Mô phỏng chuyển động không theo làn của xe mô tô 2 bánh dựa trên mô hình lựa chọn rời rạc

Vì vậy việc mô hình hóa giao thông ở nước ta với hai thành phần tham gia giao thông chủ yếu là xe gắn máy và ô tô là cần thiết đặc biệt là nghiên cứu trong dòng giao thông hỗn hợp nơi mà

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

PHAN TRÚC BÌNH

MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG KHÔNG THEO LÀN CỦA XE MÔ

TÔ 2 BÁNH DỰA TRÊN MÔ HÌNH LỰA CHỌN RỜI RẠC

Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

Mã số: 60580205

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 02 năm 2017

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG- HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Xuân Long

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS.TS Chu Công Minh

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Chủ nhiệm Bộ môn quản lý

chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KT XÂY DỰNG

TS.LÊ BÁ KHÁNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: PHAN TRÚC BÌNH

Ngày, tháng, năm sinh: 20/12/1987

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông

MSHV: 13011254

Nơi sinh: Tây Ninh

MN: 60 58 02 05 Khoá (Năm trúng tuyển): 2013

Chương II Các nghiên cứu liên quan

Chương III Lý thuyết về lựa chọn rời rạc

Chương IV Thu thập số liệu

Chương V Xây dựng mô hình mô phỏng Chương VI Phân tích đánh giá mô hình ChươngVII Kết luận và kiến nghị

IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 04/12/2016

V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN XUÂN LONG

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

TP HCM, ngày 09 tháng 12 năm 2016

TRƯỞNG KHOA KT XÂY DỰNG

Trước tiên, tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong Bộ môn Cầu Đường,

Khoa Xây Dựng, trường đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã nhiệt tình

truyền đạt những kiến thức quý báu, quan tâm và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ học viên trong thời gian qua

Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Tiến sĩ Nguyễn Xuân Long

người đã giúp đỡ, chỉ dẫn tận tình và luôn quan tâm, động viên tinh thần trong thời gian học viên thực hiện Luận văn Thầy đã truyền đạt cho học viên hiểu được phương thức tiếp cận và giải quyết một vấn đề khoa học, đây là hành trang quí giá mà học viên sẽ gìn giữ cho quá trình học tập và làm việc tiếp theo của mình

Cuối cùng, xin cảm ơn Gia đình, Cơ quan và bạn bè thân hữu và đặc biệt là anh Ngô Việt Đức và bạn Lê Hùng Mạnh đã động viên, giúp đỡ học viên trong thời gian học tập vừa qua

TP Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2017

Học viên

Phan Trúc Bình

5

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Trong luận văn này trình bày Mô phỏng chuyển động không theo làn của xe mô tô 2 bánh dựa trên mô hình lựa chọn rời rạc mô phỏng giao thông trên đoạn đường thuộc Thành phố Hồ Chí Minh

Hiện nay hầu hết các nước phát triển trên thế giới đã ứng dụng phương pháp mô phỏng giao thông dựa vào các thông số đầu vào, các dự đoán cho tương lai để thấy được hành vi giao thông của một tuyến đường nhất định hay cả một hệ thống giao thông rộng lớn Việc mô phỏng được quá trình phương tiện lưu thông trong hệ thống giao thông giúp ích rất nhiều cho việc quy hoạch, tổ chức giao thông của các cơ quan quản lý Việc mô hình hóa giao thông đặc biệt cần thiết đối với nước ta, nơi có hệ thống giao thông vô cùng phức tạp và đa dạng với rất nhiều thành phần xe tham gia giao thông Những nghiên cứu về giao thông trên thế giới chủ yếu đi vào hệ thống giao thông của các nước tiên tiến với thành phần xe tham gia giao thông chủ yếu là xe ô tô, những nghiên cứu về ảnh hưởng của xe gắn máy đối với hệ thống giao thông của các nước đang phát triển như Việt Nam, Thái Lan, Ấn Độ còn nhiều hạn chế

Vì vậy việc mô hình hóa giao thông ở nước ta với hai thành phần tham gia giao thông chủ yếu là xe gắn máy và ô tô là cần thiết đặc biệt là nghiên cứu trong dòng giao thông hỗn hợp nơi mà ảnh hưởng của xe gắn máy là rõ ràng nhất đối với khả năng thông hành của xe khi lưu thông trên đường

Việc mô phỏng và đánh giá sự tương tác giữa các xe với nhau trong dòng xe hỗn hợp được thực hiện qua phần mềm mô phỏng dựa trên nền tảng lý thuyết về Logit Model

là Netlogo

6

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan toàn bộ nội dung của nghiên cứu này được trình bày theo kết cấu và dàn ý của tác giả

Các số liệu và kết quả trong nghiên cứu này là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với lời cam kết trên

TP Hồ Chí Minh, tháng 2 năm 2017

Học viên

Phan Trúc Bình

7

MỤC LỤC

TÓM TẮT LUẬN VĂN 5

MỤC LỤC 7

Chương I 9

TỔNG QUAN 9

1.1 Đặt vấn đề nghiên cứu 9

1.2 Cơ sở hình thành đề tài 9

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 10

1.4 Phạm vi nghiên cứu 11

Chương II 12

CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN 12

2.1 Các nghiên cứu trước đây 12

2.2 Các mô hình nghiên cứu sự chuyển động của xe trong giao thông 16

2.2.1 Mô hình xe theo xe (Car-following models) 16

2.2.2 Mô hình phi tuyến tổng quát (General Motors nonlinear models) 16

2.2.3 Mô hình trong dòng giao thông hỗn hợp (Mixed traffic flow models) 17

2.2.4 Mô hình lựa chọn lane chuyển làn ( Lane sellection models) 21

2.3 Giới thiệu phần mềm Netlogo 22

Chương III 24

LÝ THUYẾT MÔ HÌNH LỰA CHỌN RỜI RẠC 24

3.1 Quy trình nghiên cứu 24

3.2 Lý thuyết lựa chọn rời rạc 24

3.2.1 Giữ nguyên hướng di chuyển hiện tại 26

3.2.2 Hướng về đích đến 26

3.2.3 Sự tăng tốc trong điều kiện không bắt buộc 27

8

3.2.4 Giữ đúng luật giao thông đường bộ 27

3.2.5 Mô hình chạy theo xe máy 27

3.2.6 Sự tương tác với xe máy 28

3.3 Phần mềm mô phỏng 29

Chương IV 31

THU THẬP SỐ LIỆU 31

4.1 Khảo sát và thu thập số liệu 31

4.2 Thu thập số liệu 31

4.3 Phân tích số liệu 33

4.4 Kết quả phân tích 33

4.5 Phân tích kết quả tính toán và đưa các thông số vào mô hình mô phỏng 34

Chương V 36

XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG 36

5.1 Các thành phần trong chương trình mô phỏng 36

5.2 Xây dựng vùng hiển thị mô hình mô phỏng 36

5.3 Xây dựng các nút khởi tạo chương trình và các thông số đầu vào 36

Chương VI 39

PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ MÔ HÌNH 39

6.1 Phân tích mô hình 39

6.2 Đánh giá mô hình 41

Chương VII 43

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 43

7.1 Kết luận 43

7.2 Kiến nghị 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

PHỤ LỤC 1 45

PHỤ LỤC 2 51

9

Chương I TỔNG QUAN

1.1 Đặt vấn đề nghiên cứu

Vấn đề giao thông ở Việt Nam rất phức tạp, do điều kiện lịch sử, điều kiện kinh tế,

hạ tầng giao thông yếu kém, thành phần dòng xe hỗn hợp và việc ý thức của người tham gia giao thông chưa cao nên việc áp dụng các lý thuyết tính toán của nước ngoài vào điều kiện giao thông ở Việt Nam cho ra kết quả tương đối khác với điều kiện giao thông của các nước phát triển Vì vậy, việc nghiên cứu một hệ thống mô phỏng giao thông phù hợp với điều kiện giao thông ở Việt Nam là rất cần thiết để phân tích, đánh giá và đưa ra điều chỉnh, tổ chức, quy hoạch giao thông hợp lý nhất

Chiến lược phát triển hệ thống giao thông tối ưu là nhu cầu cần thiết để phát triển kinh tế xã hội Xây dựng được một hệ thống giao thông hiệu quả là một thách thức lớn với những người làm về quy hoạch giao thông

Việc phân tích, đánh giá mang tính lý thuyết, cần có một cái nhìn trực quan về các giải pháp lựa chọn Tuy nhiên, rất khó để kiểm tra tính hiệu quả chi phí tốn kém, mất nhiều thời gian, hoặc gặp rủi ro không lường trước được Vì vậy, cần có công cụ để mô phỏng, phân tích đánh giá, đưa ra các dự báo để điều chỉnh kịp thời cho việc phát triển hệ thống giao thông tối ưu, bền vững

Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài này, mô phỏng chủ yếu dựa trên những hành

vi của người tham gia giao thông qua các hành động (tăng tốc, giảm tốc, chuyển làn, vượt xe,…) và các ứng xử cụ thể của các phương tiện dựa trên mô phỏng Netlogo để xây dựng

mô hình

1.2 Cơ sở hình thành đề tài

Trên thế giới đã có rất nhiều các nghiên cứu về quy hoạch, tổ chức giao thông và đã được áp dụng rất thành công ở các nước tiên tiến Tuy nhiên, việc ứng dụng các nghiên cứu đó vào hoàn cảnh nước ta vẫn chưa mang lại hiệu quả Bởi vì, nước ta có tỷ lệ sử dụng và sở hữu xe máy rất cao, điều kiện cụ thể không giống với các nước nên theo tầm nhìn xa hơn về quy hoạch cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin về mô phỏng giao thông là cơ sở để thực hiện đề tài này

10

Nghiên cứu tập trung vào mô phỏng sự chuyển động không theo làn của xe máy

Mô phỏng các hành vi phổ biến của xe máy khi tham gia giao thông như tăng tốc- giảm

tốc, xem xét sự tương tác giữa xe máy với xe máy và tương tác giữa xe máy với xe ô

tô,… nhằm dự đoán sự di chuyển của xe máy trong dòng giao thông hỗn hợp để đánh giá

khả năng thông hành cũng như mức độ kẹt xe do ảnh hưởng của xe máy

Mô phỏng các hành vi di chuyển không theo làn xe máy là chủ đề được quan tâm

nhiều nhất trong các nghiên cứu giao thông Hành vi này là đặc trưng của chuyển động xe

máy Xe máy dễ dàng chuyển hướng tìm ra những khoảng trống nhỏ (không gian an toàn

chạy xe) để di chuyển nhanh hơn, thoải mái hơn Khi chạy không theo làn mật độ xe máy

thay đổi nhanh chóng theo thời gian Điều này sẽ khiến cho diện tích đường được sử

dụng hiệu quả hơn trong điều kiện kẹt xe Lý thuyết về lựa chọn rời rạc “Logit model”

được biết đến như một lý thuyết hàng đầu trong lĩnh vực nghiên cứu về hành vi con

người và được áp dụng trong nhiều lĩnh vực trong đó có giao thông

Lý thuyết lựa chọn rời rạc được SHIOMI (2014) nghiên cứu và phát triển dựa trên

mô phỏng hành vi của xe máy trong dòng giao thông hỗn hợp thông qua các hàm tiện ích

và các thông số dự đoán Lý thuyết này phù hợp với điều kiện áp dụng ở Việt Nam cũng

như mục tiêu mà tác giả muốn áp dụng vào nghiên cứu này

Với mong muốn nghiên cứu sự ảnh hưởng của các thành phần xe trong dòng xe hỗn

hợp, hành vi của lái xe khi tham gia giao thông, các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng vượt

xe, chuyển làn trong điều kiện giao thông hỗn hợp, là cơ sở hình thành đề tài “Mô phỏng

chuyển động không theo làn của xe mô tô hai bánh dựa trên mô hình lựa chọn rời

rạc”

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Ứng dụng lý thuyết lựa chọn rời rạc và sử dụng phần mềm Netlogo để mô phỏng chuyển động không theo làn của xe máy trong dòng giao thông hỗn hợp

So sánh kết quả của mô phỏng với kết quả thực tế đo đạc tại các đoạn đường trong

Thành phố Hồ Chí Minh để kiểm tra độ tin cậy của mô hình mô phỏng

Phân tích các đặc điểm chuyển động của xe máy và ô tô

Đề xuất các hành vi lái xe phù hợp nhằm làm giảm kẹt xe trong trong điều kiện kẹt

xe

11

1.4 Phạm vi nghiên cứu

Trong phạm vi của đề tài, tác giả đề xuất nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng

cho 1 đoạn đường theo 1 hướng cho xe máy, trong điều kiện giao thông hỗn hợp tại địa

bàn thành phố Hồ Chí Minh Áp dụng các lý thuyết về lựa chọn rời rạc ”Logit model”:

Để xây dựng mô hình mô phỏng giao thông dựa trên tốc độ, lưu lượng, thời gian chậm xe, với các đối tượng nghiên cứu là xe ô tô con, xe buýt và xe máy

12

Chương II CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN

2.1 Các nghiên cứu trước đây

Chu Công Minh và Chu Văn An (2002)

Đề cập đến việc ứng dụng mô hình mô phỏng giao thông trong quy hoạch, thiết kế

và quản lý đường bộ Theo đó việc ứng dụng mô hình mô phỏng tuy đã được sử dung rộng rãi ở các nước đang phát triển trên thế giới nhưng khi áp dụng vào Việt Nam thì có nhiều khó khăn như: Giá thành mua bản quyền của các phần mềm rất đắt, chưa có những đánh giá về độ chính xác của những tham số đầu vào và kết quả ở điều kiện cụ thể ở nước

ta Hơn nữa các phần mềm mô phỏng của các nước đang phát triển chủ yếu là áp dụng cho xe 4 bánh, trong khi đó ở nước ta phương tiện di chuyển chủ yếu là xe 2 bánh

Văn Hồng Tấn (2009)

Đề cập đến việc sử dụng mô phỏng giao thông để chứng minh điều kiện giao thông

ở Thành phố Hồ Chí Minh với những kịch bản 20 khác nhau về mức độ sử dụng xe con

và xe buýt Để dự đoán chống lại tác động của việc chuyển từ sử dụng xe máy sang sử dụng xe con trong tương lai Có 4 kịch bản đã được mô phỏng là 10% 20%, 40%, 60%

sử dụng xe con Kết quả là nếu 30% - 40% sử dụng xe máy chuyển sang dùng xe con thì tình trạng giao thông thành phố trở nên xấu đi Phân tích chỉ ra rằng sự thay đổi hành vi của người sử dụng xe cá nhân sẽ ảnh hưởng lớn đến người sử dụng xe buýt khi vẫn duy trì tốc độ đi lại Dựa trên những kết quả nghiên cứu trên đưa ra những kiến nghị cho cơ quan quản lý giao thông Như là giảm xe con, khuyến khích sử dụng xe buýt là yếu tố quyết định đến khả năng lưu thông của giao thông thành phố

Nguyễn Xuân Long (2013)

Nghiên cứu đánh giá về sự xung đột giao thông cho sự di chuyển không theo làn của xe máy dưới điều kiện tắt nghẽn giao thông Với sự di chuyển không theo làn của xe máy như thay đổi hướng hay di chuyển xiên theo xe máy ở phía trước khi tình trạng giao thông bắt đầu trở nên tắt nghẽn Từ đó, đưa ra một mô hình đề xuất với một không gian

an toàn cho xe máy để mô tả sự di chuyển không theo làn cùng với các hành vi tăng tốc, giảm tốc và chọn xe máy chạy phía trước để di chuyển theo Đánh giá sự xung đột bởi tính toán xác suất phanh đột ngột của xe máy liên quan đến sự thay đổi mật độ trong

13

dòng giao thông trong một khoảng thời gian Nghiên cứu nhấn mạnh, khi mật độ xe trong dòng giao thông càng tăng thì sự xung đột giữa xe trong dòng là càng lớn và yếu tố chính dẫn đến xung đột sự phanh đột ngột của xe máy lưu thông trong dòng giao thông

Chu Công Minh, Chu Văn An và Kazushi Sano (2002)

Đề cập đến phương pháp mới thông qua ứng dụng mô phỏng của máy tính phần mềm NETSIM (Network Simulation), đánh giá tác động của chính sách giao thông lên dòng xe Phương pháp này sử dụng trong quá trình đánh giá việc tổ chức giao thông Việc mô phỏng được tiến hành từng bước theo trình tự áp dụng cho tình trạng giao thông thực tế trước Sau đó, thay đổi một vài trạng thái giao thông rồi so sánh thời gian đi, vận tốc trên đường,… Từ đó, sẽ lựa chọn được phương án tối ưu

Bài báo đã đưa ra được các ưu-nhược điểm:

 Ưu điểm: Áp dụng mô phỏng máy tính, kết quả từ phương pháp trên rất dễ

dàng phân tích và đánh giá Các giá trị trung bình về vận tốc, thời gian đi, đoạn đường đi đều được máy tính tính toán để từ đó, việc so sánh khả năng cải thiện tình hình giao thông trước và sau khi thay đổi các phương án trở nên cực kì dễ dàng

 Nhược điểm:

 Phương pháp trên giả sử tổng số lượng xe sử dụng đường trước và sau khi thay đổi các phương án giao thông hay xây dựng những tuyến đường mới là hầu như không đổi Để thực hiện điều này, mạng lưới tính toán phải lựa chọn đủ độ lớn

 Không thể phản ánh một cách chính xác tuyệt đối những gì đang và sẽ xảy

ra trên đường Anh hưởng của các sự kiện ngắn hạn như : xe nào đó đột ngột dừng, tai nạn giao thông, người đi bộ băng ngang qua đường, trạm dừng xe buýt,… bị bỏ qua

 Chỉ thuần tuý so sánh về vấn đề kỹ thuật như vận tốc trung bình, thời gian trung bình, quãng đường đi,… Hoàn toàn không so sánh vấn đề kinh tế

 Đối với thực trạng nước ta, việc áp dụng mô phỏng còn nhiều khó khăn vì nhiều lý do chủ quan và khách quan khác nhau Trong đó, nổi bật nhất là vấn đề sử dụng

xe gắn máy ở nước ta quá lớn, trái ngược hẳn với các nước phát triển (các nước xây dựng lên các phần mềm mô phỏng) là xe con chiếm đa số Do đó, việc quy đổi xe gắn máy sang xe con để áp dụng mô phỏng sẽ không tránh khỏi sai số

Vũ Anh Tuấn (2007)

14

Nghiên cứu về hành vi của xe máy tác động đến dòng giao thông hỗn hợp trong đó

đề cập đến đặc điểm giao thông hỗn hợp là hiện tượng lái xe theo nhóm (group-riding phenomenon) tại nút giao thông vì đi theo nhóm sẽ làm cho người đi xe máy cảm thấy an toàn hơn và tự tin hơn trong việc đưa ra quyết định khi qua đường Do đó, đã có nhiều tương tác giữa các nhóm trong dòng giao thông hỗn hợp tại vị trí nút giao Quan trọng hơn, những tương tác này đã ảnh hưởng mạnh mẽ tới hiệu quả và an toàn của dòng giao thông hỗn hợp Sự hiểu biết sâu về cơ chế tương tác cũng như các đặc điểm mang tính

"địa phương" là vấn đề cần nghiên cứu để đưa ra các chính sách cho chiến lược phát triển

và quản lý giao thông hỗn hợp dưới tác động của sự gia tăng phương tiện giao thông Nghiên cứu phân tích sự tương tác giữa các nhóm của các phương tiện khác nhau tại nút giao có đèn tín hiệu giao thông và cả không có đèn tín hiệu giao thông

Chu Công Minh (2007)

Nghiên cứu, phân tích và phát triển của các mô hình vĩ mô về giao thông của xe máy tại điểm giao nhau và tại khu vực giao nhau có đèn tín hiệu thông qua kỹ thuât ghi hình video

Nghiên cứu về chuyển động của dòng xe, sự tương quan về vận tốc với khoảng cách giữa xe máy với các loại xe khác Ngoài ra, nghiên cứu còn sử dụng các phân tích thống

kê của số liệu thực nghiệm để phát triển sự phân bố vận tốc và phân bố khoảng cách của giao thông xe máy Các đặc điểm của quỹ đạo chạy vượt và quỹ đạo chạy song song của

xe máy trong làn xe máy riêng biệt và đường không chia làn xe Trong nghiên cứu này, các đặc điểm vượt xe được phân tích dựa trên (i) vận tốc từng xe và chênh lệch vận tốc giữa xe vượt và xe bị vượt (ii) khoảng cách bên của xe vượt và xe bị vượt (iii) khoảng cách dọc từ điểm đầu và điểm cuối của quá trình vượt Các số liệu thống kê về các loại phương tiện, đường có làn dành riêng cho xe máy hay không chia làn đặc biệt ảnh hưởng đến không chỉ vận tốc tương đối khác biệt và khoảng cách bên mà còn ảnh hưởng đến khoảng cách dọc trước và sau trong suốt quá trình vượt Quỹ đạo chạy song song được miêu tả bằng phân tích thống kê của vận tốc và khoảng cách bên Nghiên cứu này cũng xác định ngưỡng khoảng cách an toàn cho việc chạy song song bao gồm cả khác biệt vận tốc

Nghiên cứu tính linh động của xe máy so với xe ô tô

15

Nghiên cứu mô hình tăng tốc/giảm tốc, trạng thái tự do và trạng thái phụ thuộc ngưỡng khoảng cách dọc an toàn xác định trạng thái riêng biệt và ngưỡng an toàn được ước tính dựa trên khái niệm động học, vận tốc, và các đặc điểm của xe máy Nếu khoảng cách dọc giữa hai xe lớn hơn ngưỡng khoảng cách dọc an toàn thì người lái xe theo sau được cho là ở trạng thái tự do, còn ngược lại nếu khoảng cách giữa hai xe thấp hơn ngưỡng khoảng cách dọc an toàn thì người lái xe phía sau sẽ ở trạng thái phụ thuộc

Mô hình tăng tốc làn xe kề bên được phát triển để đánh giá làm cách nào xe máy tăng tốc/giảm tốc trong suốt quá trình chạy Mô hình tăng tốc làn xe kề bên được chia thành ba trạng thái: (i) trạng thái tăng tốc tự do (ii) trạng thái theo sau và (iii) trạng thái khác biệt kề bên Ngưỡng khoảng cách an toàn của xe trước và sau sẽ quyết định trạng thái nào cho xe máy

Các tham số về ứng xử của người lái xe của mô hình được ước lượng trên cơ sở sử dụng các số liệu thu thâp được bằng hình ảnh băng video tại Hà Nôi và HCM Kết quả thích hợp từ mô hình sẽ được kiểm chứng so với số liệu thực tế

Tzu-Chang Lee (2007)

Nghiên cứu về ứng xử của xe máy trong dòng giao thông hỗn hợp với nhiều đặc tính riêng và điều này dẫn đến việc xe máy có một quỹ đạo hỗn độn không có quy tắc khi tham gia giao thông Tuy nhiên, các lí thuyết về dòng giao thông tiêu chuẩn và các mô hình mô phỏng giao thông đều ít cân nhắc về đặc tính riêng biệt này của xe máy Việc này có thể gây ra khó khăn cho các lí thuyết về mô hình khi miêu tả giao thông hỗn hợp Nghiên cứu này được tiến hành nhằm nghiên cứu về sức ảnh hưởng của xe máy trong dòng giao thông

Ngô Việt Đức (2007)

Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các thành phần xe trong dòng xe hỗn hợp, hành vi của lái xe khi tham gia giao thông, các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng vượt xe, chuyển làn trong điều kiện giao thông hỗn hợp, đánh giá tương tác giữa các xe trên tuyến đường bằng phương pháp Agent-Based Model

Chu Mạnh Hòa (2015)

Mục tiêu chính của đề tài là nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng giao thông cho một nút giao thông có đèn tín hiệu giao thông với 2 tuyến đường giao cắt nhau, mỗi

2.2 Các mô hình nghiên cứu sự chuyển động của xe trong giao thông

2.2.1 Mô hình xe theo xe (Car-following models)

Mô hình xe theo xe (Car-following models) mô tả sự ảnh hưởng, tác động giữa các phương tiện lưu thông trên cùng một làn xe (Brackstone and McDonald, 1999) Mô hình này cung cấp nền tản cơ bản hệ thống mô phỏng giao thông, phần chính của mô phỏng vi

mô mô hình chuyển động của phương tiện giao thông (microscopic vehicular movements modellings) Có ba mô hình đặc tính chính được đề cập trong phần này, Mô hình phi tuyến tổng quát (General Motors nonlinear models), mô hình tránh va chạm (collision avoidance models), mô hình psychophysical models

2.2.2 Mô hình phi tuyến tổng quát (General Motors nonlinear models)

Mô hình phi tuyến tổng quát (GM model), hoặc đôi khi được gọi là mô hình GHR (Gazis-Herman-Rothery) (Brackstone and Mcdonald, 1999) xuất phát từ một loạt nghiên cứu được tiến hành tại phòng nghiên cứu (General Motors research) tại Detroit vào cuối những năm 1950 (Chandler và cộng sự., 1958; Gazis và cộng sự., 1959, 1961) Đây là mô hình giả định các hành vi sau đây được kích thích bởi những thay đổi của điều kiện lái xe Tốc độ của xe sau bị ảnh hưởng bởi tốc độ của xe trước đó, và tốc độ khác nhau giữa các

xe theo từng cặp Công thức chung nhất được xác định như sau:

)(

)() ( )

t x

t v n

n

t v

Trong đó:

𝑎𝑛(𝑡) : Gia tốc của xe n tại thời điểm t,

2.2.3 Mô hình trong dòng giao thông hỗn hợp (Mixed traffic flow models)

Trong dòng giao thông hỗn hợp, xe máy và ô tô cũng di chuyển trên cùng 1 làn Điểm khác biệt là cách thức di chuyển của xe máy và ô tô về phía trước Ô tô di chuyển trong 1 làn nhất định và hiếm khi thay đổi làn, còn xe máy thường xuyên thay đổi làn khi lưu thông trong đoạn đường chật chội có nhiều phương tiện khác nhau Mô phỏng sự di chuyển của mô tô trong dòng giao thông hỗn hợp cũng là thách thức lớn trong quy hoạch giao thông

Trong khi giao thông ở các nước phát triển chỉ bao gồm các thành phần phương tiện

cơ giới (như xe ô tô con, xe buýt, xe tải) tuy nhiên trên thực tế, tại các nước đang phát triển, đa số chuyến đi được thực hiện chủ yếu bởi phương tiện cơ giới nhỏ hơn (xe máy) hoặc phương tiện thô sơ Từ những năm 1950, nhiều nghiên cứu đã được tiến hành để phân tích và đánh giá đặc điểm, tính chất của dòng giao thông chỉ có phương tiện cơ giới, tạm gọi là “dòng giao thông đồng nhất” như trường hợp của các nước phát triển Ngược lại, vấn đề liên quan đến “dòng giao thông hỗn hợp” thì lại bị bỏ ngỏ Chỉ mới gần đây, vấn đề này mới được chú ý và nhận được sự quan tâm đúng mức

Các nỗ lực ban đầu nhằm giải quyết vấn đề này có thể kể đến ý tưởng xem dòng giao thông hỗn hợp là một dạng đặc biệt của dòng giao thông đồng nhất bằng cách quy đổi tất cả các phương tiện về đơn vị xe con, sau đó, áp dụng các tính chất, đặc điểm của dòng xe đồng nhất được đề cập trong Highway Capacity Manual Tuy nhiên, tồn tại hai trở ngại lớn đối với phương pháp này: một là sai số trung gian sinh ra trong quá trình quy đổi; hai là thói quen điều khiển phương tiện của mỗi người thì khác nhau phụ thuộc vào

18

loại phương tiện và văn hóa giao thông của người điều khiển phương tiện Chính vì vậy, các kết luận rút ra được từ mô hình dòng xe hỗn hợp sử dụng phương pháp quy đổi xe con e rằng sẽ không thể áp dụng được do tồn tại sai số quá khác biệt so với thực tế Sau

đó, các khái niệm và đại lượng đặc trưng cho dòng giao thông hỗn hợp lần lượt được giới thiệu qua các nghiên cứu

Năm 1983, Chari S R., và K M Badarinath đề cập đến hai vấn đề chính khi nghiên cứu dòng giao thông hỗn hợp: định nghĩa mật độ phương tiện và phương pháp lấy

số liệu về tốc độ Kết quả của nghiên cứu đã đưa ra được các phương trình thể hiện mối quan hệ giữa tốc độ, mật độ và tốc độ dòng cũng như sự tương tác giữa các loại phương tiện với nhau Điều đáng nói là các kết quả này khác hẳn với các kết quả áp dụng cho trường hợp dòng xe đồng nhất

Năm 1986, Gupta A K và S K Khanna thực hiện nghiên cứu dòng xe hỗn hợp thông qua số liệu thu được từ máy ghi hình time-lapsed Nghiên cứu sử dụng các số liệu

về tốc độ của từng loại phương tiện và khoảng cách giữa các phương tiện để cho thấy sự tương tác giữa các loại phương tiện và ảnh hưởng của chúng đến tốc độ vận hành của từng loại

Một số mô hình mô phỏng đơn giản đã được xây dựng Hai nghiên cứu dòng giao thông hỗn hợp gần đã ứng dụng những mô hình này để phân tích Năm 1993, Chari S.R.,

K M Badarinath, và P R Bhanumurthy đã đưa ra được sự tương tác giữa người đi bộ và các loại phương tiện khác nhau trong dòng xe sử dụng số liệu mô phỏng Năm 1994, Agarwal R K A K Gupta, S S Jain và S K Khanna đã công bố mức sai khác giữa thời gian headway thực tế và mô phỏng khi nghiên cứu về dòng giao thông hỗn hợp dao động trong khoảng từ 2% đến 10% Tuy nhiên, bên cạnh các kết quả khả quan đó, cả hai nghiên cứu này đều không cung cấp chi tiết mô tả phương pháp xây dựng mô hình mô phỏng

Palaniswamy et al (1985) đã phát triển một mô hình mô phỏng rời rạc dựa trên sự kiện ngẫu nhiên cho giao thông hỗn hợp, cụ thể là INSWERTS (Indo-Thụy Điển giao thông đường bộ mô hình mô phỏng) Mô hình này áp dụng cho đường có bề rộng từ 3,75 (m) đến 13 (m) với các loại vai khác nhau Chín loại xe khác nhau đã được mô hình hóa, bao gồm cả xe, xe bán tải, xe jeep, xe tải, xe buýt, máy kéo nông nghiệp, súc vật kéo xe,

xe máy, xe đạp Các mô hình mong muốn tốc độ, vượt qua khoảng cách chấp nhận, năng

19

suất phân bố xác suất, tốc độ đi qua, và mức tiêu thụ nhiên liệu được phát triển Dữ liệu đầu ra từ các mô hình bao gồm khoảng cách theo thời gian (headway), tốc độ di chuyển, tốc độ tại một thời điểm, và số lượng các cuộc diễn tập qua Mô hình này đã được xác nhận bằng cách so sánh giữa kết quả mô phỏng và tương ứng với dữ liệu thực tế về tốc

độ di chuyển, headways Tuy nhiên, các dữ liệu được sử dụng để xác nhận là thấp so với điều kiện lưu lượng giao thông trung bình

Năm 1988, Ramanayya T V sử dụng số liệu từ mô hình mô phỏng để nghiên cứu

về mối quan hệ giữa tốc độ vận hành của phương tiện, mật độ và tốc độ dòng ứng với trường hợp dòng giao thông hỗn hợp Ý tưởng sử dụng mô hình mô phỏng đã được ứng dụng trong lĩnh vực giao thông trong vòng 30 năm trở lại đây Với sự hiểu biết ngày càng sâu sắc về đặc điểm vận hành của giao thông cũng như các tiến bộ của khoa học máy tính, việc sử dụng mô hình mô phỏng đã chứng tỏ được thế mạnh của nó, đặc biệt khi việc lấy số liệu vô cùng phức tạp và khó khăn Ramanayya (1988) đã phát triển một mô hình mô phỏng vi mô, MORTAB (Model cho Miêu tả Giao thông đường bộ Behavior) với điều kiện giao thông hỗn hợp Tám loại xe khác nhau đã được mô hình hóa trong MORTAB bao gồm xe hơi, xe buýt, xe tải, ô tô-xe kéo, xe máy, chu kỳ, chu kỳ xe kéo và

xe bò Các phần mềm mô phỏng được sử dụng để phát triển tốc độ, lưu lượng, và các mối quan hệ mật độ giao thông hỗn hợp, mức ước tính của dịch vụ, tiêu chuẩn năng lực và các khoản tương đương xe chở khách cho dòng giao thông hỗn hợp Một số mô hình thành phần, bao gồm (i) tạo ra các mô hình đến; (ii) tạo ra các loại khác nhau của xe; (iii) mô hình tốc độ; (iv) theo dõi xe; (v) đặc trưng mối liên hệ giữa lái xe và phương tiện sử dụng; (vi) khoảng cách tối thiểu mong muốn; (vii) các đặc tính tăng tốc; (viii) các đặc tính giảm tốc; (ix) mô hình xe theo xe; (x) vượt tiêu chuẩn; (xi) khoảng trống hai bên; (xii) sáp nhập logic Tuy nhiên, có quá ít thông tin được cung cấp Hơn nữa, mô hình đã được xác nhận cho chỉ một nhóm điều kiện, đó là: (i) 100% xe chở khách trong dòng giao thông và (ii) lưu lượng giao thông 200 và 400 (Veh / h) với ba kết hợp của 10%, 30% và 50% xe gây ra sự chậm của dòng xe Vì vậy, các ứng dụng với điều kiện dòng xe khác, hình học đường, thành phần giao thông cần thêm sự kiểm tra tính chính xác

Oketch (2000) đã phát triển một phương pháp mô phỏng giao thông vi mô cho dòng hỗn hợp giao thông với xe không có động cơ Để mô hình chuyển làn, ông chia chiều rộng đường thành các dải Xe cá nhân chiếm một số lượng nhất định các dải dựa trên chiều rộng của họ Các mô hình xe sau đây được thông qua từ Gipps (1981) đã được áp

20

dụng một cách máy móc và không có bất kỳ sửa đổi đối với các loại xe khác nhau Một điều thú vị trong mô hình này là các tác giả sử dụng shock-wave khái niệm để giải thích hành vi của xe đạp, xe tay ga và xe máy mà họ đến hàng đợi, và sau đó họ thường leo ở tốc độ giảm hướng về phía trước Tuy nhiên, các dữ liệu được sử dụng để thử nghiệm các

mô hình chỉ chứa một sự hiện diện tương đối thấp (5% lưu lượng giao thông) của xe không đúng tiêu chuẩn, như xe máy, xe đạp, vv Rõ ràng khi lưu lượng áp đảo của những chiếc xe này, một số hành vi phụ có thể xảy ra Làm thế nào đáng tin cậy của mô hình dự đoán trong tình huống như vậy vẫn là trong câu hỏi

Năm 2007, Lee, Tzu-Chang đưa ra mô hình mô phỏng ứng xử của xe máy và đánh giá tác động của xe máy đối với dòng giao thông hỗn hợp dựa vào mô hình tác tử Phạm

vi nghiên cứu này bao gồm một số mô hình toán học để mô tả các hành vi xe theo xe và lựa chọn con đường của xe máy, một máy tính dựa trên mô hình mô phỏng trực quan đại diện cho các mô hình toán học để có được các kết quả mô phỏng Các mô hình mô phỏng hành vi của xe gắn máy mới chia thành 3 thành phần của hành vi Hai mô hình xe theo

xe, dựa trên nguyên tắc tránh va chạm, đã được phát triển để mô tả hành vi theo xe theo chiều dọc và xiên Mô hình xe theo xe theo chiều dọc mô tả các hành vi duy trì khoảng cách của một chiếc xe máy khi nó đang chạy sau một chiếc xe khác trong một làn đường, tập trung, đặc biệt, trên thực tế chiếc xe máy có thể dễ dàng tách ra để tránh va chạm khi

xe đi trước phanh đột ngột Mô hình xe theo xem theo phương xiên mô tả các hành vi duy trì khoảng cách khi một chiếc xe máy được đặt ở phía sau bên phải hoặc phía sau bên trái của xe trước Nó đã được phát triển với giả định rằng khoảng cách an toàn là một hàm phụ thuộc vào góc theo xe, tốc độ của xe theo sau và sự khác nhau giữa vận tốc hai xe Cuối cùng, Mô hình lựa chọn đường đi mô tả quyết định của một xe mô tô khi lựa chọn một con đường để vượt xe trước Hành vi vượt này được mô hình hóa bằng cách sử dụng một mô hình lựa chọn rời rạc Các thông số của các mô hình thành phần đã được ước tính bằng cách sử dụng dữ liệu từ một cuộc khảo sát rộng lớn hoạt động của xe gắn máy thực hiện tại London Những mô hình này đã được thực hiện trong một chương trình phát triển

mô phỏng dựa trên tác tử để mô phỏng các hành vi của dòng giao thông hỗn hợp gồm xe gắn máy và các loại khác của xe Các mô hình mô phỏng đã được hiệu chỉnh với dữ liệu video thực tế và sau đó được sử dụng để khám phá ý nghĩa của một số chính sách

Hầu hết các nghiên cứu báo cáo trên đã giải quyết được vấn đề của giao thông xe hai bánh với các phương pháp tiếp cận dựa trên dải Trong cách tiếp cận dựa trên dải, để

21

tham khảo vị trí xe, các đường được chia thành các dải (sub-làn xe) và xe cá nhân chiếm một số lượng nhất định các dải trên cơ sở độ rộng của họ (Khan et al, 2000)

2.2.4 Mô hình lựa chọn lane chuyển làn ( Lane sellection models)

Hành vi lựa chọn lane cần chuyển được thực hiện dựa vào động cơ củangười lái xe Các loại động cơ khác nhau có thể dẫn đến những đặc điểm khác nhau của mô hình lựa chọn làn xe và chấp nhận Khoảng trống ( gap acceptance models) Nghiên cứu này sẽ không đề cập đến đặc điểm chi tiết kỹ thuật, nhưng sẽ nghiên cứu mô hình lựa chọn làn

xe ở khía cạnh những nguyên nhân thay đổi, các loại mô hình và các thông số điều chỉnh

Hiệu chỉnh mô hình Model calibration

Thông số của các mô hình có nguyên tác (rule-based models) hiếm khi bị hiệu chỉnh

do cấu trúc mô hình Những nguyên tắc quyết định cho những mô hình này được phát triển dựa trên quan sát của các nhà nghiên cứu Gipps (1986a) and Hidas (2002) không đưa ra khung chung về dự đoán tham số mô hình Wei và các đồng nghiệp (Wel et al (2000)) đã liên kết hành vi chuyển làn với Khoảng trống đến lối rẽ dự định và hành trình

Họ dự đoán điểm bắt đầu của hành trình bằng việc sử dụng dữ liệu về quỹ đạo của các phương tiện giao thông

Kỹ thuật của “random utility modelling” cung cấp một cách tiếp cận rỏ ràng về hiệu chỉnh mô hình Quy trình hiệu chỉnh mô hỉnh của Yang (1997), Ahmed (1999) and Toledo (2003) được tiến hành bằng tiếp cận hợp lệ cực đại ( maximum likelihood) dự trên các dữ liệu về quỹ đạo của các phương tiện giao thông

Kỹ thuật của “random utility modelling” cung cấp một cách tiếp cận rõ ràng về hiệu

22

chỉnh mô hình Quy trình hiệu chỉnh mô hỉnh của Yang (1997), Ahmed (1999) and Toledo (2003) được tiến hành bằng tiếp cận hợp lệ cực đại ( maximum likelihood) dự trên các dữ liệu về quỹ đạo của các phương tiện giao thông

Nếu như những nghiên cứu trước đây chỉ đề cập đến lý thuyết của mô phỏng về Mô hình lựa chọn Lane chuyển làn như đề tài “ Đánh giá sự tương tác giữa các xe trên tuyến đường bằng Phương pháp Agent- Base Model ” của tác giả Ngô Việt Đức hay của tác giả

Lê Hùng Mạnh “Áp dụng mô hình tác tử (Agent- Base Model) để mô phỏng dòng giao thông hỗn hợp- Trường hợp thành phố Hồ Chí Minh” Thì trong đề tài này, tác giả mong muốn hoàn thiện hơn về nội dung của các nghiên cứu trước nên bổ sung thêm mô hình về chuyển làn dựa trên lý thuyết “Logit Model” trong dòng giao thông hỗn hợp, phương tiện chủ yếu là xe mô tô hai bánh, phạm vi nghiên cứu tại Thành phố Hồ Chí Minh

2.3 Giới thiệu phần mềm Netlogo

NetLogo là một môi trường mô phỏng đa tác tử được viết bằng Java đơn giản nhưng mạnh mẽ Nó cho ph p người thiết kế tập trung vào các thuộc tính và hành vi của môi trường và tác tử hơn là đi sâu vào mã nguồn phức tạp Tác tử được lập trình sao cho chúng có thể tương tác với các tác tử khác và môi trường, ví dụ như tác tử có thể "yêu cầu" tác tử đi trước nó Nó cho ph p chúng ta tạo giao diện tương tác cho mỗi mô hình với đầu vào (slider, ) để thay đổi các biến số và đầu ra (graphs, ) để phân tích đánh giá thông qua kết quả được xuất ra từ chương trình

NetLogo cho phép các sinh viên có thể mô phỏng hay chơi với chúng, tìm hiểu các hành vi của chúng dưới nhiều điều kiện môi trường khác nhau Nó cũng là môi trường để các sinh viên, giảng viên có thể tự tạo cho họ các mô hình riêng NetLogo đủ đơn giản để các sinh viên hay giáo viên sử dụng, và cũng đủ nâng cao để các server có thể thực hiện các nghiên cứu với hàng trăm các trường khác nhau

NetLogo là thế hệ tiếp theo của ngôn ngữ mô hình đa tác tử gồm StarLogo và StarLogoT NetLog chạy trên máy ảo Java, vì thế nó có thể làm việc được trên nhiều nền tảng (Window, Mac, Linux,…) Nó chạy như một ứng dụng độc lập Các mô hình và HubNet có thể chạy như một Java applets trên trình duyệt web Các câu lệnh cũng được

hỗ trợ

23

Hình 2.1 Giao diện của một chương trình mô phỏng viết bằng Netlogo

24

Chương III

LÝ THUYẾT MÔ HÌNH LỰA CHỌN RỜI RẠC

3.1 Quy trình nghiên cứu

Hình 3.1 Tổng quan quy trình nghiên cứu

* Các dữ liệu đầu vào thu thập từ camera quan sát (2)

- Tuyến đường và các thông số kỹ thuật của tuyến đường khảo sát tại Tp.HCM

- Lưu lượng và vận tốc của xe máy ở giờ cao điểm

- Tổng hợp các thông số như vận tốc trung bình, lưu lượng xe thông qua phần

mềm phân tích từ camera quan sát và đưa vào mô phỏng

* Kiểm tra mô hình (4)

- Đánh giá về lưu lượng, vận tốc: Nhằm so sánh lưu lượng và vận tốc thực tế với

lưu lượng và vận tốc mô phỏng, từ đó rút ra độ tin cậy của phần mềm sử dụng

3.2 Lý thuyết lựa chọn rời rạc

Hiệu chỉnh lại mô hình

Đúng Sai

Xây dựng mô hình sử dụng phần mềm NetLogo (3)

Sử dụng lý thuyết lựa chọn

rời rạc (Logit model), đưa

mô hình lý thuyết dòng xe

vào phần mềm NetLogo (1)

Các dữ liệu đầu vào (2)

Kiểm tra mô hình

(4)

Đánh giá, kết luận (5)

25

Mô hình hành vi lựa chọn của người lái xe được định nghĩa là một hình quạt như hình 3.2 bao gồm 15 sự lựa chọn thay thế Mô hình được giả thiết với sự tương quan về cấu trúc dựa trên vận tốc và hướng di chuyển, chúng được định nghĩa như 5 lưới Bao gồm, tăng, giảm tốc độ, giữ nguyên vận tốc, giữ hướng, rẽ trái và rẽ phải, tất cả được thể hiện ở hình 3.2 Ở đây sự tăng tốc độ và giảm tốc độ được xem như là chung một lưới bởi

vì cả hai hành vi đều thể hiện là thay đổi vận tốc Một sự lựa chọn liên quan đến nhiều lưới vì vậy đề xuất mô hình cross-nested logit model để mô tả hành vi di chuyển của người lái xe Xác suất lựa chọn của xe máy (n) cùng với sự lựa chọn (i) là Pn(i):

m m

m

m m

m m

m m

m m m

m

nj j

nj j

nj j

C j

M k

nj j

C j M

m n

y

y y

y i

/ /

)) (

(

)

( )

Trong đó:

y ni = exp(V ni ), V ni là hàm tiện ích của lựa chọn i do được người n ra quyết định

αim = là là thông số chỉ sự tương quan giữa lưới m và lựa chọn i ( 0im 1, im 1)

µ là thông số tỉ lệ tổng thể, µm là thông số tỉ lệ xác định cho lưới m

Hàm tiện ích cho lựa chọn i của xe máy n được định nghĩa như sau:

dir i R dir R dir

i L dir L

des i R des R des

i K des K des

i L des

v

v I

v

v

d v a

n a

v a

ml

ml ml

n d ml d ml

ml ml

n a

ml

a

D

v v I

D

v v

, ,

)5.1.3(

26

a d c c

m

ink k ac

Hình 3.2 Các sự lựa chọn cho xe máy

Trong hàm tiện ích được nêu ra ở trên, công thức (3.1.1) – (3.1.4) liên quan đến các tình huống không bắt buộc, còn lại là liên quan đến điều kiện bắt buộc IL, IR, IK, Ia, Idlà bằng 1 nếu sự lựa chọn tương ứng là rẽ trái, rẽ phải, giữ hướng di chuyển hiện tại, sự lựa chọn từ 1 đến 5 và sự lựa chọn từ 11 đến 15 Thay vào đó các giá trị này bằng 0 trong các trường hợp còn lại Mỗi công thức được nêu ra trong hàm tiện ích được định nghĩa như sau:

3.2.1 Giữ nguyên hướng di chuyển hiện tại

Công thức được nêu ra ở (3.1.1) nắm giữ đặc điểm hành vi rằng người lái xe sẽ có

xu hướng giữ nguyên hướng di chuyển hiện tại của mình βdir,I và βdir,R là các thông số được dự đoán θi,dir cho biết giá trị góc theo radian giữa hướng di chuyển hiện tại và hướng qua điểm trung tâm của lựa chọn i Thường thì xe máy có xu hướng hiện tại nên thường các thông số dự đoán βdir,I và βdir,R mang giá trị âm

3.2.2 Hướng về đích đến

Công thức (3.1.2) biểu thị hành vi hướng về đích đến của xe máy Nghiên cứu này tập trung vào xe di chuyển 1 chiều và đích đến coi như là cuối dòng θi,des được định

27

nghĩa là giá trị góc giữa hướng về cuối dòng và hướng qua trung tâm điểm lựa chọn

βdes,L, βdes,K, βdes,R là thông số chưa xác định và được dự đoán là số âm

3.2.3 Sự tăng tốc trong điều kiện không bắt buộc

Khi xe máy đạt vận tốc đủ cao hoặc đủ thấp thì coi như là xe không có khả năng tăng hoặc giảm tốc nữa và giả thiết rằng xe máy xe có xu hướng giữ nguyên vận tốc hiện Trong công thức (3.1.3) νn, νmax, λad biểu thị vận tốc của xe n, vận tốc tối đa của xe máy, thông số dương tương ứng Các giá trị này nắm bắt đặc tính hành vi của người điều khiển giao thông trong hành vi không muốn thay đổi vận tốc Thông số dự đoán βv,a , βv,d được

dự đoán là âm

3.2.4 Giữ đúng luật giao thông đường bộ

Liên quan đến luật giao thông đường bộ ở Việt Nam Xe máy phải chạy trong phần làn của mình nhưng hầu hết người tham gia giao thông không tuân thủ theo luật wn trong công thức (3.1.4) là khoảng cách giữa xe máy n và bó vĩa của đường W là bề rộng của 2 làn đường Công thức này nắm bắt hành vi khi xe máy chạy ra khỏi làn của nó thì

có xu hướng trở về lại làn để giữ đúng luật hoặc tối thiểu là chạy ở vị trí giữa 2 làn Vì vậy, các thông số βw,K, βw,Rđược dự đoán là dương

Hình 3.3 Cấu trúc lưới CNL model

3.2.5 Mô hình chạy theo xe máy

Công thức (3.1.5) biểu thị hành vi của xe máy là chạy theo xe máy phía trước Xe máy (n) sẽ có 5 hướng di chuyển Cụ thể, xe máy n sẽ chọn một trong những xe máy có phần đuôi nằm trong phần lựa chọn của hình nón k o dài được diễn tả ở hình 3 thường thì

28

xe máy n co xu hướng chọn xe nào gần mình nhất Dml là khoảng cách giữa đầu xe người

ra quyết định (n ) đến đuôi xe của người ở phía trước (a) Nếu mà ở trước không có xe thì

Dml=∞ νn, vml, Δθml tương ứng cho biết vận tốc xe máy của người ra quyết định (n), vận tốc xe máy đi trước (a), giá trị góc giữa hướng di chuyển của người ra quyết định và người đi trước và λDm là thông số được dự đoán là mang giá trị dương Người ra quyết định sẽ tăng hay giảm tốc dựa vào khoảng cách của người ở trước Giả thiết rằng người quyết định sẽ tăng tốc hoặc giảm tốc dựa vào khoảng cách so với người dẫn trước và sự khác biệt trong vận tốc Nếu khoảng cách lớn, trong khi đó vận tốc nhỏ thì quyết định

được đưa ra là tăng tốc và ngược lại Nói cách khác là giá trị

Dm

ml

ml ml

n

D

v v

Hình 3.4 Mô hình chạy theo xe của xe máy

3.2.6 Sự tương tác với xe máy

Giả thiết rằng người lái xe dự đoán được sự di chuyển của giao thông xung quanh cho bước đi kế tiếp và họ có hướng đi để tránh xung đột với nhau.(3.1.6) Nắm bắt hành

29

vi của người điều khiển phương tiện giao thông là tương tác với các phương tiện giao thông khác Xe máy xung quanh được cho rằng là di chuyển vào vùng tầm nhìn của xe máy (n) Theo báo cáo OECD (2006) thì tầm nhìn được thể hiện như hình 3.4 Mặc dù người lái xe có thể quan sát giao thông thông qua gương chiếu hậu nhưng trường hợp này không được x t đến Để xây dựng sự tương tác, quỹ đạo có thể của các xe máy xung quanh được xác định là một đoạn thẳng với 2 điểm được xác định như sau Điểm đầu là điểm đầu xe máy (a) trong trường hợp nó tăng tốc tối đa để đi đến vị trí kế tiếp Điểm cuối là điểm đuôi xe máy (a) trong trường hợp chạy tốc độ tối thiểu để đi đến vị trí kế tiếp Sau đó khoảng cách nhỏ nhất từ điểm trung tâm của lựa chọn i đến quỹ đạo có thể xung quanh xe máy km được định nghĩa là dinkm dinkm = 0 thì xe nếu xe máy phải cắt ngang qua quỹ đạo để tìm kiếm sự lựa chọn Ví dụ ở hình 3.4 thì dinkm của lựa chọn 1, 2,

6, 5, 10 bằng 0 Λam là thông số không thay đổi và mang giá trị dương nhỏ hơn 1 Giá trị

d d lớn thì người đưa ra quyết định sẽ lựa chọn vị trí đó bởi vì xác suất xảy ra

sự gián đoạn hay va cham là nhỏ βam thông số được dự đoán là dương

Hình 3.5 Mô hình tương tác giữa các xe máy

3.3 Phần mềm mô phỏng

Các kết quả thu được từ mô hình mô phỏng có thể là các biểu đồ lưu lượng, vận tốc , thời gian chờ xe (losttime),… của từng loại xe trong dòng xe

30

Hình 3.6 Biểu đồ quan hệ giữa vận tốc và lưu lượng 1 đoạn đường khảo sát ở Tp.HCM

Hình 3.7 Mô phỏng 1 đoạn đường tại thành phố Hồ Chí Minh

Các kết quả dự kiến đạt được từ việc chạy mô hình:

 Ảnh hưởng của lưu lượng đến vận tốc: Thông qua các biểu đồ về vận tốc để đánh giá lưu lượng từng loại xe trong dòng xe , lưu lượng và vận tốc là hai yếu tố có tương quan lẫn nhau, khi tăng vận tốc thì lưu lượng sẽ tăng theo nhưng đến một giá trị nào đó, lưu lượng tăng thì vận tốc sẽ giảm

 Thành phần xe ảnh hưởng đến khả năng thông hành: Do khổ động học khác nhau giữa các thành phần xe trong dòng giao thông nên khi thay đổi thành phần xe sẽ ảnh hưởng đến tốc độ của các thành phần xe khác trong dòng xe

 Tỷ lệ thành phần xe ảnh hưởng đến khả năng thông hành: Khi tăng tỉ lệ thành phần xe có kích thước hình học lớn như xe buýt sẽ ảnh hưởng đến khả năng thông hành của các thành phần xe còn lại, do điều kiện tăng tốc, giảm tốc khác nhau, diện tích chiếm dụng mặt đường khác nhau, do khả năng linh động khác nhau

 Các kết quả dự kiến đạt được từ việc xây dựng mô hình Cross Nested Logit Model giúp đưa ra các dự báo, phân tích, đánh giá nhằm xây dựng các giải pháp xử lý để tăng khả năng thông hành, tăng vận tốc khai thác,nâng cao hiệu quả kinh tế cho tuyến đường Cũng từ việc mô phỏng này, có thể đưa ra kiến nghị về thiết kế, xây dựng, phân luồng giao thông các tuyến đường

31

Chương IV THU THẬP SỐ LIỆU

4.1 Khảo sát và thu thập số liệu

Để dữ liệu sử dụng cho mô hình đề xuất có giá trị thì việc khảo sát dòng giao thông cần thỏa mãn một số điều kiện tất yếu như sau:

Lưu lượng xe máy cần đủ lớn lưu thông trong dòng giao thông hỗn hợp

Camera phải được đặt ở vị trí cao và tốt nhất là ống kính được đặt sao gần vuông góc với mặt đường nhất

Nơi đặt camera thì không có sự ảnh hưởng nhiều của việc đậu xe ví dụ như bến xe bus hay bãi giữ xe

Hình 4.1 Vị trí đặt camera ở tòa nhà 95A Phan Đăng Lưu

Hình 4.2 Các mốc được đánh dấu trên dòng lưu thong

4.2 Thu thập số liệu

32

Số liệu được lấy bằng cách đặt camera ở tòa nhà cao tầng 9A đường Phan Đăng Lưu.Các sự quan sát được lấy ra từ video bao gồm thông tin về vị trí của xe được chọn là tiêu biểu và các xe máy khác có ảnh hưởng đến xe được chọn tại một thời điểm Bước thời gian nhằm để quan sát xe được lựa chọn ở thời điểm tiếp theo là 0.5s nhằm nắm bắt bất cứ sự thay đổi nào từ vận tốc đến thay đổi về hướng

Bởi vì nghiên cứu này chỉ x t đến sự di chuyển và sự tương tác của các xe máy nên các phương tiện khác như ô tô, xe bus hay xe thô sơ sẽ được loại ra Đường Phan Đăng Lưu: rộng 8.4 m, vận tốc trung bình của dòng là 20 km/h Dữ liệu được lấy ở dòng giao thông đoạn đầu là chỗ giao cắt giữa đường Phan Đăng Lưu và đường Trần Kế Xương đi

về hướng chợ Bà Chiểu với chiều dài đoạn đường khảo sát là 40m Đoạn đường này được đánh dấu bằng các điểm sơn tròn màu trắng đã được đo đạc trắc địa bao gồm trục xác định và tọa độ các điểm mốc

Dữ liệu quan sát được lấy ngày 30-31, 2010, từ 6:00 đến 8:00 và từ 15:30 đến 17:30 pm để quan sát được dòng di chuyển trong khung giờ cao điểm nhằm đánh giá chính xác hơn mô hình đã đề xuất – Cross - nested logit model ( CNL)

Hình 4.3 Sơ đồ điểm và nơi đặt Camera đường Phan Đăng Lưu

4.4 Kết quả phân tích

Mô hình đề xuất được tối ưu hóa với định nghĩa kích thước mô hình chọn lựa cho mỗi sự lựa chọn Khảo thí về sự thay đổi vận tốc, cụ thể là tỉ số vận tốc hiện tại so với vận tốc trước đó Ngoài ra còn khảo sát về sự thay đổi hướng, nó làm rõ sự khác nhau giữa hướng hiện tại và hướng trước đó của xe máy

Trong bài nghiên cứu này lấy bước thời gian là 0.5s Từ hình 4.4 hình 4.5 đánh giá được tần suất thay đổi vận tốc và tần suất thay đổi hướng của xe máy trong dòng giao thông Lưu ý, góc chuyển hướng được định nghĩa là dương nếu xe di chuyển về phía bên phải và ngược lại

Dựa vào kết quả ở biểu đồ, các thông số hình quạt lựa chọn của xe máy được định nghĩa như sau: pm1 = 0.0348 rad (= 2o) , pm2 = 0.103 rad (= 6o) , pm3 = 0.175 (=10o), vm1 =

34

1.5vt, vm2 = 1.1vt, vm3 = 0.9vt và vm4 = 0.6vt, vt được định nghĩa là vận tốc ở thời điểm hiện tại

Hình 4.4 Quan hệ tần suất và tỉ lệ chuyển hướng

Hình 4.5 Quan hệ tần suất và tỉ lệ tăng tốc

4.5 Phân tích kết quả tính toán và đƣa các thông số vào mô hình mô phỏng

Dựa vào kết quả ở biểu đồ quan hệ giữa tần suất và tỉ lệ chuyển hướng Xe máy có góc chuyển hướng tương ứng với 100 về phía hai bên của mình khi lái xe lưu thông trên đường chiếm tần suất 138 lần về phía bên trái và 207 lần về phía bên phải

35 Đây cũng là góc lệch mà khi phân tích mô hình, tác giả muốn đưa thông số này vào

mô phỏng bằng phần mềm Netlogo

36

Chương V XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG

5.1 Các thành phần trong chương trình mô phỏng

Netlogo không phải là một phần mềm chuyên dụng cho lĩnh vực giao thông Vì vậy, phải xây dựng các moduls là các chương trình con (procedures) thực thi các biến điều khiển cũng như các tác vụ của chương trình thông qua các biến được định nghĩa và khai báo trong toàn bộ chương trình

Các thành phần chính trong mô hình mô phỏng bao gồm: Các nút lệnh khởi tạo chương trình, các slides hiển thị các giá trị đầu vào cho mô hình, vùng hiển thị mô hình

là kích thước hình học, đường, số làn xe, chiều xe chạy, các biểu đồ hiển thị các kết quả chạy mô hình

5.2 Xây dựng vùng hiển thị mô hình mô phỏng

Vùng hiển thị của mô hình là môi trường hoạt động mà trong đó các xe di chuyển

theo một thuật toán đã được xây dựng trong các chương trình con (procedures) thực thi

 Chiều dài đoạn đường mô phỏng: 210 mét

 Số làn xe ô tô mỗi chiều: 1 làn

 Số làn xe máy mỗi chiều: 1 làn

5.3 Xây dựng các nút khởi tạo chương trình và các thông số đầu vào

Để chạy được chương trình mô phỏng, chúng ta phải xây dựng các nút khởi tạo chương trình và các nút tạo các thông số đầu vào cho chương trình