Hệ thống giao thông thông minh (ITS) và khả năng ứng dụng ở Việt Nam MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU . 1. ĐẶT VẦN ĐỀ 4 2. MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP, NHIỆM VỤ VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI. .4 2.1. Mục tiêu 2.2. Phương pháp nghiên cứu . 2.3. Nhiệm vụ của đề tài . 2.4. Ý nghĩa của đề tài . CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH (ITS) . 1.1. Lịch sử ra đời và phát triển của ITS 1.2. Khái niệm về hệ thống giao thông thông minh . CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH (ITS) . 2.1. Hạ tầng giao thông thông minh (Intelligent infrastructure) 2.1.1. Hệ thống quản lý trục giao thông chính (Arterial Management) . 2.1.1.1. Hệ thống giám sát (Surveillance) 2.1.1.2. Hệ thống điều khiển giao thông (Traffic Control) 2.1.1.3.Hệ thống quản lý làn đường (Lane Management) . 2.1.1.4. Hệ thống quản lý bãi đỗ xe (Parking Management) . 2.1.1.5.Hệ thống phổ biến thông tin (Information Dissemination) 2.1.1.6. Hệ thống cưỡng chế (Enforcement) 2.1.2.Hệ thống quản lý đường cao tốc (Freeway Management) . 2.1.2.1. Hệ thống giám sát (Surveillance) 2.1.2.2. Hệ thống điều khiển trên đoạn đường dốc (Ramp Control) 2.1.2.3.Hệ thống quản lý làn đường (Lane Management) . 2.1.2.4. Hệ thống quản lý vận tải và các sự kiện đặc biệt (Special Event Transportation Management) 2.1.2.5. Phổ biến thông tin (Information Dissemination) . GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh 1 Hệ thống giao thông thông minh (ITS) và khả năng ứng dụng ở Việt Nam 2.1.2.6. Cưỡng chế (Enforcement) . 2.1.3. Hệ thống an toàn và ngăn ngừa tai nạn (Crash Prevention and Safety) 2.1.3.1. Hệ thống cảnh báo hình dạng con đường (Road Geometry Warning) . 2.1.3.2. Hệ thống cảnh báo tại nơi giao nhau đường sắt và đường bộ (Highway- Rail Crossing Warning Systems) 2.1.4. Hệ thống quản lý đường trong các điều kiện thời tiết (Road Weather Management). . 2.1.4.1. Giám sát, theo dõi và dự báo (Surveillance, Monitoring, & Prediction) 2.1.4.2. Phổ biến thông tin – tư vấn chiến lược (Information Dissemination – Adisory Strategies) 2.1.4.3. Kiểm soát giao thông - kiểm soát chiến lược (Traffic Control – Control Strategies) 2.1.4.4. Phản ứng & điều trị chiến lược (Response & Treatment – Treatment Strategies) 2.1.5. Hệ thống vận hành và bảo trì đường bộ (Roadway Operation and Maintenance) . 2.1.5.1. Phổ biến thông tin (Information Dissemination) . 2.1.6. Hệ thống quản lý vận tải hành khách (Transit Management) 2.1.7. Hệ thống quản lý sự cố giao thông (Traffic Inciddent Management) 2.1.8. Hệ thống quản lý khẩn cấp. (Emergency Management) 2.1.9. Hệ thống trả tiền, thanh toán điện tử (Electronic Payment & Pricing) 2.1.10. Hệ thống thông tin du lịch (Traveler Information) 2.1.11. Hệ thống quản lý vận tải đa phương thức (Intermodal Freight) 2.1.12. Hệ thống điều hành xe chở container (Commercial Vehicle Operations) . 2.2. Phương tiện thông minh (Intelligent Vehicles) . 2.2.1. Hệ thống ngăn ngừa va chạm (Collision Avoidance) 2.2.2. Hệ thống hỗ trợ người lái (Driver Assistance) . 2.2.3. Hệ thống cảnh báo va chạm (Collision Notification) . CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH (ITS) 3.1. Ứng dụng của ITS trên thế giới. 3.1.1. Hệ thống quản lý giao thông(Traffic Management System) GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh 2 Hệ thống giao thông thông minh (ITS) và khả năng ứng dụng ở Việt Nam 3.1.2. Đèn giao thông thông minh 3.1.3. Hệ thống bãi giữ xe thông minh . 3.1.4. Thiết bị "lái xe" thông minh 3.2. Ứng dụng ITS ở Việt Nam 3.2.1. Các ứng dụng ITS ở Việt Nam hiện nay 3.2.1.1. Đưa hệ thống ITS vào đường cao tốc . 3.2.1.2. Xây dựng các trạm thu phí tự động. . 3.2.1.3. VOV giao thông . 3.2.1.4. Bãi giữ xe nhiều tầng . 3.2.2 Các ứng dụng ITS ở Việt Nam trong tương lai . 3.2.2.1. Hệ thống điều khiển giao thông thành phố thông minh 3.2.2.2. Hệ thống tự động báo kẹt xe . KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ . TÀI LIỆU THAM KHẢO . GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh 3 Hệ thống giao thông thông minh (ITS) và khả năng ứng dụng ở Việt Nam LỜI MỞ ĐẦU 1. ĐẶT VẦN ĐỀ. Ngày nay, với sự bùng nổ về khoa học kỹ thuật và công nghệ thông tin, tốc độ đô thị hoá ngày càng phát triển, nhu cầu đi lại của con người ngày càng cao. Tuy nhiên cở sở hạ tầng, hệ thống giao thông hiện nay chưa đáp ứng đủ nhu cầu đó. Hiện tượng ùn tắc xảy ra thường xuyên, liên tục trên hầu khắp các tuyến phố, môi trường ngày càng ô nhiễm. Hàng ngày cũng xảy ra không biết bao nhiêu vụ tai nạn thương tâm. Trước sự bức bách đó đòi hỏi phải có một giải pháp để giải quyết vấn đề nói trên. Hệ thống giao thông thông minh (ITS- Intelligent Transport System) đã được ra đời để đáp ứng hiện thực đó. Tại các nước phát triển như Mỹ, Trung Quốc, Pháp, Nhật Bản…, khái niệm “Hệ thống giao thông thông minh” không còn xa lạ. Cụ thể, đó là việc đưa công nghệ cao của thông tin - truyền thông ứng dụng vào cơ sở hạ tầng và trong phương tiện giao thông (chủ yếu là ô tô), tối ưu hoá quản lý, điều hành nhằm giảm thiểu ùn tắc, tai nạn, tăng cường năng lực vận tải hành khách… Tất cả những thứ đó đã giúp cải thiện rõ rệt tình hình giao thông. Con người ngày được thoải mái hơn khi đi ra đường không còn chứng kiến những cảnh tắc đường cả cây số. 2. MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP, NHIỆM VỤ VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI. 2.1. Mục tiêu. + Tìm hiểu về hệ thống giao thông thông minh (ITS). + Tìm hiểu những ứng dụng của hệ thống trên thế giới và ở Việt Nam 2.2. Phương pháp nghiên cứu. + Khai thác những tài liệu hiện có về giao thông thông minh hiện nay. + Sử dụng những ứng dụng đã được thực hiện và thành công cả ở trong nước và trên thế giới. + Tiến hành thử nghiệm trong phạm vi nhỏ có thể thực hiện được rồi dần dần áp dụng rộng rãi. GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh 4 Hệ thống giao thông thông minh (ITS) và khả năng ứng dụng ở Việt Nam 2.3. Nhiệm vụ của đề tài. + Nghiên cứu tổng quan về hệ thống giao thông thông minh. + Nghiên cưú những ứng dụng của hệ thống trên thế giới. + Tìm hiểu những ứng dụng của hệ thống ở Việt Nam hiện nay và khả năng áp dụng trong tương lai đã góp phần gì cho việc cải thiện tình hình giao thông. 2.4. Ý nghĩa của đề tài. Với tình hình giao thông hiện nay, sử dụng hệ thống giao thông thông minh là một trong những đòi hỏi cấp thiết cần được quan tâm, tìm hiểu kỹ lưỡng. Hệ thống giao thông thông minh là một trong những hệ thống an toàn và cần thiết cho chúng ta hiện nay. Tại Việt Nam, hệ thống giao thông thông minh đã xuất hiện từ khá lâu nhưng còn nhỏ lẻ và chưa hiệu quả. Vì tất cả những lý do trên mà nhóm sinh viên chúng em đã mạnh dạn bắt tay vào chọn đề tài nghiên cứu: “Hệ thống giao thông thông minh (ITS- Intelligent Transport System) và những ứng dụng của nó tại Việt Nam”. GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh 5 Hệ thống giao thông thông minh (ITS) và khả năng ứng dụng ở Việt Nam CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH (ITS) 1.1. Lịch sử ra đời và phát triển của ITS. ITS (Intelligent Transport System) là khái niệm xuất phát từ Nhật Bản, bắt đầu từ những năm 1980. ITS được xúc tiến như một dự án quốc gia tại Nhật Bản. Từ năm 1993, Hội nghị ITS quốc tế được tổ chức hàng năm với sự tham gia của các chuyên gia về lĩnh vực giao thông vận tải đại diện cho các quốc gia và các hãng danh tiếng trên thế giới sản xuất vật liệu mới, thiết bị thông tin hiện đại, ô tô, tầu hỏa và các loại phương tiện giao thông khác. Hội nghị ITS quốc tế lần thứ 13 được tổ chức tại London từ ngày 12/10/2006. Các chủ đề chính được thảo luận tại các hội thảo là an toàn giao thông, hạn chế ô nhiễm môi trường, chống ùn tắc giao thông, sản xuất các phương tiện giao thông thông minh, thiết bị an toàn giao thông . Qua đó có thể thấy: ITS đã khai thác khả năng công nghệ tiên tiến sẵn có của nhiều lĩnh vực nhằm cải thiện giao thông với các mức độ khác nhau. Chương trình ITS của một số nước được nghiên cứu và ứng dụng rất đa dạng, hiệu quả với các mức độ khác nhau. Tùy theo đặc điểm của mỗi quốc gia mà tập trung vào các lĩnh vực chính sau đây: Hoàn thiện kết cấu hạ tầng đường bộ, xử lý khẩn cấp các sự cố giao thông; Hiện đại hóa các trạm thu phí tự động, trạm cân điện tử; Quản lý các đường trục giao thông chính; Hệ thống thông tin cho người tham gia giao thông; Phổ cập giao thông tiếp cận; Khai thác, điều hành hệ thống giao thông công cộng tiên tiến (xe buýt, đường sắt đô thị, trung tâm đèn đường tín hiệu); Cải thiện các vấn đề về thể chế, nguyên tắc giao thông tại các nút giao cắt; Nghiên cứu sản xuất phương tiện giao thông thông minh; ứng dụng công nghệ tin học, điện tử trong đào tạo, sát hạch và quản lý lái xe. Thời gian qua, tại một số nước châu Âu, châu Mỹ, châu Á, khu vực ASEAN và đặc biệt là thành phố Bangkok - Thailand thì việc triển khai ITS đã GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh 6 Hệ thống giao thông thông minh (ITS) và khả năng ứng dụng ở Việt Nam có những thành công nhất định góp phần giải quyết ách tắc giao thông đô thị nâng cao năng lực vận tải. Tại đó, người ta đã thành lập các cơ quan điều hành. Ví dụ ở Mỹ đã có một Văn phòng điều phối chung về chương trình ITS trực thuộc Cục Đường bộ Liên bang - Bộ GTVT. Văn phòng này cấp kinh phí cho việc phát triển cơ sở dữ liệu để phân tích tổng hợp dữ liệu và đưa ra những công nghệ, ứng dụng tối ưu cho ITS đó là: Thu thập dữ liệu đường bộ, điều kiện giao thông; Thu thập dữ liệu cho mạng lưới thông tin đối với các phương tiện tham gia giao thông; Phân tích cơ sở dữ liệu để tính toán, đầu tư cho ITS; Xác lập giải pháp hữu hiệu, an toàn cho người và các đối tượng tham gia giao thông. Ở Việt Nam chúng ta cũng đã từng bước tiếp cận, nghiên cứu, vận dụng ITS vào các lĩnh vực: Thu phí đường bộ; Kiểm soát tải trọng ô tô tải nặng; Sát hạch lái xe. Một loạt đề tài nghiên cứu khoa học đã được triển khai và thu được kết quả khả quan. Điển hình là hệ thống thiết bị thu phí đường bộ đã lắp đặt, thử nghiệm trên xa lộ An Sương- An Lạc; Thiết bị sát hạch lái xe tự động (chương trình KT-KT) đã thành công tại Phú Thọ, Bắc Ninh, Đà Nẵng và nhiều tỉnh thành trong cả nước. Sắp tới đây, việc ứng dụng chu kỳ đèn tín hiệu giao thông theo đề tài: “Làn sóng xanh” nhằm điều tiết tối ưu đèn đường tín hiệu tại Thủ đô Hà Nội, TP.Hồ Chí Minh cũng sẽ góp phần nâng cao hiệu quả giao thông, hạn chế ùn tắc phương tiện đang lưu hành cũng sẽ được nghiên cứu triển khai. Qua đó thấy rằng: Hệ thống giao thông thông minh - ITS có một vị trí quan trọng trong sự nghiệp phát triển GTVT của mỗi quốc gia và đặc biệt là với tình trạng giao thông của Việt Nam hiện nay. Hội nghị ITS quốc tế lần thứ 14 sẽ được tổ chức tại Bắc Kinh (Trung Quốc) năm 2007 và tiếp theo năm 2008 sẽ tổ chức tại New York (Hoa Kỳ). Các chủ đề chính được thảo luận tại hội thảo cũng vẫn là vấn đề an toàn, hạn chế ô nhiễm môi trường, chống ùn tắc giao thông, sản xuất các phương tiện giao thông thông minh song chắc chắn sẽ ở cấp độ công nghệ tiên tiến hơn. GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh 7 Hệ thống giao thông thông minh (ITS) và khả năng ứng dụng ở Việt Nam 1.2. Khái niệm về hệ thống giao thông thông minh. ITS (Intelligent Transport System) là sự ứng dụng công nghệ cao điện tử tin học và viễn thông để điều hành và quản lý hệ thống giao thông vận tải. ITS được coi là một hệ thống lớn, trong đó con người, phương tiện giao thông, mạng lưới đường giao thông là các thành phần của hệ thống, liên kết chặt chẽ với nhau. ITS được hoạch định để giảm bớt tắc nghẽn giao thông, bảo đảm an toàn, giảm nhẹ những tác động xấu tới môi trường, tăng cường năng lực vận tải hành khách. Không những trong lĩnh vực giao thông đường bộ, ITS còn được áp dụng với hàng không, đường sắt, đường sông và cả trong đường biển; song đa dạng và hiệu quả hơn cả vẫn là trong giao thông vận tải đô thị. Hệ thống giao thông thông minh (ITS) là hệ thống giao thông được áp dụng hoàn hảo công nghệ tiên tiến và phần mềm máy tính vào các thiết bị kiểm soát, chỉ dẫn, điều khiển, thông tin liên lạc để nâng cao năng lực giao thông trên các tuyến đường cũng như trong các loại hình vận tải. Sự định nghĩa đơn giản này đã và đang có những thay đổi tốt trong công tác vận hành, quản lý hệ thống giao thông nói chung và giao thông đô thị nói riêng ở một số nước trên thế giới. Những thành tựu và kinh nghiệm quý báu đó rất đáng để chúng ta nghiên cứu, học tập, tham quan, vận dụng phù hợp với điều kiện Việt Nam. GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh 8 Hệ thống giao thông thông minh (ITS) và khả năng ứng dụng ở Việt Nam CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH (ITS) Hệ thống giao thông thông minh là một hệ thống lớn trong đó bao gồm hạ tầng giao thông và phương tiện được kết hợp chặt chẽ với nhau.Cấu trúc của hệ thống được minh họa như Hình2.1: Hạ tầng giao thông thông minh Quản lý trục đường chính Quản lý đường cao tốc An toàn và ngăn ngừa tại nạn Quản lý đường trong các điều kiện thời tiết Vận hành và bảo trì đường bộ Quản lý vận tải hành khách Quản lý sự cố giao thông Quản lý khẩn cấp Trả tiền và thanh toán điện tử Thông tin du lịch Hệ thống điều hành xe chở container Quản lý vận tải đa phương thức Phương tiện thông minh Hệ thống ngăn ngừa va chạm Hệ thống hỗ trợ người lái Hệ thống cảnh báo va chạm Hình 2.1 : Hệ thống giao thông thông minh. GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh 9 Hệ thống giao thông thông minh (ITS) và khả năng ứng dụng ở Việt Nam 2.1. Hạ tầng giao thông thông minh (Intelligent infrastructure). - Hệ thống quản lý trục giao thông chính (Arterial Management). - Hệ thống quản lý đường cao tốc (Freeway Management). - Hệ thống an toàn và ngăn ngừa tai nạn (Crash Prevention and Safety) - Hệ thống quản lý đường trong các điều kiện thời tiết (Road Weather Management). - Hệ thống vận hành và bảo trì đường bộ (Roadway Operation and Maintenance). - Hệ thống quản lý vận tải hành khách (Transit Management) - Hệ thống quản lý sự cố giao thông (Traffic Inciddent Management). - Hệ thống quản lý khẩn cấp. (Emergency Management). - Hệ thống trả tiền, thanh toán điện tử (Electronic Payment & Pricing). - Hệ thống thông tin du lịch (Traveler Information). - Hệ thống quản lý vận tải đa phương thức (Intermodal Freight). - Hệ thống điều hành xe chở container (Commercial Vehicle Operations). GVHD: TS. Nguyễn Tuấn Anh 10