thuyet minh do an tot nghiep tienluc PHẦN CHUYÊN ĐỀ TÌM HIỂU BIỆN PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KHAI THÁC HỆ THỐNG ĐÈN TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN GIAO THÔNG Ở HÀ NỘI Chương mở đàu MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1 Đặt vấn đề Việt Nam nói chung, Hà Nội nói riêng đã và đang chuyển biến rất nhanh để phát triển kinh tế Muốn vậy hệ thống giao thông vận tải tất yếu phải đi trước một bước, xây dựng cải tạo hệ thống đường sá, quy hoạch và phát triển phương tiện có định hướng, tạo tiền đề phát triển kinh tế.
1 Về hệ thống điều khiển GTĐT ở Hà Nội
1 1 Giới thiệu sơ lược về đèn tín hiệu giao thông ở Hà Nội
1 1 1 Lịch sử sử dụng đèn ở Hà Nội
Lịch sử phát triển của việc điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu ở thủ đô Hà Nội được tóm tắt như sau:
Từ năm 1964, hệ thống đèn giao thông đầu tiên được lắp đặt tại ngã tư Tràng Tiền, Hàng Đào, Cửa Nam với phương thức sử dụng 3 công tắc điện bật tay Đến năm 1970, công tắc xoay với các tiếp điểm khác nhau đã được giới thiệu Sau sự kiện giải phóng Sài Gòn năm 1975, thành phố Hà Nội đã có 5 nút giao thông được trang bị đèn điều khiển.
+ Trần Hưng Đạo – Bà Triệu
Thực tế vẫn là công tắc xoay do 1 cảnh sát theo dõi các dòng xe đi ở ngã tư điều khiển
Từ năm 1980 đến 1990, các nhà lãnh đạo cảnh sát giao thông đã sử dụng phương thức điều khiển bằng tay do thiếu điện trong giờ cao điểm, dẫn đến việc 15 bộ đèn tín hiệu không được sử dụng thường xuyên Các bộ đèn này có công nghệ và hình thức lạc hậu, không đáp ứng được yêu cầu giao thông Trước năm 1994, nhiều cụm đèn ở Hà Nội đã được xây dựng, nhưng do các đơn vị sản xuất phụ tùng lạc hậu, chúng không thỏa mãn điều kiện làm việc và nhu cầu giao thông Hơn nữa, tín hiệu tại các nút giao thông hoạt động độc lập, gây ra tình trạng ùn tắc, khi một nút giao thông bị tắc thì nút khác lại gia tăng lưu lượng.
Năm 1994, Hà Nội đã phê duyệt dự án xây dựng hệ thống đèn tín hiệu giao thông tự động, bao gồm 35 cụm đèn, 6 camera, 4 thiết bị phát hiện và một trung tâm điều khiển đặt tại 40 Hàng Bài.
- Năm 1996, thành phố đã tiến hành xây dựng hệ thống đèn tín hiệu đợt 2 Gồm
Hệ thống giao thông thành phố đã được cải thiện đáng kể nhờ vào việc lắp đặt 60 cụm đèn tín hiệu, 14 camera và 5 detector hiện đại từ hãng SILEC Những thiết bị này không chỉ mang lại nhiều ưu điểm trong quá trình vận hành mà còn góp phần giải quyết hiệu quả các vấn đề giao thông Chính sách đầu tư thông minh này đã thúc đẩy sự phát triển của đô thị, giúp thành phố ngày càng vươn lên ngang tầm với các đô thị trong khu vực và trên thế giới.
- Cho đến nay sau hơn 10 năm triển khai trên thành phố Hà Nội đã có trên 200 nút giao thông điều khiển bằng đèn tín hiệu
Đèn tín hiệu giao thông mang lại nhiều lợi ích thiết thực, đặc biệt là trong việc đảm bảo an toàn cho người tham gia giao thông Việc ra đời của đèn tín hiệu giao thông xuất phát từ nhu cầu cần thiết để điều tiết lưu lượng xe cộ và giảm thiểu tai nạn Nhờ có đèn tín hiệu, các phương tiện và người đi bộ có thể tuân thủ quy tắc giao thông một cách hiệu quả hơn, từ đó tạo ra một môi trường giao thông an toàn và trật tự hơn.
Giao thông đô thị ngày càng phát triển, dẫn đến sự gia tăng số lượng phương tiện tham gia lưu thông, gây khó khăn và gia tăng ùn tắc cũng như tai nạn giao thông Để giải quyết những vấn đề này, hệ thống đèn tín hiệu giao thông đã được ra đời với mục tiêu cơ bản là cải thiện tình hình giao thông và đảm bảo an toàn cho người tham gia giao thông.
- Cải thiện điều kiện giao thông
- Nâng cao an toàn giao thông
Đèn tín hiệu giao thông có tác động tích cực đến việc cải thiện điều kiện giao thông, giúp lập lại trật tự, giảm ùn tắc giả tạo và xung đột giữa các luồng xe Nhờ đó, tốc độ trung bình của các phương tiện tăng lên, tiết kiệm thời gian di chuyển và giảm chi phí nhiên liệu, đồng thời giảm ô nhiễm không khí Ngoài ra, việc sử dụng đèn tín hiệu còn nâng cao an toàn giao thông bằng cách giảm xung đột giữa các phương tiện, dẫn đến giảm tai nạn và tiết kiệm chi phí xã hội cho việc sửa chữa xe cộ và chăm sóc nạn nhân Thực tế cho thấy, việc lắp đặt đèn tín hiệu có thể giảm tới 45% số vụ tai nạn so với trước đây.
Hệ thống điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu không chỉ làm cho thủ đô trở nên văn minh và hiện đại hơn, mà còn nâng cao ý thức chấp hành luật giao thông của người dân.
1 2 Giới thiệu cấu trúc hệ thống điều khiển tự động đèn tín hiệu giao thông
1 2 1 Sơ đồ cấu trúc và công nghệ làm việc
1 2 2 Các thiết bị tại trung tâm
Xem xét cấu trúc của hệ thống điều khiển giao thông tự động ta thấy được hầu hết các thiết bị của trung tâm điều khiển:
Tủ điều khiển đèn tín hiệu
Tủ đ iề u k h iể n tr u n g tâ m Bả n đ ồ t ờ n g
Tổ n g đ à i đ iệ n th o ạ i M à n h ìn h c a m e ra P h ò n g p h á t t h a n h
Ba n c h ỉ h u y và đ iề u p h ố i M á y t ín h c á n h â n M à n h ìn h m ô tả
B ộ x ử lý tru n g tâ m (m á y t ín h c h ủ ) Th iế t b ị lu u tr ữ Số liệ u đ ầ u ra đ ầ u v à o (B ă n g đ ĩa m á y i n ) * t ổ h ợ p đ iề u p h ố i c h ỉ h u y * t ổ h ợ p tín h to á n đ iề u k h iể n tr u n g tâ m đ iề u k h iể n
Lo a p h á t t h a n h C a m e ra th u C ả n h sá t g ia o th ô n g
Biể n b á o h iệ u G T Đ è n tín h iệ u Th iế t b ị đ o đ ế m x e Tủ đ iề u k h iể n k h u v ự c h o ặ c 1 n ú t g ia o th ô n g th iế t b ị n g o ạ i v i sơ đồ c ấu tr úc c ủa hệ thố ng
Từ ôtô C.S trê n ®uêng Đ iện thoạ i C.S
Xá c định thời gian xe chạ y ở cuối hành trì nh
Trạ m phá t thanh thành phố
Thông tin về giao thông cho tù ng xe
Loa phá t thanh trê n đuờng
Biển bá o điện tử phôc vô nhu cÇu khá c về giao thông
Tủ đ iề u k h iể n t ín h iệ u đ è n ở t h ự c đ ịa đ u ợ c n ố i v ề t ru n g t â m Tủ đ iề u k h iể n d ấ u h iệ u g ia o t h ô n g k h á c ở t rê n đ u ờ n g Li ê n h ệ t ớ i 1 t ru n g t â m k h á c h a y tr u n g t â m p h ụ
TH U T H ậ P V à X ử L ý T H Ô N G T IN D ịC H V ụ T H Ô N G T IN V ề G IA O T H Ô N G
PHò NG điều phố i c hỉ huy
- Má y tính thu nhận và xử lý thông tin
- Má y in, thiết bị luu trữ
- Tủ điều khiển đè n tín hiệu
- Bàn làm việc của chỉ huy: má y tính, má y in
- Cá c màn hì nh video theo dõi bằng camera
- Bản đồ tuờng mạ ng G.T.T.P
Máy in, máy tính, máy vẽ biểu đồ, điện thoại
Bản đồ tường mạng GTTP
Các màn hình Video theo dõi bằng camera
Hiện nay, hầu hết các thiết bị được sử dụng đều đến từ hãng SILEC (Pháp) Tuy nhiên, một số thiết bị như máy tính, máy in và thiết bị phát thanh có thể thay thế bằng sản phẩm của các hãng khác nhưng vẫn đảm bảo tính năng tương đương.
1 2 3 Các thiết bị ngoại vi
1 2 3 1 Mô tả về thiết bị đèn tín hiệu giao thông
Khái niệm cơ bản về đèn tín hiệu giao thông và cấu tạo của đèn tín hiệu giao thông
Đèn tín hiệu giao thông là thiết bị quan trọng trong việc điều khiển giao thông, đặc biệt tại các nút giao thông Thiết bị này sử dụng ba màu sắc cơ bản: xanh, vàng và đỏ, với hình dạng tròn, được lắp đặt theo chiều thẳng đứng hoặc nằm ngang.
Đèn tín hiệu giao thông là một thiết bị ngoại vi quan trọng trong hệ thống điều khiển tự động giao thông, bao gồm nhiều loại khác nhau Đèn giao thông có kích thước và hình dáng đa dạng, tùy thuộc vào từng quốc gia sản xuất và tiêu chuẩn kỹ thuật cụ thể, nhưng nhìn chung chúng đều có những đặc điểm chung nhất định.
Hộp đèn được phân tích với các thành phần quan trọng như kính bảo vệ màu có thấu kính thích nghi với nguồn sáng, joăng khít tại cửa, và lỗ đục sẵn để lắp ráp Nó còn có vòng xoay định hướng với mốc, định vị để gắn với bản tương phản, cùng khả năng lắp ráp nhanh chóng bằng các cái kẹp Thiết kế đặc biệt cho phép lắp ráp nhiều kiểu hộp đèn khác nhau, với các kích thước đa dạng cho nhiều loại đèn.
Kích thước và hình dạng đèn tín hiệu trong” Điều lệ báo hiệu đường bộ22TCN237-01”
Với hình dáng bề ngoài như sau:
Ngoài ra còn có đèn một màu, đèn hai màu:
Hoặc loại có bản tương phản:
Các loại đèn này đều là loại đèn hiện đại có chung các đặc điểm sau:
Chất liệu khoang đèn Polycacbonat sơn đen Lưỡi trai che nắng
Hệ thống chống mất cắp Thiết bị chống bụi và chống nước, chống chấn động là 6 poales Góc toả sáng lớn hơn 5 0
Thấu kính lọc màu bằng Polycacbonat nổi bật với độ bền cao, khả năng chịu va đập và chấn động tốt Bên trong, cấu trúc vân hoa giúp phân bố ánh sáng đều trong không gian, mang lại hiệu quả sử dụng tối ưu.
Đối với đèn sử dụng nguồn sáng từ khí thắp (bóng huỳnh quang), các thấu kính lọc màu sẽ có màu trắng Trong khi đó, đối với đèn sử dụng nguồn sáng từ sợi đốt, các thấu kính sẽ mang màu sắc tương ứng với tín hiệu của đèn.
Đèn tín hiệu giao thông Halogen là nguồn sáng lý tưởng cho các ứng dụng tín hiệu giao thông, với thiết kế đặc biệt cho phép thay thế trong vòng 12 tháng Đèn không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn duy trì ánh sáng thực trong suốt thời gian sử dụng mà không bị biến đổi Dây tóc cực ngắn của đèn Halogen giúp tối ưu hóa hiệu quả của hệ thống quang học, mang lại chùm ánh sáng thực hoàn hảo.
TỔ CHỨC PHA NÂNG CAO HIỆU QỦA
1 Mục đích đặt đèn tín hiệu điều khiển giao thông
Để quản lý giao thông hiệu quả, nhiều quốc gia đã nghiên cứu và thiết lập các tiêu chuẩn riêng cho việc lắp đặt đèn tín hiệu giao thông, tập trung vào những vấn đề chính liên quan đến an toàn và hiệu quả di chuyển.
- Hiệu quả về an toàn (Giảm tai nạn giao thông cả về số lượng cũng như mức độ nguy hiểm)
- Giảm ùn tắc (giảm thời gian chờ cho hướng giao thông nào đó)
- Tăng khả năng thông hành
- Tối thiểu hoá tổn thất thời gian chậm xe cho cả nút
- Giảm chiều dài xếp hàng chờ trên đường
- Giảm rủi ro, điều kiện xấu cho khu xây dựng 2 bên đường (ồn, bụi, ) do hàng chờ
- Giảm thiểu số lượng xe dừng của một nhóm làn hay tất cả
- Giảm giá thành xây dựng, bảo trì và liên kết tốt với chỗ khác
Mặc dù các mục tiêu đặt đèn giao thông không luôn đồng hành và có thể không tuyến tính, việc tăng tốc độ xe tại các nút giao có thể dẫn đến gia tăng cả số lượng và mức độ nghiêm trọng của tai nạn.
Để đạt được sự cân bằng giữa các mục tiêu và quản lý hiệu quả các hàng chờ, cần chú trọng đến việc tổ chức pha một cách hợp lý Điều này không chỉ giúp giảm thiểu thời gian chờ đợi mà còn giải quyết các vấn đề tâm sinh lý của người đi đường Sự phối hợp nhịp nhàng giữa các yếu tố này sẽ tạo ra trải nghiệm tốt hơn cho tất cả mọi người.
Các chế độ làm việc của đèn giao thông được phân chia dựa trên các điều kiện thực tế khác nhau Mỗi chế độ hoạt động nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả cho việc điều tiết giao thông.
- Làm việc độc lập: các thiết bị làm việc độc lập không có các quan hệ tới các thiết bị ở nút giao thông khác
- Điều khiển theo chương trình cứng: chương trình đã được lập sẵn với các chu kỳ đèn đã được đặt sẵn không thay đổi
+ Ưu điểm: Đơn giản và làm cho người sử dụng quen + Nhược điểm: Không thích hợp với giao thông
Điều khiển theo chương trình mềm cho phép điều chỉnh chế độ phân pha linh hoạt dựa trên các điều kiện thực tế và thời gian trong ngày, gọi là điều khiển thích nghi Phương pháp này chủ yếu dựa vào việc đo lường và đếm vận tốc, thành phần và lưu lượng, do đó cần sử dụng các máy đếm để đảm bảo tính chính xác trong quá trình điều khiển.
+ Ưu điểm: Điều khiển thích nghi thời gian tổn thất ít
Nhược điểm của hệ thống này là cần có một hệ thống tín hiệu hiện tại, đồng thời các máy đếm (Detetor) hiện tại không thể đo đếm xe máy và xe đạp Điều này dẫn đến việc không thể tự động phát hiện sự thay đổi trong giao thông, làm cho việc áp dụng hệ thống này tại Việt Nam gặp khó khăn.
Điều khiển nửa cứng là phương pháp sử dụng các công cụ thủ công để nhận diện đặc điểm giao thông và điều chỉnh chu kỳ đèn tín hiệu dựa trên thời gian lưu thông trong ngày.
+ Nhược điểm: sử dụng cho điều khiển phối hợp không thuận lợi
Điều khiển phối hợp là phương pháp điều khiển giao thông hiện đại, áp dụng cho một tuyến đường hoặc một khu vực nhất định nhằm tối ưu hóa lưu thông (làn sóng xanh) Để thực hiện điều này, cần nghiên cứu tình hình giao thông tại các nút giao liên quan, từ đó tính toán và phối hợp điều khiển giữa chúng, đảm bảo hiệu quả cao và xây dựng hệ thống điều khiển tự động.
+ Trung tâm điều khiển hệ thống giao thông tự động gồm có 2 phòng chính là :
+ Nguồn điện (có dự trữ) + Tủ điều khiển (có máy tính với bộ xử lý lớn) + Tủ camera
+ Bàn làm việc của chỉ huy + Màn hình
+ Bản đồ tường: bao gồm toàn bộ hệ thống đèn ở các nút: Đèn xanh, đỏ, vàng : Bình thường Nháy vàng : Trục trặc đèn Không chạy : hỏng nặng
+ Tủ điều khiển+ Camera+ Detector+ Đường dây+ Biển báo điện tử+ Điện thoại+ Phát thanh
Hệ thống giao thông hoạt động bằng cách thu thập thông tin từ các detector và camera trên đường, sau đó gửi về tủ điều khiển Tại đây, tủ điều khiển sẽ xử lý sơ bộ thông tin và chuyển tiếp đến trung tâm điều khiển Trung tâm sẽ phân tích dữ liệu và đưa ra quyết định điều khiển giao thông Các quyết định này được truyền tải qua hệ thống phát thanh và điện thoại đến tủ điều khiển, từ đó điều chỉnh tín hiệu và bảng điện tử để thông báo cho các phương tiện giao thông.
- Điều khiển giao thông bằng đèn tín hiệu ở nút giao thông Ở các nút giao thông các phương tiện giao thông được điều khiển bằng các đèn tín hiệu:
Phương pháp tổ chức pha là một giải pháp quan trọng trong việc điều khiển các phương tiện giao thông Bằng cách phân chia thời gian cho các luồng xe tại các nút giao thông, phương pháp này giúp giảm thiểu hoặc loại bỏ các xung đột giao thông, từ đó nâng cao hiệu quả lưu thông và đảm bảo an toàn cho người tham gia giao thông.
Pha điều khiển là sự kết hợp giữa các nhịp cơ bản và nhịp trung gian, nhằm tạo ra các tín hiệu chỉ thị cho một hoặc nhiều luồng xe Việc phân chia các xung đột theo thời gian được gọi là phân pha.
Chu kỳ điều khiển trong nút giao thông bao gồm tổng hợp tất cả các pha điều khiển Nói cách khác, chu kỳ là sự lặp lại tuần tự của từng pha trong quá trình điều khiển giao thông.
Phân tích một chu kỳ ta thấy nó gồm các bước:
- Bước cơ bản (xanh - đỏ )
Thời gian một chu kỳ (thường từ 60 giây cho đến 120 giây(tối đa))
+ Với kiểu chu kỳ cũ
Ta nhận thấy rằng bước X1 và Đ1 có thời gian bằng nhau và X2-Đ2 bằng nhau Thời gian bước trung gian V ở các nhịp là như nhau 3÷4 giây
Phân tích kỹ càng ta có:
Đèn tín hiệu xanh X1 cho phép các phương tiện di chuyển qua nút giao thông theo hướng A – B, bao gồm cả các phương tiện rẽ trái Đồng thời, đèn dành cho người bộ hành ở hai hướng C – D cũng bật xanh, cho phép người đi bộ qua đường Tuy nhiên, thời gian đèn xanh dành cho người bộ hành ngắn hơn so với thời gian đèn xanh X1, nhằm đảm bảo người bộ hành có thể qua đường an toàn trước khi đèn xanh X2 ở hướng C – D bật sáng.
Với pha 2 thì ngược lại khi X2 bật sáng thì các phương tiện theo hướng C – D được phép thông qua nút, người bộ hành ở hai hướng A – B được qua đường
Giữa tín hiệu giao thông xanh (X) và đỏ (Đ) có tín hiệu vàng (V) đóng vai trò quan trọng, giúp người tham gia giao thông nhận biết Tín hiệu vàng báo cho người đang ở tín hiệu xanh dừng lại, trong khi người ở tín hiệu vàng chuẩn bị di chuyển Điều này giúp người cuối cùng trong tín hiệu xanh kịp thời vượt qua nút giao thông trước khi tín hiệu đỏ hoạt động, từ đó giảm nguy cơ va chạm.
Thời gian X1-X2 và Đ1-Đ2 của chu kỳ đèn cũ có thể được điều chỉnh bằng nhau hoặc khác nhau, tùy thuộc vào lưu lượng xe qua nút giao giữa hai hướng A-B và C-D, cũng như cấp hạng đường ở cả hai hướng.
Với chu kỳ đèn kiểu cũ này thi tai nạn thường hay xảy ra ở nhịp trung gian (V)
Với chu kỳ đèn kiểu mới: ® ® ® ® c hu kú
Chu kỳ đèn mới cũng có:
- Các bước cơ bản: xanh (X), đỏ (Đ)
- Bước trung gian: vàng (V) Ở đây thời gian X1-Đ1, X2-Đ2 không bằng nhau, thời gian vàng không thay đổi Phân tích kỹ :
