Nhật bản là một trong cỏc nước đầu tiờn trờn thế giới nghiờn cứu và triển khai hệ thụng điều khiển giao thụng thụng minh (ITS), từ năm 1973. Hệ thống ITS là một tổng thể hệ thống lớn bao gồm cỏc thành phần chớnh như đường, xe, người và cỏc trung tõm điều hành, được liờn kết bằng cỏc luồng thụng tin xử lý trờn nền tảng cỏc cụng nghệ hiện đại như cụng nghệ thụng tin, cụng nghệ điện tử, … Qua nhiều giai đoạn hoàn thiện, nõng cấp, bức tranh về cấu trỳc tổng quỏt hệ thống ITS cú dạng như sơ đồ sau.
Trờn cơ sở hệ thống ITS, phục vụ cụng tỏc điều hành và kiểm soỏt giao thụng Nhật bản đó xõy dựng hệ thống quản lý giao thụng tổng thể (Universal Traffic Management System – UTMS). Đõy là một hệ thống tớch hợp cỏc hệ thống quản lý giao thụng: hệ thống giao thụng thụng minh ITS, hệ thống điều khiển giao thụng tớch hợp (ITCS – Integrated Traffic Control Systems), hệ thống thiết bị thu nhận tớn hiệu bằng hồng ngoại (Infrated Beacon system), hệ thống thụng tin di động nõng cao (AMIS – Advanced Mobile Information System), hệ thống ưu tiờn giao thụng cụng cộng (PTPS – Public Transportation Priority System), hệ thống kiểm soỏt tỏc nghiệp di động (MOCS – Mobile Operation Control System), hệ thống chỉ dẫn đường linh hoạt (DRGS – Dynamic Route Guidance System), hệ thống quản lý bảo vệ mụi trường (EPMS – Environment Protection Management System), hệ thống hỗ trợ lỏi xe an toàn (DSSS – Driving Safety Support System), hệ thống hỗ trợ cỏc trường hợp khẩn cấp (HELP – Help system for Emergency Life saving and Public safety), hệ thống thụng tin dành cho người đi bộ (PICS – Pedestrian Information and Communication System), hệ thống dành cho xe cú độ ưu tiờn cao (FEVPS – Fast Emergency Vehicle Preemtion System).
1.1.9 Quản lý, điều hành giao thụng ở Singapore
Singapore là một hũn đảo, vừa là một quốc gia vừa là một thành phố, với diện tớch 640 km2 và 3 triệu dõn (1996). Singapore là một trong số ớt cỏc nước chõu Á thành cụng trong việc quản lý cơ sở hạ tầng giao thụng. Tốc độ giao thụng thành phố Singapor nhanh hơn nhiều so với đa số cỏc thành phố chõu ỏ, mặc dự tỷ lệ xe ụ tụ tăng nhanh chúng (tỷ lệ ụ tụ/hộ gia đỡnh tăng từ 1:4 năm 1980 đến 1:3 năm 1993). Sở dĩ đạt được kết quả trờn là do Singapor đó cú được nhiều chớnh sỏch phỏt triển hợp lý, bao gồm:
Kết hợp việc lập kế hoạch GTVT với diện tớch đất sử dụng để tối thiểu hoỏ nhu cầu đi lại;
Phỏt triển mạng đường giao thụng hợp lý, bao gồm việc tối đa hoỏ khả năng thụng qua;
Phỏt triển giao thụng cụng cộng, đặc biệt là cỏc phương tiện vận chuyển khối lượng lớn và xe lửa.
Để nõng cao chất lượng quản lý, điều hành phương tiện giao thụng Singapor tớch cực sử dụng cỏc cụng nghệ điện tử tiờn tiến như thu phớ tự động, sử dụng chip thụng minh, …
1.1.10 Hệ thống điều hành giao thụng ở Bắc kinh
Để chuẩn bị cho Olympic 2008, thành phố Bắc kinh dự định xõy dựng hệ thống quản lý giao thụng thụng minh. Trong đú cú 2 hệ thống chớnh và 8 dự ỏn được tiến hành. Hai hệ thống chớnh là hệ thống đốn tớn hiệu thụng minh và hệ thống thụng tin quản lý tiờn tiến. Tỏm dự ỏn bao gồm:
- Phỏt triển và mở rộng hệ thống quản lý thụng tin động và trực tuyến cỏc đường thành phố;
- Nõng cấp hệ thống đốn tớn hiệu thụng minh;
- Xõy dựng hệ thống quản lý giao thụng thụng minh tớch hợp; - Xõy dựng hệ thống thụng tin vụ tuyến cho quản lý giao thụng; - Xõy dựng hệ thống an toàn mạng thụng tin thụng minh; - Xõy dựng mạng dịch vụ tớch hợp thụng tin quảng bỏ;
- Xõy dựng và nõng cấp hệ thống khai thỏc thụng tin quản lý giao thụng tớch hợp; - Lắp đặt hệ thống phõn phối thụng tin quản lý giao thụng.
1.2 Cỏc hệ thống quản lý điều hành giao thụng đụ thị trong nước
Trong nước ta hiện nay yờu cầu cải thiện tỡnh hỡnh giao thụng tại cỏc thành phố lớn hiện nay đang trở nờn bức xỳc hơn bao giờ hết. Theo Viện chiến lược và phỏt triển GTVT, hiện mạng lưới giao thụng đụ thị Việt nam mới chỉ cú đường bộ, chưa cú đường sắt trờn cao, tầu điện ngầm; cỏc giao cắt chủ yếu là đồng mức; tỷ lệ đất dành cho giao thụng đụ thị quỏ thấp (ở Hà nội là 2,5%, ở thành phố Hồ Chớ
tắc nghẽn giao thụng tăng cả về điểm lẫn tần suất, đặc biệt ở 2 thành phố lớn là Hà nội và thành phố Hồ Chớ Minh.
Trong hoàn cảnh phỏt triển của nước ta, về mặt KHCN, cỏc giải phỏp cải thiện giao thụng, phũng chống ỏch tắc được đề ra gồm nhiều khớa cạnh như cải tạo nỳt, mở đường, bố trớ đốn tớn hiệu, tổ chức giao thụng, tăng cường đầu tư hệ thống giao thụng cụng cộng, …trong những năm vừa qua cú mang lại một số kết quả nhất định.
Tuy nhiờn cú thể thấy rừ cũn nhiều bất cập như thiếu cỏc giải phỏp quản lý, điều hành tổng thể, việc tớnh toỏn phõn luồng, định tuyến, chu kỳ đốn tớn hiệu nhiều nơi cũn chưa hợp lý, thậm chớ phản tỏc dụng, chưa cú hệ thống giỏm sỏt, điều hành giao thụng kịp thời, thuận tiện, hiệu quả, … Cỏc dự ỏn về quy hoạch do nước ngoài tài trợ đều gỏc lại những vấn đề gai gúc của giao thụng đụ thị. Cỏc dự ỏn về hệ thống đốn tớn hiệu giao thụng Hà nội, Thành phố Hồ Chớ Minh, … mới chỉ dừng ở việc lắp đặt đốn và camera giỏm sỏt, cũn cỏc chế độ đốn cú phự hợp, tối ưu với thực tế diễn biến của dũng giao thụng hay khụng thỡ chưa giải quyết được trọn vẹn. Hệ thống giao thụng cụng cộng mà chủ yếu là xe buýt phỏt triển trong vài năm gần đõy đó đem lại lũng tin, thúi quen sử dụng cho người dõn thành phố nhưng hệ thống điều hành, quản lý chưa được hoàn thiện, hiện đại, chưa đảm bảo thụng tin hai chiều giữa lỏi xe và trung tõm.
Về mặt quản lý, một số yếu tố khỏch quan đó làm trở ngại giảm hiệu quả cụng tỏc quản lý, điều hành giao thụng đụ thị. Thứ nhất, đú là cơ chế quản lý chồng chộo giữa Sở Giao thụng cụng chớnh và Trung tõm điều khiển giao thụng (do Sở Cụng an quản lý); thứ hai, cỏc hệ thống quản lý, điều hành, điều khiển giao thụng chủ yếu được triển khai qua cỏc dự ỏn nước ngoài (vốn, thiết bị) nờn khụng đồng bộ, bị phụ thuộc trong khai thỏc, phỏt triển, …
Dưới đõy là tỡnh hỡnh quản lý, điều hành giao thụng ở một số thành phố lớn trong nước.
1.2.1 Thành phố Hà nội
Trong số hơn 400 nỳt giao thụng cần lắp đốn tớn hiệu của Hà nội hiện cú 108 nỳt đó lắp đốn. Hiện nay Hà nội đang dựng hệ thống trung tõm điều khiển giao
thụng của Sagem (Phỏp) cũng khỏ hiện đại. Tại đõy, ngoài việc quản lý hệ thống đốn tớn hiệu tại cỏc nỳt, cũn cú hệ thống camera giỏm sỏt tỡnh hỡnh giao thụng tại một số nỳt.
Gần đõy ở Hà nội đó triển khai một dự ỏn mới, đú là dự ỏn “Tăng cường năng lực giao thụng đụ thị Hà nội” với tổng mức đầu tư là 24,78 tr. USD (trong đú, phần vay của ngõn hàng thế giới là 22 tr. USD). Từ năm1998-2005 Ban Quản lý dự ỏn giao thụng đụ thị đó hoàn thành hầu hết 16 gúi thầu của dự ỏn: thảm đường, vạch sơn, đắp con trạch, thay đốn, … Trong đú, thành phố đó dành khoảng 2,5 tr. USD tiền vay để lắp đặt 78 nỳt đốn (55 nỳt lắp đặt mới và 23 nỳt điều chỉnh lại) và xõy dựng trung tõm điều khiển. Hệ thống mỏy tớnh trung tõm mới được đưa vào hoạt động song song với hệ thống trung tõm Sagem tại 40 Hàng Bài. Hệ thống mỏy tớnh trung tõm điều khiển giao thụng rất hiện đại, dựa trờn bộ phỏt hiện lượt phương tiện giao thụng đi qua nỳt kiểm soỏt, sau đú truyền thẳng về trung tõm điều khiển trờn màn hỡnh 125 inch, từ cỏc dữ liệu trờn, mỏy tớnh sẽ tự xử lý toàn bộ thụng tin và tự điều chỉnh khoảng thời gian đốn ở cỏc nỳt phự hợp với tỡnh hỡnh giao thụng.
Toàn bộ hệ thống dốn tớn hiệu ở cỏc nỳt đều sử dụng hệ thống đốn LED, cụng nghệ mới từ 5 năm trở lại đõy, cú tuổi thọ cao, tiờu thụ năng lượng thấp bằng 1/10 đốn bỡnh thường nhưng lại cú độ phỏt sỏng cao. Giỏ thành cỏc nỳt đốn mới khoảng 450 tr.VNĐ/nỳt (trong khi ở cỏc nỳt đốn trước đõy khoảng 200 tr.VNĐ/nỳt).
Một đặc điểm thuận lợi khi điều khiển giao thụng của hệ thống đốn điều khiển giao thụng mới này là phõn pha từ 3 pha trở lờn, cú thể điều khiển phương tiện đi theo từng làn, xe đi làn nào thỡ nhỡn đốn làn đú. Hệ thống đốn này ỏp dụng theo nguyờn lý đốn nhỡn xa, được đặt trờn cỏc cụng son cú tĩnh khụng thấp nhất 4,5m đảm bảo chiều cao cho cỏc xe qua lại.
Ngoài ra, hệ thống điều khiển giao thụng Sagem sẽ gom lại thành một khu vực, hệ thống điều khiển mới một khu vực để việc điều khiển được dễ dàng hơn. Trờn thực tế (Vietnamnet 28/10/2005) đến nay nhà thầu Tyco đó lắp đặt được 49/78 nỳt đốn trong đú cú 29 nỳt đốn đó hoạt động. Nguyờn nhõn 20 nỳt đốn khụng thể hoạt động là do chưa cú đường điện. Hiện chưa thể khẳng định bao giờ cỏc nỳt đốn mới hoạt động, nhà thầu Tyco chưa khẳng định khi nào mới quay lại thực hiện tiếp hợpđồng (bỏ từ ngày 29/8/2005). Nguyờn nhõn ban đầu: chủ đầu tư thanh toỏn chậm,nhiều thủ tục cản trở thi cụng…
1.2.2 Thành phố Hồ Chớ Minh
Thành phố Hồ Chớ Minh cú trờn 1300 giao lộ và một hệ thống đốn tớn hiệu cũ (cú những đốn cú trước ngày giải phúng, cú đốn mới lắp đặt gần đõy nhưng khụng đồng bộ về mặt hỡnh thức hoặc khụng cũn phự hợp với tiờu chuẩn kỹ thuật trong Luật Giaothụng đường bộ hiện hành …)đó được lắp đặt ở hơn 200 giao lộ. Tất cả cỏc chốt đốn cũ đều là những đốn hoạt động độc lập, khụng cú sự nối kết với nhau. Trong Dự ỏn tăng cường năng lực quản lý giao thụng đụ thị cú thực hiện lắp đặt hệ thống đốn tớn hiệu giao thụng mới tại 120 giao lộ thuộc khu vực trung tõm thành phố, kinh phớ khoảng 3,5 tr. USD. Đõy là hệ thống đốn tớn hiệu của hóng Itaka (Tõy ban nha), gồm 4 cấu phần: bộ phận đốn tớn hiệu, thiết bị cảm ứng cảm ứng để đếm mật độ xe đặt ngầm dưới lũng đường, tủ điều khiển tại mỗi giao lộ cho chốt đốn đú, hệ thốngcỏp truyền tớn hiệu từ cỏc giao lộ nối kết về Trung tõm điều khiển giao thụng đặt tại Phũng CSGT Đường bộ (số 341 Trần Hưng Đạo, Quận 1).
Đến nay, sau một thời gian ngắn hoạt động, hệ thống đó bộc lộ một số khuyết điểm như chu kỳ đốn bất hợp lý, mắc cỏc lỗi “ngớ ngẩn” (Vietnamnet 27/10/2005), … Một trong cỏc nguyờn nhõn được đưa ra là: phần mềm ghi nhận mật độ xe trờn mặt đường tại cỏc giao lộ của cỏc mỏy vi tớnh trung tõm bị lỗi, phớa đối tỏc (Tõy ban nha) chỉ cung cấp cho trung tõm phần mềm sử dụng mà khụng cung cấp mó nguồn nờn việc chỉnh sửa, nõng cấp, mở rộng rất khú khăn. Trong khi đú, qua cỏc đợt chuyển giao cụng nghệ mà phớa đối tỏc tổ chức, chỉ cú 30% học viờn tiếp thu được những kiến thức cơ bản về cỏch vận hành, sử dụng của hệ thống điều khiển đốn.
Trong 2 năm 2004-2005 UBND TP. HCM cũng đó đầu tư cho dự ỏn lắp đặt thờm 22 camera quan sỏt giao thụng tại cỏc giao lộ với kinh phớ khoảng 10 tỷ đồng.
Về vận tải hành khỏch cụng cộng đến thỏng 9/2004 thành phố Hồ Chớ Minh cú 32 đơn vị vận tải đăng ký tham gia khai thỏc bằng xe buýt, tổng số đầu xe hoạt động buýt là 2508 xe, thực hiện khai thỏc trờn 115 tuyến xe buýt (trong đú cú 82 tuyến buýt thử nghiệm) với tổng số 1.865 km. Gần đõy (3/12/2005) thành phố Hồ Chớ Minh đó đưa vào hoạt động xe buýt 2 tầng. Tuy nhiờn một mặt tỷ lệ vận tải hành khỏch bằng xe buýt vẫn cũn thấp, mặt khỏc, theo chủ trương xó hội hoỏ hoạt động khai thỏc, nhiều đơn vị tư nhõn tham gia đó làm nảy sinh một số bất cập trong quản lý, phục vụ hành khỏch.
1.2.3 Thành phốĐà nẵng
Nằm trong kế hoạch giảm thiểu tai nạn giao thụng (đặc biệt trong khu vực nội thành), UBND thành phố Đà nẵng đó quyết định đầu tư xõy dựng hệ thống tớn hiệu và điều khiển giao thụng với tổng số vốn lờn đến 3,552 tr. EUR từ nguồn vốn ODA của Tõy ban nha (2,5 tr. EUR) và vốn đối ứng của ngõn sỏch địa phương. Trong đú, riờng chi phớ cho hệ thống thiết bị lờn đến trờn 2 tr. EUR.
Theo đú, sẽ xõy dựng một hệ thống điều khiển và theo dừi giao thụng bao gồm: nhà điều khiển, camera quan sỏt, hệ thống theo dừi, truyền dẫn, xử lý, giải quyết giao thụng, cỏc phần mềm, chương trỡnh quản lý và cụng tỏc đào tạo, chuyển giao cụng nghệ.
Theo dự ỏn này, trờn toàn địa bàn thành phố sẽ cú 77 vị trớ đặt chốt đốn và 20 vị trớ đặt camera quan sỏt. Cỏc vị trớ này sẽ được liờn kết với trung tõm điều khiển thụng qua hệ thống cỏp quang. Từ cỏc dữ liệu thu thập được ở cỏc chốt, cỏc phần mềm chuyờn ngành sẽ tiến hành tớnh toỏn và cung cấp cho trung tõm cỏc số liệu cần thiết để can thiệp và điều khiển kịp thời. (Vietnamnet 26/5/2008)
- Tớnh hiện đại: ỏp dụng được cỏc cụng nghệ mới, phự hợp với xu hướng phỏt triển của thế giới,
- Tớnh khả thi: phự hợp với điều kiện kinh tế, cơ sở hạ tầng và đặc thự giao thụng Việt nam, cú khả năng triển khai ngay hoặc trong tương lai rất gần.
- Phỏt huy được hiệu quả khai thỏc hệ thống đường giao thụng và mạng lưới phương tiện vận tải: giảm thiểu ỏch tắc, tối ưu húa khả năng thụng qua của mạng lưới giao thụng (mà khụng xột đến sự cải tiến cơ sở hạ tầng về đường xỏ), tăng cường khả năng giỏm sỏt. quản lý, điều hành cỏc phương tiện vận tải,
- Tăng tớnh tiện lợi cho người tham gia giao thụng: đảm bảo cung cấp cỏc thụng tin cần thiết kịp thời cho người tham gia giao thụng.
Trờn cơ sở xem xột cỏc hệ thống quản lý, điều hành tiờn tiến trờn thế giới một mụ hỡnh cấu trỳc tổng quỏt cú thể được thực hiện ở Việt nam .
Hỡnh 1.15 - Sơđồ cấu trỳc Hệ thống điều hành và quản lý giao thụng thành phố
Hệ thống gồm cú 4 phõn hệ chớnh:
quản lý thu phớ, điều khiển tớn hiệu, …
- Cỏc hệ thống thiết bị trờn đường: camera giỏm sỏt, đốn tớn hiệu, bảng thụng bỏo, … - Cỏc hệ thống thiết bị trờn xe: thiết bị thu thập thụng tin về trạng thỏi xe, màn hỡnh hiển thị … - Người tham gia giao thụng: cỏc bảng thụng bỏo lịch trỡnh xe, cỏc hệ thống thụng tin hỏi đỏp về giao thụng, điện thoại, …
Ngoài ra, mụi trường hệ thống ở đõy được coi là cỏc cơ quan bờn ngoài cú tỏc động qua lại với hệ thống như cụng an, ngoại giao, du lịch, …
Trong phạm vi nghiờn cứu của đề tài, từ mụ hỡnh cấu trỳc tổng quỏt hệ thống quản lý, điều hành giao thụng thành phố - trờn chỳng tụi lựa chọn một mụ hỡnh đơn giản, khả thi về hệ thống điều khiển giao thụng thành phố thụng minh sau, cựng cỏc cụm thiết bị nghiờn cứu thiết kế chế tạo:
Hỡnh 1.17 - Sơđồ chức năng Hệ thống điều hành quản lý giao thụng thành phố
Đặc điểm của mụ hỡnh đề ra ra tạo được chu trỡnh kớn về thụng tin trong hệ thống. Dũng thụng tin này được bắt đầu từ việc thu thập dữ liệu về trạng thỏi thực hệ thống giao thụng, bao gồm: thụng tin về lưu lượng, vận tốc dũng xe trờn đường (thụng qua giải phỏp đếm xe bằng camera), thụng tin về vị trớ, vận tốc của xe (trờn cơ sở sử dụng cụng nghệ định vị toàn cầu GPS). Cỏc thụng tin này được truyền về