CHƯƠNG 3 ĐÈN TÍN HIỆU GIAO THÔNG
4. BIỆN PHÁP ĐIỀU KHIỂN
4.2 THÔNG SỐ ĐIỀU KHIỂN
4.2.1 Sự kết hợp các thông số điều khiển
Để có thể thực hiện điều khiển hệ thống tín hiệu theo các đối tƣợng đã đƣợc định nghĩa, những giá trị mục tiêu có thể đo lường trực tiếp hoặc gián tiếp phải được định nghĩa. Những thông số giao thông liên quan đến khoảng thời gian có thể được đo lường trực tiếp là: yêu cầu thời gian xanh, quãng cách thời gian giữa các xe cũng nhƣ độ chiếm giữ. Những thông số gián tiếp, ví dụ thời gian chờ trung bình, và chiều dài hàng chờ có thể đƣợc tính toán bằng mô hình nào đó. Hơn nữa, nếu có thể, có thể bao gồm cả những thông số đánh giá ảnh hưởng tới môi trường, những thông số này một phần có thể lấy từ các thông số trên hoặc phải đƣợc thu thập riêng rẽ.
Các biện pháp điều khiển dựa trên từng thông số hoặc sự kết hợp của nhiều thông số khác nhau.
4.2.2 Thu thập và xử lý thông số điều khiển 4.2.2.1 Yêu cầu thời gian xanh
Sự xuất hiện của xe máy ở các làn chờ phía trước sẽ được phát hiện bằng các thiết bị detector được bố trí dưới mặt đường gần vị trí vạch dừng xe (thông thường cách vạch dừng từ 1.0 m đến 1.5 m) sao cho những xe có yêu cầu đèn xanh có thể dừng trên thiết bị này. Hình dạng của thiết bị có thể dễ dàng nhận biết bằng vạch sơn trắng. Nếu cần thiết, có thể sử dụng biển báo giao thông ghi „xin dừng sát vạch dừng“. Những xe này cũng có thể đƣợc phát hiện bằng thiết bị ghi hình (Video) hoặc bằng tia hồng ngoại.
Xe đạp đƣợc phát hiện bằng thiết bị detector cảm ứng điện từ đƣợc bố trí theo một góc nghiêng nhất định để nhận biết hướng. Trong trường hợp những loại xe đạp hiện đại có ít kim loại thì có thể nhận biết bằng việc ấn nút hoặc bằng các loại thiết bị khác.
Người đi bộ và đi xe đạp dùng chung tín hiệu có thể yêu cầu thời gian đèn xanh bằng nút ấn hoặc nút cảm ứng.
Để tạo ưu tiên cho phương tiện giao thông công cộng hoặc các xe khẩn cấp tại nút đèn tín hiệu thì những loại phương tiện này phải được phát hiện đơn lẻ và riêng rẽ bằng lệnh yêu cầu hoặc lệnh hủy bỏ yêu cầu. Tùy thuộc vào từng tình huống cụ thể, có thể phải thu thập chủng loại xe cũng nhƣ hướng chạy và các thông tin ngắn khác.
Thông thường, đối với các biện pháp điều khiển thích ứng giao thông, những lệnh yêu cầu sau đây phải được thực hiện: lệnh yêu cầu trước để chuẩn bị thời gian đèn xanh, lệnh yêu cầu chính để bật chính xác thời gian đèn xanh, lệnh hủy yêu cầu đƣợc thực hiện sau khi xe vƣợt qua vạch dừng.
Tại điểm dừng xe buýt phải xem xét bố trí lệnh yêu cầu trước và lệnh yêu cầu chính hoặc phụ. Hơn nữa, cũng có thể xem xét bố trí tín hiệu thông báo cho người lái đóng cửa xe để sẵn sàng xuất phát ngay khi thời gian đèn xanh bật.
4.2.2.2 Thời gian quãng cách giữa các xe
Khi đo thời gian quãng cách giữa các xe, thiết bị detector ở nhánh nút sẽ liên tiếp đo những quãng cách thời gian giữa các xe trong dòng xe. Thời gian xanh sẽ đƣợc kéo dài đến điểm thời gian xanh lớn nhất hoặc đến khi có một quãng cách thời gian lớn hơn hoặc bằng giá trị ZL cho trước. Trong những quãng cách thời gian này thì chỉ có những giá trị tối thiểu bằng ZL đƣợc đo sau khi hết thời gian đèn xanh tối thiểu (hoặc sau điểm sớm nhất của khoảng thời gian xanh T1) là đƣợc sử dụng cho thuật toán điều khiển (xem Hình 6.1). Những quãng cách thời gian dẫn đến việc kết thúc thời gian xanh có thể đã bắt đầu trong khoảng thời gian xanh nhỏ nhất (trước thời điểm T1).
Giá trị quãng cách thời gian tới hạn ZL từ 2 s đến 5 s có thể đƣợc dùng để ngắt thời gian đèn xanh.
Tại những nút giao thông lưu lượng cao, giá trị này có thể nằm trong khoảng từ 2 s đến 3 s. Giá trị lớn hơn 3 s chỉ lên được chọn trong những trường hợp ngoại lệ (ví dụ yếu tố hình học của nút không thuận lợi, có độ dốc dọc, và tỉ lệ xe nặng cao).
Khoảng cách LD từ vạch dừng đến thiết bị detector phụ thuộc vào giá trị quãng cách thời gian tới hạn ZL đƣợc lựa chọn, khoảng thời gian đèn vàng, và tốc độ hành trình V (xem Hình 6.2).
Hình 6.1: Điều chỉnh thời gian xanh bằng việc đo quãng cách thời gian trong điều khiển làn sóng xanh (nguyên lý)
Hình 6.2: Vị trí detector để đo quãng cách thời gian giữa các xe
Distance Detector
Time
Tùy thuộc vào tốc độ xe chạy trên từng làn của nhánh nút, khoảng cách từ detector đến vạch dừng đƣợc trình bày ở bảng 6.2 với ZL = 2 s và 3 s.
Để đảm bảo xe máy đƣợc phát hiện, khuyến khích dùng detector đƣợc bố trí nghiêng một góc từ 30 đến 45o để tăng độ cảm biến của xe máy đối với trường điện từ của detector.
Nếu khoảng cách lD giữa detector và vạch dừng đƣợc xác định, nó cần phải đƣợc xem xét khi tính toán thời gian xanh tối thiểu tmin (xem hình 6.3) sao cho tất cả phương tiện dừng trong khoảng từ detector đến vạch dừng có thể đƣợc thoát trong khoảng thời gian này:
B Fz
D
min . t
l t l
Trong đó:
lFz = chiều dài của ô tô,
tB = khoảng cách thời gian các xe vƣợt qua vạch dừng.
Quãng cách thời gian cũng có thể đƣợc đo bằng thiết bị detector dài (long loop). Tuy nhiên, loại thiết bị này không phù hợp cho giao thông xe máy vì những xe máy nằm trong phạm vi thiết bị đôi khi cũng không được phát hiện do xe máy có kích thước nhỏ và có tỉ lệ kim loại thấp so với ô tô.
Nếu thiết bị detector không những đƣợc dùng để đo thời gian quãng cách thời gian mà còn đƣợc dùng để yêu cầu thời gian xanh thì cần bố trí thêm một detector ngay gần vạch dừng. Thiết bị này đảm bảo những phương tiện mà không thể qua vạch dừng trong thời gian xanh trước đó có thể yêu cầu thời gian đèn xanh cho pha sau.
Khi áp dụng đo quãng cách thời gian giữa các xe trong điều khiển làn sóng xanh, phải lưu ý những xe đầu tiên của nhóm xe phải đến điểm đo trước thời điểm hủy thời gian đèn xanh sớm nhất.
Bảng 6.2: Khoảng cách từ Detector tới vạch dừng lD khi đo quãng thời gian trống
V Khoảng cách LD với ZL = 2 s ZL = 3 s
30 km/h 15 m 25 m
40 km/h 20 m 35 m
50 km/h 30 m 40 m
60 km/h 35 m 50 m
70 km/h 40 m 60 m Hình 6.3: Xác định thời gian xanh tối thiểu theo vị trị của detector
4.2.2.3 Độ chiếm giữ
Phương pháp này đánh giá dòng giao thông bằng việc xác định độ chiếm giữ có xét đến lưu lượng xe, tốc độ và chiều dài xe. Dưới những điều kiện nào đó, phản ứng có thể chậm hơn so với điều khiển theo quãng cách thời gian. Đặc biệt, những quãng cách thời gian dài xảy ra trong trường hợp chuyển động của xe nặng không dẫn đến việc hủy bỏ thời gian xanh sớm.
Những vùng phát hiện xe được bố trí giống như trường hợp đo quãng cách thời gian giữa các xe.
Chiều dài theo hướng giao thông của thiết bị detector nên vào khoảng 2 m đến 5 m.
Tuy nhiên, phương pháp này cũng không thể áp dụng trong trường hợp giao thông có nhiều xe máy vì nó liên quan đến việc đếm phương tiện, điều không thể thực hiện đối với xe máy bằng các thiết bị truyền thống. Do đó, độ chiếm giữ không phản ánh đúng lưu lượng xe đối với giao thông xe máy.
4.2.2.4 Chiều dài hàng chờ và tắc nghẽn
Các thiết bị detectors có thể đƣợc sử dụng để điều khiển những khu vực tắc nghẽn trên nhánh nút, nhƣ:
- Tại vị trí bắt đầu làn rẽ, nếu có nguy cơ tắc nghẽn gây ra bởi phương tiện rẽ mà ở đó phương tiện rẽ phải dừng và lấn sang làn đi thẳng cùng chiều, tại vị trí này có thể bố trí thiết bị detector để phát hiện;
- Trên những làn đi thẳng, tại vị trí bắt đầu làn rẽ hoặc làn riêng cho giao thông công cộng, nếu có nguy cơ tắc nghẽn mà ở đó phương tiện rẽ hoặc phương tiện giao thông công cộng không thể tiếp cận làn của mình vì hàng chờ xe đi thẳng, thiết bị detector đƣợc đặt ở vị trí này trên làn đi thẳng để phát hiện;
- Thiết bị detector cũng có thể đặt ở vị trí ra hoặc vào đường cao tốc hoặc những đường tương tự;
- Thiết bị detector có thể đặt ở lối ra của nút trong trường hợp các nút gần nhau;
- Thiết bị detector cũng có thể được dùng để phát hiện và thay đổi hướng đi đối với hàng chờ tại nút của dòng giao thông được phép xung đột. Trong nhiều trường hợp, những yêu thiết kế đặc biệt và các giải pháp xây dựng nhƣ mở làn rẽ trái hoặc làn riêng cho giao thông công cộng cũng nhƣ việc mở rộng những nút nhỏ có thể đƣợc tránh.
Tắc nghẽn sẽ được phát hiện khi thời gian chiếm giữ của phương tiện trên thiết bị detector vượt quá giá trị đầu vào cho trước. Giá trị này không được quá ngắn sao cho những phương tiện chuyển động chậm không bị dừng bởi sự phát hiện tắc nghẽn. Giá trị đầu vào nên dùng từ 5 s đến 15 s.
Thiết bị detector dùng cho việc phát hiện tắc nghẽn đƣợc thiết kế hẹp hơn bề rộng làn khoảng 0.5
m và dài khoảng 1.5 m đến 2 m (theo chiều dọc làn xe). Nên bố trí detector nghiêng một góc từ 30o đên 45o để đảm bảo cho việc phát hiện giao thông xe máy.
Nếu detector phát hiện tắc nghẽn đƣợc bố trí trên nhánh nút, nó phải đƣợc đặt ở ngoài vùng tắc nghẽn thường xuyên do đèn đỏ. Nếu không, tắc nghẽn sẽ thường xuyên được phát hiện và tương ứng là thời gian xanh đƣợc kéo dài liên tục. Thời gian phản ứng của các biện pháp điều khiển phụ thuộc giao thông phải đƣợc đƣa vào tính toán. Cho đến khi các giải pháp giảm tắc nghẽn có hiệu lực thì tắc nghẽn vẫn có thể gia tăng.
Nếu phải xác định các chiều dài hàng xe khác nhau thì các đoạn đường được bố trí detector phải đƣợc phân biệt để chúng có thể phản ứng riêng rẽ. Ngoài ra, các biện pháp đánh giá chiều dài hàng chờ cũng phải đƣợc xem xét. Những biện pháp này dựa vào số liệu quãng cách thời gian thô thu đƣợc từ thiết bị detector và thời gian xanh của hệ thống đèn tín hiệu.
Nếu thông số „tắc nghẽn“ đƣợc nhận biết, các giải pháp khác nhau có thể đƣợc xem xét:
- Kéo dài thời gian xanh của các nhánh nút liên quan, điều này dẫn đến việc hủy thời gian xanh của pha hiện tại sớm hơn hoặc làm ngắn thời gian xanh của những pha sau đó. Khi tắc nghẽn được phát hiện, thời gian xanh phải được bố trí đủ để tất cả các phương tiện đang chờ trong khoảng từ vạch dừng đến detector đƣợc thoát hết.
- Hạn chế dòng giao thông đi vào khu vực tắc nghẽn bằng việc cắt thời gian xanh tương ứng của các dòng giao thông ở các nút phía trên.