Dữ liệu thực nghiệm

Dữ liệu thực nghiệm được tạo sau bốn bước xử lý: • Xử lý mạng lưới đường giao thông của Tokyo; • Chuyển đổi yêu cầu vận tải;

• Xử lý khung tốc độ;

• Định vị kho và bến đỗ tạm thời của taxi.

2.4.1.1. Xử lý mạng lưới đường giao thông của Tokyo

Bản đồ đường giao thông của Tokyo là bản đồ hình vuông với kích thước cạnh là 80 km. Bản đồ này sẽ được chia thành các vùng 8x8. Bản đồ đường giao thông của Tokyo gồm trung bình khoảng 130.000 điểm giao nhau, 15.000 đường và vận tải 1.000 hành khách mỗi giờ. Luận án xử lý dữ liệu trong hai bước: tiền xử lý dữ liệu và giản lược bản đồ.

Bước 1 –Tiền xử lý dữ liệu. Luận án tổng hợp 64 vùng bản đồ thành một bản đồ. Một vị trí trên bản đồ sẽ được đại diện bởi một cặp số nguyên tọa độ trong khoảng [0, 80.000]. Để đảm bảo thuận tiện và tiêu chuẩn hóa, luận án chuyển đổi các tọa độ Đề-Các sang tọa độ địa lý (kinh độ, vĩ độ). Vì điểm đỉnh dưới bên trái của bản đồ là (35020’N, 139000’E) và điểm đỉnh trên bên

40

phải là (36000’N, 140000’E), vĩ độ (gx) và kinh độ (gy) là các điểm được tính toán bởi công thức chuyển đổi sau:

{ 𝑔𝑥= 35020′+ 𝑥 80000∗ (36 000′− 35020′) 𝑔𝑦= 139000′+ 𝑦 80000∗ (140 000′− 139000′) , với x, y là tọa độ của điểm g.

Để tính toán độ dài của mỗi cạnh, luận án sử dụng công thức Havershine [76]: 𝑑𝑥,𝑦= 2𝑟 ∗ 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛√𝑠𝑖𝑛2(𝑔𝑥2− 𝑔𝑥1

2 ) + cos(𝑔𝑥1) cos(𝑔𝑥1) 𝑠𝑖𝑛2(𝑔𝑦2− 𝑔𝑦1

2 ),

với

● 𝑑𝑥,𝑦: khoảng cách giữa 2 điểm;

● r: bán kính;

● (𝑔𝑥1, 𝑔𝑦1): vĩ độ và kinh độ của điểm đầu tiên;

● (𝑔𝑥2, 𝑔𝑦2): vĩ độ và kinh độ của điểm thứ hai.

Bước 2 – Giản lược bản đồ. Trong bản đồ đường giao thông của Tokyo, các tuyến đường được biểu diễn bởi các đường thẳng liên tục. Do đó, một điểm trên bản đồ được xem là một điểm kết nối nếu nó không là điểm dừng đỗ hoặc điểm giao lộ. Luận án chỉ sử dụng các điểm kết nối để giản lược các điểm trên bản đồ. Ngoài ra, đối với mỗi điểm có hai cạnh nối và điểm này không phải là điểm đón hay điểm trả, luận án sẽ loại bỏ điểm này và kết nối hai điểm láng giềng bằng một cạnh mới với cùng khoảng cách. Bước này giúp giảm các điểm dư thừa mà không ảnh hưởng đến kỹ thuật tìm kiếm đường đi trên đồ thị động. Luận án đã loại bỏ 117.000 điểm tương đương 90% số điểm của bản đồ tạo ra từ tập dữ liệu Tokyo. Do đó, tốc độ thuật toán đã được cải tiến nhanh hơn 100 lần so với sử dụng bản đồ gốc.

2.4.1.2. Chuyển đổi yêu cầu vận tải

Dữ liệu thu thập của taxi Tokyo-Musen bao gồm: vị trí (kinh độ, vĩ độ), thời gian phục vụ (thời gian đón, thời gian trả hành khách) và tốc độ di chuyển của xe taxi. Do đó, luận án thực hiện khớp những địa điểm yêu cầu vận tải với tọa độ của bản đồ và tạo ra các khung thời gian hợp lý cho các yêu cầu vận tải. Để khớp các địa điểm của yêu cầu vận tải, luận án thay thế địa điểm của yêu cầu vận tải bằng các điểm gần nhất trên bản đồ dựa vào khoảng cách Haversine. Sau đó, luận án chuyển đổi 70% yêu cầu vận tải hành khách thành yêu cầu vận tải hàng hóa. Đối với yêu cầu vận tải hàng hóa, luận án điều chỉnh khung thời gian nhận và giao hàng là vào buổi sáng [8h30, 12h00] hoặc vào buổi chiều [12h00, 21h00]. Đối với yêu cầu vận tải hành khách, khung thời gian sẽ bắt đầu với thời điểm phục vụ thực tế của dữ liệu gốc và kéo dài trong vòng 10 phút.

41

2.4.1.3. Xử lý khung tốc độ

Tốc độ của xe taxi phụ thuộc nhiều vào tình trạng tắc nghẽn giao thông và theo từng vùng của thành phố. Do đó, luận án xử lý các khung tốc độ theo ba vùng của thành phố gồm: vùng trung tâm, vùng đệm và ngoại ô thành phố. Trong từng vùng, luận án phân loại khung tốc độ theo mức độ tắc nghẽn giao thông. Tốc độ trung bình của xe taxi di chuyển ở vùng ngoại ô sẽ nhanh hơn so với vùng ven thành phố và trong thành phố. Vì mật độ giao thông và tắc nghẽn giao thông nên tốc độ trung bình của xe taxi di chuyển trong thành phố sẽ chậm hơn so với hai vùng còn lại.

Luận án phân tích dữ liệu giao thông hàng ngày của Tokyo trong các ngày liên tục từ 20/01/2009 đến 31/01/2009. Từ đó, luận án xây dựng tốc độ di chuyển trung bình của xe taxi theo khung thời gian. Chi tiết giá trị tốc độ di chuyển trung bình của xe taxi theo khung thời gian được trình bày trong Bảng 2.1.

1 Bảng 2.1. Bảng thống kê tốc độ trung bình của taxi Tokyo-Musen theo giờ

Giờ (hh:mm) Tốc độ trung bình (km/h) Giờ (hh:mm) Tốc độ trung bình (km/h) 00:00 30.87 00:30 31.64 01:00 36.01 01:30 35.11 02:00 36.51 02:30 34.95 03:00 34.71 03:30 33.93 04:00 35.47 04:30 35.27 05:00 32.98 05:30 31.96 06:00 29.65 06:30 26.51 07:00 23.42 07:30 20.99 08:00 19.82 08:30 18.95 09:00 19.44 09:30 18.63 10:00 18.23 10:30 18.38 11:00 18.92 11:30 19.82 12:00 20.28 12:30 20.73 13:00 20.28 13:30 19.80 14:00 19.28 14:30 18.67 15:00 18.79 15:30 18.85 16:00 18.70 16:30 18.73 17:00 18.26 17:30 18.15 18:00 18.98 18:30 19.15 19:00 21.11 19:30 22.03

42

20:00 22.33 20:30 22.94

21:00 23.53 21:30 24.61

22:00 25.39 22:30 24.73

23:00 26.34 23:30 29.15

Sau đó, luận án chia bản đồ thành ba vùng khác nhau: vùng trung tâm, vùng đệm và vùng ngoại ô thành phố dựa vào tốc độ di chuyển tối đa của xe taxi trong giờ cao điểm. Bảng 2.2 đưa ra các khung thời gian khác nhau phân loại theo ba mức độ tắc nghẽn giao thông.

2 Bảng 2.2. Các mức tắc nghẽn giao thông và khung giờ theo Tokyo-Musen Taxi

Mức tắc nghẽn Khung thời gian (hh:mm) Bình thường [00:00, 05:30]; [19:30, 00:00]

Tắc nghẽn một phần [05:30, 07:30]; [09:00, 17:30]

Tắc nghẽn [07:30, 09:00]; [17:30, 19:30]

Dựa vào phân tích dữ liệu thực tế và thông tin giới hạn tốc độ cho phương tiện vận tải tại Nhật Bản, luận án sử dụng khung thời gian tương ứng giới hạn tốc độ di chuyển của taxi cho ba vùng trong một ngày ở bảng 2.3.

3 Bảng 2.3. Các khung tốc độ theo từng vùng và mức tắc nghẽn giao thông

Mức tắc nghẽn Trong thành phố (km/h) Vùng ven thành phố (km/h) Vùng ngoại ô (km/h) Bình thường [30; 50] [30; 50] [30; 50] Tắc nghẽn một phần [14; 30] [30; 50] [30; 50] Tắc nghẽn [5; 14] [14; 30] [30; 50]

2.4.1.4. Định vị kho và bến đỗ của xe taxi

Kho đỗ xe là địa điểm xuất phát và kết thúc hành trình của một xe taxi sau khi thực hiện vận tải. Luận án tổng hợp các điểm bắt đầu và kết thúc của xe taxi trong suốt thời gian làm việc từ dữ liệu taxi Tokyo-Musen để xác định các kho đỗ xe. Ngoài ra, bãi đỗ xe là điểm dừng tạm thời để chờ yêu cầu vận tải tiếp theo. Từ dữ liệu taxi Tokyo-Musen, luận án tính toán tần suất của các điểm mà xe taxi dừng hơn 3 phút. Các điểm này này sẽ được sử dụng làm bến đỗ xe.

2.4.1.5. Bộ dữ liệu thực nghiệm và tham số thực nghiệm

Bộ dữ liệu thực nghiệm được xây dựng từ dữ liệu taxi Tokyo-Musen trong 4 ngày liên tục từ 22/01/2009 đến 25/01/2009. Thông số của bộ dữ liệu thực nghiệm được thể hiện trong bảng

43

2.4. Mỗi bộ dữ liệu bao gồm các thông tin: số lượng yêu cầu vận tải hành khách, số lượng yêu cầu vận tải hàng hóa, số lượng kho đỗ xe và số lượng bãi đỗ xe. Bảng 2.5 và bảng 2.6 thể hiện chi phí vận tải bằng xe taxi Tokyo-Musen và giá cước vận tải hàng hóa được tham chiếu từ website [77] [78].

Các tham số thực nghiệm của thuật toán được trình bày chi tiết trong bảng 2.7. Trong đó, chi phí ban đầu khi bắt đầu vận tải hành khách hay giá mở cửa xe taxi (α) được lấy giá trị từ bảng 2.5. Thông số chi phí khi vận tải 1 kilogram hàng hóa (𝛾2) được tính toán từ các giá trị của bảng 2.6. Thông số chi phí tính theo đơn vị thời gian vận tải hành khách (𝛾1), chi phí nhiên liệu tính theo đơn vị thời gian (𝛾3), chi phí tính theo phút khi vận tải hành khách vượt quá thời gian cho phép (𝛾4), chi phí tính theo đơn vị thời gian để thuê một lái xe taxi (𝛾5) và chi phí sử dụng một xe taxi trong ngày (𝛾6) được tham khảo từ công ty taxi Tokyo-Musen.

Để xác định giá trị tham số 𝜐 và tham số 𝜇 cho thực nghiệm thuật toán tham lam, luận án phân tích dữ liệu giao thông của Tokyo trong các ngày từ 20/01/2009 đến 31/01/2009. Vì tham số 𝜐 phụ thuộc vào mật độ xe taxi phân bố trên bản đồ giao thông nên luận án thực hiện thống kế số lượng trung bình của xe taxi tham gia vận tải trong một ngày từ dữ liệu trên. Kết hợp với số lượng đỉnh của bản đồ giao thông Tokyo sau giản lược (13.000 đỉnh), giá trị tham số 𝜐 được xác định cụ thể (𝜐 = 0,3). Đối với tham số 𝜇, luận án thống kê số lượng yêu cầu vận tải theo các thời điểm trong từng ngày. Từ đó, luận án xác định mật độ yêu cầu vận tải trong ngày. Giá trị tham số 𝜇 được thể hiện trong bảng 2.7.

4 Bảng 2.4. Thông tin các bộ dữ liệu thực nghiệm

Dữ liệu 1 (22/01/2009) Dữ liệu 2 (23/01/2009) Dữ liệu 3 (24/01/2009) Dữ liệu 4 (25/01/2009) Số lượng yêu cầu vận tải

hành khách

13.483 14.213 11.842 9.395

Số lượng yêu cầu vận tải hàng hóa

29.404 30.972 25.762 20.361

Số lượng kho đỗ xe 6.032 6.226 5.615 4.766

Số lượng bãi đỗ xe 128 120 133 114

5 Bảng 2.5. Cước phí vận tải hành khách của taxi ở Nhật Bản 2009 (nguồn [77])

Khoảng cách (km) Cước phí (¥)

2 km đầu tiên 730

44

6 Bảng 2.6. Cước phí vận tải hàng hóa của taxi ở Nhật Bản 2009 (nguồn [78])

Loại Kích thước tối đa (cm) Trọng lượng (kg) Cước phí (¥)

60 60 2 756 80 80 5 972 100 100 10 1.188 120 120 15 1.404 140 140 20 1.620 160 160 25 1.836 7 Bảng 2.7. Thông số thực nghiệm

Thông số Giá trị Thông số Giá trị Thông số Giá trị

α 730 𝛾1 322 𝛾2 27

𝛾3 11 𝛾4 113 𝛾5 28

µ 0,7 𝜐 0,3 𝛾6 1.667