HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH VÀ TRUNG TÂM VẬN HÀNH LIÊN HẦM ĐƯỜNG BỘ Ở VIỆT NAM

b.3 Nâng cao ATGT cho hệ thống kết cấu hạ tầng giao thông Việt Nam (bất cập giải pháp) HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH VÀ TRUNG TÂM VẬN HÀNH LIÊN HẦM ĐƯỜNG BỘ Ở VIỆT NAM TS Trần Thu Hằng – Khoa Công trình, Trường ĐH Giao thông Vận tải Nội dung tóm tắt: Trong năm gần mạng lưới giao thông đường Việt Nam phát triển cách nhanh chóng Đến nay, nước có 292.000km đường với 13 hầm (và hầm chui giới đô thị) với khoảng 800km đường cao tốc Công tác vận hành – khai thác hầm đường có đặc thù riêng biệt so với công trình khác tuyến Trên sở hệ thống giao thông thông minh (ITS) lắp đặt hầm, ý tưởng trung tâm điều hành giao thông liên hầm đường đề xuất thực nhiều nơi giới Tại Việt Nam, việc ứng dụng công nghệ thông tin giao thông vận tải để xây dựng mạng lưới giao thông thông minh đô thị khu vực vấn đề quan tâm đặc biệt Bài báo trình bày giải pháp xây dựng trung tâm điều hành giao thông liên hầm đường giải pháp để nâng cao an toàn giao thông hầm, góp phần đảm bảo an toàn giao thông tuyến, khu vực Từ khóa: hầm, ITS, SCADA, TMC, OCC, vận hành liên hầm b.3 Nâng cao ATGT cho hệ thống kết cấu hạ tầng giao thông Việt Nam (bất cập giải pháp) HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH VÀ TRUNG TÂM VẬN HÀNH LIÊN HẦM ĐƯỜNG BỘ Ở VIỆT NAM TS Trần Thu Hằng – Khoa Công trình, Trường ĐH Giao thông Vận tải Nội dung đầy đủ: Mở đầu “Hệ thống giao thông thông minh” (Intelligent Transportation Systems ITS) công nghệ ứng dụng mạng máy tính thông tin đại vào lĩnh vực quản lý, điều hành giao thông nhằm hướng đến mục tiêu đảm bảo giao thông an toàn - nhanh chóng - thuận tiện Ngày nay, ITS ứng dụng rộng rãi nhiều nơi giới, góp phần tích cực vào sở hạ tầng giao thông vận tải đại phù hợp với cách mạng tự động hóa tin học hóa Khi việc sử dụng internet / wifi thói quen hàng ngày hầu hết người, không nhắc tới xu hướng internet kết nối vạn vật (internet of things) ITS giúp cho người tham gia giao thông chủ động hơn, có thêm thông tin để lựa chọn hành trình lưu thông phù hợp Xin nêu số cách thức mà ITS “thông minh hóa” mạng lưới giao thông đường bộ: - Hệ thống thu thập thông tin, hình ảnh trình lưu thông phương tiện tuyến đường thu thập theo dõi trung tâm điều hành giao thông nhằm đảm bảo can thiệp kịp thời lực lượng chức (cảnh sát giao thông, tuần đường, phòng cháy chữa cháy, cứu nạn cứu hộ, …); - Hệ thống điều hành trang thiết bị phục vụ hoạt động vận hành – bảo dưỡng tuyến đường công trình tuyến vào điều kiện thực nhằm đảm bảo điều kiện khai thác tối ưu mạng lưới; - Các dải sóng ngắn AM / FM cung cấp thông tin trực tiếp 24/24h tình trạng lưu thông tuyến đường để lái xe chủ động lựa chọn hành trình an toàn, phù hợp; - Hệ thống tiếp nhận xử lý thông tin cảnh báo khẩn cấp tình trạng bất thường lái xe cung cấp; - Mạng lưới đèn tín hiệu giao thông có điều chỉnh lưu lượng người tham gia giao thông, cố đặc biệt phát sinh đường (tình trạng ùn tắc, tai nạn giao thông, điều kiện thời tiết xấu, …); - Công nghệ thu phí không dừng cho phép người lưu thông qua trạm thu phí mà không cần dừng đỗ nhờ trang bị sẵn thẻ từ có kết nối với tài khoản cá nhân lái xe để chi trả phí đường giúp xóa bỏ tượng ùn tắc, tải cổng thu phí, giảm nhân lực trạm; - Thông tin hành trình chuyên trở hàng hóa – hành khách tuyến tương tác hành trìn nhằm tối ưu hóa chất lượng dịch vụ giao nhận vận tải đa phương thức, hệ thống vận tải hành khách theo tuyến vận tải hành khách công cộng ITS hệ thống tích hợp gồm nhiều hệ thống thành phần đảm nhiệm công tác khác nhau, phục vụ mục đích khác trình kiểm soát lưu thông tuyến nhằm hướng tới mục đích vận hành – bảo dưỡng đạt hiệu tối ưu với điều chỉnh linh hoạt điều kiện thực trường Đối với hầm đường bộ, phương tiện lưu thông ống hầm với điều kiện hạn chế không khí sạch, ánh sáng, không gian dễ dẫn tới cố cháy, nổ, tai nạn, … gây an toàn giao thông Vì vậy, việc lắp đặt ITS cho công trình có quy mô lớn, nằm tuyến giao thông quan trọng, chiều dài lớn thực thực tế Tháng 4/2004, Nghị viện châu Âu ban hành Chỉ dẫn yêu cầu an toàn tối thiểu cho hầm mạng lưới đường xuyên châu Âu 2004/54/EC liên quan hầm có chiều dài lớn 500m hầm xây dựng sau thời điểm 01/5/2006 (European Parliament , 2004) Chỉ dẫn đưa yêu cầu cấu hình hầm, trang thiết bị, hệ thống quan trắc – phát – điều khiển hầm nhằm mục đích đảm bảo an toàn cho công trình hài hòa việc quản lý liên hầm phạm vi quốc gia (Sowman, 2013) Trung tâm vận hành liên hầm đường Để đảm bảo yêu cầu vận hành – bảo dưỡng hầm đường bộ, hầm có trung tâm điều khiển vận hành (Operations Control Centre – OCC) để phục vụ cho công trình, trừ trường hợp hầm có chiều dài ngắn kết cấu đơn giản OCC có chức sau (Siemens, 2007) (NCHRP, 2011): - Giám sát điều khiển giao thông: o Giám sát tình hình giao thông; o Điều khiển hệ thống truyền hình mạch kín (CCTV); o Điều khiển hệ thống bảng thị có nội dung, v.v - Giám sát điều khiển thiết bị: o Giám sát điều khiển cấp điện; o Giám sát điều khiển cấp nước; o Giám sát hệ thống khẩn cấp, v.v… - Phản ứng trường hợp khẩn cấp - Thu phí, v.v… Mỗi OCC mạng lưới bao gồm hệ thống ITS, – điện hoàn chỉnh với chức theo dõi, điều khiển – lệnh thu thập số liệu điều hành hoạt động SCADA (hệ thống điều khiển giám sát thu thập số liệu - Supervisory Control And Data Acquisition system) (PIARC, 2007) Đây tảng công nghệ để thực ý tưởng hình thành trung tâm vận hành liên hầm đường (Traffic Mangement Center – TMC) đóng vai trò điều hành giao thông tập trung liên hầm cho hầm đường dẫn nằm phạm vi quản lý Thông thường, trang thiết bị điều khiển SCADA cho phép TMC truy cập điều khiển chức thiết bị khác giữ quyền điều hành hoạt động độc lập OCC (NCHRP, 2011) Việc nghiên cứu thiết kế TMC thực sở xem xét nội dung sau: - Kế hoạch tích hợp liên hầm; - Thiết kế thiết bị; - Nghiên cứu chức xử lý liệu, thiết bị phòng thiết bị hệ thống; - Nghiên cứu thiết kế máy biến áp, máy phát điện nội bộ, mạng hệ thống truyền dẫn; - Xác định điều kiện kết cấu công tòa nhà TMC Để nghiên cứu phương pháp vận hành thiết bị khẩn cấp, cần tiến hành nội dung sau: - Nghiên cứu công việc giám sát điều khiển thiết bị khác hầm tại; - Vận hành TMC; - Nghiên cứu công nghệ vận hành Công tác vận hành tích hợp TMC bao gồm vận hành hệ thống vận hành xử lý số liệu với nội dung sau: - Vận hành hệ thống: o Thu thập cung cấp thông tin điều kiện đường cho lái xe khách hàng thông qua hệ thống biển báo điện tử, thông tin internet, tivi radio; o Giám sát vận hành OCC (Giám sát điều khiển giao thông và/hoặc thiết bị); o Cung cấp thông tin giao thông tới quan chức năng; o Trang bị đường dây nóng để liên lạc với quan chức nhằm đảm bảo giao thông thông suốt; - Vận hành xử lý liệu: o Tích hợp thông tin vận hành đường (số liệu giao thông, số liệu thu phí, ); o Phân tích thống kê số liệu vận hành đường; o Cung cấp số liệu phục vụ kế hoạch mở rộng hệ thống đường; o Cung cấp liệu cho kế hoạch kinh doanh có liên quan; TMC cần thiết kế với chức tích hợp cho vận hành toàn hệ thống chức hỗ trợ (quản lý giám sát) công tác vận hành chỗ (được thực OCC) TMC cung cấp chức sau: - Nâng cao chất lượng vận hành cho công trình quản lý TMC; - Phân bổ thông tin thời gian thực tới người tham gia giao thông quan hữu quan; - Tập hợp thống kê thông tin giao thông để cập nhật kế hoạch đầu tư cách hiệu TMC vận hành dựa bốn hệ thống thành phần gồm có: - Hệ thống quản lý giao thông; - Hệ thống quản lý trang thiết bị; - Hệ thống quản lý trạm thu phí; - Mạng truyền dẫn cáp quang Vai trò chức hệ thống thành phần thể Bảng Bảng 1: Vai trò chức hệ thống thành phần TMC Hệ thống thành phần Quản lý Quản lý Quản lý Mạng giao thông trang trạm thu truyền STT Chức phí dẫn cáp thiết bị quang Quản lý giám sát: 1a - Lưu lượng giao thông Có Không Không Có 1b - Tình trạng trang thiết bị Không Có Có Có 1c - Trạm thu phí Không Không Có Có Vận hành hệ thống: Có Không Không Có Vận hành xử lý liệu: Có Có Có Có Công tác vận hành TMC nhằm đến ba mục tiêu bản: - Nâng cao chất lượng vận hành đường bộ; - Cung cấp thông tin thời gian thực đến lái xe quan hữu quan; - Thu thập, thống kê thông tin giao thông phục vụ việc cập nhật chương trình đầu tư mạng lưới phát triển sở hạ tầng khu vực Sự tham gia hệ thống thành phần vào công tác vận hành TMC khác thể Bảng Bảng 2: Các mục tiêu vận hành hệ thống thành phần TMC STT Chức Nâng cao Cung cấp Thu thập, chất lượng thông tin thống kê vận hành thông tin thời gian giao thông Hệ thống thành phần đường thực Quản lý giao thông Có Có Có Quản lý trang thiết bị Có Không Có Quản lý trạm thu phí Có Không Có Mạng truyền dẫn cáp quang Có Có Có Trong trình vận hành hầm đường bộ, xảy tai nạn nghiệm trọng (sự cố vận hành trang thiết bị hầm, tai nạn liên hoàn, cháy nổ lớn hầm, hư hỏng kết cấu hầm đường phạm vi rộng, thiên tai, khủng bố, v.v…) cần có biện pháp đối phó kịp thời, an toàn hiệu toàn hệ thống hầm đường dẫn thuộc quản lý TMC Do đó, thông tin tai nạn cần cung cấp nhanh chóng, xác trực tiếp đến người có thẩm để đưa định việc vận hành hầm đường nhằm mục đích không để tai nạn lan rộng, khắc phục tối đa cố để ngăn chặn hậu dù nhỏ Các điều kiện thời tiết lưu thông không bình thường giám sát báo cáo từ nhiều bên (lái xe, hệ thống quan trắc tự động, cán giám sát vận hành) nhằm đảm bảo thông tin thu thập, thống kế sát thực Điều kiện thực tế Việt Nam Trên mạng lưới 256.684km đường Việt Nam, có 17.228km quốc lộ 23.520km tỉnh lộ trực thuộc quản lý Tổng cục Đường Việt Nam Sở Giao thông vận tải tỉnh, thành phố với 13 hầm đường (chưa xét đến hầm chui giới đô thị) (JICA, 2010) Tuy nhiên, nhiều hầm số OCC, trang thiết bị đơn giản không ứng dụng ITS phục vụ quản lý - vận hành (Bảng 3) Bảng 3: Các hầm đường Việt Nam (*) STT Hầm Địa điểm Năm Chiều OCC Ghi hoàn dài thành (m) Cao tốc Nội (Km 186+200 Bài – Lào 186+730) Văn Cai Yên, tỉnh Yên Bái Cao tốc Nội (Km249+300 Bài – Lào Km250+300) Cai đoạn nối từ phường Bình Minh cửa Kim Thành sang Hà Khẩu (Trung Quốc) Dốc Xây Ninh Bình Thanh Hóa (Quốc lộ 1) Đèo Ngang Hà Tĩnh - Quảng Bình (Quốc lộ 1) A Roàng A Roàng Cù Mông Cổ Mã Đèo Cả A Lưới, tỉnh Thừa Thiên Huế (đường Hồ Chí Minh) A Lưới, tỉnh Thừa Thiên Huế (đường Hồ Chí Minh) Bình Định - Phú Yên (Quốc lộ 1) 530 Không Hầm xuyên núi, ống hầm 2014 728 Không Hầm xuyên núi, ống hầm 1999 50 2004 495 2002 430 Không Hầm xuyên núi, ống hầm Không Hầm xuyên núi, ống hầm Dự kiến mở rộng thêm ống hầm Không Hầm xuyên núi, ống hầm 2002 150 Dự 2.600 kiến 2017 Phú Yên - Khánh 2014 500 Hòa (Quốc lộ 1) (thông xe kỹ thuật) Phú Yên - Khánh 2016 4.125 Không Hầm xuyên núi, ống hầm Có Có Có Hầm núi, hầm Hầm núi, hầm xuyên ống xuyên ống Hầm xuyên (thông xe kỹ thuật) Phú Lộc, tỉnh 2016 Thừa Thiên Huế (Quốc lộ 1) núi, ống hầm Hòa (Quốc lộ 1) 10 Phú Gia 11 Phước Tượng Phú Lộc, tỉnh Thừa Thiên Huế (Quốc lộ 1) 12 Hải Vân 13 Thủ Thiêm Huế - Đà Nẵng (Quốc lộ 1) 2015 Ống hầm 1: 2005; Ống hầm 2: dự kiến 2020 Thành phố Hồ 2010 Chí Minh 447 Không Hầm xuyên núi, ống hầm Dự kiến mở rộng thêm ống hầm 375 Không Hầm xuyên núi, ống hầm Dự kiến mở rộng thêm ống hầm 6.280 Có Hầm xuyên núi, ống hầm 1.490 Có Hầm sông, kép vượt hộp (*: Bảng chưa thống kê hầm chui giới đô thị) Do đặc điểm địa hình núi cao, đồng hẹp miền Trung, số lượng hầm đường xuyên núi khu vực lớn nước Trong đó, có bốn tổng số mười hầm có OCC tảng ứng dụng ITS - SCADA, ba hầm khác có kế hoạch nâng cấp – mở rộng thời gian tới Đây điều kiện thuận lợi để xây dựng TMC phục vụ công tác quản lý – vận hành chung cho toàn hầm khu vực Với đặc trưng tương đồng khoảng cách địa lý hầm không xa, việc quản lý liên hầm kết hợp quản lý vận hành chỗ (tại OCC) quản lý vận hành tích hợp (tại TMC) cho phép tối ưu hóa công tác quản lý – vận hành hầm mạng lưới đường - Mạng lưới đèn tín hiệu giao thông có điều chỉnh lưu lượng người tham gia giao thông, cố đặc biệt phát sinh đường (tình trạng ùn tắc, tai nạn giao thông, điều kiện thời tiết xấu, …); - Công nghệ thu phí không dừng cho phép người lưu thông qua trạm thu phí mà không cần dừng đỗ nhờ trang bị sẵn thẻ từ có kết nối với tài khoản cá nhân lái xe để chi trả phí đường giúp xóa bỏ tượng ùn tắc, tải cổng thu phí, giảm nhân lực trạm; - Thông tin hành trình chuyên trở hàng hóa – hành khách tuyến tương tác hành trìn nhằm tối ưu hóa chất lượng dịch vụ giao nhận vận tải đa phương thức, hệ thống vận tải hành khách theo tuyến vận tải hành khách công cộng ITS hệ thống tích hợp gồm nhiều hệ thống thành phần đảm nhiệm công tác khác nhau, phục vụ mục đích khác trình kiểm soát lưu thông tuyến nhằm hướng tới mục đích vận hành – bảo dưỡng đạt hiệu tối ưu với điều chỉnh linh hoạt điều kiện thực trường Đối với hầm đường bộ, phương tiện lưu thông ống hầm với điều kiện hạn chế không khí sạch, ánh sáng, không gian dễ dẫn tới cố cháy, nổ, tai nạn, … gây an toàn giao thông Vì vậy, việc lắp đặt ITS cho công trình có quy mô lớn, nằm tuyến giao thông quan trọng, chiều dài lớn thực thực tế Tháng 4/2004, Nghị viện châu Âu ban hành Chỉ dẫn yêu cầu an toàn tối thiểu cho hầm mạng lưới đường xuyên châu Âu 2004/54/EC liên quan hầm có chiều dài lớn 500m hầm xây dựng sau thời điểm 01/5/2006 (European Parliament , 2004) Chỉ dẫn đưa yêu cầu cấu hình hầm, trang thiết bị, hệ thống quan trắc – phát – điều khiển hầm nhằm mục đích đảm bảo an toàn cho công trình hài hòa việc quản lý liên hầm phạm vi quốc gia (Sowman, 2013) Trung tâm vận hành liên hầm đường Để đảm bảo yêu cầu vận hành – bảo dưỡng hầm đường bộ, hầm có trung tâm điều khiển vận hành (Operations Control Centre – OCC) để phục vụ cho công trình, trừ trường hợp hầm có chiều dài ngắn kết cấu đơn giản OCC có chức sau (Siemens, 2007) (NCHRP, 2011): - Giám sát điều khiển giao thông: o Giám sát tình hình giao thông; o Điều khiển hệ thống truyền hình mạch kín (CCTV); o Điều khiển hệ thống bảng thị có nội dung, v.v - Giám sát điều khiển thiết bị: lập trung tâm vận hành liên hầm đường Việt Nam Công nghệ ITS trung tâm vận liên hầm tảng công nghệ thuận lợi phù hợp cho trình triển khai công nghệ thu phí không dừng kiểm soát tải trọng xe toàn quốc với giai đoạn áp dụng cho Quốc lộ đường Hồ Chí Minh đoạn qua Tây Nguyên Bộ Giao thông vận tải triển khai (Phùng Trọng, 2016) Tài liệu tham khảo - Bằng tiếng Việt: [1] Bộ Giao thông vận tải (2016) Sớm hoàn thiện tiêu chí cho trung tâm ITS khu vực phía Bắc [2] Bộ Giao thông vận tải (2015) Xây dựng tiêu chuẩn quốc gia hệ thống ITS đường cao tốc [3] Cơ quan hợp tác quốc tế Nhật Bản (JICA) (2010) Nghiên cứu toàn diện phát triển bền vững hệ thống giao thông vận tải Việt Nam [4] Minh Đức (2015) Trung tâm ITS TP.HCM - Trung Lương đại phía Nam Tạp chí Giao thông vận tải [5] Phùng Trọng (2016) Công nghệ thu phí không dừng cần bảo đảm tính thuận tiện, minh bạch, xác an toàn Bộ Giao thông vận tải [6] Thủ tướng Chính phủ (2016) 326/QĐ-TTg: Quyết định việc phê duyệt quy hoạch phát triển mạng đường cao tốc Việt Nam đến năm 2020 định hướng đến năm 2030 Hà Nội - Bằng tiếng Anh: [1] European Parliament (2004) Directive 2004/54/EC on minimum safety requirements for tunnels in the trans-European road network Official Journal of the European Union [2] NCHRP (2011) NCHRP Project 20-68A: Best Practices For Roadway Tunnel Design, Construction, Maintenance, Inspection, And Operations National Cooperative Highway Research Program Lawrenceville, NJ: Arora and Associates, P.C [3] PIARC (2007) Road Tunnels Manual World Road Association [4] Siemens (2007) The modular tunnel control center – universal and individually adaptable Munich 10 [5] Sowman, C (2013) Tunnel safety need not be boring ITS International , pp 60-61 11 ...b.3 Nâng cao ATGT cho hệ thống kết cấu hạ tầng giao thông Việt Nam (bất cập giải pháp) HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH VÀ TRUNG TÂM VẬN HÀNH LIÊN HẦM ĐƯỜNG BỘ Ở VIỆT NAM TS Trần Thu Hằng – Khoa... hòa việc quản lý liên hầm phạm vi quốc gia (Sowman, 2013) Trung tâm vận hành liên hầm đường Để đảm bảo yêu cầu vận hành – bảo dưỡng hầm đường bộ, hầm có trung tâm điều khiển vận hành (Operations... nghệ để thực ý tưởng hình thành trung tâm vận hành liên hầm đường (Traffic Mangement Center – TMC) đóng vai trò điều hành giao thông tập trung liên hầm cho hầm đường dẫn nằm phạm vi quản lý Thông