Bài viết phát triển chương trình mô phỏng trong NetLogo để mô phỏng vòng xuyến nút giao thông trong môi trường xe máy với hai viễn cảnh nghiên cứu: Có mở rộng nút và không có mở rộng nút. Nghiên cứu cho một nút giao vòng xuyến cụ thể ở TP. HCM, bài viết chỉ ra lợi ích của việc mở rộng nút giao vòng xuyến lên sự làm việc của nút thông qua chương trình mô phỏng
Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 1(32)-2017 NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA VIỆC MỞ RỘNG NÚT GIAO THƠNG VỊNG XUYẾN TRONG MƠI TRƢỜNG XE GẮN MÁY BẰNG PHƢƠNG PHÁP MÔ PHỎNG Võ Trọng Bộ(1), Trần Vũ Tự(1), Bùi Hữu Dũng(2) (1) Trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật TP HCM (2) Trường Đại học Giao thông Vận tải TP HCM Ngày nhận 29/12/2016; Chấp nhận đăng 29/01/2017; Email liên lạc: tutv@hcmute.edu.vn Tóm tắt Bài báo phát triển chương trình mơ NetLogo để mơ vòng xuyến nút giao thơng mơi trường xe máy với hai viễn cảnh nghiên cứu: có mở rộng nút khơng có mở rộng nút Nghiên cứu cho nút giao vòng xuyến cụ thể TP HCM, báo lợi ích việc mở rộng nút giao vòng xuyến lên làm việc nút thơng qua chương trình mơ Qua đó, việc mở rộng nút vòng xuyến hướng rẽ giao thông, thời gian thời gian di chuyển qua nút giảm đến 36.4% so với trường hợp khơng mở rộng nút Từ khóa: Vòng xuyến giao thơng, mơ phỏng, xe máy, NetLogo Abstract EFFECTS OF ROUNDABOUT EXPANSION IN MOTORCYCLE-DOMINATED TRAFFIC FLOW BY USING SIMULATION MODELS The paper develops simulation models in NetLogo to investigate two scenarios of motorcycle dominated traffic at a roundabout: Roundabout with expansion and Roundabout without expansion With a case study in Ho Chi Minh city, the paper concludes the benefit of roundabout expansion to the performance of traffic inbounding and outbounding the Roundabout through simulation scenarios In this research, the roundabout expansion results in the decrease in travel time through the roundabout, down to by 36.4% compared with the case of no expansion Giới thiệu chung Với phát triển không ngừng giao thơng vận tải, ngày có nhiều loại phương tiện tham gia giao thông khác nhau, số lượng phương tiện ngày tăng làm cho lưu thông dòng xe trở nên phức tạp Trong đó, với đặc điểm giao thơng xe máy Việt Nam, việc phân luồng để quản lý xe máy khó, làm ảnh hưởng lớn đến lực thông hành tuyến đường nút giao Hình Nút giao vòng xuyến [1] 19 Võ Trọng Bộ Nghiên cứu ảnh hưởng việc mở rộng nút giao thơng vòng xuyến Hiện nay, nghiên cứu làm việc nút giao vòng xuyến mơi trường xe gắn máy chưa nhận nhiều quan tâm Sự phức tạp dòng xe máy vòng xuyến nơi mà có lưu lượng phương tiện tham gia cao lộn xộn việc di chuyển dễ dàng nhận thấy Vấn đề mô làm việc giao thơng xe máy hoạt động nút giao thơng vòng xuyến chưa nhận quan tâm nhiều từ nhà nghiên cứu tính phức tạp dòng giao thơng Do đó, việc nghiên cứu hoạt động nút giao thơng vòng xuyến mơi trường lưu thông xe gắn máy đánh giá mở rộng nút lên hoạt động dòng giao thơng chương trình mơ mẻ cần thiết điều kiện giao thông Việt Nam Bài báo trình bày mơ hoạt động dòng phương tiện tham gia vào qua nút giao thơng vòng xuyến chương trình đa tác tử đánh giá lợi ích việc mở rộng nút giao thơng vòng xuyến thơng qua mô phương diện thời gian lưu thông Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu sử dụng NetLogo, mơi trường mơ hình lập trình để mơ tình giao thơng Đây chương trình tác giả Uri Wilensky [5, 6], thích hợp cho việc mơ hình hóa hệ thống phức tạp mà có phát triển theo thời gian, bao gồm bốn loại phần tử NetLogo, Observer, Patches, Turtles, Links Dựa lý thuyết mơ hình hoạt động xe truyền thống mơ hình lý thuyết xe theo xe (Car Following Models) thay đổi vận tốc xe sau (n+1) thời điểm (t+Δt) xác định dựa vận tốc xe liên quan (xe xe trước nó) thời điểm (t-Δt) sở tham chiếu thay đổi vận tốc trước đó: x ant 1 x l m vnt 1 m l v t x n x vnt 1 (1) x x Bằng việc sử dụng ngôn ngữ lập trình Netlogo, tác giả đơn giản hóa mơ hình chuyển động xe nghiên cứu thuật tốn hình t x n t x n 1 Hình Thuật tốn chung sử dụng để mơ Hình Thuật tốn hàm sử dụng để mơ 20 Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 1(32)-2017 Trong thuật toán trên, hàm “Goall” gọi tất xe di chuyển nút (đã đánh màu để tham chiếu) để kiểm tra vị trí xe đến vòng tâm vòng xoay để định hướng di chuyển rẽ trái (gostraighleft), rẽ phải (gostraighright) thẳng (gomainroad) Các hàm kiểm tra khoảng trống có để chuyển làn, giảm tốc khơng có khoảng trống theo quy luật xe theo xe (car following model) quy luật chuyển (car lane changing model) Thu thập số liệu Địa điểm thu thập số liệu tiến hành mô vòng xuyến Kha Vạn Cân – Tơ Ngọc Vân – Võ Văn Ngân (vòng xoay chợ Thủ Đức, TP.HCM) nằm khu vực kết nối phường: Linh Chiểu, Linh Tây Trường Thọ Đây nút giao đường Kha Vạn Cận với đường Tô Ngọc Vân đường Lê Văn Ninh đường Võ Văn Ngân, với vị trí hình Hình Vị trí vòng xuyến khu vực Giao thơng vòng xoay chợ Thủ Đức phức tạp với tập trung nhiều loại phương tiện khác với số lượng phương tiện lớn vào cao điểm Nút giao thơng khơng có lắp đặt hệ thống đèn tín hiệu giao thơng mà bố trí đảo trung tâm Để thu thập số liệu cho nghiên cứu, bố trí điểm đếm lưu lượng xe hình Hình Vị trí bố trí người đếm lưu lượng 21 Võ Trọng Bộ Nghiên cứu ảnh hưởng việc mở rộng nút giao thơng vòng xuyến Trong đó: Vị trí 1, 3, 5, 7: Đếm lưu lượng xe vào nút đường Võ Văn Ngân, Kha Vạn Cân, Tô Ngọc Vân Kha Vạn Cân ( đoạn chiều) Vị trí 2, 4, 6, 8: Đếm lưu lượng xe rẽ phải Vị trí 9, 10, 11,12: Đếm lưu lượng xe nút đường Võ Văn Ngân, Kha Vạn Cân, Tô Ngọc Vân đường Lê Văn Ninh Thời gian khảo sát: ngày 1/12/2015, cao điểm thu thập từ 7:00AM-8:00AM 17:00PM – 18:00PM với kết quan trắc cho hướng lưu thơng ngã tư hình Hình Ký hiệu hướng lưu thơng dòng phương tiện Hình Ký hiệu hướng lưu thơng dòng phương tiện Mơ hình mơ Bằng việc phát triển chương trình mơ Netlogo dựa thư viện có sẵn Netlogo, tác giả tiến hành mơ so sánh viễn cảnh: vòng xuyến thực trạng khơng có mở rộng nút vòng xuyến có xét đến mở rộng nút môi trường giao thông xe máy với giao diện hình 22 Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 1(32)-2017 Trường hợp có mở rộng Trường hợp khơng mở rộng Số xe mơ (xe) Hình Hai viễn cảnh mơ vòng xuyến Bằng việc so sánh số lượng xe thực tế số lượng xe phát sinh chương trình mơ phỏng, chúng tơi kiểm định số lượng xe tham gia giao thông phân bố theo đường 450 hình Hình Kiểm định số xe quan sát mô Số xe quan sát (xe) Kết phân tích 5.1 Phân tích đánh giá nút Đây nút giao phức tạp mức độ phức tạp nút 55 với điểm nhập, tách, cắt dòng thể hình 10 M = Nt + Nn + Nc = 55 Trong đó: Nt: Số điểm tách; Nn: Số điểm nhập, Nc: Số điểm cắt Hình 10 Sơ đồ xác định mức độ phức tạp nút vòng xuyến 23 Võ Trọng Bộ Nghiên cứu ảnh hưởng việc mở rộng nút giao thơng vòng xuyến 5.2 Đánh giá mở rộng nút mơ hình mơ Bằng chương trình mơ phỏng, nghiên cứu cho thấy thay đổi thời gian qua nút dòng giao thơng trường hợp hữu (khơng có mở rộng nút) cho trường hợp đề xuất có mở rộng nút hình 11 Hình 11 Thời gian qua nút xe Dựa kết mô phỏng, ta thấy với lưu lượng xe phân bố mơ hình, nút có đường rẽ phải có thời gian qua nút thấp so với đường nút khơng có đường rẽ phải Ta có kết phần trăm chênh lệch thời gian di chuyển qua nút xe có đường rẽ phải khơng có đường rẽ phải Hình 12 Chênh lệch thời gian qua nút hai phương án Vì xe phân bố mơ hình với vị trí xe ngẫu nhiên nên tùy vị trí mà thời gian để xe di chuyển hết qua nút khác Theo kết mơ hình ta thấy thời gian trung bình qua nút xe trường hợp có xe rẽ phải riêng nhanh đường khơng có xe rẽ phải 435 giây (giảm 36,4%) Do đó, kiến nghị mở rộng nút, có thêm diện tích cho dòng xe rẽ phải để tránh ảnh hưởng tới dòng xe khác, cải thiện tình trạng lưu thơng qua nút Dựa số liệu khảo sát thực tế, nên mở rộng phần đường rẽ phải từ đường Kha Văn Cân rẽ phải vào đường Tơ Ngọc Vân thêm 3m (diện tích vỉa hè 8m khúc cua), vỉa hè đường Kha Văn Cân 5m nên ta mở phần diện tích gần vào nút giao để (diện tích mở nút 248 m2 ) mở rộng phần từ Kha Vạn Cân rẽ phải vào đường Võ Văn Ngân, diện tích mở rộng 105 m2 cụ thể hình vẽ 24 Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 1(32)-2017 Hình 13 Đề xuất mở rộng nút Kết luận Thông qua việc khảo sát số liệu thực tế nút giao thơng chợ Thủ Đức, báo phân tích đặc trưng nút giao thơng phát triển chương trình mơ làm việc vòng xuyến nút giao thông môi trường xe gắn máy Dựa hai viễn cảnh nghiên cứu, vòng xuyến khơng mở rộng vòng xuyến có mở rộng rẽ phải, nghiên cứu cho thấy mở rộng rẽ phải nút, thời gian di chuyển qua nút cải thiện đáng kể (giảm lên đến 36.4%) Mơ hình mơ tương đối đơn giản với cách kiểm định mơ hình thơ sơ; hành vi di chuyển xe máy xe khác chưa thể kiểm chứng được… nên ảnh hưởng đến độ xác mơ hình mơ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tài liệu internet, truy cập từ http://www.baonghean.vn/xa-hoi/201602/luc-luong-chuc-nangcang-minh-dam-bao-atgt-dip-tet-2663313/ [2] Antonio A Trani, Lecture notes: Car following models, Virginia Polytechnic Institute and State University, Virginia, 2009 [3] Wilensky, U., Thư viện Netlogo, truy cập từ http://ccl.northwestern.edu/netlogo/ [4] Wilensky, U 1998 NetLogo Traffic Lanes model http://ccl.northwestern.edu/netlogo/models/Traffic2Lanes Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL [5] Wilensky, U 1999 NetLogo http://ccl.northwestern.edu/netlogo/ Center for Connected Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL 25 ... Bộ Nghiên cứu ảnh hưởng việc mở rộng nút giao thơng vòng xuyến Hiện nay, nghiên cứu làm việc nút giao vòng xuyến mơi trường xe gắn máy chưa nhận nhiều quan tâm Sự phức tạp dòng xe máy vòng xuyến. .. mở rộng nút vòng xuyến có xét đến mở rộng nút môi trường giao thông xe máy với giao diện hình 22 Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 1(32)-2017 Trường hợp có mở rộng Trường hợp khơng mở rộng. .. mức độ phức tạp nút vòng xuyến 23 Võ Trọng Bộ Nghiên cứu ảnh hưởng việc mở rộng nút giao thơng vòng xuyến 5.2 Đánh giá mở rộng nút mơ hình mơ Bằng chương trình mơ phỏng, nghiên cứu cho thấy thay