a) Biểu đồ l−u l−ợng tại nút phức tạp
1.7.Các thiết bị đ−ợc sử dụng khi điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu
thời gian chu kỳ, phân phối các thời gian xanh, đỏ, vàng, ph−ơng pháp điều khiển (điều khiển độc lập hay điều khiển phối hợp), thời gian xanh cho bộ hành qua nút. hệ thống biển, vạch kẻ trên mặt bằng nút cũng nh− hệ thống qui tắc giao thông.
Số pha trong một chu kỳ điều khiển, th−ờng dùng sơ đồ hai pha, tr−ờng hợp dòng rẽ trái chiếm tỷ lệ cao trong tổng dòng hoặc có −u tiên đặc biệt mới sử dụng chu kỳ 3 hoặc 4 pha. Thời gian của một chu kỳ và sự phân chia thời gian xanh, thời gian vàng, và thời gian đỏ đ−ợc xác định trên cơ sở của hai yếu tố về điều kiện đ−ờng và điều kiện giao thông nh− đr nêu ở trên. Thời gian xanh tối thiểu đ−ợc xem xét trên cơ sở có xét đến thời gian xanh cho bộ hành.
1.7. Các thiết bị đ−ợc sử dụng khi điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu tín hiệu
1.7.1. Trung tâm điều khiển giao thông và các thiết bị của trung tâm điều khiển.
a. Trung tâm điều khiển.
Tại các đô thị lớn trên thế giới, để điều hành mọi hoạt động giao thông tại nút, nhằm chống ùn tắc, tăng nhanh tốc độ xe chạy và giảm tai nạn giao thông, ng−ời ta đr xây dựng và khai thác hệ thống điều khiển giao thông với các trung tâm điều khiển có trang thiết bị hiện đại, có đủ khả năng quan sát, tự động thu thập các thông tin cần thiết và các dòng xe đang ra vào nút giao thông hoặc trên
các đ−ờng phố. Trên cơ sở đó, tổ chức điều khiền giao thông một cách có hiệu quả cho từng khu vực hoặc cho cả thành phố.
ở Mỹ, từ cuối năm 1950 hệ thống điều khiển giao thông tự động với trung tâm điều khiển đr thực hiện điều hành trên 30% số nút giao thông ở thành phố NewYork. ở các n−ớc nh− Canada, Đức, Pháp, Nhật... từ lâu đều đr có hệ thống điều khiển giao thông tự động mang tên nh− “Toronto”, “Berlin”...ở Nga, đến năm 1968 mới thực hiện điều khiển tự động cho 7 nút giao thông quan trọng ở Mat cơ va.
Tại Việt Nam, năm 1998 đr xây dựng và đ−a vào hoạt động một trung tâm điều khiển (loại quan sát bằng truyền hình) tại thủ đô Hà nội. ở thành phố Hồ Chí Minh cũng đr xây dựng 5 trung tâm điều khiển để điều hành giao thông cho các quận trong thành phố.
Trung tâm điều khiển có thể phân ra hai loại sau: - Trung tâm điều khiển quan sát bằng truyền hình. - Trung tâm điều khiển giao thông tự động.
- Trung tâm điều khiển quan sát bằng truyền hình.
Tại các nút giao thông, ng−ời ta sẽ đặt các Camera để từ trung tâm điều khiển có thể quan sát trực tiếp hiện trạng giao thông của từng nút trên màn hình. Từ các quan sát trực tiếp trên màn hình ở trung tâm sẽ ra lệnh điều khiển tới các nút giao thông (thay đổi chu kỳ đèn hoặc cho cảnh sát giao thông đang làm nhiệm vụ tại nút).
Nh− vậy, từ trung tâm này, không những thực hiện điều khiển trực tiếp giao thông tại nút mà quan sát qua truyền hình có thể thấy rõ đ−ợc hình ảnh về mật độ, thành phần xe chạy, tình trạng ùn tắc, nguyên nhân xảy ra tai nạn giao thông...Đồng thời qua quá trình quan trắc có thể nghiên cứu đ−ợc quy luật dòng xe, phản ứng của lái xe trong dòng, tốc độ của từng loại ph−ơng tiện đi lại trong nút...
Hệ thống điều khiển giao thông với trung tâm điều khiển quan sát bằng truyền hình có −u điểm là cơ cấu đơn giản, không tốn kém nh−ng có nh−ợc điểm là hiệu quả điều hành giao thông phụ thuộc vào kinh nghiệm của ng−ời quan sát và ra lệnh tại trung tâm.
ở n−ớc ta, các ph−ơng tiện giao thông đi lại trong các thành phố có thành phần hỗn tạp bao gồm cả thô sơ và cơ giới với l−ợng xe máy chiếm số đông trong thành phần dòng xe nên việc trang bị một trung tâm điều khiển bằng truyền hình tại các thành phố lớn là phù hợp với hoàn cảnh hiện tại của n−ớc ta.
-. Trung tâm điều khiển giao thông tự động.
Tại các nút giao thông, ng−ời ta đặt các máy đếm xe (detector) tr−ớc vạch dừng xe khoảng 20 đến 30m. Các detector này có chức năng thu nhận những thông tin số liệu cần thiết về: l−u l−ợng, mật độ, thành phần, tốc độ xe.... Các thông tin này đ−ợc truyền từ máy đếm xe về bộ điều khiển tại chỗ đặt ngay tại nút sau đó truyền về trung tâm điều khiển. Tại trung tâm điều khiển, các thông tin này sẽ đ−ợc các mày tính điện tử thu nhận và giải các bài toán tối −u về điều khiển. Kết quả của bài toán sẽ trở thành các lệnh đ−ợc truyền qua hệ thống điều khiển từ xa đến các nút giao thông và hệ thống đèn tín hiệu đặt tại nút sẽ tự động bật các pha đèn theo đúng lệnh điều khiển.
Trên các n−ớc tiên tiến, ng−ời ta th−ờng kết hợp hệ thống điều khiển giao thông tự động với quan sát truyền hình.
b. Các thiết bị của trung tâm điều khiển.
Thiết bị chủ yếu của trung tâm điều khiển bằng truyền hình bao gồm: - Các Camera truyền hình đặt tại nút giao thông: vị trí các Camera phải chắc chắn an toàn sao cho Camera có thể truyền đ−ợc toàn bộ và đúng hình ảnh hiện trạng của nút giao thông vào bất kỳ thời điểm nào trong ngày và ban đêm. Các ống truyền hình có độ nhạy phù hợp với độ sáng th−ờng xuyên thay đổi của đ−ờng và thời gian tự động thay đổi chế độ làm việc của Camera không lớn hơn 5 giây. Phạm vi quan sát của Camera từ 10 đến 500 m với bề rộng đ−ờng phố từ 10 đến 30 m. Camera phải đảm bảo quay đ−ợc trên mặt phẳng nằm ngang với góc quay ± 180o và mặt phẳng thẳng đứng với góc quay ± 45o. Trong vùng quan sát phải phân biệt đ−ợc biển số của xe chạy với tốc độ 60km/h.
- Hệ thống cáp truyền dẫn: để truyền tín hiệu hình ảnh từ Camera về trung tâm điều khiển.
- Máy thu hình: tại trung tâm điều khiển có tổng đài chuyển kênh với các máy thu hình cỡ lớn để quan sát trực tiếp hình ảnh của bất kỳ một Camera nào cần kiểm tra.
Thiết bị chủ yếu của trung tâm điều khiển tự động bao gồm:
- Các máy đếm xe (detector): các máy đếm này có nhiều loại, gồm:
+ Loại hoạt động theo xung l−ợng hơi ép, cảm ứng điện từ. Loại này đ−ợc chôn d−ới mặt đ−ờng.
+ Loại hoạt động bằng siêu âm đ−ợc treo trên không.
+ Loại hoạt động theo nguyên lý quang học đ−ợc treo hai bên đ−ờng.
- Bộ điều khiển tại chỗ (tủ điều khiển - controller): bộ điều khiển tại chỗ đ−ợc đặt ngay tại nút có chức năng thu nhận các thông tin do các detector truyền đến, sau đó truyền về tổ hợp máy tính điện tử ở trung tâm qua đ−ờng dây cáp hoặc đ−ợc ghi lại ở băng từ máy ghi tín hiệu đặt ở trung tâm.
- Hệ thống máy tính điện tử: các máy này phải có công suất và tốc độ cao cùng các phần mền đ−ợc cài đặt để giải bài toán tối −u về điều khiển. Có thể chia hệ thống máy tính này thành hai bộ phận thực hiện hai chức năng:
+ Chức năng tiếp nhận, l−u trữ, xử lý thông tin từ dạng tín hiệu sang các thông số tính toán.
+ Chức năng giải các bài toán điều khiển tối −u theo các ch−ơng trình đr đ−ợc nghiên cứu phụ thuộc vào tình huống giao thông xảy ra. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Bộ điều khiển từ xa: sau khi máy tính đr chọn đ−ợc giải pháp tối −u mà kết quả thể hiện trên các sơ đồ điều khiển với các bản đồ mạng l−ới giao thông có tỷ lệ lớn thì nhân viên điều khiển theo sơ đồ này bằng cách bấm nút hệ thống điều khiển từ xa để truyền lệnh điều khiển d−ới dạng tín hiệu ng−ợc trở lại cho bộ điều khiển tại chỗ đặt tại nút giao thông. Bộ điều khiển tai chỗ nhận và thi hành thành các lệnh điều khiển các pha đèn tín hiệu (xanh, vàng, đỏ) tại nút giao. (Rút ngắn hoặc kéo dài thời gian của các pha đèn). Trong tr−ờng hợp không có lệnh từ trung tâm điều khiển bộ phận điều khiển tại chỗ sẽ tự động điều khiển đèn tín hiệu theo các ch−ơng trình cứng đr đ−ợc cài đặt sẵn.
- Ngoài các thiết bị trên, trung tâm điều khiển còn có hệ thống Micro và điện thoại để liên lạc trực tiếp từ trung tâm đến cảnh sát giao thông đang làm việc tại nút.
11 1 1 1 4 4 4 4 3 2 Tổ hợp máy tính điện tử Trạm điều hành
Trung tâm điều khiển
1- Các Detector 2- Tủ điều khiển 3- Camera 4- Cột đèn tín hiệu
Hình 1.16. Hệ thống điều khiển tự động kết hợp với quan sát truyền hình
1.7.2. Tủ điều khiển.
a. Các yêu cầu chung với tủ điều khiển.
Tủ điều khiển là bộ phận quan trọng nhất và giá tiền cũng cao nhất của một nút giao thông điều khiển bằng đèn tín hiệu. Nó bảo đảm cho nút điều khiển bằng đèn tín hiệu khai thác đ−ợc an toàn và lâu dài. Tủ điều khiển có sự cố sẽ rất dễ dẫn đến cả hệ thống ngừng hoạt động và nút dễ xảy ra tai nạn Tủ điều khiển đ−ợc lựa chọn cần đạt đ−ợc các tính năng sau:
- Sử dụng chủ yếu nhôm hoặc thép sơn tĩnh điện làm vỏ máy, dễ điều khiển, thao tác vận chuyển dễ cũng nh− chống ăn mòn tốt.
- Tất cả những bộ phận điện tử chính của bộ điều khiển đ−ợc chứa trong một Module điều khiển. Chính vì vậy, tạo điều kiện thuận lợi cho bảo d−ỡng, dễ dàng thay thế và thời gian sử dụng dài.
- Chuyển lệnh điều khiển sang đèn tín hiệu giao thông và ng−ợc lại cần đảm bảo:
+ Vận hành yên lặng, không gây tiếng ồn. + Độ tin cậy cao.
+ Không cần bảo d−ỡng dự phòng cho bộ chuyển mạch. + Không cần đấu khóa dây liên động.
- Kiểm soát đèn cho phép dò tìm hỏng hóc ở bóng đèn đơn hoặc đôi cho cả đèn dây tóc, đèn Halogen và đèn LED. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc bảo d−ỡng và sửa chữa kịp thời, do đó cải thiện đ−ợc chất l−ợng dịch vụ.
- Dò tìm xung đột an toàn bằng bộ kiểm soát xung đột phần cứng và phần mềm để hiển thị tín hiệu và nâng cao độ an toàn cho công chúng.
- Vận hành t−ơng thích SCATS giúp hệ thống quản lý và vận hành giao thông hiệu quả.
- Cho phép dự phòng các khả năng thay đổi chu kỳ đèn và ch−ơng trình điều khiển dễ dàng.
- Dễ dàng thay đổi thông số thời gian điều khiển bằng tay tại nơi đặt tủ hoặc nhận lệnh từ trung tâm điều khiển.
- Chẩn đoán tổng thể và báo cáo vào file ghi lỗi các dữ liệu lỗi về phân chia thời gian để dễ dàng bảo d−ỡng và sửa chữa.
- Theo dõi và ghi lại điện áp để hỗ trợ việc chuẩn đoán những vấn đề nảy sinh do dao động điện áp nguồn bo mạch cực độ.
- Mô đun phần cứng:
+ 4- 16 nhóm tín hiệu (pha)
+ 0-32 đầu vào ng−ời đi bộ / bộ dò.
- Giám sát từ xa việc vân hành bộ điều khiển cũng nh− khả năng xuất dữ liệu và nhập cơ sở dữ liệu l−u trong RAM.
- Chỉ thị đèn LED luôn đủ để theo dõi trạng thái vận hành của bộ điều khiển, nh− màu sắc nhóm tín hiệu, nguồn điện thông tin, những sai sót và lỗi.
b. Các các loại tủ điều khiển.
Hiện nay, tủ điều khiển có nhiều hrng sản xuất nh− hrng SAGEM của Pháp, hrng BOSCH của CHLB Đức, hrng PHILIPS của Hà Lan, hrng GEC của Singapor…Hiện tại ở Hà Nội đang sử dụng 2 loại tủ điều khiển với những −u nh−ợc điểm sau đây:
- Tủ nội là loại tủ do một số công ty trong n−ớc tự thiết kế, chế tạo có kết cấu đơn giản, dễ sử dụng, dễ sửa chữa. Nó đáp ứng đ−ợc cho các nút giao thông nhiều nhất là 4 nhánh, với 4 đèn chính, 4 đèn đi bộ. Giá thành thấp khoảng 30 triệu đồng cho 1 tủ. Vừa qua ta đr lắp cho 5 nút đèn phục vụ SEA GAMES 22, hoạt động cho đến nay bình th−ờng. Loại tủ này có nh−ợc điểm là không kết nối đ−ợc với trung tâm điều khiển hiện có và khi cần điều khiển nút bằng hệ thống nhiều hơn hai pha. Mức độ chính xác khi hoạt động lâu dài ch−a đ−ợc khẳng định.
Một số loại tủ nội hiện có bán ở công ty chiếu sáng và thiết bị đô thị (HAPULICO), do công ty lắp ráp d−ới sự cho phép của hrng SIEMENS, bao gồm một số loại tủ nh− sau: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Tủ điều khiển THGT TTH-01
Chế tạo bằng các linh kiện điện tử và các mạch logic phân chia thời gian. Điều khiển 2 pha – 2 tín hiệu.
+ Tủ điều khiển THGT TTH-02
Điều khiển bằng thiết bị logic lập trình đ−ợc PLC-S7-200 của hrng SIEMENS đóng cắt bằng rơ le. Điều khiển 2 pha – 2 tín hiệu.
+ Tủ điều khiển THGT TTH-03
Điều khiển bằng thiết bị logic lập trình đ−ợc PLC-S7-200 của hrng SIEMENS, lập trình cố định cho từng cấu hình của nút giao thông, đóng cắt không tiếp điểm.
+ Tủ điều khiển THGT TTH-04-1
Điều khiển bằng thiết bị logic lập trình đ−ợc PLC-S7-200 của hrng SIEMENS, lập trình cố định cho từng cấu hình của nút giao thông, đóng cắt bằng contactor của hrng SIEMENS . Điều khiển 2 pha, 4 nhóm tín hiệu.
Điều khiển bằng thiết bị logic lập trình đ−ợc PLC-S7-200 của hrng SIEMENS, lập trình cố định cho từng cấu hình của nút giao thông, đóng cắt bằng contactor và rơ le của hrng SIEMENS . Điều khiển 2 pha, 4 nhóm tín hiệu.
+ Tủ điều khiển THGT TTH-04-3
Điều khiển bằng thiết bị logic lập trình đ−ợc PLC-S7-200 của hrng SIEMENS, lập trình cố định cho từng cấu hình của nút giao thông, đóng cắt bằng contactor bán dẫn không tiếp điểm Solid state relay.
+ Tủ điều khiển THGT TTH-04-3
Điều khiển bằng thiết bị logic lập trình đ−ợc PLC-S7 của hrng SIEMENS, cấu trúc theo module bản mạch ra đèn điều khiển 6, 8, 16, 24 và 32 nhóm tín hiệu.
Quy cách và kích th−ớc một số loại tủ của HAPULICO nh− bảng 1.2 sau:
Bảng 1.2. Một số loại tủ điều khiển do HAPULICO sản xuất.
TT Chủng loại dài x rộng x sâu Quy cách (mm) Số kênh ra đèn Công suất mỗi kênh Công suất toàn tủ
1 Tủ TTH-01 400x600x250 6 880 W 2200 W 2 Tủ TTH-02 400x400x180 6 880 W 2200 W 3 Tủ TTH-03 1000x600x350 10 880 W 2200 W 4 Tủ TTH-04-1 600x800x250 6 880 W 2200 W 5 Tủ TTH-04-2 1000x600x350 10 880 W 2200 W 6 Tủ TTH-04-3 1000x600x350 10 880 W 2200 W
- Tủ ngoại ở Hà Nội đr và đang dùng tủ của các hrng sau:
+ Tủ của hrng SAGEM đ−ợc sản xuất theo tiêu chuẩn của Pháp đr lắp cho hơn 100 nút đèn tại Hà Nội hoạt động ổn định trong nhiều năm nay. Tủ này thuận lợi cho kết nối về trung tâm. Nh−ợc điểm là giá thành đắt (khoảng 150 triệu đồng cho 1 tủ) đồng thời điều kiện cung cấp khó khăn.
+ Tủ của hrng SIEMEN đ−ợc sản xuất theo tiêu chuẩn của Đức đr lắp tại 2 nút Hàng Bông, hoạt động ổn định từ năm 1999 đến nay. Tủ này có bán tại Công ty Chiếu sáng và thiết bị đô thị. Có −u nh−ợc điểm giống nh− tủ SAGEM.
+ Tủ ngoại Singapor sản xuất theo tiêu chuẩn Mỹ, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu điều khiển và kết nối về trung tâm. Tủ đr đ−ợc chọn trang bị cho các nút giao thông Hà Nội trong dự án tăng c−ờng năng lực giao thông cho Hà Nội. Nên chọn loại tủ này cho các nút có yêu cầu kết nối về trung tâm.
1.7.3. Đèn tín hiệu.
a. Cấu tạo chung của đèn.
- Thân đèn: có thể chế tạo bằng các loại vật liệu sau:
+ Tôn dập. + Nhôm đúc. + Nhựa PVC.