BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢIVIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GTVT BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GTVT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NĂM 2009
Trang 1BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GTVT
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ GTVT
BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ NĂM 2009
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIAO THÔNG THÔNG MINH (ITS) TRONG QUẢN LÝ KHAI THÁC, ĐIỀU HÀNH GIAO THÔNG VÀ THU PHÍ TRÊN HỆ THỐNG ĐƯỜNG Ô TÔ CAO TỐC VIỆT NAM
Mã số đề tài: DT094039
Cơ quan chủ quản Đề tài : Bộ Giao thông Vận tải
Cơ quan chủ trì Đề tài : Viện Khoa học và Công nghệ GTVT
Chủ nhiệm Đề tài : TS Nguyễn Hữu Đức
Trang 2Nhóm nghiên cứu
Chủ nhiệm đề tài:
TS Nguyễn Hữu Đức
Các thành viên:
ThS Nguyễn Đình Khoa - Viện Khoa học và Công nghệ GTVT
TS Nguyễn Quang Tuấn - Viện Khoa học và Công nghệ GTVT
TS Bùi Xuân Ngó - Viện Khoa học và Công nghệ GTVT
KS Tạ Văn Giang - Chuyên gia Dự án JICA tại trưởng Cao đẳng giao thôngNguyễn Hồng Phượng - ĐH Kinh doanh và Công nghệ Hà Nội
Nguyễn Thiên Hương - ĐH Southampton, UK
Thượng tá ThS Phạm Hồng Sơn - dự án JICA tại Học viện Cảnh sát nhân dânĐại úy TS Nguyễn Thành Trung - dự án JICA tại Học viện Cảnh sát nhân dânĐại tá TS Phạm Trung Hòa - dự án JICA tại Học viện Cảnh sát nhân dân
Cộng tác viên:
GS TS Frank Rudolf - Khoa Toán-Tin, Đại học Kỹ thuật Leipzig, CHLB Đức
TS Saito Takeshi - Viện Nghiên cứu An toàn giao thông Nhật Bản
Takagi Michimasa - Tư vấn trưởng dự án JICA tại Học viện Cảnh sát nhân dân
GS TS Marcus Ingle - Princeton University, Hoa Kỳ
Trang 3LỜI NÓI ĐẦU
Đề tài cấp Bộ GTVT “Nghiên cứu ứng dụng giao thông thông minh (ITS) trongquản lý khai thác, điều hành giao thông và thu phí trên hệ thống đường ô tô cao tốcViệt Nam” này lẽ ra đã được thực hiện mấy năm trước Vì những lý do khác nhau, naymới được tiến hành Do vậy, bối cảnh đã thay đổi nhiều so với lúc đặt vấn đề ban đầu:nhiều nghiên cứu và ứng dụng thực tế đã và đang được triển khai
Để thực hiện đề tài, một nhóm nghiên cứu được Viện Khoa học và Công nghệGTVT thành lập với sự tham gia tự nguyện của nhiều chuyên gia quốc tế
Nhằm cố gắng để kết quả nghiên cứu có thể hữu ích nhất, nhóm nghiên cứu địnhhướng như sau:
Với những vấn đề mới lần đầu được đề cập đến: phân tích lựa chọn khả năng ápdụng trong điều kiện Việt Nam,
Với những ứng dụng đã có: nêu lên các bài học thành công và chưa thành công;
Với các nghiên cứu khác đã / đang có: tập hợp và đưa ra một số đề xuất riêng;
Với các thông tin tản mản từ nhiều nguồn: tập hợp hệ thống để bạn đọc có mộtcái nhìn tổng quan và có nhiều thông tin tham khảo
Các đóng góp của Đề tài được hệ thống dưới dạng Kết luận / Kiến nghị và Bài họckinh nghiệm chung
Tuy đã có nỗ lực liên hệ, nhưng nhóm nghiên cứu không thể thu thập hết được cácthông tin về các nghiên cứu / công trình ứng dụng đã / đang có ở Việt Nam n ên có thểcòn sót một số nội dung liên quan
Để có thể trao đổi rộng rãi, bản thảo đã được công bố trên trang học thuật
www.accademia.edu và cũng đã nhận được nhiều ý kiến/thông tin hữu ích
Nhóm nghiên cứu xin chân thành cám ơn các đồng chí lãnh đạo, cán bộ nghiêncứu, các đơn vị, cá nhân đã quan tâm ủng hộ và giúp đỡ, đặc biệt là Viện Khoa học vàCông nghệ GTVT và Học viện Cảnh sát nhân dân Xin bầy tỏ cám ơn đặc biệt củanhóm tới Trung tâm An toàn giao thông (Viện Khoa học và Công nghệ GTVT ) và cácbạn La Văn Ngọ, Bùi Tiến Mạnh và Nguyễn Kim Bích về những giúp đỡ quý báutrong việc đáp ứng các thủ tục hành chính phức tạp
Chúng tôi mong tiếp tục nhận được các ý kiến / nhận xét để để tài đạt kết quả tốthơn Mọi ý kiến xin gửi về địa chỉ e-mail ducnghuu@vnn.vn hay
ducnghuu@yahoo.com Xin chân thành cám ơn
TM Nhóm nghiên cứuChủ nhiệm đề tài
TS Nguyễn Hữu Đức
Trang 4i
Trang 5MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ ITS (HỆ THỐNG GIAO THÔNG
1.1.1 ITS là gì 1
1.1.2 Tiêu thức phân loại cách tiếp cận hệ thống ITS 3
1.1.3 Sơ lược tình hình phát triển ITS ở các nước 15
1.1.4 Tổng quan về lợi thế của ITS 20
1.2 Tình hình ứng dụng ITS nói chung và cho đường ô tô cao tốc nói riêng trên thế giới 21 1.3 Tình hình giao thông đường bộ hiện nay tại Việt Nam và xác định mục tiêu đối với việc ứng dụng ITS 29 1.3.1 Giao thông đường bộ: liên tục phát triển nhưng còn nhiều bất cập 29
1.3.1.1 Liên tục phát triển 29 1.3.1.2 Nhưng còn nhiều bất cập, một các nguyên nhân là do không có thông tin/ dữ liệu thực và kịp thời 33 1.3.1.3 ITS và sức mạnh của thông tin: Giải pháp? 34 1.3.2 Tình hình phát triển ITS tại Việt Nam: xác định mục tiêu ứng dụng 35
1.3.2.1 Tình hình phát triển ITS tại Việt Nam 35 1.3.2.2 Mục tiêu ứng dụng 48 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU VỀ KIẾN TRÚC ITS 51 2.1 Những vấn đề chung về kiến trúc ITS 51 2.1.1 Khái niệm 51
2.2.1.1 Thuật ngữ “Kiến trúc” trong Công nghệ 51 2.2.1.2 Kiến trúc của một hệ thống ứng dụng ITS 52 2.1.1.3 Kiến trúc ITS ở tầng quốc gia và tầng địa phương 53 2.1.2 Yêu cầu chung và tầm quan trọng của kiến trúc ITS 54
2.1.2.1 Đặc điểm chung 54 2.1.2.2 Yêu cầu xây dựng kiến trúc 54 2.1.2.3 Tầm quan trọng 55 2.1.3 Mức kiến trúc ITS 56
2.1.4 Các yếu tố cấu thành kiến trúc ITS 57
2.1.5 Việc xây dựng kiến trúc ITS quốc gia 61
Trang 62.1.5.2 Cách thức tiếp cận xây dựng “Kiến trúc ITS quốc gia” 62 2.2 Nghiên cứu kiến trúc ITS đã và đang được triển khai tại châu Âu và Hoa Kỳ 62 2.2.1 Kiến trúc ITS tại châu Âu 63 2.2.2 Kiến trúc ITS tại Hoa Kỳ 66
2.3 Nghiên cứu kiến trúc ITS đã và đang được triển khai tại Nhật Bản và Hàn Quốc
69 2.3.1 Kiến trúc ITS tại Nhật Bản 70
2.3.1.3 Quan hệ giữa mức độ phát triển ITS với chất lượng cuộc sống Nhật
Bản: Tầm nhìn trong kiến trúc ITS 73 2.3.2 Kiến trúc ITS và Quy hoạch tổng thể ITS của Hàn Quốc 75
2.4 Nghiên cứu kiến trúc ITS đã và đang được triển khai tại Trung Quốc và một số
nước trong khu vực Đông Nam Á 78 2.4.1 Kiến trúc ITS tại Trung Quốc 78 2.4.1.1 Nguyên tắc cơ bản việc thiết lập kiến trúc hệ thống ITS Trung Quốc 78 2.4.1.2 Mục tiêu chủ yếu của kiến trúc hệ thống ITS Trung Quốc 78
2.4.2 Kiến trúc ITS tại một số nước trong khu vực Đông Nam Á 81
2.4.3 So sánh tình hình thực hiện một số nhóm dịch vụ trong Kiến trúc ITS quốc
gia ở một số quốc gia / vùng lãnh thổ 91
2.5 Tổng hợp, phân tích và đề xuất kiến trúc ITS phù hợp với Việt Nam 98 2.5.1 Tổng hợp và phân tích các bài học kinh nghiệm của thế giới 98 2.5.2 Hướng tới một kiến trúc ITS quốc gia của Việt Nam 103 2.5.2.1 Đề xuất của VITRANSS 2 về Kiến trúc ITS cho mạng đường liên tỉnh
103 2.5.2.2 Kiến trúc hệ thống ITS quốc gia Việt Nam: Một phương thức xây dựng
Trang 7CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT KHUNG CÁC TIÊU CHUẨN CƠ BẢN CỦA ITS CHO ĐƯỜNG Ô TÔ CAO TỐC 115
3.1.1 Ý nghĩa của việc tiêu chuẩn hóa ITS 115 3.1.2 Các Cơ quan / Tổ chức tiêu chuẩn hóa ITS 116
3.1.3 Tổng quan về các tiêu chuẩn ITS 120 3.1.3.1 Lĩnh vực tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật của các công nghệ để hình
3.2 Nghiên cứu, đề xuất phương pháp tiếp cận phù hợp đối với công tác tiêu chuẩn
3.2.1 Xác định yêu cầu đối với tiêu chuẩn, quy chuẩn 124
3.2.2 Xây dựng tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật 129 3.2.2.1 Xác định đối tượng tiêu chuẩn hóa: Công việc số 1 trong việc xây dựng
3.3 Nghiên cứu, đề xuất khung các tiêu chuẩn cơ bản của ITS cho đường ô tô cao tốc Việt Nam bao gồm: cấu trúc chung của hệ thống tiêu chuẩn, các yêu cầu đối
3.3.1 Khung tiêu chuẩn kỹ thuật của hệ thống ITS theo VITRANSS2 132 3.3.2 Hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật cơ bản của hệ thống ITS cho
đường ô tô cao tốc: Cấu trúc chung 133
3.3.2.1 Tiêu chuẩn hóa lĩnh vực các công nghệ để hình thành dịch vụ ITS 133 3.3.2.2 Tiêu chuẩn hóa trong lĩnh vực các dịch vụ người sử dụng kiến trúc ITS
141 3.3.3 Về một số vấn đề liên quan đến tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật ITS đang
được triển khai thực hiện 149
Trang 83.4 Phân tích, lựa chọn và chuyển đổi một tiêu chuẩn từ hệ thống tiêu chuẩn quốc
3.4.1 Phân tích, lựa chọn 154
3.4.2 Phần chuyển dịch tiêu chuẩn 154
CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ITS TRONG QUẢN LÝ, ĐIỀU HÀNH GIAO THÔNG TRÊN ĐƯỜNG Ô TÔ CAO TỐC VIỆT NAM 182 4.1 Nghiên cứu tổng quan về mô hình quản lý điều hành đường ô tô cao tốc và hệ thống đường cao tốc 182 4.1.1 Mục tiêu của việc quản lý và điều hành đường cao tốc 182
4.1.2 ITS và quản lý, điều hành giao thông trên đường ô tô cao tốc 183
4.1.3 Mô hình quản lý, điều hành 185
4.1.4 Tổng quan về hoạt động quản lý điều hành giao thông 186
4.2 Nghiên cứu ứng dụng ITS trong quản lý điều hành giao thông trên đường tô tô cao tốc Việt Nam 187 4.2.1 Hệ thống theo dõi, giám sát trên đường cao tốc 187
4.2.2 Hệ thống điều tiết dòng xe vào, ra đường cao tốc: điều tiết dòng xe trên làn dẫn đường cao tốc 189
4.2.2.1.Yếu tố kỹ thuật 189 4.2.2.2 Công nghệ 192 4.2.3 Quản lý việc sử dụng làn xe trên đường cao tốc 193
4.2.3.1 Điều hành giao thông ở làn cao tốc chính 193 4.2.3.2 Điều hành giao thông trên làn 194 4.2.4 Quản lý và xử lý các sự cố giao thông 198
4.2.4.1 Tổng quan 198 4.2.4.2 Thiết bị dò (detector) 200 4.2.5 Quản lý và xử lý các tình huống khẩn cấp 203
4.2.6 Hệ thống thông tin cho người lái xe 204
4.2.6.1 Radio tư vấn trên đường cao tốc (HAR) 204
4.2.6.3 Thông tin giao thông cho người đi đường thông qua DMS 207
Trang 9CHƯƠNG 5: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ITS TRONG QUẢN LÝ THU PHÍ ĐIỆN TỬ
208
5.1.1 Văn tắt quá trình lịch sử của việc thu phí đường bộ 208
5.1.2 Tổng quan về các biện pháp thu phí trên đường cao tốc 210 5.1.3 Thu phí tự động: tình hình hiện nay và các đòi hỏi trong tương lai 217 5.2 Nghiên cứu ứng dụng ITS trong quản lý thu phí tự động trên đường cao tốc Việt
5.2.1 Khái quát 222 5.2.2 Những yêu cầu chung đối với hệ thống 224 5.2.3.Lựa chọn công nghệ 225 5.2.3.1 Lựa chọn công nghệ thông tin giữa Xe (thiết bị trên xe) và Đường 225
5.2.3.3 Công nghệ truyền thông tin cự ly ngắn dành riêng DSRC (Dedicated
5.2.3.4 Công nghệ liên lạc không dây GSM (3G, 4G /WiMax) kết hợp công
5.2.3.5 Lựa chọn công nghệ thông tin đường – xe trong thu phí ETC 236 5.2.4 Những yêu cầu cơ bản đối với thiết bị trên xe (OBU) 251 5.2.4.1 Yêu cầu kỹ thuật của Công nghệ Thông tin đối với khối OBU 251
5.2.5 Những yêu cầu cơ bản đối với hệ thống thiết bị bên đường (RSU) 259 5.2.5.1 Yêu cầu kỹ thuật đối với khối RSU (khối phát và khối thu) 259
5.2.6 Những yêu cầu cơ bản đối với hệ thống xử lý dữ liệu 267 5.2.6.1 Yêu cầu đối với hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu tại Trạm thu phí 267 5.2.6.2 Yêu cầu đối với hệ thống xử lý dữ liệu tại Trung tâm 268 5.2.7 Những yêu cầu cơ bản đối Trung tâm kiểm soát thu phí 269
5.3 Nghiên cứu sơ đồ bố trí lắp đặt hệ thống thu phí tự động dùng ITS trên đường
5.3.1 Công nghệ thu phí qua điện thoại di động (ý tường đề xuất cho áp dụng thí
điểm)271
Trang 105.3.2 Công nghệ RFID / DSRC 274
5.3.2.2 Cơ cấu vận hành hệ thống ETC 277
CHƯƠNG 6: MỘT SỐ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 282
6.1.1 Kết luận 1: Các nhóm dịch vụ ưu tiên cho người sử dụng của ITS 282 6.1.2 Kết luận 2: Hệ thống theo dõi, giám sát trên đường cao tốc 282 6.1.3 Kết luận 3: ITS và việc quản lý điều hành đường cao tốc 283 6.1.3.1 Hệ thống điều tiết dòng xe vào, ra đường cao tốc: điều tiết dòng xe
6.2.4.1 Bảy mục tiêu và tiêu chí cho tiêu chuẩn, quy chuẩn ITS 286
6.2.5 Kiến nghị 5: Phương thức thông tin Đường -Xe (V2I) trong thu phí điện tử 287
6.3.1 Bài học 1: Kinh nghiệm từ các ứng dụng ITS chưa hiệu quả 288 6.3.2 Bài học 2: Tổng hợp và phân tích các bài học kinh nghiệm của thế giới về Kiến trúc ITS 289
TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH 300
Trang 11DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1.1 Các miền dịch vụ / nhóm dịch vụ ITS theo Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế
(ISO) 5
Bảng 1.3.1 Hạ tầng đường bộ 30
Bảng 1.3.2 Số lượng phương tiện cơ giới đường bộ đã đăng ký 31
Bảng 1.3.3 Vận tải đường bộ 32
Bảng 1.3.4 Tai nạn giao thông đường bộ 33
Bảng 2.1.1 Mô hình 4 cấp để phân tích kiến trúc ITS 57
Bảng 2.1.2 Yếu tố cấu thành kiến trúc hệ thống ITS 57
Bảng 2.2.1 Kiến trúc khung ITS ở Châu Âu (FRAME) 65
Bảng 2.3.1 Kiến trúc hệ thống dịch vụ người dùng của ITS Nhật Bản 73
Bảng 2.4.1 Tình hình thực hiện một số dịch vụ người sử dụng trong kiến trúc ITS quốc gia của Trung Quốc 80
Bảng 2.4.2 Dịch vụ người sử dụng ITS ở Malaysia 82
Bảng 2.4.3 Xây dựng kiến trúc ITS trong nghiên cứu kế hoạch tổng thể 83
Bảng 2.4.4 Đề xuất về dịch vụ và nhóm dịch vụ cho người sử dụng ITS ở Thái Lan 86 Bảng 2.4.5 Điểm mạnh và điểm yếu của Thái Lan trong phát triển ITS 87
Bảng 2.4.6 Cơ hội và thách thức của Thái Lan trong phát triển ITS 88
Bảng 2.4.7 Tình hình thực hiện một số dịch vụ người sử dụng trong kiến trúc ITS quốc gia của Singapore 90
Bảng 2.4.8 So sánh tình hình thực hiện một số nhóm dịch vụ trong Kiến trúc ITS quốc gia ở một số quốc gia / vùng lãnh thổ 92
Bảng 2.5.1 Các dịch vụ ITS và quy mô thành phố 102
Bảng 2.5.2 Kết quả thử nghiệm đánh giá lựa chọn các dịch vụ cho Kiến trúc tổng thể quốc gia về ITS Việt Nam 108
Bảng 3.1.1 Các tổ công tác của ISO/TC204 117
Bảng 3.1.2 Quan hệ tương ứng các tổ công tác CEN/TC278 và ISO/TC204 119
Bảng 3.1.3 Các tổ công tác Tiêu chuẩn hóa ITS Nhật Bản 120
Bảng 3.3.1 Loại tiêu chuẩn công nghệ thông tin để hình thành dịch vụ ITS hiện hành 133
Bảng 4.2.1 Phạm vi ứng dụng của 7 nhóm thiết bị dò 202
Bảng 5.2.1 Ký hiệu một vài loại thiết bị của các hãng sản xuất đã có ở Việt Nam 232
Trang 12Bảng 5.2.2 So sánh công nghệ thu phí 237
Bảng 5.2.3 So sánh công nghệ DSRC, RFID và một số công nghệ khác 239
Bảng 5.2.4 Kinh nghiệm Sử dụng của Active RF-Tag cho Thu phí tại Mỹ 242
Bảng 5.2.5 Áp dụng Passive RF-Tag biểu phí tương ứng chiều dài quãng đường ở Mỹ 242
Bảng 5.2.6 So sánh các phương pháp vận hành làn thu phí ETC tại trạm thu phí 246
Bảng 5.2.7 Giới hạn độ nhạy của OBU 252
Bảng 5.2.8 Các mức và tần số của tín hiệu nhiễu 252
Bảng 5.2.9 Giới hạn phát xạ giả của OBU 253
Bảng 5.2.10 Điều kiện môi trường xung quanh đối với thiết bị trên xe (OBU) 255
Bảng 5.2.11 Điều kiện môi trường xung quanh đối với máy chủ quản lý OBU 258
Bảng 5.2.12 Các giới hạn mặt nạ phổ 260
Bảng 5.2.13 Giới hạn cho phát xạ giả dẫn và phát xạ giả bức xạ 260
Bảng 5.2.14 Các giới hạn mức loại bỏ cùng kênh 261
Bảng 5.2.15 Giới hạn độ chọn lọc kênh kề 262
Bảng 5.2.16 Điều kiện môi trường xung quanh đối với thiết bị bên đường (RSU) 266
Bảng 5.3.1 Danh mục các thiết bị chính ở khu vực thu phí 276
Bảng 5.3.2 So sánh các phương thức trả phí khác nhau đối với ETC 281
Trang 13DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1.1 ITS với 16 lĩnh vực ứng dụng chính 10
Hình 1.1.2 Lịch sử phát triển của ITS 11
Hình 1.2.1 Thông tin đa chức năng 22
Hình 1.2.2 Thông tin thời gian thực 22
Hình 1.2.3 Hệ thống thông tin hành khách tiên tiến 23
Hình 1.2.4 Thu phí ùn tắc (giao thông đô thị) 24
Hình 1.2.5 Trung tâm kiểm soát phương tiện 24
Hình 1.2.6 Quản lý vận tải hàng hóa 25
Hình 1.2.7 Thanh toán điện tử 26
Hình 1.2.8 Trạm thu phí 26
Hình 1.2.9 Hệ thống kiểm soát an toàn 27
Hình 1.2.10 Hệ thống Camera giám sát (CCTV) 28
Hình 1.2.11 Hệ thống điện thoại khẩn cấp – eCall trên xe ô tô 28
Hình 1.3.1 Đề tài cấp bộ năm 1999 về Giao thông trí tuệ (ITS) 36
Hình 1.3.2 Hệ thống giám sát giao thông bằng hình ảnh trên tuyến Pháp Vân- Cầu Giẽ 38
Hình 2.1.1 Lưu đồ kiến trúc Logic 59
Hình 2.1.2 Chuyển đổi từ kiến trúc logic sang kiến trúc vật lý 60
Hình 2.2.1 Tiến trình nghiên cứu Kiến trúc ITS ở Châu Âu 64
Hình 2.2.2 Ứng dụng Kiến trúc FRAME trong quá trình quy hoạch ITS 64
Hình 2.2.3 Phát triển ITS trên cơ sở Kiến trúc tổng thể ở Hoa Kỳ 67
Hình 2.2.4 Sơ đồ kiến trúc Vật lý cấp cao của ITS Hoa Kỳ, phiên bản 7.0 (2012) 69
Hình 2.3.1 Quá trình phát triển Kiến trúc ITS của Hàn Quốc 77
Hình 2.4.1 Thiết lập kiến trúc hệ thống ITS củaMalaysia 85
Hình 2.5.1 Gói công việc của VITRANSS 2 103
Hình 2.5.2 Ba dịch vụ và các gói công việc do VITRANSS2 đề xuất 104
Hình 2.5.3 Kiến trúc ITS tổng thể do VITRANSS2 đề xuất cho mạng đường liên tỉnh 106
Hình 3.1.1 Sản phẩm ITS cần được tiêu chuẩn hóa 115
Hình 3.2.1 Tính tương hợp (Khả năng cộng tác) 128
Trang 14Hình 3.2.2 Giải thích nghĩa hẹp của “Tính tương thích” 129
Hình 3.3.1 Khung tiêu chuẩn kỹ thuật của hệ thống ITS theo VITRANSS2 133
Hình 3.3.2 Sơ đồ kiến trúc Vật lý cấp cao của ITS Hoa Kỳ (2012) 142
Hình 4.1.1 Các lĩnh vực và dịch vụ người dùng trong quản lý, điều hành đường cao tốc 184
Hình 4.1.2 Sơ đồ khối quá trình quản lý, điều hành đường cao tốc 186
Hình 4.2.1 Tín hiệu tại làn dẫn vào đường cao tốc 189
Hình 4.2.2 Bảng phản xạ 197
Hình 4.2.3 Các nhóm dịch vụ và dịch vụ người dùng “Quản lý và xử lý các tình huống khẩn cấp” 203
Hình 5.1.1 Bốn thành phần chính của hệ thống thu phí 210
Hình 5.2.1 Dịch vụ thu phí không dừng 224
Hình 5.2.2 Biểu đồ áp dụng công nghệ DSRC tại 3 khu vực chính trên thế giới 231
Hình 5.2.3 Thiết bị thu phí tự động ETC 232
Hình 5.2.4 Sơ đồ thu phí theo công nghệ RFID hay DSRC 233
Hình 5.2.5 Việc sử dụng chung hệ thống giữa các ĐVVH đường khác nhau tại Nhật 241
Hình 5.2.6 Cải thiện độ chính xác bằng cách lặp lại thông tin liên lạc dữ liệu 243
Hình 5.2.7 Tính năng bổ sung của DSRC (5.8GHz) và tần số vô tuyến (865 MHz) 244 Hình 5.2.8 Kết hợp sử dụng ETC với Chạm & Đi 245
Hình 5.2.9 Cách sử dụng kết hợp áp dụng cho mạng đường cao tốc 245
Hình 5.2.10 Vận hành làn thu phí linh hoạt 245
Hình 5.2.11 Thế hệ ETC kế tiếp dựa trên công nghệ GPS và DSRC (hoặc IR) 247
Hình 5.2.12 Nâng cấp thế hệ ETC kế tiếp 248
Hình 5.2.13 Các phương pháp kiểm tra tài khoản trả trước 249
Hình 5.2.14 Phân bổ tài khoản trả trước đến tất cả các làn thu phí 249
Hình 5.2.15 Vấn đề do khoảng thời gian cập nhật tài khoản trả trước 250
Hình 5.2.16 Các vấn đề gây ra do chất lượng viễn thông thấp 250
Hình 5.2.17 Khe thời gian đo sai số tần số 253
Hình 5.3.1 Quá trình thu phí qua điện thoại di động 272
Hình 5.3.2 Công thu phí ETC và OBU 274
Hình 5.3.3 Hệ thống phát và thu bên đường và xe 275
Trang 15Hình 5.3.4 Sơ đồ bố trí lắp đặt hệ thống ETC 275
Hình 5.3.5 Sơ đồ bố trí antenna ở hai đầu trạm 278
Hình 5.3.6 Nguyên lí làm việc của RFID 279
Hình 5.3.7 Cấu tạo của modul reader 279
Hình 5.3.8 Sơ đồ kết nối thiết bị ngoại vi với modul reader 279
Hình 5.3.9 Module ASM 279
Trang 16DANH MỤC CÁC HỘP
Hộp 1.1.1 Quy mô và tăng trưởng của công nghệ thông tin 2
Hộp 1.1.2 Các định nghĩa khác nhau về Giao thông thông minh (ITS) 2
Hộp 1.3.1 Trung tâm Điều khiển giao thông Hà Nội: Ứng dụng ITS đầu tiên 37
Hộp 1.3.2 Giám sát trật tự an toàn giao thông bằng hình ảnh của Hải Châu 38
Hộp 1.3.3 Hệ thống Điều khiển giao thông tại Thành phố Hồ Chí Minh 40
Hộp 1.3.4 Dự án thí điểm thẻ thông minh do Nhật Bản tài trợ ở Hà Nội 42
Hộp 1.3.5 Đề tài cấp nhà nước KC.01.14/11-15 về giao thông thông minh 47
Hộp 2.1.1 Định nghĩa kiến trúc hệ thống 51
Hộp 2.1.2 Kiến trúc máy tính 52
Hộp 2.1.3 Kiến trúc của một hệ thống ứng dụng ITS 53
Hộp 2.1.4 Vì sao cần có kiến trúc ITS quốc gia 53
Hộp 2.1.5 Ví dụ về gói dịch vụ 61
Hộp 2.2.1 Kiến trúc và đặc điểm của FRAME 64
Hộp 2.3.1 Mục tiêu cho từng lĩnh vực ITS trong kiến trúc ITS quốc gia Nhật Bản 72
Hộp 2.4.1 Một số ưu tiên trong phát triển ITS Trung Quốc 79
Hộp 2.4.2 “i-Transport” Hệ thống giao thông tich hợp - một ví dụ trong thực hiện kiến trúc ITS của Singapore 89
Hộp 3.1.1 Ý nghĩa của việc tiêu chuẩn hóa ITS 116
Hộp 3.2.1 Những nguyên tắc chung trong tiêu chuẩn hoá 125
Hộp 3.2.2 Yêu cầu đối với sản phẩm của Công nghệ thông tin trong hệ thống ITS 127 Hộp 3.2.3 Đối tượng tiêu chuẩn hóa đối với dịch vụ Thông tin / kiểm soát giao thông 132
Hộp 3.3.1 Các Giao thức truyền thông tiêu biểu 146
Hộp 4.1.1 Dịch vụ ITS cho người sử dụng ưu tiên thực hiện theo VITRANSS2 183
Hộp 4.2.1 Các dạng sự cố 199
Hộp 5.1.1 Văn bản pháp luật về chế độ thu, nộp và quản lý sử dụng phí sử dụng đường bộ 208
Hộp 5.1.2 Ứng dụng hệ thống ETC ở các nước 210
Hộp 5.1.3 Điện thoại di động để thanh toán phí đường bộ: Một số thí điểm đầu tiên 213
Trang 17Hộp 5.1.4 Biểu khung mức thu phí 213
Hộp 5.2.1 Những bất cập trong công tác thu phí hiện nay 223
Hộp 5.2.2 Các yêu cầu chung đối với hệ thống thu phí 224
Hộp 5.2.3 Quy định về điều kiện kỹ thuật và khai thác đối với thiết bị nhận dạng vô tuyến điện (RFID) được sử dụng có điều kiện 233
Hộp 5.2.4 Phân tích so sánh các công nghệ thông tin Đường-Xe trong ETC 241
Hộp 5.2.5 Yêu cầu kỹ thuật của Công nghệ Thông tin đối với khối OBU 252
Hộp 5.2.6 Các yêu cầu kỹ thuật đối với khối phát RSU 259
Hộp 5.2.7 Các yêu cầu kỹ thuật đối với khối thu RSU 261
Hộp 5.2.8 Một sô tiêu chuẩn và quy chuẩn kỹ thuật áp dụng cho Trung tâm dữ liệu269 Hộp 5.3.1 Thẻ RFID 279
Hộp 5.3.2 Phần mềm cho hệ thống ETC 280
Trang 18xv
Trang 19CHƯƠNG 6: MỘT SỐ KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Ba kết luận
6.1.1 Kết luận 1: Các nhóm dịch vụ ưu tiên cho người sử dụng của ITS
Để tiện cho việc hoạch định chính sách cho các quốc gia này, nhiều nghiên cứu đãthống nhất liệt kê những nhóm dịch vụ ưu tiên cho người sử dụng của ITS đối với cácnước đang phát triển như Việt Nam, (trong đó có nhiều loại dịch vụ và ứng dụng trongmỗi nhóm) cho giao thông đô thị và cho đường ô tô cao tốc như sau:
+ Thông tin cho hành khách: để trợ giúp hành khách đưa ra những quyết định tốthơn về chuyến đi vì họ biết được mức độ thoải mái khi đi xe bus hay tàu và đượccung cấp thông tin tỉ mỉ về dự kiến thời gian đến nơi và nguyên nhân của sự trìhoãn, nếu có;
+ Quản lý nhu cầu giao thông (và vận tải) để giảm việc đi lại của xe cơ giới hóa và
ưu tiên cho xe bus, các phương tiện thô sơ (No n Motorized Vehicle - NMV) vàngười đi bộ;
+ Quản lý vận tải hàng hóa để tăng hiệu quả của việc vận chuyển hàng hóa vàgiảm tác động của vận tải hàng hóa đến cộng đồng;
+ Quản lý giao thông công cộng theo hướng đa phương thức để đảm bảo làm đúngtheo lịch trình, để giảm thấp nhất tác động của sự tắc nghẽn cũng như đông đúctrong quá trình hoạt động và để đạt được hiệu quả trong việc sử dụng nhân viên
và tài nguyên;
+ Thanh toán điện tử trong việc bán vé giao thông đa phương thức (ví như vé tíchhợp sử dụng thẻ thông minh và trạm thu phí, kế hoạch chia sẻ ô tô và xe đạpnhưng cũng bao gồm ứng dụng thu phí ùn tắc để nâng cao hiệu quả và sự thoảimái, thuận tiện);
+ An toàn và an ninh bao gồm cả công tác quản lí trường hợp khẩn cấp
6.1.2 Kết luận 2: Hệ thống theo dõi, giám sát trên đường cao tốc
Đây là phần chủ yếu của hệ thống quản lý giao thông ITS Nó giúp cho việc tổnghợp thông tin giao thông chính xác và đáng tin cậy; xác định và xác nhận ách tắcthường xuyên và không thường xuyên; xác định mức độ nghiê m trọng của khu vực cóvấn đề; vận hành giao thông liên tục thông qua một mạng lưới, và đánh giá hiệu quảcủa những cải thiện trong vận hành giao thông Hệ thống thường có các thành phầnsau:
+ Hệ thống đếm luu luợng giao thông;
+ Hệ thống giám sát bằng CCTV;
+ Hệ thống giám sát quá tải;
+ Hệ thống truyền thanh vô tuyến;
+ Biển thông báo điện tử (DMS - Dynamic Message Signs);
+ Hệ thống quan trắc thời tiết;
Trang 20+ Hệ thống điều hành giao thông
6.1.3 Kết luận 3: ITS và việc quản lý điều hành đường cao tốc.
6.1.3.1 Hệ thống điều tiết dòng xe vào, ra đường cao tốc: điều tiết dòng xe trên làn dẫn đường cao tốc
Điều tiết dòng xe trên làn dẫn vào đường cao tốc là cách quản lý giao thông trênđường cao tốc thông dụng nhất Mục tiêu chính là điều tiết số lượng phương tiện đivào đường cao tốc, sao cho nhu cầu không vượt quá năng lực của đường Các kỹthuật/chiến lược điều tiết dòng xe trên làn dẫn bao gồm:
+ Tín hiệu vào làn cao tốc;
+ Đóng làn dẫn
6.1.3.2 Quản lý việc sử dụng làn xe trên đường cao tốc
Kiểm soát làn cao tốc chính gồm các quy định, cảnh báo, và hướng dẫn cho giaothông trên làn đường, nhằm: đạt được dòng giao thông quy củ và ổn định hơn theođúng năng lực của hạ tầng cơ sở; giảm khả năng va chạm đầu cuối nếu có ùn tắc; tạođiều kiện xử lý tình huống và khôi phục sau ùn tắc; chuyển hướng giao thông trênđường cao tốc sang các đường thay thế để tận dụng năng lực đường hành lang; và thayđổi năng lực theo hướng của đường cao tốc bằng cách sử dụng các làn đảo chiều
6.1.3.3 Quản lý sự cố
Quy trình quản lý sự cố gồm:
+ Phát hiện có sự cố và Xác định thông tin về sự cố (sự cố gì, vị trí chính xác nơi
có sự cố, quy mô…);
+ Giải quyết sự cố Các cơ quan quản lý sẽ quy định phương án xử lý từng loại sự
cố Thông tin về sự cố giao thông cũng như các yếu tố ảnh hưởng tới giao thông sẽđược hệ thống ITS chuyển tới người tham gia giao thông từ Trung tâm điều hànhgiao thông đường cao tốc khu vực bằng các biển báo với nội dung động VMS.Việc phát hiện sự cố và các thông tin liên quan thông thường được thực hiện bằngcách:
+ Quan sát (bằng mắt) trên màn hình CCTV tại Phòng/Trạm/Trung tâm Điềuhành;
+ Sử dụng thiết bị dò (detector): Hệ thống dò điện tử trên đường cao tốc cung cấpthông tin giao thông tức thời về nhiều mặt: sự cố, lưu l ượng, tốc độ, và độ bao phủcủa mỗi làn trên đường cao tốc…Tắc nghẽn được xác định bằng các thuật toán sửdụng dữ liệu từ máy dò liên tục Với thông tin chính xác, các cơ quan quản lý giaothông có thể triển khai các chiến lược quản lý, dò và điều khiển gi ao thông khi có
sự cố, và kích hoạt hệ thống thông tin cho người điều khiển để nâng cao chấtlượng hoạt động của mạng lưới giao thông