Mục đích của đề tài
Đường lối nghiên cứu
Để phục vụ nghiên cứu nội dung 1
- Tìm hiểu cấu trúc 1 hệ thống điều khiển giao thông tự động và phân tích nhứng thiết bị đã sử dụng ở Hà Nội, từ đó đưa ra những khuyến nghị lựa chọn thiết bị thích hợp với điều kiện Hà Nội và Việt Nam.
- Tiến hành điều tra các nút giao thông với việc bố trí một số đèn tín hiệu không hiệu quả.
- Tiến hành điều tra quan trắc đặc điểm giao thông trên đường Chùa Bộc.
Để tiến hành nghiên cứu nội dung 2
- Tiến hành điều tra quan trắc đặc điểm giao thông trên đường Phố Huế-Hàng Bài.
- Sử dụng đặc điểm giao thông này để tính toán chọn chu kỳ thích hợp tiến tói tìm ra độ lệch pha có tín hiệu điều khiển của trục đường.
Về hệ thống điều khiển GTĐT ở Hà Nội
1.1 Giới thiệu sơ lược về đèn tín hiệu giao thông ở Hà Nội
1.1.1 Lịch sử sử dụng đèn ở Hà Nội
Lịch sử phát triển của việc điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu ở thủ đô Hà Nội được tóm tắt như sau:
- Từ năm 1964, bắt đầu từ ngã tư Tràng Tiền, Hàng Đào, Cửa Nam (đèn treo trên dây điện) với phương thức 3 công tắc điện bật tay Đến năm 1970 xuất hiện công tắc xoay với các tiếp điểm khác nhau Năm 1975, Sài Gòn được giải phóng, thành phố Hà Nội mới có 5 nút giao thông có đèn điều khiển đó là:
+ Trần Hưng Đạo – Bà Triệu
Thực tế vẫn là công tắc xoay do 1 cảnh sát theo dõi các dòng xe đi ở ngã tư điều khiển.
- Từ năm 1980 -1990 các nhà lãnh đạo cảnh sát giao thông chọn phương thức điều khiển bằng tay (vì không có điện) trong các giờ cao điểm Chính vì vậy 15 bộ đèn tồn tại nhưng không được sử dụng thường xuyên Bên cạnh đó các bộ đèn này có hình thức cũng như công nghệ lạc hậu không đáp ứng được các yêu cầu đặt ra Cho đến trước năm 1994 nhiều cụm đèn ở Hà Nội đã được xây dựng nhưng do nhiều đơn vị sản xuất phụ tùng linh kiện lạc hậu … không thoả mãn điều kiện làm việc và nhu cầu giao thông, bên cạnh đó tín hiệu ở các nút chỉ làm việc độc lập gây ra ùn tắc, ở nút giao thông này mất thì ở nút giao thông khác lại tăng.
- Năm 1994, thành phố Hà Nội đã phê duyệt cho phép xây dựng hệ thống đèn tín hiệu điều khiển giao thông tự động gồm 35 cụm đèn, 6 camera, 4 detector và một trung tâm điều khiển ở 40 Hàng Bài.
- Năm 1996, thành phố đã tiến hành xây dựng hệ thống đèn tín hiệu đợt 2 Gồm
60 cụm đèn tín hiệu, 14 camera và 5 detector các thiết bị chủ yếu là do hãng SILEC là loại hiện đại có nhiều ưu điểm trong khi làm việc Chính sách đầy sáng suốt đó đã góp phần to lớn trong việc giải quyết các vấn đề của giao thông thành phố, góp phần đưa đô thị nước ta ngày thêm phát triển sánh ngang tầm với các đô thị trong khu vực và
- Cho đến nay sau hơn 10 năm triển khai trên thành phố Hà Nội đã có trên 200 nút giao thông điều khiển bằng đèn tín hiệu
1.1.2 Lợi ích sử dụng đèn tín hiệu giao thông Để thấy được lợi ích thiết thực của việc sử dụng đèn tín hiệu giao thông ta hãy xem xét nguyên nhân ra đời của nó.
Giao thông ngày càng phát triển theo sự tiến bộ của con người và đặc biệt là giao thông đô thị Giao thông đô thị phát triển, số lượng các phương tiện tham gia giao thông tăng lên Điều đó làm cho giao trong các đô thị trở nên khó khăn, hiện tượng ùn tắc do xe cộ và tai nạn giao thông tăng lên rõ rệt Trong điều kiện đó, đèn tín hiệu giao thông đã ra đời để giải quyết vấn đề bức xúc về giao thông Chính vì vậy mục tiêu cơ bản và cũng là hiệu quả của hệ thống đèn tín hiệu là:
- Cải thiện điều kiện giao thông
- Nâng cao an toàn giao thông
Cải thiện điều kiện giao thông do đèn tín hiệu có hiệu quả rất to lớn Chính nó đã lập lại được trật tự giao thông, khắc phục được hiện tượng “ùn tắc giả tạo”, giảm bớt xung đột của các luồng xe tới nút Từ đó tốc độ trung bình của các dòng xe trên đường tăng, dẫn đến tiết kiệm được thời gian đi lại, tăng thời gian làm việc, chi phí nhiên liệu cho các phương tiện giao thông ít hơn, giảm được ô nhiễm môi trường không khí. Nâng cao an toàn giao thông do đèn tín hiệu cũng vô cùng thiết thực từ việc giảm xung đột giữa các luồng xe làm giảm tai nạn giao thông đưa đến tiết kiệm được một lượng kinh phí không nhỏ cho xã hội trong việc chi phí sửa chữa xe cộ, chạy chữa nạn nhân và đặc biệt là bảo vệ tính mạng con người, sử dụng đèn có thể giảm 45% tai nạn so với khi chưa lắp đèn tín hiệu.
Bên cạnh đó hệ thống điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu cũng góp phần cho thủ đô văn minh, hiện đại hơn, góp phần vào việc nâng cao ý thức chấp hành luật giao thông của nhân dân.
1.2 Giới thiệu cấu trúc hệ thống điều khiển tự động đèn tín hiệu giao thông
1.2.1 Sơ đồ cấu trúc và công nghệ làm việc
1.2.2 Các thiết bị tại trung tâm
Xem xét cấu trúc của hệ thống điều khiển giao thông tự động ta thấy được hầu hết các thiết bị của trung tâm điều khiển:
- Tủ điều khiển đèn tín hiệu
Tủ đ iề u k h iể n tr u n g tâ m B ả n đ ồ t ờ n g
Tổ n g đ à i đ iệ n th o ạ i M à n h ìn h c a m e ra P h ò n g p h á t t h a n h
B ộ x ử lý tru n g tâ m (m á y tí n h c h ủ ) Th iế t b ị lu u tr ữ S ố liệ u đ ầ u ra đ ầ u v à o (B ă n g đ ĩa m á y in ) * t ổ h ợ p đ iề u p h ố i c h ỉ h u y * t ổ h ợ p t ín h t o á n đ iề u k h iể n t r u n g t â m đ iề u k h iể n
Lo a p h á t t h a n h C a m e ra th u C ả n h s á t g ia o th ô n g
B iể n b á o h iệ u G T Đ è n tín h iệ u Th iế t b ị đ o đ ế m x e Tủ đ iề u k h iể n k h u v ự c h o ặ c 1 n ú t g ia o th ô n g t h iế t b ị n g o ạ i v i
- Máy in, máy tính, máy vẽ biểu đồ, điện thoại
- Bản đồ tường mạng GTTP sơ đồ cấu trúc của hệ thống
Từ ôtô C.S trên ®uêng Điện thoại C.S
Xác định thời gian xe chạy ở cuối hành trình
Trạm phát thanh thành phố
Thông tin về giao thông cho tùng xe
Loa phát thanh trên đuờng
Biển báo điện tử phôc vô nhu cÇu khác về giao thông
Tủ đ iề u k h iể n t ín h iệ u đ è n ở t h ự c đ ịa đ u ợ c n ố i v ề t ru n g t â m Tủ đ iề u k h iể n d ấ u h iệ u g ia o t h ô n g k h á c ở t rê n đ u ờ n g Li ê n h ệ t ớ i 1 t ru n g t â m k h á c h a y t ru n g t â m p h ụ
PHòNG điều phối chỉ huy
- Máy tính thu nhận và xử lý thông tin
- Máy in, thiết bị luu trữ
- Tủ điều khiển đèn tín hiệu
- Bàn làm việc của chỉ huy: máy tính, máy in
- Các màn hình video theo dõi bằng camera
- Các màn hình Video theo dõi bằng camera
Hiện nay các thiết bị đang sử dụng phần lớn của hãng SILEC (Pháp) tuy nhiên một số thiết bị khác như: máy tính, máy in, phát thanh, có thể dùng thiết bị do hãng khác nhưng có cùng tính năng.
1.2.3 Các thiết bị ngoại vi
1.2.3.1 Mô tả về thiết bị đèn tín hiệu giao thông
Khái niệm cơ bản về đèn tín hiệu giao thông và cấu tạo của đèn tín hiệu giao thông.
- Đèn tín hiệu giao thông là một loại thiết bị dùng để điều khiển giao thông trên đường đặc biệt là các nút giao thông Đèn tín hiệu giao thông được áp dụng 3 màu là xanh, vàng, đỏ có dạng hình tròn và được lắp theo chiều thẳng đứng hoặc nằm ngang.
- Cấu tạo của đèn tín hiệu: Đèn tín hiệu giao thông chỉ là một thiết bị ngoại vi của hệ thống điều khiển tự động giao thông của nó bao gồm các loại sau: Đèn giao thông: đèn giao thông có hình dáng kích thước rất đa dạng tuỳ từng nước sản xuất và tuỳ từng tiêu chuẩn kỹ thuật khác nhau Nhưng nói chung chúng có những đặc điểm giống nhau như sau:
Phân tích một hộp đèn ta thấy: a Kính bảo vệ màu có các thấu kính thích nghi với việc phát sáng, màu sắc và kiểu nguồn sáng. b Joăng khít tại của hộp đèn. c Lỗ đục sẵn để lắp ráp và mắc vào bên trong hộp. d Vòng xoay định hướng có mốc. e Định vị để gắn hộp với bản tương phản. f Cho phép đặt hộp đèn một cách nhanh chóng: lắp ráp bằng các cái kẹp. g Thiết kế đặc biệt để có thể lắp ráp các kiểu hộp đèn khác nhau. h Các cái kẹp. i Các kích thước của một số loại đèn:
Kích thước và hình dạng đèn tín hiệu trong” Điều lệ báo hiệu đường bộ22TCN237-01”.
Với hình dáng bề ngoài như sau:
Ngoài ra còn có đèn một màu, đèn hai màu:
Hoặc loại có bản tương phản:
Các loại đèn này đều là loại đèn hiện đại có chung các đặc điểm sau:
- Chất liệu khoang đèn Polycacbonat sơn đen.
- Hệ thống chống mất cắp.
- Thiết bị chống bụi và chống nước, chống chấn động là 6 poales.
- Góc toả sáng lớn hơn 5 0
- Các thấu kính lọc màu bằng Polycacbonat do đó bền, chịu được chấn động và va đập, mặt trong cấu tạo vân hoa để phân bố đều ánh sáng trong không gian.
Với loại đèn dùng nguồn sáng là khí thắp (bóng huỳnh quang) thì các thấu kính lọc màu sẽ là màu trắng Với đèn dùng nguồn sáng là sợi đốt thì các thấu kính sẽ là màu của tín hiệu đèn.
Nguồn sáng cho các loại đèn tín hiệu: a Đèn huỳnh quang Halogen. Đèn tín hiệu giao thông Halogen hoàn toàn phù hợp để sử dụng trong mọi ứng dụng về tín hiệu giao thông Đèn được thiết kế đặc biệt để thay thế trong 12 tháng. Đèn đạt yêu cầu tiết kiệm năng lượng hữu ích, trong suốt thời gian sử dụng đèn luôn đạt được ánh sáng thực, không bị biến đổi.Dây tóc cực ngắn của đèn Halogen làm tăng hiệu quả của hệ thống quang học Đèn hoàn toàn có khả năng tạo chùm ánh sáng thực hoàn hảo.
Hiện trạng đèn tín hiệu giao thông ở Hà Nội
2.1 Hiện trạng bố trí đèn tín hiệu ở Hà Nội
Hà Nội hiện nay có hơn 600 nút giao thông và trong đó có khoảng 200 nút giao thông được lắp đặt đèn tín hiệu Nhiều nút đèn tín hiệu giao thông chỉ có tác dụng làm đẹp đường phố, thậm chí có nút ‘chết’ ngay khi đưa vào sử dụng.
Lấy đoạn đường Nguyễn Trãi làm một ví dụ điển hình Một đoạn đường ngắn chỉ có 4 km từ địa phận Ngã Tư Sở đến giáp địa phận Hà Đông được lắp đặt tới 7 nút đèn tín hiệu giao thông, nhưng hầu hết các nút đèn này đều hoạt động cầm chừng và không muốn nói là không có hiệu quả.
Ngay cả khi có điện thì 3 trong 7 nút đèn vẫn không thể hoạt động: “Nếu đèn hoạt động thì đường tắc” - Một đồng chí CSGT đội 3 phân bua Chính vì thế nhiều tháng nay 3 nút đèn nay luôn trong tình trạng nhấp nháy vàng
Nút đèn ngã ba Nguyễn Trãi - ĐH Ngoại Ngữ thường chỉ nháy vàng từ khi lắp.
Nút đèn ngã ba Nguyễn Trãi - Khương Đình "chết" thường xuyên.
Nút đèn ngã ba Nguyễn Trãi - Lương Thế
Vinh hoạt động thường gây tắc đường nên chúng được giữ trạng thái "ngủ".
Nút đèn Nguyễn Trãi - Nguyễn Quý Đức thỉnh thoảng "thức giấc" làm nhiệm vụ.
Nút đèn ngã ba Trần Nhân Tông - Trần Bình Trọng luôn nháy vàng
Nút đèn Trần Nhân Tông - Quang Trung lắp cho "đẹp" vì đây là ngã ba cho cả hai đường một chiều, các phương tiện cũng chẳng bao giờ dừng lại nếu nó "thức". Điều đáng nói là ở Hà Nội không chỉ có 1 dãy đèn trang trí như ỏ đường Nguyễn Trãi.
Tại ngã tư Trần Bình Trọng - Trần Hưng Đạo, đèn tín hiệu nhấp nháy vàng quanh năm Người dân ở đây cho biết từ khi lắp đặt ở đây đã hơn 3 năm thì đèn chỉ nhấp nháy vàng.
Trên hành lang đường Trần Quang Khải cũng có rất nhiều nút đèn được lắp đặt rất quy mô như: nút Cầu Đất, Vạn Kiếp, Lương Yên nhưng cũng chỉ có tác dụng chính là trang trí làm đẹp cho đường. Đô thị Hà Nội mở rộng, các tuyến đường cần nhiều hơn nữa những nút đèn giao thông, nhưng không phải lắp rồi để “chết”, đó chính là một trong những sự lãng phí đàu tư của Thủ Đô.
Không phủ nhận thực tế khai thác ở nước ta với dòng xe hỗn hợp phần lớn là xe hai bánh thì về phương diện trật tự an toàn giao thông thì nút giao thông có đèn tín hiệu điều khiển tốt hơn so với nút giao thông hình xuyến Tuy nhiên việc bố trí đèn tín hiệu ở Hà Nội còn rất nhiều bất cập :
- Sai vị trí (vị trí nút giao thông Nguyễn Chí Thanh – La Thành )
- Không có sự tương quan giữa bình đồ nút vói tín hiệu đèn điều khiển.
- Không tương thích với nhu cầu giao thông tại vị trí.
- Không tương thích với điều khiển phối hợp (Tuyến đường Nguyễn Trãi )
- Không thích hợp với cảnh quan, môi trường.
- Quản lý dự án và quản lý khai thác gặp nhiều khó khăn (không dưới 50% là kỹ sư điện thiết kế, bố trí tín hiệu đèn)
- Xử lý khắc phục sự cố chậm
2.2 Một số kiến nghị bố trí lắp đặt đèn tín hiệu
Theo đề nghị của Trường Đại học Xây dựng đề nghị tại những nút giao thông nếu có một trong các điều kiện sau thì nên lắp đặt đèn tín hiệu điều khiển :
- Tổng lưu lượng xe chạy trên đường chính (theo hai hướng) và hướng lớn nhất trên đường thứ yếu ≥1500 xe con quy đổi/h, trong đó lưu lượng xe trên đường phụ chiếm từ 20 ÷40%.
- Những nút giao thông có ≥ 2 vụ tai nạn giao thông làm chết người trong một năm.
- Những nút giao thông nằm trên tuyến cần điều khiển phối hợp.
Với những điều kiện nêu ra trên đây mói chỉ là điều kiện cần, còn điều kiện đủ để đảm bảo một nút có tín hiệu điều khiển giao thông có hiệu quả phụ thuộc vào yếu tố kỹ thuật: đó chính là bề rộng nhánh dẫn, chiều dài làn chờ, hình dạng và kích thước đảo, phân pha và bố trí chu kỳ đèn hợp lý
Cần quy hoạch vị trí đặt đèn tín hiệu (cột, giá ) sao cho thuận lợi với người tham gia giao thông và không gây hiểu lầm (tại nút giao thông Ngã Tư Sở mặc dù mới lắp đặt nhưng với hướng giao thông Láng - Trường Chinh chỉ có duy nhất 1 đèn báo hiệu đi thẳng và dừng, khi đứng trước vạch dừng không nhìn thấy đèn tín hiệu xanh để tiếp tục lưu thông cho đến khi những người dừng sau phải nhấn còi inh ỏi thì xe đằng trước mới biết dẫn tới lãng phí thời gian đèn xanh và hiện trạng ùn tắc giao thông tại nút này vẫn còn).
Một nguyên tắc chung khi đặt đèn tín hiệu giao thông là khi xe chạy tới nút, hoặc dừng trước vạch dừng, người lái phải nhìn thấy một lúc hai tín hiệu: tín hiệu ở đèn chính và tín hiệu ở đèn nhắc lại Đèn chính được đặt ở vỉa hè bên phải đường dẫn, đèn nhắc lại được gắn dưới đèn chính, còn đèn đúp đặt ở vỉa hè bên trái hoặc phía sau nút cũng ở bên trái.
Quay trở lại thực trạng bố trí đèn tín hiệu tại Hà Nội hiện nay, do khi bố trí đèn tín hiệu chưa hình dung hết được nội dung, trình tự và kỹ thuật xử lý nên xảy ra tình trạng rất nhiều cụm đèn giao thông lắp đặt mà không hoạt động hoặc hoạt động mà không hiệu quả, làm thiệt hại kinh tế và gây bức xúc cho người sử dụng.
Tại vị trí trước cổng Học Viện Ngân Hàng, việc lặp đặt đèn tín hiệu và mở dải phân cách ở đây làm giảm năng lực thông hành của đường Chùa Bộc và thường ùn tắc xảy ra vào giờ cao điểm bắt đầu từ vị trí trước cổng trường Học Viện Ngân Hàng.
Vài nét về đặc điểm giao thông trên đường
3.1 Mục đích và phạm vi điều tra khảo sát về một số đặc điểm giao thông Để có thể tính toán phối hợp được tín hiệu giao thông giữa các cụm đèn tín hiệu trong một hệ thống Chúng ta phải biết được một số đặc điểm giao thông của tuyến nút có các cụm đèn Như vậy mục đích của điều tra khảo sát một số đặc điểm giao thông là để phục vụ cho công tác phối hợp điều khiển tín hiệu giữa các cụm nút.
Trong nội dung của đề tài này chỉ đề cập phối hợp điều khiển tín hiệu đèn trên một số trục đường gồm đường Chùa Bộc và trục đường Phố Huế nên phạm vi khảo sát một số đặc điểm giao thông hạn chế trong tuyến đường Chùa Bộc và tuyến đường Phố Huế.
3.2 Nội dung điền tra phân tích
3.2.1 Quan trắc phân tích trạng thái giao thông (đặc điểm dòng xe)
Sơ đồ hệ thống các yếu tố ảnh hưởng giữa các nút trong tuyến nút
Nút độc lập Nút độc lập
Khả năng thông hành Đặc điểm dòng xe Ở đây chúng ta chấp nhận những gì đã nói ở phần nút độc lập nhưng còn một số vấn đề chú ý sau:
- Lượng xe máy hiện nay rất nhiều (thường chiểm 80-85% thành phần dòng giao thông) và khi đứng trước vạch dừng chúng chiếm diện tích khá lớn, chiếm hầu hết mặt đường Xe đạp số lượng ít thường xếp gọn vào một vế đường, nhưng hay trộn lẫn vào dòng xe máy ở cuối hàng chờ.
- Khi có đèn xanh, xe máy vận động rất nhanh chen lên đi trước còn xe đạp vận đông chậm sẽ làm giảm tốc độ của xe máy đi cạnh Lượng ôtô trong mấy năm gần đây tăng mạnh và dần chiếm một tỷ lệ lớn trong dòng giao thông, phần lớn đỗ ở sau hàng chờ, bị xe máy cản trở (phần lớn là xe máy đỗ trước đầu) nên tốc độ chậm
3.2.2 Quan trắc tại khu vực khảo sát Chùa Bộc
Khu vực Chùa Bộc thuộc quận Đống Đa – TP Hà Nội Tại đây bao gồm các đường trục chính với hiện trạng giao thông rất phức tạp.
- Trục Đông Bắc – Tây Nam nối liền khu vực trung tâm thành phố với thị xã
Hà Đông (gồm các tuyến phố Khâm Thiêm, Nguyễn Lương Bằng, Tây Sơn, Nguyễn Trãi)
- Đường vành đai 2 gồm các đường Minh Khai, Đại La, Trường Chinh, Láng Đây là khu vực giao thông quan trọng đáp ứng nhu cầu đi lại nội thành của phương tiện quá cảnh Bắc Nam hợp thành dòng xe với lưu lượng lớn và vô cùng phức tạp Việc gia tăng đột biến số lượng phương tiện cá nhân (phần lớn là xe máy) đã gây ra
Tình trạng này càng trở nên nghiêm trong khi thành phố Hà Nội đưa xe bus vào hoạt động, với khổ xe lớn cộng với việc phải lưu thông trên một cơ sở hạ tầng không đảm bảo, sự phân luồng chưa hợp lý lại phải chen lấn với xe máy nên dẫn đến một tình trạng không tránh khỏi trong thời gian qua là hiện tượng xe ùn tắc kéo dài vào các giờ cao điểm và ùn tắc cục bộ vào các buổi sáng, gây lãng phí về thời gian và thiệt hại lớn cho nền kinh tế quốc dân
Tháng 1/2006, TP Hà Nội do sự tài trợ của tổ chức JICA - Nhật Bản đã cải tạo khu vực Chùa Bộc – Thái Hà, xây dựng đoạn đường an toàn kiểu mẫu và hướng tới mục tiêu đưa TP Hà Nội là thành phố an toàn nhất Châu Á, nhưng cón thiếu tính toàn diện và chưa giải quyết được tình trạng tắc xe kéo dài
Xin dẫn lời bình của T.S Phạm Hùng Cường trong bài viết ‘ Thành phố phi cấu trúc’: “Các đường vành đai chậm xây dựng đã dồn toàn bộ lưu lượng giao thông Đông-Tây từ Ngã Tư Sở đi qua đường Chùa Bộc, Thái Hà và biến nó từ đường khu vực trở thành đường giao thông chính thành phố, tuyến vành đai bất đắc dĩ Một nhánh đường đi qua khu tập thể Kim Liên biến đường đơn vị ở thành đường chính khu vực, bóp méo đi một mô hình tiểu khu vốn được xây dựng khá hoàn chỉnh
Các cửa hàng mọc lên hai bên phố chùa Bộc, Thái Hà tạo nên một trong những tuyến phố thương mại sầm uất nhất khu vực Điều này đã làm gia tăng tăng thêm sự tắc ngẽn vào giờ cao điểm
Tuyến phố Chùa Bộc - Phạm Ngọc Thạch từ đường khu vực bất đắc dĩ trở thành đường vành đai của thành phố “. a) Hiện trạng tổ chức giao thông
Toàn cảnh khu vực chụp từ bản đồ về tinh (Nguồn: www.earth.google.com)
Sơ đồ tổ chức giao thông Đường Chùa Bộc 4 làn xe, rồng 14,3 m dài khoảng 850 m, lưu lượng rất lớn, có khu buôn bán và hướng đi ra từ HV Ngân Hàng và khách sạn ASEAN, tắc xe kéo dài vào giờ cao điểm thường xuất phát từ cổng trường HV Ngân Hàng.
Trên đường Chùa Bộc có 3 vị trí bố trí đèn tín hiệu đó là tại nút giao Táy Sơn –
Chùa Bộc, vị trí trước cổng trường Học Viện Ngân Hàng, và tại nút giao thông Phạm Ngọc Thạch – Chùa Bộc.
- Nút Tây Sơn – Chùa Bộc: sử dụng đèn treo cao cả 4 hướng kẽ vẽ vạch sơn dẫn hướng
2 4 4 đƯờng chùa bộc đƯờng thái hà p h ố n g u y ễ n l Ư ơ n g b ằ n g đ Ư ờ n g t â y s ơ n dải phân cách bêtông cao 30cm so với mặt đƯờng bộ hành có thể trú chân dải phân cách bằng kim loại cao 0.8m có hoa văn bộ hành không vƯợt qua đƯợc dải phân cách bằng bêtông khối cứng50.0
- Nút Phạm Ngọc Thạch – Chùa Bộc b) Tình hình lưu thông phương tiện, tắc xe, tai nạn
Nghiên cứu trực quan kết hợp với việc chụp ảnh và quay camera.
- Với lưu lượng dòng xe lớn và phức tạp, bề rộng đường Chùa Bộc không đủ khả năng thông xe liên tục nên gây ra hiện tượng tắc xe thường xuyên thậm chí ngay cả vào giờ thấp điểm (Ảnh dưới)
- Trên đường Chùa Bộc tại vị trí trước cổng Học Viện Ngân Hàng có bố trí cắt ngang dải phân cách (và đặt tín hiệu đèn điều khiển tại đây) để cho xe rẽ ra vào trường, cho xe quay đầu và cho người đi bộ qua đường Kết quả, tại đây liên tục ùn tắc vào giờ sinh viên tan trường Thậm chí ngay trước cổng có 1 vị trí đón trả xe Bus gây khó khăn cho việc thoát khói vị trí này khi xe Bus vào đón trả khách.
Dưới đây vị trí cần được quan tâm sẽ được phân tích rõ hơn. đ Ư ờ n g t ô n t h ấ t t ù n g mép đƯờng mới, đang cải tạo mÐp ®¦êng cò sử dụng đèn tín hiệu cho cả 4 hƯớng
8.0 3.7 chi tiết hiện trạng nút phạm ngọc thạch-tôn thất tùng c) Nghiên cứu khả năng thông hành nút cụ thể
Ta nhận thấy lượng xe qua khi bắt đầu có đèn xanh tại các hướng vào nút đều bão hoà và qua thu thập số liệu, quy đổi xe về xe con tiêu chuẩn thì thấy rằng lượng xe lớn nhất qua một làn xe trong một giờ là 1504 – 1738 xcqđ/h.làn.
Mục đích đặt đèn tín hiệu điều khiển giao thông
1.1 Đặt vấn đề Để điều khiển giao thông bằng đèn một số nước đã nghiên cứu và đặt ra các tiêu chuẩn đặt đèn cho chính họ nhưng đều xoay quanh các vấn đề chính:
- Hiệu quả về an toàn (Giảm tai nạn giao thông cả về số lượng cũng như mức độ nguy hiểm)
- Giảm ùn tắc (giảm thời gian chờ cho hướng giao thông nào đó).
- Tăng khả năng thông hành.
- Tối thiểu hoá tổn thất thời gian chậm xe cho cả nút
- Giảm chiều dài xếp hàng chờ trên đường.
- Giảm rủi ro, điều kiện xấu cho khu xây dựng 2 bên đường (ồn, bụi, ) do hàng chờ.
- Giảm thiểu số lượng xe dừng của một nhóm làn hay tất cả.
- Giảm giá thành xây dựng, bảo trì và liên kết tốt với chỗ khác.
Tuy nhiên các mục tiêu đặt đèn ở trên không đồng hành và không phải lúc nào cũng tuyến tính (muốn tăng tốc độ xe chạy vào nút thì dẫn tới số tai nạn tăng cả về số lượng cũng như mức độ nguy hiểm).
Làm thế nào để có một cân đối giữa các mục tiêu, cân đối giữa các hàng chờ vào nút đồng thời giải quyết vấn đề về tâm sinh lý của ngưòi đi đường ? Đó chính là những câu hỏi đặt ra cho việc tổ chức pha.
1.2 Các chế độ làm việc của đèn giao thông Đèn tín hiệu giao thông làm việc theo chế độ khác nhau tuỳ thuộc từng điều kiện thực tế mà có thể phân ra:
- Làm việc độc lập: các thiết bị làm việc độc lập không có các quan hệ tới các thiết bị ở nút giao thông khác.
- Điều khiển theo chương trình cứng: chương trình đã được lập sẵn với các chu kỳ đèn đã được đặt sẵn không thay đổi.
+ Ưu điểm: Đơn giản và làm cho người sử dụng quen.
+ Nhược điểm: Không thích hợp với giao thông.
- Điều khiển theo chương trình mềm: tức là chế độ phân pha được thay đổi tuỳ theo điều kiện thực tế, theo cả thời gian trong ngày (điều khiển thích nghi) chủ yếu phụ thuộc vào vận tốc, thành phần và lưu lượng thông qua đo, đếm Cần phải có các máy đếm.
+ Ưu điểm: Điều khiển thích nghi thời gian tổn thất ít.
+ Nhược điểm: Đòi hỏi có 1 hệ thống tín hiệu hiện tại và hiện nay các máy đếm (Detetor) không đo đếm được xe máy và xe đạp nên không tự động phát hiện sự thay đổi của giao thông nên chưa thể áp dụng vào Việt Nam.
- Điều khiển nửa cứng: Người ta dùng các phương tiện thủ công phát hiện ra đặc điểm của giao thông và các chu kỳ đèn được cài đặt tuỳ theo thời gian diễn ra quá trình giao thông trong ngày.
+ Nhược điểm: sử dụng cho điều khiển phối hợp không thuận lợi.
- Điều khiển phối hợp: trường hợp này là điều khiển hiện đại, phối hợp giao thông 1 tuyến đường, 1 tuyến phố (làn sóng xanh) hay cả 1 vùng Để thực hiện được điều này cần phải nghiên cứu tình hình giao thông của các nút có liên quan tới nhau, tính toán phối hợp điều khiển giao thông giữa chúng để đạt hiệu quả cao, từ đó lập ra hệ thống điều khiển tự động
+ Trung tâm điều khiển hệ thống giao thông tự động gồm có 2 phòng chính là :
+ Nguồn điện (có dự trữ) + Tủ điều khiển (có máy tính với bộ xử lý lớn) + Tủ camera
+ Bàn làm việc của chỉ huy.
+ Màn hình + Bản đồ tường: bao gồm toàn bộ hệ thống đèn ở các nút: Đèn xanh, đỏ, vàng : Bình thường.
Nháy vàng : Trục trặc đèn Không chạy : hỏng nặng
+ Tủ điều khiển+ Camera+ Detector+ Đường dây+ Biển báo điện tử
Khi hệ thống hoạt động, các thông tin giao thông trên đường sẽ được thu nhập qua detector, camera truyền tới tủ điều khiển, ở đây tủ điều khiển sẽ xử lý sơ bộ và gửi thông tin về trung tâm điều khiển Trung tâm điều khiển sẽ xử lý thông tin đưa ra đưa ra các quyết định về điều khiển giao thông và bằng các phương pháp phát thanh, điện thoại quyết định giao thông sẽ được truyến tới tủ điều khiển để từ đó sẽ điều khiển tín hiệu, bảng điện tử thông báo cho các phương tiện giao thông.
- Điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu ở nút giao thông Ở các nút giao thông các phương tiện giao thông được điều khiển bằng các đèn tín hiệu:
Giới thiệu về phương pháp tổ chức pha
Để điều khiển các phương tiện người ta lập ra các pha và thông qua các pha để điều khiển tức là phân chia thời gian cho các luồng xe qua một nút giao thông để giảm bớt hoặc triệt tiêu các xung đột.
+ Pha điều khiển là sự phối hợp các kì (nhịp) cơ bản và các nhịp trung gian tiếp theo nó Pha bao gồm các tín hiệu chỉ thị cho một hoặc nhiều luồng xe Việc tách các xung đột theo thời gian gọi là phân pha.
+ Chu kỳ điều khiển là tổng các pha điều khiển trong nút giao thông Nói cách khác chu kì là sự lặp lại một cách trình tự của tất cả các pha.
Phân tích một chu kỳ ta thấy nó gồm các bước:
- Bước cơ bản (xanh - đỏ )
Thời gian một chu kỳ (thường từ 60 giây cho đến 120 giây(tối đa)).
+ Với kiểu chu kỳ cũ
Ta nhận thấy rằng bước X1 và Đ1 có thời gian bằng nhau và X2-Đ2 bằng nhau Thời gian bước trung gian V ở các nhịp là như nhau 3÷4 giây.
Phân tích kỹ càng ta có:
Hướng A – B đèn tín hiệu xanh X1 cho phép các phương tiện qua nút kể cả các hướng rẽ trái Trong lúc này đèn bộ hành ở 2 hướng C – D cũng bật xanh cho phép người bộ hành qua đường, nhưng thời gian đèn xanh của đèn người bộ hành sẽ nhỏ hơn thời gian đèn xanh X1 để cho phép người bộ hành cuối cùng qua đường trước khi đèn xanh X2 của hướng C – D bật sáng.
Với pha 2 thì ngược lại khi X2 bật sáng thì các phương tiện theo hướng C – D được phép thông qua nút, người bộ hành ở hai hướng A – B được qua đường.
Giữa 2 bước X – Đ có một bước trung gian vàng (V), bước này có tác dụng báo cho người đang trong tín hiệu xanh dừng lại, người đang trong tín hiệu vàng thì chuẩn bị đi qua nút Đèn vàng có tác dụng làm cho người cuối cùng của tín hiệu pha xanh sẽ vượt qua nút kịp thời gian mà phương tiện của nút kia bắt đầu hoạt động tránh được va chạm trong nút
Thời gian X1-X2, Đ1-Đ2 của chu kỳ đèn cũ có thể được đặt bằng nhau hoặc khác nhau tuỳ theo lưu lượng xe qua nút theo 2 hướng A-B, C-D và cấp hạng đường theo 2 hướng.
Với chu kỳ đèn kiểu cũ này thi tai nạn thường hay xảy ra ở nhịp trung gian (V)
Với chu kỳ đèn kiểu mới:
Chu kỳ đèn mới cũng có:
- Các bước cơ bản: xanh (X), đỏ (Đ)
- Bước trung gian: vàng (V) Ở đây thời gian X1-Đ1, X2-Đ2 không bằng nhau, thời gian vàng không thay đổi. Phân tích kỹ :
Chu kỳ mới hoạt động đặc biệt hơn chu kỳ kiểu cũ ở chỗ từ X1 chuyển sang Đ2
Tín hiệu xanh tắt sớm mở muộn
Hai pha rẽ trái khoảng 2 giây ( thời gian quét sạch nút) lúc này cả hai hướng đều là tín hiệu đỏ, chỉ có các phương tiện đã vào trong nút mới được tiếp tục hoạt động các hướng khác đều phải ngưng hoạt động.
Loại chu kỳ mới này thời gian X1 có thể bằng Đ1, X2= Đ2 hoặc có thể khác tuỳ theo lưu lượng xe qua các hướng A-B và C-D và tuỳ cấp hạng đường giao nhau.
Trên đây ta chỉ xét trường hợp nút có 2 pha Thông thường loại điều khiển 2 pha đơn giản được khuyến khích sử dụng trừ khi có yêu cầu cần thêm pha Bởi vì quãng thời gian thay đổi giữa các pha góp phần vào tổn thất thời gian trong chu kỳ, việc tăng số pha lên thường làm tăng thời gian tổn thất trong nút Dưới đây là một vài sơ đồ pha điển hình:
Thành lập sơ đồ pha là phần sáng tạo nhất trong thiết kế điều khiển và đáng được người phân tích chú ý cẩn thận Một sơ đồ pha tốt có thể phát huy hiệu quả tối đa khoảng trống có ích và thời gian, ngược lại sơ đồ pha không thích hợp có thể là nguyên nhân kém hiệu quả Những sơ đồ pha đang được xét đến là những sơ đồ thường sử dụng phổ biến Xin lưu ý lại, thực tế là yếu tố quan trọng trong lựa chọn sơ đồ pha.
Phương pháp tính toán chu kỳ đèn tín hiệu điều khiển giao thông nút độc lập
3.1 Tổng quan về phương pháp tính toán chu kỳ đèn tín hiệu
Hiện nay trên thế giới có nhiều phương pháp tính toán chu kỳ đèn tín hiệu điều khiển giao thông sao cho phù hợp với dòng xe và điều kiện thực tế ở mỗi nước, đảm bảo an toàn giao thông và nâng cao năng lực thông hành tại các nút giao thông Trên cơ sở trong phạm vi cho phép có thể thiết lập được những chu kỳ phối hợp theo “làn sóng xanh” nhằm nâng cao tốc độ và khả năng thông hành cho toàn khu vực, cho toàn thành phố. Ở Mỹ, từ năm 1955-1956, NorMann đã tập hợp các số liệu thống kê được, xử lý theo phương pháp hồi qui nhằm xác định khả năng thông xe lớn nhất của một nút độc lập sau đó tìm ra chu kỳ hợp lý để đảm bảo thông hết lượng xe tối đa đó theo nhiều nhân tố như đường một chiều hay đường hai chiều, chiều rộng của đường dẫn có đỗ xe hay không? Thành phần phương tiện, vị trí nút trong đô thị Ở Anh và các nước như Đức, Pháp, Nga, Đài Loan người ta dùng phương pháp của Webster để tính toán cho điều kiện cụ thể của dòng xe của nước mình bằng cách địa phương hóa các điều kiện áp dụng như dòng xe thay đổi, các yếu tố hình học của đường khác nhau phương pháp này được dựa trên lý thuyết phục vụ để tính ra thời gian chờ xe ở nút là một hàm của chu kỳ C Đạo hàm bậc nhất của thời gian chờ xe sẽ bằng 0 sẽ cho ta một trị số Co, chu trình ứng với thời gian chờ xe là nhỏ nhất Và nhiều nước đã vận dụng cực tiểu hoá thời gian xe chờ có sửa đổi cho phù hợp để tính toán nhu cầu của nước mình.
Sau đây xin giới thiệu hai phương pháp nói trên:
Webster quan niệm dòng xe như một dòng dịch thể có cường độ xe (Ni) bị dừng lại trước vạch dừng của nút trong thời gian đèn đỏ sau đó chạy khỏi nút với cường độ bão hào (Nbh) cho đến khi kết thúc có cường độ xe mới (No).
Webster xác định thời gian tổn thất trên một đầu xe trên một nhánh tới nút có đèn điều khiển theo chu kỳ C, theo thời gian xanh Tx Dòng xe tới nút là ngẫu nhiên và bão hoà trong suốt thời gian xét. t si =C.(1−λ) 2 2.(1−λ x )+ X 2
Trong đó: λ - Tỉ lệ thời gian đèn xanh trên thời gian của cả chu kỳ. q - Cường độ của dòng xe x - Mức độ bão hoà (x=q/λ.s) s - suất dòng bão hoà.(xcqđ/h.xanh)
Thời gian của chu kỳ C, lấy vi phân theo chu kỳ C rồi cho bằng 0 để tìm ra cực trị của thời gian chậm xe theo hướng xe chạy đông nhất.
Co - Thời gian chu kỳ tối ưu.
Co 1,5.L+5 1−Y Thời gian tối thiểu cho một chu kỳ đèn - Cmin
Thời gian thực tế của một chu kỳ đèn (đảm bảo cho nút giao thông tải được 90% năng lực thông xe)
L - Tổng thời gian tổn thất mỗi chu kỳ L= ∑ i=1 n
(t xk −1) với txk là thời gian xen kẽ giữa hai pha xanh (tức thời gian chuyển từ pha này sang pha khác). t xk =t fu + v x
2a 1 +(B+l xe ) v x (công thức do Olsen-Rothery thiết lập) yi - hệ số pha: là tỉ số giữa lưu lượng giao thông tính toán với suốt dòng bão hoà trên một hướng của pha đang xét (i là thứ tự các pha). y i =N i
Y: Tổng hệ số lưu lượng các dòng xe đại diện.
- Thời gian đèn vàng được xác định theo công thức: tV V
(giây) Trong đó: - V: tốc độ trung bình của các phương tiện chạy qua nút.
- a: gia tốc chậm dần đều lấy bằng 2,5- 3,5 m/s 2
- l: khoảng cách giữa 2 vạch dừng trong nút.
- la: chiều dài phương tiện lấy làm chuẩn
- 1 giây là thời gian phản ứng của người lái xe.
- Thời gian đèn xanh có hiệu cho các pha được xác định theo công thức: tXh (C−L)
- Thời gian xanh thực tế nhỏ hơn thời gian xanh có hiệu 1 giây nên thời gian thực tế là: t x tt =t xh −1
- Thời gian đèn xanh của các luồng khác (luồng xe không đại diện) được xác định tiếp theo bằng cách xem xét cấu trúc của hệ thống tín hiệu, thông thường các luồng xe còn lại sẽ chọn thời gian đèn xanh bằng thời gian đèn xanh của luồng đại diện cùng pha.
- Thời gian đèn xanh phải cân đối với thời gian của người đi bộ qua đường, chọn trị số lớn hơn.
Thời gian của người đi bộ qua đường được xác định theo công thức: tb B
B: Chiều rộng phần xe chạy V: Tốc độ người đi bộ = 1,3 m/s.
S: suốt dòng xe bão hoà (Saturation) là lưu lượng xe tối đa đi qua vạch dừng xe của một tuyến vào nút khi có các xe xếp hàng nối đuôi nhau liên tục và chạy trong thời gian có đèn xanh đồng thời khi chuyển tín hiệu vẫn còn xe chờ.
Xác định S: Xin giới thiệu công thức thực nghiệm của Liên Bang Nga, của HCM và của Viện nghiên cứu đường bộ Anh (TRRL).
- Công thức thực nghiệm của Liên Bang Nga.
S= 525.B.K1.K2.K3 (với 5,4m ≤ B ≤ 18m) với B ≤ 5,4m ta có thể tham khảo bảng 8.3.2 [3].
K1: xét đến ảnh hưởng của độ dốc dọc của nhánh dẫn tính dòng bão hoà
1000 (i độ dốc dọc của đoạn nhánh lên nút (%o))
K2: xét đến ảnh hưởng của xe rẽ phả , rẽ trái chiếm >10% và chạy chung trên phần xe chạy trên hướng thẳng
K : hệ số xét đến bán kính quỹ đạo xe rẽ
R (R- bán kính rẽ) (Với đường 2 chiều thì B lấy bằng một nửa phần xe chạy, nếu là đường một chiều thì lấy B là cả phần mặt đường xe chạy)
- Công thức thực nghiệm của Highway Capacity Manual(HCM-2000- Mỹ)
Suất dòng bão hoà được xác định cho từng nhóm làn Suất dòng bão hoà là dòng xe tính bằng xe trong một giờ có thể phục vụ được của nhóm làn đó với giả thiết thời gian đèn xanh chiếm 100% toàn bộ thời gian.
S=So.n.fw.fHV.fg.fp.fbb.fa.fLU.fLT.fRT.fLpb.fRpb
Trong đó: S = suất dòng bão hoà của nhóm làn nghiên cứu; là tổng suất dòng bão hoà của các làn trong nhóm làn (xe/h);
S0= suất dòng bão hoà cơ bản cho một làn xe 1900 (xe/h/làn);
N = số làn trong nhóm làn; fw = hệ số hiệu chỉnh theo bề rộng làn; fHV= hệ số hiệu chỉnh xét đến thành phần xe nặng trong dòng giao thông; fg=hệ số hiệu chỉnh xét đến độ dốc dọc của nhánh dẫn; fp=hệ số hiệu chỉnh do có làn đỗ xe hoặc có hoạt động đỗ xe ở làn lân cận; fbb=hệ số hiệu chỉnh do hiệu ứng tắc nghẽn do xe buýt dừng trong khu vực nút; fa=hệ số hiệu chỉnh theo loại vùng; fLU=hệ số hiệu chỉnh sử dụng làn xe; fLT=hệ số hiệu chỉnh xét đến ảnh hưởng do xe rẽ trái; fRT=hệ số hiệu chỉnh xét đến ảnh hưởng do xe rẽ phải; fLpb=hệ số hiệu chỉnh xét đến ảnh hưởng của người đi bộ đến dòng rẽ trái; fRpb= hệ số hiệu chỉnh xét đến ảnh hưởng của người đi bộ đến dòng rẽ phải;
- Công thức thực nghiệm của Viện nghiên cứu đường bộ Anh (TRRL).
Các nhân tố hình học có ảnh hưởng đến dòng bão hoà trên một làn là: Vị trí của làn (làn bên hoặc làn trong), chiều rộng của làn và độ dốc của nó, bán kính của dòng xe rẽ. R.M.Kimber và một số tác giả đưa ra công thức vào năm 1986 như sau:
S1 – dòng bão hoà, khi không có dòng trái chiều. dn - lấy bằg 1 cho dòng bên và lấy bằng 0 cho dòng bên trong. dg - lấy bằng 1 cho cửa vào lên dốc, bằng 0 cho dòng xuống dốc.
W - chiều rộng của làn xe ở cửa vào (m) f - tỉ lệ xe rẽ trong làn. r - bán kính cong của quỹ đạo xe (m) Với dòng ngược chiều có chứa luồng rẽ trái ngược chiều thì dòng bão hoà S2 trên một làn:
Trong đó Sg dòng bão hoà trên một làn xe rẽ đối chiều trong giờ đèn xanh có hiệu (xctc/h):
1+0,6(1−f) N S ; t2 = 1 – (f Xo) 2 Trong đó: Xo - mức độ bão hoà của nhánh đối diện, bằng tỷ số giữa lưu lượng xe thực tế và dòng bão hoà trên nhánh đối diện.
Ns - số xe rẽ trái đỗ được trong nút để chờ rẽ không làm trở ngại cho xe đi thẳng
T - số xe con đơn vị của xe rẽ trong một làn xe hỗn hợp, mỗi xe rẽ tương đương với T xe đi thẳng
Sc – lưu lượng xe trên một làn của xe rẽ đối chiều sau giờ đèn xanh có hiệu : Sc = p (1+NS ) ( fXo) 0,2
Trong đó : p - hệ số chuyển đổi xe con tiêu chuẩn, tính theo (1+ ∑ (α i −1)p i )
i - hệ số tương đương đổi ra xctc của loại xe i pi - tỷ lệ i có trong thành phần λ = thời gian xanh có hiệu (txh) thời gian một chu kỳ đèn (C)
C - thời gian một chu kỳ đèn (giây)
1 Thời gian đèn xanh tính ra nhỏ hơn 7 giây thì được lấy trị số là 7 giây vì thời gian này mới đủ cho phương tiện vượt qua nút nhỏ nhất (theo Hướng dẫn về tín hiệu điều khiển giao thông ở Đức thì thời gian đèn xanh nhỏ nhất này là 10 giây). ngắn hơn sẽ làm cho nút có điều khiển lộn xộn, không đảm bảo an toàn giao thông thậm chí gây ùn tắc.
3 Thời gian lớn nhất của một chu kỳ không vượt quá 120 giây, nếu lớn hơn gây tâm lý nôn nóng, suốt ruột cho người điều khiển phương tiện và dễ khiến cho người điều khiển phương tiên vi pham luật giao thông.
Điều khiển giao thông phối hợp
Tại sao phải điều khiển phối hợp?
Hệ thống điều khiển giao thông phối hợp bằng đèn tín hiệu là một tiến bộ lớn so với điều khiển từng nút giao thông riêng biệt Kinh nghiệm của nước ngoài cho thấy, nhờ áp dụng phương pháp điều khiển giao thông phối hợp mà tốc độ xe tăng khoảng 30%, giảm 20% số vụ tai nạn xe đâm vào nhau và rút ngắn 1/3 thời gian ùn tắc.
So với điều khiển từng nút riêng biệt thì việc áp dụng điều khiển giao thông phối hợp có hàng loạt các ưu điểm sau:
- Nâng tốc độ xe chạy và giảm số chỗ phải dừng xe.
- Xe chạy trên đường phố nhịp nhàng, đều đặn làm tăng khả năng thông hành của nút.
- Tốc độ xe chạy của phương tiện giao thông trên đường phố là tương đối đồng đều vì không cho phép xe chạy với tốc độ quá cao và buộc các lái xe đang đi với tốc độ nhỏ phải tăng tốc để kịp đến ngã tư khi có đèn xanh , nhằm tránh bị dừng xe khi có đèn đỏ.
- Điều khiển phối hợp tạo khả năng giảm tai nạn giao thông, vì khi đi tới ngã tư xe gặp ngay đèn xanh để vượt qua nên không xảy ra tình huống xe sau đâm vào các xe đi ở phía trước Khoảng cách thời gian giữa các xe chạy trong dòng thường không vượt quá 2-3 giây.
- Ngoài ra nó còn làm cho người đi bộ tuân thủ qui tắc giao thông an toàn hơn khi đi qua đường.
Chính vì nó có những ưu điểm trên nên ở nước ta hiện nay, mặc dù các thành phố lớn như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, dòng xe chạy trên đường là dòng xe hỗn hợp (nhiều loại phương tiện thô sơ, cơ giới) và không ổn định nhưng cũng đã và đang nghiên cứu những ứng dụng điều khiển giao thông phối hợp trên một số đường phố chính.
Hệ thống điều khiển giao thông phối hợp có thể phân ra làm ba loại:
- Hệ thống điều khiển phối hợp đồng bộ.
- Hệ thống điều khiển phối hợp luân phiên.
- Hệ thống điều khiển phối hợp liên tiến (làn sóng xanh).
4.1 Hệ thống điều khiển giao thông phối hợp đồng bộ
Trên suốt dọc tuyến, tất cả các nút đồng thời thay đổi tín hiệu đèn tại tất cả các nút Đặc điểm:
+ Truyền tín hiệu đồng thời.
+ Thời gian mỗi chu kỳ là như nhau. Điều kiện sử dụng: chỉ sử dụng hợp lý khi:
+ Khoảng cách giữa các nút giao thông là nhỏ và bằng nhau.
+ Lượng xe rẽ trái ít.
+ Thời gian cần thiết để các xe chạy từ nút này tới nút kia với tốc độ không đổi bằng hoặc nhỏ hơn chu kỳ đèn.
Nếu khoảng cách các ngã tư không bằng nhau thì các xe buộc phải thay đổi tốc độ (tăng hay giảm).
Khi thấy đèn xanh, các xe phải dùng tốc độ có thể để vượt qua càng nhiều nút càng tốt trước khi đèn chuyển sang đỏ.
Quan hệ giữa tốc độ xe chạy (v, m/s), thời hạn một chu kỳ đèn (Tck) và khoảng cách giữa các ngã tư là:
Trong đó: n = 1, 2, 3 biểu thị thứ tự thay đổi tín hiệu đèn xanh giữa các ngã tư qua 1, 2, 3 chu kỳ
4.2 Hệ thống điều khiển giao thông phối hợp luân phiên
Hệ thống điều khiển giao thông phối hợp luân phiên chỉ khác trường hợp trên là cùng một lúc các nút kề nhau có tín hiệu điều khiển khác tên. Đặc điểm:
+ Thời gian mỗi chu kỳ là như nhau. Điều kiện sử dụng: chỉ sử dụng hợp lý khi:
+ Khoảng cách giữa các nút giao thông là như nhau.
+ Thời gian cần thiết để các xe chạy từ nút này tới nút kia với tốc độ không đổi bằng hoặc nhỏ hơn chu kỳ đèn.
+ Nếu gọi cự ly giữa hai nút là L, thời gian chu kỳ là Co thì xe chạy với vận tốc 2.L/Co thì sẽ không bị dừng xe.
4.3 Hệ thống điều khiển giao thông phối hợp liên tiến (làn sóng xanh).
Hệ thống này có thể áp dụng khi giữa các ngã tư có khoảng cách bất kỳ (không đều nhau) Đặc điểm này giúp cho hệ thống điều khiển phối hợp liên hoàn được áp dụng nhiều so với hệ thống phối hợp đồng bộ, vì trong thực tế đa số tuyến phố, khoảng cách giữa các ngã tư kề liền không bằng nhau.
Bản chất của hệ thống là các nút giao thông kế tiếp nhau có độ trượt tín hiệu thích
Chúng ta có thể phân hệ thông này ra làm 2 dạng:
- Dạng làm việc với chu kỳ đèn không đổi.
- Dạng làm việc với chu kỳ đèn thay đổi.
Cả hai hệ thống này đều có thể được xây dựng được nhiều chương trình điều khiển Mỗi chương trình được lập với các thông số khác nhau.
Các điều kiện tối ưu về giao thông được xây dựng ứng với một thời hạn chu kỳ đèn và lưu lượng xe đã được xác định Khi lập chương trình điều khiển, có thể thay đổi số liệu đầu vào của các thông số, lưu lượng xe chạy trong khoảng thời gian xác định, tốc độ của dòng xe và chiều dài xếp hàng của các xe trước ngã tư khi có đèn đỏ.
Khi thiết kế hệ thống liên hoàn cần phải xét đến các nhân tố sau:
- Khoảng cách giữa các ngã tư.
- Tốc độ xe chạy giữa các ngã tư.
- Thời gian đi đến các ngã tư.
- Các dòng xe theo hướng vuông góc với đường chính.
Giải pháp đạt được kết quả trước tiên phụ thuộc vào việc lập đồ thị phối hợp giữa các pha đèn tín hiệu với tốc độ xe chạy hợp lý.
Phối hợp các đèn tín hiệu trên các nút giao thông như là các hàm số tốc độ xe chạy.
Vì vậy, hệ thống phương pháp liên hoàn có thể chia ba trường hợp:
- Hệ thống với tốc độ xe chạy không đổi theo 1 hay 2 hướng.
- Hệ thống với tốc độ xe chạy thay đổi.
- Hệ thống với tốc độ xe chạy cưỡng bức.
Trong ba trường hợp trên, trong thực tế hay gặp trường hợp với tốc độ xe chạy trên đường trục là không đổi Trong trường hợp này khi xây dựng đồ thị cho hệ thống chủ yếu là cần: Lựa chọn được tốc độ tính toán và xác định được chu kỳ tối ưu của đèn.
Hệ thống có tốc độ cưỡng ép (hệ thống ngọn lửa đi theo) là thể hiện tính đa dạng của hệ thống điều khiển phối hợp Thực chất của loại này là ở chỗ trên các đoạn đường giữa hai nút đặt 1 đèn trung gian được mở tương ứng với Vtính toán Bằng việc xử lý tính toán ngăn chặn sớm những xe không đi theo tốc độ bằng tín hiệu đỏ, đảm bảo dòng xe đi đến nút là cùng một lúc.
Công việc tính toán của hệ thống được tiến hành theo trình tự sau:
- Trong hệ thống điều khiển diễn tiến (làn sóng xanh), thường phải lập đồ thì thời gian, để trên đó xác định độ lùi (hay độ chênh lệch giữa thời gian bắt đầu đèn xanh) của các chu kỳ trên các nút lân cận.
- Trên biểu đồ, trục hoành là trục thời gian Trục tung là trục không gian, thể hiện
- Đường vẽ trên biểu đồ là quĩ đạo của xe mà độ dốc của nó là tốc độ xe chạy trên đường chính.
- Việc đầu tiên là ta cần xác định các nút tham gia vào hệ thống, sau đó xác định chu kỳ cho từng nút theo các công thức:
- Sau khi tính toán chu kỳ cho tất cả các nút, ta chọn 1 nút chịu tải lớn nhất tức là nút có thời gian chu kỳ dài nhất làm nút chính Vì tất cả các nút trong hệ thống liên kết phải cùng thời gian chu kỳ, hay là bội số của thời gian chu kỳ Ta chấp nhận thời gian chu kỳ của nút chính sẽ là thời gian chu kỳ của toàn hệ liên kết.
- Xác định tốc độ tính toán: Để thiết kế điều khiển phối hợp các đèn tín hiệu trên một đường phố có nhiều ngã tư cần phải xác định tốc độ tính toán trên đường Tốc độ tính toán của dòng xe là tốc độ đảm bảo 85% xe chạy với tốc độ bằng hoặc thấp hơn trị số đã chọn.
- Xác định góc nghiêng 1 theo công thức: tg1 V 1
Trong đó: 1 : là góc lệch pha xanh.
Mn - tỷ lệ ngang (1 mm ứng với 0,5s)
Md - tỷ lệ đứng (1 mm ứng với 5m) Qua phân tích so sánh đặc điểm, ưu nhược điểm của phương án liên kết đèn điều khiển, ta thấy rằng phương án điều khiển làn sóng xanh có nhiều ưu điểm nổi bật hơn các phương án điều khiển còn lại và phương án điều khiển này áp dụng cho tuyến PhốHuế - Hàng Bài là hợp lý do khoảng cách giữa các nút giao thông trên tuyến đường này là ngắn và không đều nhau.
VÍ DỤ ÁP DỤNG Thí dụ 1: Tính toán điều khiển liên kết (làn sóng xanh) tuyến đường Phố Huế-Hàng Bài.
Trên đoạn tuyến Phố Huế (từ nút giao Phố Huế - Tô Hiến Thành tới nút giao Hàng Bài – Hai Bà Trưng) có 08 nút giao ngã tư và 02 nút giao ngã ba Các nút giao ngã ba không bố trí đèn tín hiệu Khoảng cách giữa các nút giao ngã tư là:
+ Tô Hiến Thành - Tuệ Tĩnh: L = 166 m.
+ Tuệ Tĩnh - Trần Nhân Tông: L = 164 m
+ Trần Nhân Tông - Nguyễn Du : L = 123 m
+ Hàm Long - Trần Hưng Đạo: L = 104 m
+ Trần Hưng Đạo – Lý Thường Kiệt: L = 168 m
+ Lý Thường Kiệt – Hai Bà Trưng: L = 149 m
Lưu lượng xe chạy theo các hướng: Tiến hành đếm xe trên tất cả các nhánh dẫn của các nút giao ngã tư nói trên:
Thời gian đếm: vào các giờ cao điểm trong ngày (Sáng: 6h30 đến 8h30, chiều 4h30 đến 6h30)
Trong một thời gian ngắn, được sự giúp đỡ tận tình của thầy PGS.TS Nguyễn
Quang Đạo và sự cố gắng của bản thân Em đã làm được một số công việc trong đề tài:
- Đọc và tìm hiểu tài liệu về hệ thống điều khiển, phương pháp điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu, phương pháp phối hợp đèn tín hiệu giao thông
- Thu thập và xử lý số liệu: quan trắc trạng thái dòng xe, chụp ảnh, nghiên cứu về sự vận động ra vào nút có điều khiển bằng đèn, đo tốc độ, đếm xe trên tuyến Phố Huế, đo kích thước hình học của nút giao thông, nghiên cứu giao thông trên tuyến Chùa Bộc.
Kết quả giải quyết sau nghiên cứu
- Kiến nghị chọn một số thiết bị giao thông và bố trí lắp đặt đèn tín hiệu tại Hà
- Xác định chế độ điều khiển phối hợp làn sóng xanh trên tuyến đường Phố Huế Có thể dùng tham khảo cho trung tâm điều khiển 40 Hàng Bài.
- Tính toán và điều chỉnh lại chu kỳ đèn tại nút giao thông Chùa Bộc – Thái Hà.
- Do thời gian có hạn, cùng với việc thiếu thốn về tài liệu, thông tin và trình độ bản thân nên đề tài chưa đề cập tới đến phối hợp theo “hệ kín”, đồng thời chưa đi sâu vào giải quyết vấn đề các dòng tới nút giao thông đều ở trạng thái bão hoà như hiện nay.
Rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy.
