1.3.4.1 Bài toỏn quản lý mạng lưới cỏc phương tiện giao thụng cụng cộng
Hiện tại trong cỏc đụ thị lớn số lượng phương tiện tham gia giao thụng ngày càng lớn dẫn đến vấn đề nan giải trong cụng tỏc quản lý giao thụng đụ thị, việc phỏt triển giao thụng cụng cộng tại khu vực này là xu hướng tất yếu. Tuy nhiờn với sự phỏt triển của loại hỡnh phương tiện này trong nhiều trường hợp lại tỏc động tiờu cực tới hệ thống giao thụng thành phố như gõy ỏc tắc cục bộ, dón cỏch giữa cỏc xe khụng hợp lý. Vỡ vậy phỏt sinh vấn đề làm cỏch nào để nõng cao chất lượng quản lý của loại hỡnh phương tiện này.
Từ trung tõm quản lý vừa cú thể theo dừi và giỏm sỏt được cỏc xe trờn tuyến, quan sỏt được cỏc điểm ựn tắc để đưa ra cỏc thụng bỏo kịp thời tới người điều khiển phương tiện
Việc kết hợp giữa cụng nghệ định vị vệ tinh toàn cầu GPS và truyền thụng tạo ra khả năng thực hiện bài toỏn kể trờn. Tuy nhiờn với bài toỏn trong nội đụ khi ỏp dụng GPS cần cú cỏc điểm chỳ ý như sau: mụi trường đụ thị với nhiều toà nhà cao tầng là nhõn tố làm giảm độ chớnh xỏc trong cỏc phộp định vị sử dụng GPS. Thờm vào đú, hệ thống quản lý cỏc phương tiện vận tải hành khỏch cụng cộng yờu cầu độ chớnh xỏc trong cỏc phộp định vị cao (dưới 25m). Qua đú ta thấy rằng đối với bài toỏn quản lý cỏc phương tiện vận tải hành khỏch cụng cộng trong thành phố vấn đề khụng chỉ dừng lại ở việc khai thỏc cụng nghệ, mà hơn thế, nú yờu cầu ta tỡm ra cỏc
giải phỏp khắc phục cỏc cỏc hạn chế của cụng nghệ đú. Trong bài bỏo này tiến hành phõn tớch, xõy dựng cấu trỳc của hệ thống quản lý và điều hành mạng lưới giao thụng cụng cộng sử dụng cụng nghệ GPS và cỏc phần mềm tại trung tõm điều khiển.
1.3.4.2 Mụ hỡnh hệ thống quản lý và điều hành mạng lưới xe buýt sử dụng thiết bịđịnh vị GPS
Cấu trỳc hệ thống
Hệ thống quản lý và điều hành được phõn thành 3 cấp :
Cấp 1: Bao gồm cỏc xe và thiết bị gắn trờn xe.
Trờn mỗi xe được trang bị một modem GSM/GPRS kết nối với cỏc thiết bị thu thập và hiển thị dữ liệu gắn trờn xe.
Cỏc thiết bị thu thập dữ liệu được chia thành 2 nhúm:
Nhúm 1 là GPS receiver, cú nhiệm vụ thu thập cỏc số liệu về vị trớ, tốc độ, hướng chuyển động, quóng đường chuyển động của xe.
Nhúm 2 là tập hợp cỏc thiết bị thu thập số liệu về tỡnh trạng kỹ thuật của xe và cỏc thao tỏc cần giỏm sỏt của lỏi xe.
Thiết bị hiển thị dữ liệu là một màn hỡnh nhỏ dựng hiển thị thụng bỏo và lệnh điều hành được gửi đến từ trạm điều hành.
Cấp 2: Bao gồm cỏc trạm điều hành đặt tại cỏc xớ nghiệp.
Mỗi trạm điều hành chịu trỏch nhiệm quản lý một sụ tuyến xe bus xỏc định. Trang thiết bị của mỗi trạm bao gồm modem GSM/GPRS kết nối hệ thống mỏy tớnh tại trạm với cỏc xe, phần mềm GIS và cỏc phần mềm hỗ trợ quản lý và xử lý sơ bộ thụng tin nhận được từ cỏc xe. Thao tỏc viờn tại trạm điều hành cú nhiệm vụ gủi tới tài xế thụng bỏo về tỡnh trạng giao thụng trờn tuyến, thụng tin về cỏc xe khỏc cựng tuyến và cỏc lệnh điều hành giỳp tài xế xử lý tốt cỏc tỡnh huống giao thụng và duy trỡ khoảng cỏch theo quy đinh tới cỏc xe khỏc cựng tuyến.
nhiệm vụ thu thập, lưu trữ và xử lý dữ liệu nhận được từ cỏc trạm điều hành qua mạng WAN của cụng ty. Phần mềm được cài đặt trờn cỏc mỏy tớnh của trung tõm bao gồm:
Hệ quản trị CSDL: thu thập và lưu trữ cỏc thụng tin về hoạt động của cỏc xe; Hệ thống phần mềm GIS: cung cấp thụng tin về cơ sở hạ tầng hệ thống giao thụng thành phố, cung cấp bản đồ số giỳp xỏc định vị trớ cỏc xe cần quản lý; Hệ thống phần mềm hỗ trợ ra quyết định: Xử lý cỏc thụng tin nhận được, đỏnh giỏ hiệu quả hoạt động của cỏc xe và tuyến xe, đỏnh giỏ năng lực của cỏc lỏi xe, bỏo cỏo và dự bỏo về tỡnh trạng kỹ thuật của cỏc xe... Ngoài ra, trờn cơ sở thụng tin nhận được từ hệ thống điều khiển giao thụng thành phố phần mềm cú thể trợ giỳp người điều hành đưa ra cỏc quyết định tỏc nghiệp hợp lý giỳp tài xế xử lý tốt cỏc tỡnh huống giao thụng trờn đường.
Hỡnh 1.23 - Kiến trỳc hệ thống quản lý mạng lưới xe Bus
Mạng truyền số liệu
Mạng truyền số liệu giữa cỏc xe và trạm điều hành được xõy dựng trờn cơ sở nõng cấp mạng hiện cú để đảm bảo đỏp ứng được yờu thu thập dữ liệu theo thời gian thực và phự hợp với cơ sở hạ tầng hệ thống viễn thụng Việt nam.
Thụng tin trao đổi giữa xe và trạm điều hành Từ xe về trạm:
- Vị trớ và tốc độ chuyển động hiện thời của xe; - Trạng thỏi kỹ thuật của xe;
- Thao tỏc của tài xế.
Từ trạm điều hành đến xe:
- Tỡnh trạng giao thụng trờn tuyến; - Thụng tin về cỏc xe khỏc cựng tuyến; - Lệnh điều hành.
Yờu cầu đối với mạng truyền thụng
- Cỏc thụng tin về vị trớ và tốc độ của xe được tự động gửi về trung tõm theo định kỳ, khoảng cỏch giữa 2 lần gửi liờn tiếp cú thể cỏch nhau từ 30 giõy đến 1 phỳt. Với tốc độ xe chạy trong thành phố trung bỡnh khoảng 30km/h thỡ trong khoảng thời gian này, đoạn đường mà xe chạy được tương ứng là 250m đến 500m.
- Cỏc thụng tin về tỡnh trạng kỹ thuật của xe và thao tỏc của lỏi xe sẽ được tự động gửi về trung tõm khi cú cỏc tỡnh huống xỏc định xảy ra hoặc do lỏi xe chủ động thực hiện thao tỏc gửi dữ liệu.
- Tương tự như vậy, việc gửi dữ liệu theo chiều từ trung tõm đến xe cũng sẽ được thực hiện khi người điều hành thấy cần thiết.
Như vậy cú thể thấy rằng dữ liệu chủ yếu truyền trờn mạng là thụng tin về vị trớ hiện tại của xe. Thụng tin này được cung cấp bởi thiết bị GPS receiver gắn trờn xe. Như ta đó biết trong chương trước, một gúi dữ liệu (hay cũn gọi là một cõu) nhận được từ GPS receiver cú thể bao gồm cỏc thụng tin về vị trớ (kinh độ, vĩ độ, cao độ), hướng chuyển động, tốc độ chuyển động, quóng đường chuyển động v.v... Kớch thức tối đa của một gúi dữ liệu loại này vào khoảng 80 ký tự (80 byte). Đõy sẽ
một mỏy chỉ cú thể gửi đi một tin nhắn. Tin nhắn cú thể gửi ở chế độ điểm - điểm, hoặc gửi quảng bỏ
- GPRS (General Packet Radio Service): mạng chuyển mạch gúi phỏt triển trờn cơ sở nõng cấp cơ sở hạ tầng của mạng GSM. Tốc độ truyền dữ liệu theo lý thuyết là 171 Kbps, trong thực tế cụng nghệ GPRS cú khả năng cung cấp dịch vụ truyền dữ liệu với tốc độ 20 – 40 Kbps. Một trong số những ưu thế vượt trội của GPRS so vơi dịch vụ SMS là cụng nghệ này cú thể đảm bảo duy trỡ kết nối liờn tục giữa xe và trạm điều hành, đảm bảo được yờu cầu thu thập dữ liệu theo thời gian thực của hệ thống.
-Truyền dữ liệu qua kờnh vụ tuyến: thực hiện trờn nguyờn lý ghộp kờnh truyền dữ liệu trờn mạng liờn lạc qua bộ đàm sẵn cú của cỏc hóng taxi đang sử dụng. Điều này cho phộp giảm đỏng kể chi phớ khai thỏc của hệ thống do giỏ cước truyền dữ liệu qua hệ di động GMS ở Việt nam là khỏ cao.
1.3.4.3 Xõy dựng phần mềm trong hệ thống quản lý giao thụng cụng cộng
Nhiệm vụ của phần mềm quản lý giao thụng cụng cộng:
- Tại trung tõm điều hành cú thể theo dừi và giỏm sỏt toàn bộ sự hoạt động của cỏc phương tiện trờn cỏc tuyến. Số lượng phương tiện khụng hạn chế, được phõn cấp theo dạng đa tầng, mỗi tầng ngang cấp được một mỏy Clien quản lý, cỏc Clien được ghộp về mỏy chủ qua mạng LAN.
- Tại trung tõm điều khiển cú thể truyền dữ liệu hoặc gửi tin nhắn hướng dẫn cho người điều khiển phương tin tại thời điểm và với phương tiện bất kỳ.
- Hiển thị vị trớ của phương tiện bất kỳ trờn bản đồ số húa, cho phộp liờn kết giữa bản đồ trong nội đụ với bản đồ cỏc tuyến quốc lộ chớnh.
Hệ quản lý giao thụng bao gồm cỏc chương trỡnh sau : • TMServer (Traffic Manager Server)
• TMClient (Traffic Manager Client) • TMAdmin (Traffic Manager Admin)
TMServer :
- Chạy trờn tất cả cỏc hệ điều hành Window
- Được đặt trờn mỏy server, hoạt động liờn tục 24h/24h (Cỏc xe Bus chỉ hoạt
động từ 4h đến 21h mỗi ngày, TMServer cú thể ngưng hoạt động nếu cần thiết) - Mỏy server được gắn thiết bị thu/phỏt tớn hiệu qua đường SMS hoặt trạm thu phỏt súng radio tựy theo thiết bị qui định
- Hệ quản trị CSDL (MDB, SQL) - Kết nối hệ quản trị CSDL
- Hoạt động duy nhất (khụng cú hơn 2 TMServer chạy cựng lỳc Chức năng
- Thu nhận tớn hiệu từ Bus thụng qua SMS Control.
- Chấp nhận và điều phối cỏc kết nối từ TMClient, TMAdmin theo chuẩn TCP/IP - Gửi thụng tin Bus đến cỏc TMClient, TMAdmin
- Nhận mó điều hành từ TMClient, gửi mó điều thành đến Bus
TMClient :
Yờu cầu
- Chạy trờn tất cả cỏc hệ điều hành Window - Chạy trờn cỏc mỏy client
- Kết nối TMServer theo chuẩn TCP/IP Chức năng
- Đăng ký truy cập TMServer (login) - Đăng ký làm việc trờn một lộ trỡnh (route)
- Nhận thụng tin Bus từ TMServer, hiển thị toạ độ trờn bản đồ, cỏc thụng tin khỏc trờn GIS
- Đăng ký Bus vào lộ trỡnh đang quản lý - Hiệu chỉnh thụng tin Bus (database)
- Chạy trờn tất cả cỏc hệ điều hành Window - Chạy trờn cỏc mỏy client
- Kết nối TMServer theo chuẩn TCP/IP Chức năng
- Đăng ký truy cập TMServer (login) - Tạo / xúa / sửa Client
- Tạo / xúa / sửa Route – lộ trỡnh - Tạo / xoỏ / sửa Bus
- Nhận thụng tin cỏc Bus - Nhận thụng tin cỏc lộ trỡnh
- Nhận thụng tin và tỡnh trạng truy cập cỏc client - Điều phối cỏc client
1.4 Nhận xột
• Hệ thống quản lý, điều hành giao thụng là cụng cụ khụng thể thiếu được trong cụng tỏc quản lý, điều hành nhằm khai thỏc tối đa hiệu quả mạng lưới giao thụng thành phố, nhất là trong điều kiện giao thụng thành phố bựng nổ hiện nay. • Cỏc hệ thống quản lý, điều hành giao thụng thành phố rất đa dạng, khỏc nhau về quy mụ, về tớnh hiện đại và nhất là phụ thuộc vào điều kiện thời gian, địa điểm ỏp dụng thực tế.
• Thụng tin là đối tượng quan trọng nhất của hệ thống quản lý, điều hành giao thụng, trong đú cỏc bài toỏn cơ bản cần giải quyết bao gồm: thu thập thụng tin (từ đường, xe, người tham gia giao thụng, …), xử lý thụng tin (quản lý, phõn tớch, chọn lựa phương ỏn điều hành, điều khiển, …), truyền thụng tin (súng radio, điện thoại vụ tuyến, hữu tuyến, cỏp quang, Internet, …) giữa cỏc thành phần của hệ thống. • Việc giải quyết cỏc bài toỏn trờn là rất phức tạp, đũi hỏi phải ỏp dụng rộng rói cỏc cụng nghệ mới như cụng nghệ tự động hoỏ, cụng nghệ thụng tin, cụng nghệ điện tử, mỏy tớnh, xử lý ảnh, … Mức độ tự động hoỏ của hệ thống phục thuộc vào việc ỏp dụng thành cụng cỏc tiến bộ khoa học kỹ thuật này.
• Cỏc chức năng chớnh của một hệ thống quản lý, điều hành giao thụng thành phố bao gồm:
+ Giỏm sỏt giao thụng; + Điều khiển đốn tớn hiệu;
+ Quản lý, điều hành cỏc phương tiện giao thụng cụng cộng; + Quản lý phớ giao thụng;
+ Quản lý sự cố;
+ Quảng bỏ thụng tin cho người tham gia giao thụng; + Quản lý bến đỗ.
• Hệ thống điều khiển giao thụng được gọi là thụng minh nếu như nú cú khả năng phản ứng với sự thay đổi của mụi trường. Như vậy để hệ thống trở thành thụng minh nú phải cú khả năng nhận biết nhạy bộn hơn với sự thay đổi của điều kiện giao thụng, xử lý nhanh hơn, chớnh xỏc hơn, hợp lý hơn cỏc thụng tin cần thiết và truyền nhanh, chớnh xỏc hơn cỏc kết quả xử lý đến người tham gia giao thụng. Trong nước, ở một số thành phố lớn cũng đó cú hỡnh thành cỏc hệ thống quản lý, điều hành giao thụng. Tuy nhiờn, chỳng cũn lẻ tẻ (phõn cấp quản lý chưa rừ ràng), mức độ tự động hoỏ, hiện đại khụng cao, hầu như mới chỉ dừng ở hệ thống điều khiển đốn tớn hiệu và giỏm sỏt bằng camera. Điều này dẫn độn hiệu quả khai thỏc cơ sở hạ tầng giao thụng (đường, xe) vốn đó thấp, kộm, lạc hậu của chỳng ta lại khụng cao. Ngoài ra, cũn một yếu tố quan trọng khỏc, là cỏc hệ thống quản lý, điều hành giao thụng hoàn toàn được triểnkhai qua cỏc dự ỏn vay vốn nước ngoài, do nước ngoài đầu tư nờn việc làm chủ, khai thỏc, phỏt triển chỳng gặp rất nhiều khú khăn. Chớnh vỡ vậy, xõy dựng một hệ thống quản lý, điều hành giao thụng thành phố là bài toỏn bức thiết hiện nay.
và khả năng đưa được cỏc quyết định điều hành thớch hợp kịp thời đỳng đến địa chỉ người sử dụng.
Mụ hỡnh này đảm bảo cấu trỳc thụng tin được khộp kớn như mọi hệ thống điều khiển giao thụng hiện đại khỏc trờn thế giới, sử dụng cỏc cụng nghệ mới như xử lý ảnh, định vị toàn cầu GPS, …; đồng thời vẫn đảm bảo tớnh khả thi trong điều kiện hiện tại của Việt nam. Một số cỏc cụm thiết bị tiờu biểu đó được lựa chọn, thiết kế và chế tạo, thử nghiệm cú thể ỏp dụng ngay chứng minh tớnh khả thi của ý tưởng này.
Chương 2 - PHẦN MỀM Mễ PHỎNG HỆ THỐNG GIAO THễNG Đễ THỊ
2.1 Khỏi quỏt về phần mềm mụ phỏng giao thụng 2.1.1 Vai trũ của mụ phỏng trong điều khiển giao thụng
Mụ phỏng giỳp trả lời cõu hỏi cú dạng: ...sẽ thế nào nếu... Trong giao thụng cỏc cõu hỏi dạng này cú thể là:
Khả năng thụng qua của dũng phương tiện tại nỳt giao thụng X sẽ thay đổi thế nào nếu ta sử dụng một phương phỏp điều khiển mới?
Cú nờn đổi đường Y từ hai chiều thành một chiều hay khụng?
Cú cần thiết phải mở thờm một con đường mới từ điểm A đến điểm Z hay khụng? Thực tế đó chứng minh mụ phỏng là giải phỏp cung cấp thụng tin trả lời những cõu hỏi trờn với chi phớ thấp nhất.