐIỆN TỬ 12 1.1 Vai trị cơng tác quản lý, điều hành giao thông – Giới thiệu nguyên lý ITS 13 1.1.1 Quá trình hình thành phát triển giao thơng đường 13 1.1.2 Giới thiệu nguyên lý ITS 15 1.2 Vai trị trạm thu phí giao thơng q trình quản lý điều hành giao thơng đường 18 1.3 Mơ hình quản lý, điều hành giao thông tiên tiến 19 1.3.1 Mơ hình quản lý, điều hành giao thơng tiên tiến 19 1.3.2 Mơ hình quản lý, điều hành giao thông Việt Nam 20 1.3.3 Thực trạng hoạt động giao thông Việt Nam 22 1.3.4 Các đặc điểm hệ thống ETC 26 1.3.5 Hướng phát triển ETC Việt Nam 27 CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC VÀ CÁC THIẾT BỊ CỦA TRẠM THU PHÍ GIAO THƠNG ĐƯỜNG BỘ 28 2.1 Cấu trúc tổng thể trạm thu phí 29 2.2 Thıết bị nhận dạng xe 32 2.2.1 Đầu đọc mã vạch 32 2.2.2 Cảm biến vòng từ 33 2.3 Hệ thống Camera theo dõi giám sát 35 2.3.1 Camera xe 36 2.3.2 Camera nhận dạng 36 2.3.3 Camera toàn cảnh 37 2.3.4 Camera phịng điều hành kế tốn 37 2.3.5 Đầu đọc kĩ thuật số 38 2.3.6 Màn hình giám sát 39 2.3.7 Bộ ghép kênh 39 2.3.8 Bộ chồng tín hiệu 40 2.3.9 Bàn điều khiển camera toàn cảnh 40 2.4 Hệ thống máy chủ điều hành 41 2.4.1 Máy chủ liệu 41 2.4.2 Máy tính thu phí 42 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật HVTH: Đặng Đức Minh GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải 2.4.3 Máy tính chồng liệu nhận dạng biển số xe 42 2.4.4 Máy tính giám sát hậu kiểm 43 2.4.5 Máy tính bán vé kế tốn 43 2.5 Các cấu chấp hành 44 2.5.1 Bảng báo điện tử 44 2.5.2 Còi báo động 45 2.5.3 Đèn tín hiệu giao thơng 45 2.5.4 Đèn đầu đảo 46 2.5.5 Đèn tín hiệu trạng thái 46 2.5.6 Barrier tự động 47 CHƯƠNG THIẾT BỊ THU PHÁT SÓNG XE –ĐƯỜNG PHỤC VỤ NHẬN DẠNG XE 49 3.1 Tổng quan chung 50 3.1.1 Hoạt động ETC 50 3.1.2 Thiết bị hệ thống ETC 51 3.2 Thiết bị RFID 54 3.2.1 Giới thiệu công nghệ RFID 54 3.2.2 Tần số vô tuyến mà RFID hoạt động 54 3.2.3 Thành phần hệ thống RFID 55 3.2.4 Ứng dụng RFID vào thu phí giao thông 65 3.3 Thiết bị DSRC 67 3.3.1 Thẻ DSRC 69 3.3.2 Thiết bị bên đường (RSU) antena DSRC 71 3.4 Lựa chọn giải pháp cho thiết bị nhận dạng 72 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT MƠ HÌNH TRẠM THU PHÍ ĐIỆN TỬ KHƠNG DỪNG CHO ĐƯỜNG BỘ VIỆT NAM 77 4.1 Cấu trúc mơ hình 78 4.1.1 Cấu trúc mô hình trạm thu phí khơng dừng 79 4.1.2 Nguyên lý hoạt động 80 4.1.3 Quy trình hoạt động 81 4.1.4 Hệ thống thiết bị xe 82 4.1.5 Thiết bị thu phí gắn xe (OBU) 91 4.1.6 Hệ thống Camera 92 4.1.7 Hệ thống truyền thông 96 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật HVTH: Đặng Đức Minh GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải 4.1.8 Hệ thống thiết bị điều hành trung tâm 98 4.1.9 Hệ thống cáp 104 4.1.10 Hệ thống phần mềm 105 4.1.11 Hệ thống toán ngân hàng 115 4.2 Lựa chọn dải tần làm việc thiết bị thu phát 118 4.3 Khả vận dụng lợi ích việc sử dụng trạm thu phí không dừng (ETC) giao thông đường 122 KẾT LUẬN 124 LỜI CẢM ƠN 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO 127 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật HVTH: Đặng Đức Minh GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 – Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều hành quản lý giao thơng thơng minh 20 Hình 1.2 - Xe qua trạm thu phí Thăng Long 22 Hình 1.3 - Việc áp dụng hình thức thu vé "một dừng" khiến trạm thu phí Bắc Thăng Long ùn ứ nhiều 24 Hình 1.4 – Trạm thu phí Xa lộ hà Nội 25 Hình 1.5 - Xe qua camera ghi hình lại để nhận dạng biển số liên tục khơng cần dừng lại sốt vé 26 Hình 2.1 - Sơ đồ khối trạm thu phí 30 Hình 2.2 - Đầu đọc mã vạch 33 Hình 2.3 - Cảm biến vịng Loop 33 Hình 2.4 - Vòng từ mặt xe chạy 34 Hình 2.5 - Cảm biến vòng từ 34 Hình - Thi cơng lắp đặt vịng từ đường giao thơng 34 Hình 2.7 - Hoạt động vòng từ 35 Hình 2.8 - Camera xe 36 Hình 2.9 - Camera nhận dạng 37 Hình 2.10 – Camera 38 Hình 2.11- Đầu ghi hình 38 Hình 2.12 - Màn hình giám sát 39 Hình 2.13: Bộ ghép kênh 39 Hình 2.14 - Bộ chơng tín hiệu 40 Hình:2.15- Bàn điều khiển camera tồn cảnh 40 Hình 2.16 - Máy chủ liệu 41 Hình 2.17 - Máy tính thu phí 42 Hình 2.18: Máy tính chồng liệu 42 Hình 2.19 - Máy tính giám sát 43 Hình 2.20 - Máy tính bán vé 44 Hình 2.21 - Bảng báo điện từ 44 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật HVTH: Đặng Đức Minh GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải Hình 2.22 - Còi 45 Hình 2.23 - Đèn tín hiệu giao thơng 46 Hình 2.24 - Đèn đầu đảo 46 Hình 2.25 - Đèn 47 Hinh 2.26 – Barrier 47 Hình 3.1 – Mơ hình trạm thu phí 50 Hình 3.2 – Thẻ ETC 52 Hình 3.3 – Máy phát xe 53 Hình 3.4 – Hệ thống anten ETC 53 Hình 3.5 – Nguyên lý làm việc RFID 55 Hình 3.6 - Các dạng thẻ RFID 56 Hình 3.7 - Các kiểu hình dạng kích thước thẻ RFID 57 Hình 3.8 - Các thành phần thẻ RFID loại thụ động 58 Hình 3.8 - thẻ RFID LF Texas Instrument 58 Hình 3.9 - Thẻ RFID 2.45GHz Alien Technology 59 Hình 3.10 - Thẻ RFID 915MHz Intermec Corporation 59 Hình 3.11 - Thẻ RFID tích cực 61 Hình 3.12 - Thẻ RFID tích cực Mantis UHF thấp 303.8MHz 61 Hình 3.13 - Thẻ RFID bán tích cực 62 Hình 3.14 - Các thẻ RFID bán tích cực 2.54GHz Alien Technology 62 Hình 3.15 - Các thẻ RFID bán tích cực 915MHz/2.45GHz TransCore 62 Hình 3.16 - Bộ đọc mạng cố định UHF Alien Technology 63 Hình 3.17 - Bộ đọc mạng có dây/khơng dây (802.11b) UHF thấp (303.8 MHz) RFCode, Inc 64 Hình 3.18 - Bộ đọc cầm tay UHF Intermec Corporation 64 Hình 3.19 - Anten phân cực Circular UHF Alien Technology 65 Hình 3.20 - Anten phân cực Linear UHF Alien Technology 65 Hình 3.21 - Đầu đọc ID4.100 Sirit 66 Hình 3.22 – Hệ thống tiêu chuẩn DSRC vùng 68 Hình 3.23 – Thông số tiêu chuẩn DSRC 69 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật HVTH: Đặng Đức Minh 10 GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải Hình 3.24 - Mơ hình loại thẻ DSRC (OBU) 69 Hình 3.25 – Thẻ DSRC Active 70 Hình 3.26 - OBU 5.8GHz mảnh Q-Free 70 Hình 3.27 - Antenna DSRC tách rời với RSU 71 Hình 3.28 - Một hệ thống thu phí dùng thiết bị DSRC 71 Hình 4.1 - Hệ thống tiêu chuẩn DSRC vùng 78 Hình 4.1 – Hệ thống thu phí tự động (ETC) Nhật Bản 79 Hình 4.2 – Cấu trúc mơ hình tạm thu phí khơng dừng 80 Hình 4.3 – Sơ đồ cấu trúc hệ thống thiết bị xe 83 Hình 4.4 – Cabin thu phí 83 Hình 4.5 – Máy tính thu phí 84 Hình 4.6 – PLC điều khiển 85 Hình 4.7 – Bàn điều khiển thủ công 86 Hình 4.8 – Bộ lưu điện UPS 87 Hình 4.9 – Thiết bị xe 88 Hình 4.10 – Thiết bị thu phát sóng 88 Hình 4.11 – Barrier tự động 89 Hình 4.12 – Bảng báo điện tử 91 Hình 4.13 – Thiết bị thu phí gắn xe (OBU) 91 Hình 4.14 – Hệ thống Camera 92 Hình 4.15 – Camera xe 94 Hình 4.16 – Camera quan sát tự động 94 Hình 4.17 – Camera quan sát biển số xe 95 Hình 4.18 – Mạng cáp từ cabin thu phí nhà điều hành 96 Hình 4.19 – Mạng cáp cabin thu phí 97 Hình 4.20 – Sơ đồ hệ thống thiết bị nhà điều hành thu phí 98 Hình 4.21 – Máy chủ liệu thu phí 99 Hình 4.22 – Máy tính nhận dạng biển số chống liệu 100 Hình 4.23 – Thiết bị ghép tín hiệu video 101 Hình 4.24 – Bộ ghép liệu lên hình ảnh 102 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật HVTH: Đặng Đức Minh 113 GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải Việc thực cập nhật biển số xe vào sở liệu thực lần xe qua trạm thu phí nhân viên phịng điều hành thực hiện, biển số xe, loại vé, loại xe, mệnh giá vé, hình ảnh xe lưu lại qn với Sốt vé (Thu phí tự động) Dựa vào thông tin cung cấp từ phân hệ “Kế tốn”, phân hệ “Thu phí tự động” kiểm tra tính hợp lệ OBU, tài khoản để thu phí điều khiển hệ thống thiết bị cho xe qua trạm Phân hệ cung cấp tín hiệu thơng tin kiểm sốt OBU cho “Hậu kiểm” chụp hình, hậu kiểm trường hợp xe qua trạm khơng bình thường Khi phương tiện có trang bị thiết bị thu phí tự động ETC vào thì: Bước Đối tượng Lái xe Hành động Cho xe chạy chậm vào thu phí Kết Ghi Giảm tốc độ xe Nhận dạng thiết bị thu Trường hợp mở, 1: Nếu trường đèn hợp OBU phí tự động OBU Barrier Nhận dạng bảng số xe THGT xanh, bảng không hợp lệ, - Kiểm tra OBU & số xe báo hình thu khơng Hệ thống giao tiếp thu phí tự động & nhận dạng biển số xe khớp database: phí hiển thị biển số với phân loại + Hợp lệ xe ngày hết hạn, phương + Kiểm tra phân loại xe chụp hình xe, chồng tiện thu phí OBU so với đăng ký liệu soát vé lên viên giữ xe hình chụp tín hiệu lại, lập biên + Nếu phát việc video xử phạt gian lận (sử dụng cho theo quy định phân loại xe khác, tráo Trường hợp biển số, nhiều xe sử Barrier đóng, 2: trạm đèn dụng chung): Ghi nhận THGT đỏ, bảng báo lại số xe để báo cáo và hình thu phí Luận văn thạc sĩ kỹ thuật HVTH: Đặng Đức Minh 114 GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải Bước Đối tượng Hành động Kết Ghi lập chế độ cảnh báo thông báo OBU hết qua trạm hạn tài khoản + Nếu OBU không hết tiền, chồng phép qua: Yêu cầu lái xe liệu sốt vé lên tín mua vé, đổi vé hiệu video Yêu cầu lái xe lùi xe qua MTC để mua vé lượt Điều khiển xe chạy tới để qua khỏi ETC Thu phí tự động OBU hợp lệ Điều khiển xe chạy lui khỏi ETC để qua Barrier tự đóng lại xe vừa qua MTC OBU không hợp lệ Điều khiển xe chạy tới để qua khỏi ETC OBU hợp lệ Lái xe Điều khiển xe chạy lui khỏi ETC để qua Barrier tự đóng lại xe vừa qua MTC OBU không hợp lệ Phân hệ theo dõi trực tuyến Là phần mềm theo dõi trực tuyến q trình sốt vé theo dõi trực tuyến q trình bán vé tháng, vé q Chương trình dành cho nhân viên giám sát theo dõi Chức năng: Thống kê báo cáo trực tuyến tất lần xe qua trạm tất Thống kê báo cáo trực tuyến doanh thu qua trạm vé lượt doanh thu bán vé tháng, vé quí Luận văn thạc sĩ kỹ thuật HVTH: Đặng Đức Minh 115 GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải Phân hệ đồng liệu Phần mềm hỗ trợ tối ưu hóa hệ thống cách tìm liệu rác, dư thừa, liệu lỗi điều phối liệu sốt vé đến máy tính sốt vé Chương trình chạy máy Server Kích hoạt phiếu xuất kho cho nhân viên bán vé Đối với phiếu xuất vé lượt kích hoạt số seri để xe qua trạm Đối với vé tháng, q kích hoạt số seri để nhân viên bán vé cho khách hàng Phát xóa bỏ vé tháng, quí hết thời hạn sử dụng, cập nhật thay đổi liệu trung tâm sở liệu nội đặt máy tính sốt vé Đối sốt tốn với ngân hàng Phần mềm có khả đối soát toán với ngân hàng, nêu chi tiết mục Hệ thống toán ngân hàng 4.1.11 Hệ thống toán ngân hàng Hệ thống toán ngân hàng gồm có: - Trung tâm xử lý - Hệ thống ETC Database Server - Hệ thống ATM/POS, thiết bị OBU, thẻ tốn phí đường - Hệ thống truyền thơng bảo mật kết nối tới trạm thu phí - Phần mềm đối soát Tại Ngân hàng: Hệ thống Payment Gateway ( PG): Phục vụ quản lý định tuyến kết nối hệ thống bên với kênh toán hệ thống Corebank bên Ngân hàng Hệ thống toán TWO (Tranzware Online) : Hệ thống toán thẻ tập trung Ngân hàng ESB (Enterprise Service Bus): Hệ thống thực kết nối định tuyến với hệ thống bên Ngân hàng INCAS, ATM, IB v.v Luận văn thạc sĩ kỹ thuật HVTH: Đặng Đức Minh 116 GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải Hình 4.29 - Mơ tả kết nối hai hệ thống: Hệ thống toán ngân hàng Hệ thống thu phí khơng dừng trạm Tại phía đối tác thực thu phí cầu đường: Hệ thống ETC Server: quản lý liệu trung gian tập trung tất trạm thực thu phí cầu đường Với đối tác khơng có ETC Server Ngân hàng xây dựng quản lý ETC Server ETC Station Server: Đặt trạm thu phí đường tự động, liệu đồng với ETC Server theo định kì PG cầu nối cho việc luân chuyển luồng liệu từ bên Ngân hàng tới trạm thu phí ngược lại để thực giao dịch thu phí khơng dừng PG xây dựng chuẩn cho việc kết nối truyền nhận thông tin tới ETC Server Các thông tin giao dịch trao đổi PG ETC Server như: thông tin phát hành OBU, tài khoản, xe đăng kí, thơng tin nạp tiền/gia hạn; thơng tin thu phí; u cầu nạp tiền/gia hạn; thơng tin OBU… Luận văn thạc sĩ kỹ thuật HVTH: Đặng Đức Minh 117 GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải Việc đồng liệu ETC Server ETC Server trạm thực định kì (offline), theo mức độ ưu tiên luồng liệu chế PUSH (bên có liệu cần đồng chủ động đẩu liệu cho bên nhận) Các thông tin giao dịch trao đổi ETC Server ETC Server trạm như: thông tin phát hành OBU, tài khoản OBU;thông tin thu phí sử dụng tài khoản; thơng tin nạp tiền/gia hạn; yêu cầu nạp tiền ; thông báo kết nạp tiền cho trạm; kết nạp tiền; thơng tin OBU… Hình 4.30 - Mơ hình tổng thể kết nối hệ thống ngân hàng với đối tác thu phí cầu đường Hiện Việt Nam có khơng mà nhiều đơn vị tham gia thu phí đường Với đơn vị (đối tác) thực việc thu phí đường bao gồm ETC Server (Trong mơ hình ETC Server, ETC Server,… ETC n Server), ETC Server quản lý đồng liệu với Luận văn thạc sĩ kỹ thuật HVTH: Đặng Đức Minh 118 GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải số trạm thu phí (ETC Station Server) Với đối tác khơng có hệ thống ETC Server mà có trạm thu phí ngân hàng cần xây dựng quản lý ETC Server cho đơn vị ( ví dụ hình ETC Server, server ngân hàng xây dựng quản lý) 4.2 Lựa chọn dải tần làm việc thiết bị thu phát Trong hệ thống thu phí tự động (ETC) từ chức hệ thống thẻ điện tử phân làm hệ : thẻ đọc, thẻ đọc viết, thẻ thơng minh Khác biệt thẻ đọc thẻ đọc viết thơng qua trạm thu phí thẻ đọc viết thiết bị bên đường tiến hành ghi nhận thông tin chiều, cịn thẻ đọc đọc nội dung thẻ, không ghi thông tin lên thẻ, lưu thông tin thẻ vào nhớ tiến hành xử lý sau Và khác biệt thẻ hệ thứ thông tin nhận dạng xe đọc viết tách biệt thành hai đơn ngun tính tốn riêng thẻ, thẻ cịn dùng cho nhiều mục đích khác ngồi việc thu phí, thẻ đa Ðứng khía cạnh hệ thống tổ chức mà xét có hệ thống ETC đơn luồng ETC đa luồng Hệ thống đơn luồng có phạm vi liên lạc thiết bị xe đường hạn chế phạm vi hạn định ( khoảng luồng xe 4m×3m ), tình bình thường tiến hành xác nhận trao đổi thông tin với xe (DSRC on 915MHz); ETC đa luồng bỏ khái niệm thu phí luồng xe, RSU lắp giá long mơn tồn mặt đường, xe chạy qua người lái có cảm giác khơng có trạm thu phí, hệ thống loại cho phép lúc liên lạc làm thủ tục đăng ký nhiều xe mà không gây cản trở lẫn nhau, nâng cao lực định vị đăng ký điện tử mức định DSRC 5.8 (5.9)GHz, phối hợp với hệ thống nhận dạng thị tần tiến hành xử lý thu phí Tại nhiều nước ứng dụng hệ thơng thu phí ETC đa luồng Đứng khía cạnh phương thức thu phí nói có phương thức: thu phí bình qn, hình thức Việt Nam áp dụng, thực thu phí theo loại xe Thu phí theo kiểu mở hình thức thu phí theo lý trình, trạm thu phí đặt tuyến với khoảng cách định Kiểu đóng, hình thức Luận văn thạc sĩ kỹ thuật HVTH: Đặng Đức Minh 119 GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải thu phí chặt chẽ chi tiết lại yêu cầu kinh phí đầu tư xây dựng lớn phải bố trí trạm hai đầu tuyến lẫn điểm rẽ nhánh Đứng khía cạnh giao thức thiết bị mà nói hệ thống ETC chủ yếu dùng hai dạng hệ thống DSRC thụ động tần số tự 915MHz (RFID) DSRC băng tần đăng kí 5.8 (5.9) GHZ tùy khu vực với độ rộng băng 75 MHZ DSRC 915MHz cho phạm vi ứng dụng hẹp đáng kể so với định dạng DSRC 5.8 (5.9) GHz tốc độ thấp (low bit rate) 0.5Mbps, đảm nhiệm dịch vụ tốn cước theo loại xe, tốc độ bit 5.8 (5.9) GHz lên tới 27 Mbps đảm nhiệm thêm dịch vụ khác tương ứng với chức cần thiết ITS tin an tồn giao thơng, tình trạng tuyến, dịch vụ cấp cứu, chuyển tiếp liệu truy cập Internet lúc vận hành… DSRC có nhiều ứng dụng chủ yếu bao gồm: - Hệ thống cảnh báo khẩn cấp cho xe - Kết hợp với hệ thống đảm bảo vận tốc thích nghi, - Cảnh báo va chạm phía trước, - Tránh va chạm điểm giao cắt, - Cảnh báo xe khẩn cấp đến gần, - Thu phí điện tử Đặc biệt, chức giao tiếp xe thiết bị bên đuờng V2l (Vehicle to infrastructure) DSRC 5.8 (5.9) GHI: cho phép kết nối thông tin phương tiện tham gia giao thông đường V2V (Vehicle to Vehicle), hỗ trợ hệ thống lái tự động, chức nâng cao ITS, chức thực DSRC 915MHz định dạng chủ động lẫn bị động Ngoài khả giao thoa đồng kênh (Co-channel interference) hệ thống DSRC 915 MHZ với hệ thống thông tin di động hoạt động băng tần có khả xuất khơng có DSRC 5.8 (5.9) GHZ Tuy nhiên, giá thành thiết bị hai hệ thống có nhiều khác biệt Số liệu thống kê tính đến 2009 cho thấy DSRC 915 MHZ có giá thành thẻ (tag) thấp (< 4USD) thiết bị Luận văn thạc sĩ kỹ thuật HVTH: Đặng Đức Minh 120 GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải xe DSRC 5.8 (5.9) GHZ cao đáng kể (~30 USD), thiết bị bên đường hai hệ lại ngược lại DSHC 915 MHz > 000 USD DSRC 5.8 (5.9) GHZ ~ 300 USD với tình hình kinh tế xã hội mức độ ứng dụng ITS Việt Nam nay, yếu tố đáng quan tâm Mặt khác, có điều đáng lưu ý tốc độ phát triển công nghệ điện tử diễn nhanh chóng, năm gần xu hướng thiết kế IC theo mơ hình SOC va SIP cơng nghệ Nano phép giảm kích cỡ, giảm giá thành tăng độ chặt hệ thống điện tử nhiều, nói hệ thống thiết bị điện tử, phương diện tuân theo định luật Moore tiếng Tổng kết so sánh hai hệ thống trình bày vắn tắt bảng 4.1 DSRC cũ 915 MHz DSRC 5.8(5.9) GHz - Tốc độ xe tối đa xử lý 30km/h - Tốc độ xe tối đa xử lý 180km/h - Bit rate = 0,5Mbps - Bit rate từ đến 27Mbps - Thiết kế cho ETC - Thiết kế cho truy cập Internet, dùng chung cho ứng dụng khác dùng cho ETC dịch vụ thông tin phạm vi hạn chế ITS - Hoạt động kênh đơn tự - Băng tần kênh cần đăng ký - Yêu cầu chip phần mềm đặt biệt - Sử dụng chip phần mềm mở - Thông tin xe – đường - Thông tin xe – đường xe – xe - Lệnh – trả lời - Lệnh – trả lời ngang -Giá thiết bị bên đường cao - Giá thiết bị bên đường thấp ( >3000$/bộ) (~ 300$/bộ) - Giá thiết bị xe rẻ (khoảng 4$) - Giá thiết bị xe đắt (khoảng 30$) Bảng 4.1: So sánh hai hệ thống DSRC 915 MHZ 5.8 (5.9) GHZ Qua kết so sánh hai hệ thống DSRC đặc điểm ITS Việt Nam xây dựng hoàn toàn, việc lựa chọn tiêu chuẩn ứng dụng cho phù hợp hoàn tồn chủ động Đứng khía cạnh kỹ thuật dễ dàng thấy sử dụng hệ thống DSRC 5.8GHz 802.11 cung cấp đầy đủ dịch vụ ITS trước mắt mở rộng sau hợp lý, hệ thống không yêu cầu thiết bị phần cứng mềm đặc thù tạo điều kiện mở rộng thị trường, nhà sản xuất thiết Luận văn thạc sĩ kỹ thuật HVTH: Đặng Đức Minh 121 GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải bị khác tham gia cung cấp thiết bị, thúc đẩy công nghiệp điện tử nước phát triển Đồng thời băng tần 5.8GHz Việt Nam chưa có kế hoạch sử dụng nên thuận lợi việc phân phối tần số Đặc tính kỹ thuật tiêu chuẩn DSRC tóm tắt sau : - Độ băng tần: 75 MIIz (5.750 - 5.825 GHZ) - Phương pháp điều chế: QPSK OFDM (với hai kiểu tùy chọn 16 QAM 64 QAM) (BPSK mào đầu) - Kênh: - 10 MHz (tùy chọn kết hợp kênh 10 20 MHz) - Tốc độ liệu: 6, 9, 12 18, 24, va 27 Mbps kênh 10 MHz channels (3 Mbps mào đầu) (hoặc 6.9 12, 18, 24, 36, 48 va 54 Mbps kênh 20 MHz channels (6 Mbps mào đầu) - Công suất phát lớn nhất: 28.8 dBm (tại anten vào) - Độ nhạy khối RSU OBU: -82 dBm (QPSK)/ -65 dBm (64QAM) Các tiêu chuẩn DSRC đầy đủ mô tả tiêu chuẩn IEEE đưa (cũng tương tự tiêu chuẩn chỉnh sửa truy cập không dây môi trường ô tô IEEE P801.11p) IEEE 1609.0-2008 (draft) - IEEE Trial Use Standard for Wireless Access in Vehicular Environ- ments (WAVE) – Architecture IEEE 1609.1-2006 - IE EE Trial-Use Standard for Wireless Access in Vehicular Environments (WAVE) - Resource Manages IEEE 1609.2-2006 - IE EE Trial-US6'Standard for Wireless Access in Vehicular Environments (WAVE) - Security Services for Applications and Management Messages IEEE 1609.3-2007 - IEEE Trial-USG SIar1d8rd for Wireless Access in Vehicular Environments (WAVE) - Networking Services IEEE 1609.4-2006 - IEEE Trial-Use Standard for wireless access in vehicular enviroments (Wave) – multi- channel operation Về hình thức thu phí, đề xuất tổ chức thu phí theo kiểu mở phù hợp với đặc điểm giao thơng Việt Nam mà đảm bảo xác mức độ định Luận văn thạc sĩ kỹ thuật HVTH: Đặng Đức Minh 122 GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải Về phương thức thu phí, tổ chức trạm thu phí có dành riêng ETC hỗn hợp (ETC/MTC), thuận tiện cho viêc quản lý xử lý thu phí điều kiện mơi trường giao thơng đa dạng dịng tiền lưu thơng chủ yếu tiền mặt 4.3 Khả vận dụng lợi ích việc sử dụng trạm thu phí khơng dừng (ETC) giao thơng đường Thu phí khơng dừng (ETC) ứng dụng hệ thống giao thông thông minh (ITS), dịch vụ cho phép thu phí khơng cần dừng xe Dịch vụ làm giảm tình trạng nghẽn nút cổ chai trạm thu phí cho phép dịng xe vào thơng suốt nút giao thông Dịch vụ giúp giảm số lượng cửa thu phí tránh vấn đề giải phóng mặt cần thiết cho trạm thu phí vùng ngoại ơ, nơi đối mặt với vấn đề tắc nghẽn giao thông tương lai gần Dịch vụ giúp việc kiểm tra xe đơn giản cửa cho biết thời gian xe chạy qua cửa thu phí Việc quản lý thu phí máy tính làm giảm thất thu thu phí vốn xảy khơng đếm số lượng xe không phân loại xe Dịch vụ thu phí tự động cịn giúp phân chia doanh thu phí đường cách phù hợp đơn vị khai thác đường khác Ngoài thiết bị dùng để thu phí khơng dừng gắn xe cịn sử dụng vào dịch vụ khác : - Hỗ trợ đỗ xe thuận tiện: dịch vụ cho phép lái xe đỗ xe thuận tiện trạm nghỉ mạng lưới đường liên tỉnh cách thu phí đỗ xe tự động, cung cầp thông tin chỗ đỗ xe cho lái xe đường - Xác định phí sử dụng đường thị: dịch vụ tính phí xe vào số khu vực định bị nhiễm khơng khí xe vào đường hay bị tắc nghẽn nghiêm trọng nhằm mục đích quản lý nhu cầu giao thơng khuyến khích việc lựa chọn sử dụng phương tiện giao thông phù hợp Phí tính đực phương pháp kết hợp với ETC mạng đường liên tỉh gọi ERP (tính phí sử dụng đường điện tử) Dịch vụ cung cấp thông tin cho lái xe tình trạng mơi trường xuống cấp nghiêm trọng dọc tuyến đường cách xa khu vực thị Ngồi cịn nhiều ứng dụng khác đưa hệ thống ETC vào sử dụng Luận văn thạc sĩ kỹ thuật HVTH: Đặng Đức Minh 123 GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải Việc nghiên cứu xây dựng kiến trúc ITS cho Việt Nam cần thiết vì; thứ kiến trúc ITS sở để triển khai hoạt động xây dựng hệ thống ITS cho Việt Nam, thứ hai hoàn cảnh Việt Nam việc xây dụng hệ thống ITS phụ thuộc vào nhiều nguồn vốn đầu tư nước ngồi, cần phải có kiến trúc thống để đảm bảo tính đồng bộ, tính tiên tiến, tính phù hợp điều kiện tự nhiên – xã hội Việt Nam cho tất hệ thống ITS Kiến trúc ITS Việt Nam dừng lại mức độ xây dựng nhu cầu dịch vụ mà thu phí khơng dừng (ETC) dịch vụ tiên phong cần phải phát triển mạnh mẽ làm tiền đề cho ứng dụng khác giúp cho ITS Việt Nam phát triển hòa nhập với giới Luận văn thạc sĩ kỹ thuật HVTH: Đặng Đức Minh 124 GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải KẾT LUẬN Trên sở nghiên cứu phân tích cách tỉ mỉ, kỹ lưỡng, em xây dựng cách tổng thể mơ hình trạm thu phí điện tử khơng dừng phân tách tổng thể thiết bị hình thành nên trạm thu phí điện tử khơng dừng, việc kết nối truyền thông với hệ thống Ngân hàng nhằm tạo nên dịch vụ thu phí khép kín Qua đề tài ta thấy việc ứng dụng công nghệ tự động hóa vào thu phí góp phần lớn việc giải ùn tắc giao thông, giảm thiểu ô nhiễm NHỮNG THUẬN LỢI VÀ KHĨ KHĂN TRONG Q TRÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Thuận lợi: - Nhờ động viên giúp đỡ gia đình bạn bè trình thực - Và đặc biệt TS Nguyễn Thanh Hải, người trực tiếp hướng dẫn đề tài cung cấp tài liệu, hướng dẫn động viên, đôn đốc để thực tiến độ đề - Đồng thời nhận giúp đỡ nhiệt tình anh em kỹ sư tập đồn Tiên Phong Khó khăn: - Do mơ hình cịn mẻ Việt Nam nên đề tài không kế thừa đề tài làm trước nên nhiều thời gian thực kết chưa đạt mong muốn - Thực đề tài mang tính nghiên cứu dựa việc thu thập, xử lý tài liệu phần từ khảo sát thực tế nên nhiều hạn chế - Do kinh phí thời gian hạn chế nên việc sâu vào phân tích chủng loại trạm thu phí khơng dừng hãng chưa thể thực Luận văn thạc sĩ kỹ thuật HVTH: Đặng Đức Minh 125 GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải ƯU VÀ KHUYẾT ĐIỂM CỦA ĐỀ TÀI Ưu điểm: - Đã đưa tiêu chuẩn chung mà trạm thu phí điện tử khơng dừng Việt Nam áp dụng Khuyết điểm: - Thực trạng địa phương khơng giống nhau, việc thiết đặt trạm thu phí điện tử khơng dừng địa phương cần phải xét đến yếu tố kinh tế, điều đề tài chưa sâu xem xét tới HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI - Kết đề tài đặt móng cho việc thực Hệ thống giao thông thông minh Việt Nam mà việc quản lý điều hành giao thông đô thị việc làm cấp thiết Luận văn thạc sĩ kỹ thuật HVTH: Đặng Đức Minh 126 GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải LỜI CẢM ƠN Sau gần 06 tháng kể từ thời điểm có định giao đề tài em nỗ lực để thực đề tài, đảm bảo đề tài hoàn thành tiến độ Em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Thanh Hải, người hướng dẫn trực tiếp hướng dẫn tận tình định hướng đề tài trình em thực luận văn Điều giúp em hoàn thành luận văn tiến độ giúp em tiếp thu nhiều kiến thức quý giá Em xin gửi lời cảm ơn Quý thầy cô Khoa Điện - Điện Tử Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Cơ Sở tạo điều kiện cho em giúp đỡ em kiến thứ q báu để em thực đề tài cách hiệu Cuối em xin chân thành cảm ơn tất phận phòng ban tạo điều kiện thủ tục từ thời gian học đến lúc hồn thành khóa học thân em Tp.Hồ Chí Minh 2011 Đặng Đức Minh Luận văn thạc sĩ kỹ thuật HVTH: Đặng Đức Minh 127 GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) Tiếng Việt [1] Tiêu chuẩn DSRC Nhật [2] Tài liệu hệ thống thu phí điện tử đường cao tốc [3] Một số giải pháp ứng dụng cơng nghệ tự động hóa cơng tác quản lý, điều hành giao thông đô thị - PGS.TS Lê Hùng Lân, Bộ môn điều khiển học, Khoa Điện –Điện tử trường ĐH GTVT [4] Công nghệ nhận dạng vô tuyến RFID – Nguyễn Văn Hiệp, Khoa Điện – Điện tử, trường ĐH SPKT Tp.HCM [5] Ứng dụng tự động hóa cơng tác thu phí giao thơng đường - Ths Mai Vinh Dự, Liên môn Điện – Điện tử, PGS.TS Lê Hùng Lân, Bộ môn điều khiển học, Khoa Điện –Điện tử trường ĐH GTVT [6] Nghiên cứu đề xuất tiêu chuẩn hệ thống ETC cho mạng đường cao tốc Việt Nam – Tạp chí Cầu đường Xuân Tân Mão 2) Tiếng Anh [7] Klaus Finkenzeller RFID HandBook: Fundamentals and Applications in Contactless Smart Cards and Identification, Second Edition 2004 [8] Electronic-toll-collection_1424 [9] ETC WORKSHOP - SAKANAKA_MICJapan_2010 [10] Global ETC [11] MLIT ITS INTRODUCTION GUIDE -Shift from Legacy Systems to Smartway Ministry of Land, Infrastructure and Transport Japan [12] PRACTICAL ETC OPERATION FOR MOTORCYCLE - Seiya Hamada, Motoshi Nishijima,Koji Kondo - Highway Industry Development Organization [13] DSRC APPLICATION SUB-LAYER _ 5-STD-T88v1 [14] ITS Toolkit for Road Transport in Countries with Developing and Transitional Economies [15] Global ETC Seminar in Hanoi [16] A comparison of different technologies for EFC and other ITS applications Juan Guillermo Jordán, Francisco Soriano, David Graullera, Gregorio Martín -  - Luận văn thạc sĩ kỹ thuật HVTH: Đặng Đức Minh