4.1.1 Lựa chọn trục tuyến
- Tuyến đường được chọn là Điện Biên Phủ, tuyến nằm trên trục hành lang
Đơng - Tây, cĩ lưu lượng xe tương đối lớn, đặc biệt là xe bus.
- Trục được lựa chọn nghiên cứu cĩ chiều dài khoảng 1.1 Km. Điểm đầu: tiếp giáp đường Cách Mạng Tháng 8; điểm cuối: tiếp giáp đường Nam Kỳ Khởi Nghĩa. Giao cắt với 5 trục đường, trong đĩ cĩ: 2 đường hai chiều, 3 đường một chiều.
Hình 4.1.1: Bản đồ trục tuyến lựa chọn mơ phỏng - Các trục đường giao cắt trên tuyến:
Bảng tổng hợp các trục đường giao cắt
STT Tuyến Số làn xe 1 chiều / 2 chiều
1 Nguyễn Thơng 2 2
2 Bà Huyện Thanh Quan 3 1
3 Trương Định 3 1
4 Trần Quốc Thảo 3 1
- Khảo sát tại đoạn tuyến lựa chọn cĩ 5 tuyến xe bus đi qua, với tần suất trung bình 10÷15 phút/chuyến và khoảng 5 phút/chuyến vào giờ cao điểm. Trung bình cĩ khoảng 30 bus/giờ.
Bảng khảo sát các tuyến xe bus đi qua tuyến STT Tuyến Lộ trình (điểm đầu – điểm cuối) 1 10 Bến xe Miền Tây – ĐH Quốc Gia 2 30 Chợ Tân Hương – ĐH Quốc Tế 3 54 Bến xe Chợ Lớn – Bến xe Miền Đơng 4 91 Bến xe Miền Tây – Chợ nơng sản ThủĐức 5 150 Bến xe Chợ Lớn – Ngã 3 Tân Vạn 4.1.2 Xác định thơng số các dịng xe
- Trên tồn tuyến bố trí 5 vị trí (khoảng 200m/vị trí), đặt camera ghi hình lại dịng xe trong giờ cận cao điểm: 16h00 ÷ 16h30, các vị trí được quay vào các ngày khác nhau trong tuần.
- Sử dụng máy tính và phần mềm MPC 6.1 trình chiếu file định dạng *.MOV. Dùng chức năng chiếu chậm để xác định các thơng số cơ bản của dịng xe: loại phương tiện, số lượng, tỉ lệ rẽ.
- Các số liệu trên, sau khi xử lý được nhập vào phần mềm mơ phỏng Vissim với thời gian mặc định là: số phương tiện / 3600s (Veh/h).
Bảng tổng hợp lưu lượng xe trên trục chính (Veh/h)
STT Sau nút giao Vehicle
Motor Bus Car
1 Nguyễn Thơng 5,690 35 675
2 Bà Huyện Thanh Quan 6,100 24 620
3 Trương Định 5,208 28 644
4 Trần Quốc Thảo 6,104 20 528
5 Lê Quý Đơn 7,596 36 696
TB: 6,140 29 633 Bảng tổng hợp lưu lượng xe trên trục phụ (Veh/h)
STT Tuyến Chiều 1 Chiều 2
Motor Car Motor Car
1 Nguyễn Thơng 1,015 55 1,075 70 2 Bà Huyện Thanh Quan - - 3,248 396
3 Trương Định 2,688 496 - -
4 Trần Quốc Thảo - - 1,636 236
5 Lê Quý Đơn 768 76 544 164
- Lưu lượng dịng xe quy đổi trên trục đường chính: mức cận bão hịa.
Bảng quy đổi các loại xe ra xe con (xcqđ/h)
STT Phương tiện Lưu lượng
(xe/h) Hệ số quy đổi Lưu lượng qđ (xcqđ/h)
1 Motorcycle 6,140 0.15 921
2 Bus 29 3.5 100
3 Car 633 1.0 633
Tổng: 1,654
- Đồng thời sử dụng đồng hồ bấm giây, xét xe chạy trên đoạn tuyến lựa chọn, xác định vận tốc trung bình từng loại phương tiện ngồi thực tế.
Bảng tổng hợp vận tốc trung bình các loại phương tiện STT Phương tiện Vận tốc TB (Km/h)
1 Motorcycle 20 ÷ 25
2 Bus 15 ÷ 20
4
4..22..MMơơpphhỏỏnnggVViissssiimm
Phần mềm Vissim là một phần mềm chuyên về mơ phỏng giao thơng và cĩ tích hợp module lập trình điều khiển đèn tín hiệu theo các tình huống khác nhau. Đây là một phần mềm mơ phỏng mạnh, giao diện đơn giản dễ sử dụng, chiếm ít tài nguyên của máy tính. Dữ liệu xuất ra đơn giản và dễ dàng kiểm tra. Phần mềm này hiện nay tương đối phổ biến trên thế giới, ở Việt Nam đã cĩ nhiều tổ chức,các trường Đại học và một vài cơng ty Tư vấn sử dụng.
4.2.1 Giới thiệu sơ lược về chương trình
- Vissim là một phần mềm mơ phỏng giao thơng, được xây dựng bởi hãng PTV_Group, một cơng ty chuyên về tư vấn quy hoạch giao thơng đơ thị.
- Phần mềm được phát triển đầu tiên vào năm 1992. Phiên bản mới nhất hiện nay là Version 8.0, chạy được trên hệđiều hành Windown 64 bit. Các phiên bản từ
V6.0 trở lên được xây dựng trên nền tảng cơ bản của phiên bản trước, nhưng cĩ các cải tiến giúp cho việc mơ phỏng thuận tiện hơn như tạo, điều chỉnh mơ hình dễ dàng hơn, xây dựng mơ hình 3D trực quan, sử dụng khĩa mạng Internet…
- Các ứng dụng chính của phần mềm mơ phỏng Vissim:
+ Vissim được sử dụng để mơ phỏng điểm nĩng giao thơng và GTCC + Nghiên cứu những điểm dừng của xe buýt, tàu điện
+ Đánh giá từng đèn tín hiệu của giao thơng cơng cộng + Quản lý sơđồ giao thơng hiện tại và tương lai
+ Nghiên cứu quy hoạch khu vực nhỏ & sựảnh hưởng tới mơi trường
- Với các thơng số khảo sát dịng xe thực tế: loại phương tiện, số lượng loại phương tiện, vận tốc của phương tiện, tỉ lệ dịng rẽ … được đưa vào phần mềm mơ phỏng. Vissim cĩ khả năng mơ phỏng các đối tượng tham gia giao thơng, khơng những mơ phỏng động các phương tiện mà kể cả phản ứng tâm lý của người lái và các quy luật về dịng xe. Kết quả mơ phỏng giúp người thiết kế đưa ra các hiệu chỉnh phù hợp hơn: vận tốc khai thác, phân làn, lấn làn, chu kỳđèn hợp lý … Qua
đĩ sẽ đề xuất các hướng điều chỉnh phù hợp với hạ tầng giao thơng hiện trạng và cho cả một dự án quy hoạch mới với các thơng số phù hợp, đảm bảo năng lực khai thác ở hiện tại và dự báo ở tương lai.
- Đèn tín hiệu giao thơng trong Vissim hoạt động ở hai chếđộ: thời gian của các pha đèn là cố định & thời gian của các pha đèn thay đổi theo mỗi tình huống khác nhau thơng qua module VAP (Vehicle Actuated Programming) được tích hợp sẵn trong phần mềm. Thơng qua chương trình phần tử VAP, sẽ lập trình các hàm điều khiển đèn tín hiệu, ghi lại dữ liệu các thay đổi đĩ trong quá trình mơ phỏng để đưa ra đánh giá hiệu quả của việc tổ chức giao thơng.
4.2.2 Xây dựng mơ hình mơ phỏng 4.2.2.1 Bình đồ tuyến - Nhập dữ liệu: + Nhập dữ liệu từ bản vẽ AutoCAD, bình đồ được vẽ với tỉ lệ 1:1, định dạng file là *.dxf. + Nhập dữ liệu bình đồ tuyến từ bản đồ số cĩ thước đo tỉ xích. Bản đồ số là dạng file ảnh cĩ các định dạng cơ bản như: *.bmp, *.jpg … Hình 4.2.1: Nhập dữ liệu bình đồ từ bản đồ số
- Tạo tuyến đường và nút giao:
+ Sử dụng chức năng Links & Connectors để tạo các đoạn đường và các nút giao, dựa trên dữ liệu bình đồđã nhập ở trên.
+ Trên mỗi link hay tương ứng với mỗi đoạn đường (giữa hai nút giao), khai báo loại đường, số làn xe, bề rộng làn xe, làn ưu tiên …
Hình 4.2.2: Khai báo các thơng số tuyến đường
4.2.2.2 Định nghĩa và gán các thơng số dịng xe
- Để mơ phỏng được dịng xe, trước tiên phải định nghĩa được từng loại phương tiện trong dịng xe:
+ Loại phương tiện: motorcycle, bus, car.
+ Kích thước: sử dụng kích thước chuẩn của chương trình. + Lưu lượng xe: lấy từ bảng tổng hợp số liệu khảo sát đếm xe.
+ Vận tốc, gia tốc xe: thiết lập phù hợp theo thực tế của từng loại xe.
- Gán phương tiện vào tuyến mơ phỏng: sau khi định nghĩa các thơng số cơ bản của phương tiện, gán dịng phương tiện lên các đoạn tuyến tương ứng.
Hình 4.2.4: Gán phương tiện mơ phỏng
4.2.2.3 Thiết lập các chếđộ thực thi
- Mơ hình mơ phỏng phải thể hiện được các tình huống giao thơng thực tế, do đĩ ta phải thiết lập thêm các chếđộ thơng qua các cơng cụ cĩ sẵn của phần mềm như:
+ Priority Rule: Đây là chếđộ quan trọng nhất dùng để thiết lập mức độ ưu tiên của các xe đang chạy tại nút giao, theo các quy luật giảm thiểu xung đột như: xe rẽ trái/phải phải nhường xe đi thẳng; xe đi thẳng phải nhường xe rẽ trái/phải khi các xe này đang rẽ (xe đã nằm trên connector, hay nằm trên cung quỹđạo rẽ); hoặc thiết lập mức độ an tồn với khoảng cách 2 xe và thời gian chờ.
+ Routing Decision:
Cơng cụ này thiết lập tỉ lệ rẽ của mỗi loại phương tiện theo 3 hướng: rẽ phải,
đi thẳng, rẽ trái. Tỉ lệ rẽđược thiết lập trên tất cả các nút giao, vì tại mỗi nút này cĩ tỉ lệ rẽ của mỗi loại xe là khác nhau.
- Ngồi ra, cịn một vài chếđộ thiết lập khác cũng được sử dụng như: + Direction Decision: quyết định chuyển làn và hướng rẽ.
+ Disired Speed Decision: thiết lập tốc độ trên mỗi đoạn nhỏ cĩ biến đổi. + Bố trí các điểm ghi lại dữ liệu cần kiểm tra trên tuyến.
4.2.2.4 Tạo đèn tín hiệu
- Trên đoạn tuyến mơ phỏng cĩ 5 vị trí đèn tín hiệu, các đèn này cĩ chu kỳ đèn khác nhau (Tc = 63 ÷ 80 s) và đều hoạt động theo chu kỳ 2 pha.
Bảng tổng hợp đèn tín hiệu
STT Nút Xanh (s) Vàng (s) Đỏ (s) Tc (s)
1 Nguyễn Thơng 36 3 24 63
2 Bà Huyện Thanh Quan 33 4 34 71
3 Trương Định 39 3 38 80
4 Trần Quốc Thảo 34 3 34 71
5 Lê Quý Đơn 34 3 33 70
- Tạo các đèn tín hiệu:
+ Trên mơ hình mơ phỏng, bố trí vạch dừng (stop line) trước đèn tín hiệu khoảng 2.0m, hay trước vạch cho người đi bộ qua đường.
+ Tại các nút, bố trí đèn cĩ chu kỳ tương ứng với số liệu khảo sát thực tế. + Những vị trí khơng tổ chức tín hiệu ưu tiên xe bus thì chu kỳđèn tại các nút này là cốđịnh (Fixed time)
Pha 1
Pha 2
Green Amber Red
4.2.2.5 Dữ liệu xuất ra
- Tất cả dữ liệu xuất ra của chương trình theo nhiều định dạng mặc định: *.stz; *.lsa; *.mer; *.rsr … Nhưng các định dạng này đều cĩ thể mở được bằng trình duyệt MS-Notepad. Dùng phần mềm MS-Excel để kiểm tra và xử lý số liệu ghi nhận
được, sử dụng chức năng lọc (Filter), tìm kiếm, sắp xếp để lấy được các thơng số
cần thiết như:
+ Chu kỳđèn, thời gian pha xanh/đỏ cốđịnh hoặc thay đổi. + Chiều dài dịng xe chờ tại mọi thời điểm trong chu kỳđèn. + Vận tốc trung bình/tức thời.
+ Thời gian chờ (Wait time), thời gian trễ (Delay time).
Hình 4.2.7: Dữ liệu xuất ra từ chương trình mơ phỏng
- Sử dụng các cơng cụ cĩ sẵn của chương trình để lấy các thơng số cần thiết; + Travel time: xuất ra thời gian phương tiện di chuyển giữa 2 điểm cần khảo sát. Sử dụng chức năng này để tính thời gian trễ của bus khi đi qua một nút giao.
+ Data collection point: ghi lại thơng số cần thiết muốn lấy tại 1 điểm nào đĩ trên tuyến, các thơng số thu được như: thời gian phương tiện xuất hiện tại vị trí khảo sát, loại phương tiện, vận tốc tức thời, gia tốc, chiều dài phương tiện …
+ Signal changes: ghi lại thời gian pha xanh/vàng /đỏ trong một chu kỳ, và cĩ thể ghi lại được thời gian hay đổi của pha xanh hoặc pha đỏ.
+ Queue length: cơng cụ này cĩ chức năng đo chiều dài dịng xe chờ bằng cách đặt “thước đo” tại vị trí cần đo trên tuyến.
4.2.3 Lập trình điều khiển đèn tín hiệu * VAP (Vehicle Actuated Progamming)
- VAP là một module tích hợp của phần mềm Vissim (phiên bản đầy đủ), chương trình phần tử VAP dùng để điều khiển đèn tín hiệu. Module này được kết hợp với chương trình mơ phỏng mơ hình giao thơng của Vissim. VAP sẽđưa ra các mệnh lệnh logic trong việc kiểm sốt đèn tín hiệu trong hệ thống mơ hình của Vissim. VAP thu thập các thơng tin giao thơng từ mơ hình, bằng các phép thống kê, so sánh đối chiếu và kiểm chứng sự chính xác của thơng số đầu ra của mơ hình với thực tế, do đĩ kết quả thu được cho phép đánh giá được hiệu quả của việc điều khiển đèn hợp lý ngồi thực tế.
- Chương trình phần tử VAP điều khiển đèn tín hiệu giao thơng đã được thiết lập sẵn trong mơ hình mơ phỏng Vissim, việc giao tiếp hay kết nối giữa VAP và Vissim thơng qua một cơng cụ là Detector. Detector là một cơng cụ cĩ sẵn của Vissim, cĩ thể bố trí Detector tại vị trí cần kiểm tra hay trước nút giao cĩ tổ chức điều khiển tín hiệu giao thơng.
- Tín hiệu ghi nhận từ Detector được chuyển đến VAP thơng qua giao thức CRC (Cyclic Redundancy Check), giao thức này giúp nhận diện theo kiểu: cĩ tín hiệu-trả
về 1, khơng cĩ tín hiệu-trả về 0. Module VAP nhận được các tín hiệu chuyển đến, thơng qua các hàm điều khiển logic được lập trình theo các tình huống ấn định trước, chương trình sẽđưa ra các tình huống ưu tiên khác nhau, mỗi tình huống này phụ thuộc vào thơng số ngẫu nhiên mà VAP nhận được từ Detector.
+ Tình huống khơng ưu tiên:
• Giả sử trong 1 chu kỳ đèn, khơng cĩ xe bus đi qua nút, Detector khơng nhận diện được bất kỳ sự cĩ mặt nào của bus, tín hiệu nĩ gởi đến cho VAP là 0. VAP sẽ phân tích đây là tình huống khơng cần ưu tiên, sẽ khơng cĩ tín hiệu điều khiển đèn nào được đưa ra, hay chu kỳđèn trong trường hợp này khơng đổi.
• Hoặc cĩ bus xuất hiện, Detector nhận diện được và chuyển tín hiệu đến VAP, VAP sẽ phân tích: trường hợp xuất hiện của bus khơng thuộc điều kiện được
ưu tiên, tình huống ưu tiên này sẽảnh hưởng đến thời gian ưu tiên; thời gian ưu tiên này quá nhiều vượt ngưỡng thời gian cho phép, ngưỡng này cĩ tác dụng đảm bảo
chiều dài dịng xe chờ trên trục phụ khơng lớn hơn chiều dài khống chế LTs. Do đĩ hệ thống sẽ xử lý theo hướng khơng ưu tiên.
+ Tình huống ưu tiên:
• Tại nút giao cĩ hệ thống tổ chức ưu tiên bus, khi cĩ bus đi đến, VAP phân tích trường hợp được ưu tiên sẽđưa ra tín hiệu điều khiển đèn hợp lý. Tín hiệu hay tình huống ưu tiên này phụ thuộc vào những thơng số mà Detector chuyển đến VAP. Lúc này, chu kỳđèn cĩ thể là tăng hoặc giảm, căn cứ vào tình huống ưu tiên
đưa ra: gia tăng xanh hay cưỡng bức đỏ.
- VAP code điều khiển đèn tín hiệu ưu tiên Bus được trình bày chi tiết ở phụ lục.
* Detector
- Trong phần mềm mơ phỏng, Detector là một cơng cụ hữu hiệu. Tại vị trí đặt Detector trên tuyến, khi cĩ một phương tiện chạy qua, ngay lập tức Detector sẽ
nhận diện về các thơng số của phương tiện như: loại phương tiện, vận tốc, số lượng và vị trí phương tiện …
- Để cĩ dữ liệu chính xác hoặc chỉ xem xét một loại phương tiện, ta cĩ thể thiết lập Detector nhận diện các thơng số cần thiết của phương tiện cần khảo sát tại bất kỳ vị trí nào trước vạch dừng.
- Thực tế, Detector là một thiết bị nhỏ cĩ khả năng thu phát sĩng. Detector sử
dụng loại sĩng siêu cao (SHF) cĩ tần số từ 1 ÷ 30 GHz.
+ Nguyên lý làm việc của Detector đơn giản, dựa trên 2 chỉ số: dải tần số thu
được và thời gian phát-thu lại sĩng. Ví dụ, để xác định loại phương tiện, bộ điều khiển sẽ gán trong dải tần số F1 là bus, F2 là car … Khi Detector nhận được dải tần số trong khoảng nào thì đĩ chính là phương tiện vừa chạy qua; sử dụng bộ đếm tự động → xác định số lượng từng loại xe.
Hay để xác định vị trí xe so với vạch dừng, Detector sẽ phát 1 chùm sĩng, gần như ngay tức thì bộ thu sĩng sẽ nhận lại chùm sĩng dội ngược lại, căn cứ vào thời gian nhận được sĩng → tính tốn được khoảng cách từ xe đến vạch dừng. Hoặc để