Phương thức truyền thông giữa phương tiện với phương tiện trong hệ thống giao thông thông minh (lntelligent transport system ITS)

PHẦN MỞ ĐẦU I. Lý do chọn đề tài: Hệ thống giao thông thông minh (lntelligent Transport System ITS) là việc ứng dụng kỹ thuật công nghệ bao gồm các thiết bị cảm biến, điều khiển, điện tử, tin học, và viễn thông với cơ sở hạ tầng giao thông để điều hành và quản lý hệ thống giao thông vận tải một cách hiệu quả, đảm bảo an toàn giao thông, giảm thời gian và chi phí đi lại, bảo vệ môi trường... Hệ thống giao thông thông minh ra đời, với sự tối ưu của các thiết bị truyền thông, công nghệ thông tin và viễn thông làm cho vai trò của con người trong việc điều hành giao thông giảm đi đáng kể mà vẫn đảm bảo tính an toàn. Các thành phần chính của hệ thống ITS bao gồm có con người, phương tiện tham gia giao thông và cơ sở hạ tầng giao thông. Những thành phần này được liên kết chặt chẽ với nhau. Do đó khả năng giao tiếp giữa phương tiện với phương tiện (V2V) để trao đổi thông tin không dây về tốc độ và vị trí của các phương tiện xung quanh cho thấy nhiều hứa hẹn. Nhưng lợi ích lớn nhất chỉ có thể đạt được khi tất cả các phương tiện giao thông có thể giao tiếp với nhau. Giao tiếp giữa các phương thức đã thúc đẩy sự gia tăng ứng dụng của các hệ thống giao thông thông minh. Các dịch vụ và ứng dụng liên quan sử dụng các phương tiện để cảm nhận một khu vực cụ thể của thành phố hoặc thậm chí theo dõi tình trạng giao thông trong một khu vực đô thị nhất định. Các ứng dụng này sử dụng giao tiếp giữa các phương tiện để phổ biến thông tin và truyền dữ liệu một cách nhanh chóng và hiệu quả. II. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:  Nêu khái quát, định nghĩa về hệ thống giao thông thông minh ITS tại Việt Nam cũng như một số nước tiêu biểu.  Nghiên cứu các phương thức truyền thông giữa phương tiện với phương tiện trong hệ thống ITS. III.Kết quả của đề tài:  Nêu ra các phương thức truyền thông giữa phương tiện với phương tiện, các ưu đặc điểm kỹ thuật và khả năng ứng dụng đại trà trong ITS IV. Phương pháp nghiên cứu:  Sử dụng các tài liệu, các kết quả nghiên cứu đã được công bố trong nước.  Tìm kiếm các tài liệu nước ngoài, những nước có công nghệ phát triển đang tiến hành các thử nghiệm thực tế. V. Kết cấu của đề tài: Chương 1: Cấu trúc của hệ thống giao thông thông minh ITS Chương 2: Các phương thức truyền thông của phương tiện trong hệ thống ITS Chương 3: Phương thức truyền thông giữa phương tiện với phương tiện trong hệ thống Hà Nội, ngày … tháng … năm 2021 Sinh viên thực hiện Mục lục CHƯƠNG I: CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG ITS 11 1.1 Lịch sử ra đời của ITS 11 1.1.1 Khái niệm 11 1.1.2 Lịch sử phát triển 13 1.1.3 Cơ sở hạ tầng giao thông thông minh 16 1.1.4 Phương tiện giao thông thông minh 17 1.1.5 Lợi ích của hệ thống giao thông thông minh 20 1.2 Cấu trúc mô hình của hệ thống ITS 22 1.2.1 khái niệm về cấu trúc hệ thống giao thông thông minh 22 1.2.1.1 Kiến trúc logic 23 1.2.1.2 Luồng dữ liệu 24 1.2.1.3 Kiến trúc vật lý 24 1.2.2 Các dịch vụ người dùng 24 1.2.2.1 Nhóm dịch vụ quản lý và điều hành giao thông 25 1.2.2.2 Nhóm dịch vụ thông tin giao thông 25 1.2.2.3 Nhóm dịch vụ hỗ trợ hoạt động xe cứu hộ 26 1.2.2.4 Nhóm dịch vụ hỗ trợ vận tải công cộng 26 1.2.2.5 Nhóm dịch vụ thanh toán điện tử 26 1.2.2.6 Nhóm dịch vụ nâng cao hiệu quả hoạt động xe thương mại 27 1.2.2.7 Nhóm dịch vụ hỗ trợ lái xe an toàn 27 1.2.3 Kiến trúc vật lý hệ thống giao thông thông minh 28 1.2.4 Tiêu chí đánh giá hệ thống giao thông thông minh 30 1.2.4.1 Đánh giá công nghệ 30 1.2.4.2 Đánh giá môi trường xã hội 31 1.2.4.3 Đánh giá kinh tế 31 1.3 Mô hình ITS tại Việt Nam và một số nước phát triển 32 1.3.1 Hệ thống ITS ở Nhật Bản 32 1.3.2 Hệ thống ITS tại singapore 36 1.3.3 Mô hình ITS tại việt nam 38 1.3.3.1 Lộ trình ứng dụng ITS tại Việt Nam 38 1.3.3.2 Làn thu phí tự động không dừng ETC và những lợi ích nổi bật 40 1.3.3.3 Hệ thống giám sát hành trình các phương tiện giao thông 41 1.3.3.4 Camera giám sát, chỉ huy điều hành giao thông 42 1.4 Kết luận chương 43 CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG THỨC TRUYỀN THÔNG CỦA PHƯƠNG TIỆN TRONG HỆ THỐNG ITS 43 2.1 Giới thiệu về phương thức truyền thống trong V2X 43 2.1.1 Khái niệm 44 2.1.2 Cách thức hoạt động 44 2.1.3 Các thành phần của công nghệ V2X 45 2.1.4 Phương thức giao tiếp giữa phương tiện với cơ sở hạ tầng (V2I) 46 2.1.5 Phương thức giao tiếp giữa phương tiện với môi trường (V2E) 49 2.1.6 Phương thức giao tiếp từ phương tiện đến mạng (V2N) 52 2.1.7 Phương thức giao tiếp từ phương tiện đến đám mây (V2C) 52 2.1.8 Phương thức giao tiếp từ phương tiện đến người đi bộ (V2P) 53 2.1.9 Phương thức giao tiếp từ phương tiện đến thiết bị (V2D) 53 2.1.10 Phương thức giao tiếp từ phương tiện đến lưới điện (V2G) 54 2.2 Một số yêu cầu về triển khai V2X 54 2.2.1 Các yêu cầu về dịch vụ. 54 2.2.2 Các yêu cầu về bảo mật và quyền riêng tư. 54 2.3 Các nền tảng hỗ trợ triển khai V2X 55 2.3.1 V2X dựa trên công nghệ IEEE802.11p 55 2.3.2 V2X dựa trên mạng di động tế bào (CV2X) 55 2.3.3 So sánh hai nền tảng kỹ thuật 56 2.4 Công nghệ CV2X 57 2.4.1 Lợi thế về hiệu suất CV2X cho giao tiếp V2V 58 2.4.2 Truy cập CV2X vào phổ toàn cầu 59 2.4.3 Cách thức hoạt động của CV2X 60 2.5 Kết luận chương 61 CHƯƠNG III :PHƯƠNG THỨC TRUYỀN THÔNG GIỮA PHƯƠNG TIỆN VỚI PHƯƠNG TIỆN TRONG HỆ THỐNG ITS 62 3.1 Giới thiệu về phương thức truyền thông V2V 62 3.1.1 Giới thiệu 62 3.2 Các khái niệm về giao tiếp giữa phương tiện với phương tiện 63 3.2.1 Kỹ thuật xử lý ngắt kết nối mạng 64 3.2.2 Kỹ thuật đối phó với bức xạ sóng (Broadcast Storm) 66 3.3 Các phương thức truyền thông V2V trong ITS 68 3.3.1 Định tuyến Ad Hoc 69 3.3.2 Giao thức định vị địa lý 71 3.3.3 Giao thức cụm 77 3.3.4 Giao thức Broadcast 80 3.3.5 Giao thức Multicast 82 3.3.6 Giao thức Geocast 85 3.4 Những thách thức gặp phải 89 3.5. Các yêu cầu về bảo mật V2V 90 3.6 Hướng nghiên cứu và ứng dụng của V2V 91 3.6.1 Ứng dụng 91 3.6.2 Hướng nghiên cứu mới của V2V 94 3.7 Kết luận chương 96

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan nội dung và kết quả nghiên cứu trong đồ án này là do em thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy giáo TS Trịnh Quang Khải Mọi tham khảo trong đồ án đều được trích dẫn rõ ràng Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.

Người cam đoan

PHẦN MỞ ĐẦU

I Lý do chọn đề tài:

Hệ thống giao thông thông minh (lntelligent Transport System - ITS) là việc ứngdụng kỹ thuật công nghệ bao gồm các thiết bị cảm biến, điều khiển, điện tử, tinhọc, và viễn thông với cơ sở hạ tầng giao thông để điều hành và quản lý hệ thốnggiao thông vận tải một cách hiệu quả, đảm bảo an toàn giao thông, giảm thời gian

và chi phí đi lại, bảo vệ môi trường Hệ thống giao thông thông minh ra đời, với

sự tối ưu của các thiết bị truyền thông, công nghệ thông tin và viễn thông làm chovai trò của con người trong việc điều hành giao thông giảm đi đáng kể mà vẫnđảm bảo tính an toàn Các thành phần chính của hệ thống ITS bao gồm có conngười, phương tiện tham gia giao thông và cơ sở hạ tầng giao thông Những thànhphần này được liên kết chặt chẽ với nhau

Do đó khả năng giao tiếp giữa phương tiện với phương tiện (V2V) để trao đổithông tin không dây về tốc độ và vị trí của các phương tiện xung quanh cho thấynhiều hứa hẹn Nhưng lợi ích lớn nhất chỉ có thể đạt được khi tất cả các phươngtiện giao thông có thể giao tiếp với nhau Giao tiếp giữa các phương thức đã thúcđẩy sự gia tăng ứng dụng của các hệ thống giao thông thông minh Các dịch vụ vàứng dụng liên quan sử dụng các phương tiện để cảm nhận một khu vực cụ thể củathành phố hoặc thậm chí theo dõi tình trạng giao thông trong một khu vực đô thịnhất định Các ứng dụng này sử dụng giao tiếp giữa các phương tiện để phổ biếnthông tin và truyền dữ liệu một cách nhanh chóng và hiệu quả

II Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

 Nêu khái quát, định nghĩa về hệ thống giao thông thông minh - ITS tại ViệtNam cũng như một số nước tiêu biểu

 Nghiên cứu các phương thức truyền thông giữa phương tiện với phương tiệntrong hệ thống ITS

III.Kết quả của đề tài:

 Nêu ra các phương thức truyền thông giữa phương tiện với phương tiện, các

ưu đặc điểm kỹ thuật và khả năng ứng dụng đại trà trong ITS

IV Phương pháp nghiên cứu:

 Sử dụng các tài liệu, các kết quả nghiên cứu đã được công bố trong nước

 Tìm kiếm các tài liệu nước ngoài, những nước có công nghệ phát triển đangtiến hành các thử nghiệm thực tế

V Kết cấu của đề tài:

Chương 1: Cấu trúc của hệ thống giao thông thông minh - ITS

Chương 2: Các phương thức truyền thông của phương tiện trong hệ thốngITS

Chương 3: Phương thức truyền thông giữa phương tiện với phương tiện trong

hệ thống

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2021

Sinh viên thực hiện

Mục lục

1.1.5 Lợi ích của hệ thống giao thông thông minh 20

1.2.1 khái niệm về cấu trúc hệ thống giao thông thông minh 22

1.2.2.1 Nhóm dịch vụ quản lý và điều hành giao thông 25

1.2.2.3 Nhóm dịch vụ hỗ trợ hoạt động xe cứu hộ 261.2.2.4 Nhóm dịch vụ hỗ trợ vận tải công cộng 26

1.2.2.6 Nhóm dịch vụ nâng cao hiệu quả hoạt động xe thương mại 27

1.3.3 Mô hình ITS tại việt nam 38

1.3.3.2 Làn thu phí tự động không dừng ETC và những lợi ích nổi bật 401.3.3.3 Hệ thống giám sát hành trình các phương tiện giao thông 411.3.3.4 Camera giám sát, chỉ huy điều hành giao thông 42

2.2.2 Các yêu cầu về bảo mật và quyền riêng tư 54

2.4.1 Lợi thế về hiệu suất C-V2X cho giao tiếp V2V 58

2.5 Kết luận chương 61

CHƯƠNG III :PHƯƠNG THỨC TRUYỀN THÔNG GIỮA PHƯƠNG TIỆN VỚI

3.2 Các khái niệm về giao tiếp giữa phương tiện với phương tiện 63

3.2.2 Kỹ thuật đối phó với bức xạ sóng (Broadcast Storm) 66

DANH MỤC KÝ HIỆU , THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

Từ viết tắt Tên tiếng anh Tên tiếng việt

ITS lntelligentTransport

System

Hệ thống giao thôngthông minh

phương tiện

Automobile TrafficControl System (CACS)

Hệ thống kiểm soátgiao thông ô tô toàn

diện

Giao thông Thôngminh ở Châu ÂuVICS Vehicle Information and

Communication System

Hệ thống thông tin vàliên lạc cho phương

tiệnUTMS

V2I Vehicle to Infrastructure

DSRC Dedicated Short Range

CommunicationsV2V

SystemsASV Advanced Safety Vehicle

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.2 So sánh một số lợi thế kỹ thuật của C-V2X so với IEEE802.11p 58Bảng 2 3 So sánh các thuộc tính dịch vụ của IEEE802.11p với C-V2X 59

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Mô hình khái quát về hệ thống giao thông thông minh ITS 14Hình 1.2 Các bộ phận của hệ thống giám sát vi phạm giao thông 27Hình 1.3 Phạm vi ứng dụng của dịch vụ thông tin giao thông 28Hình 1.4 Hệ thống hỗ trợ quản lý và điều hành giao thông công cộng 29Hình 1.5 Hệ thống tránh va chạm trên ô tô thông minh 30Hình 1.6 Mô hình kiến trúc vật lý hệ thống ITS tại Việt Nam 31Hình 1.7 Hệ thống thông tin liên lạc trên xe VICS của Nhật Bản 34Hình 1.8 Sơ đồ cấu trúc hệ thống Smartway tại Nhật Bản 37

Hình 3.2 Ví dụ về các đoạn mạng trong môi trường đô thị 66Hình 3.3 Ví dụ về một vùng truyền dẫn để đối phó với sự phân mảnh mạng 67Hình 3.4 Lưu trữ chuyển tiếp, dựa trên vị trí và hướng trong Mạng Xe cộ 68

Hình 3.7 Giao thức dịnh tuyến địa lý dự đoán dựa trên lưới 76

Hình 3.10 Giao thức định tuyến dựa trên vùng di chuyển (MoZo) 80

Hình 3.12 Ví dụ về chuyển tiếp gói trong chế độ chuyển tiếp dựa trên giao lộ 87

CHƯƠNG I: CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG ITS 1.1 Lịch sử ra đời của ITS

1.1.1 Khái niệm

Hệ thống giao thông thông minh (lntelligent Transport System - ITS) là việc ứng

dụng kỹ thuật công nghệ bao gồm các thiết bị cảm biến, điều khiển, điện tử, tinhọc, và viễn thông với cơ sở hạ tầng giao thông để điều hành và quản lý hệ thốnggiao thông vận tải một cách hiệu quả, đảm bảo an toàn giao thông, giảm thời gian

và chi phí đi lại, bảo vệ môi trường ITS là công nghệ mới phát triển trên thế giới,được sử dụng để giải quyết các vấn đề tồn tại của hệ thống giao thông đường bộ vàcải thiện “dịch vụ giao thông” hiện tại

Với sự tối ưu của các thiết bị truyền thông, công nghệ thông tin và viễn thông làmcho vai trò của con người trong việc điều hành giao thông giảm đi đáng kể mà vẫnđảm bảo tính an toàn Các thành phần chính của hệ thống ITS bao gồm có conngười, phương tiện tham gia giao thông và cơ sở hạ tầng giao thông Những thànhphần này được liên kết chặt chẽ với nhau để đạt được các mục tiêu:

- Quản lí khai thác hạ tầng giao thông một cách hiệu quả: giảm ùn tắc, tiết kiệmchi phí đi lại, tạo điều kiện tối đa cho việc đi lại và vận chuyển, cung cấp thôngtin giao thông chính xác, khai thác tối ưu hạ tầng giao thông hiện tại,…

- Bảo đảm an toàn khi tham gia giao thông, xây dựng văn hóa giao thông, giảmthiểu tai nạn

- Bảo đảm an toàn khi tham gia giao thông, xây dựng văn hóa giao thông, giảmthiểu tai nạn

- Thân thiện với môi trường: Giảm thiểu khí thải ra môi trường, giảm thiểu tiếngồn

Các cảm biến được gắn trên đường để thu thập thông tin về luồng giao thông, khíhậu, thời tiết,… các thông tin này được hệ thống phân tích và xử lí sau đó truyềntới người tham gia giao thông để có thể lựa chọn giải pháp lưu thông tối ưu nhất.ITS là hệ thống bao gồm các phương tiện truyền hình, nối mạng quản lí toànquốc Dựa vào các camera giao thông, hệ thống trung tâm quản lý thiết bị ngoại vi(camera, biển báo điện tử…), công nghệ thông tin đem lại hiệu quả rất lớn trongviệc quản lý giao thông đô thị Nhà quản lí chỉ cần ngồi một chỗ là có thể có đượcthông tin bao quát hệ thống giao thông toàn quốc Thời gian gần đây Việt Namcũng đã thực hiện đẩy mạnh đầu tư hệ thống đường cao tốc để cải thiện hạ tầnggiao thông hiện tại Ứng dụng công nghệ thông tin trong giao thông là xu thếchung của thế giới, nên việc nghiên cứu phát triển thêm hệ thống giao thông thôngminh là nhu cầu rất bức thiết.

Hình 1.1 Mô hình khái quát về hệ thống giao thông thông minh ITS

1.1.2 Lịch sử phát triển

Với sự tiến bộ không ngừng của khoa học công nghệ, phát triển giao thông thôngminh không chỉ là mục tiêu của riêng một số quốc gia mà đã trở thành xu thế toàncầu.Mặc dù đã được nghiên cứu và triển khai từ cách đây nhiều thập kỷ, tuy nhiên,giao thông thông minh vẫn còn là một khái niệm khá mơ hồ và chỉ mới được nhiềungười quan tâm trong những năm gần đây Có nhiều định nghĩa cho khái niệm này,

tuy nhiên, có thể hiểu đơn giản hệ thống giao thông thông minh (Intelligent Transport Systems - ITS) là hệ thống các ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến

hướng tới mục tiêu cung cấp các giải pháp, dịch vụ hữu ích cho người và phươngtiện tham gia giao thông, giúp tổ chức giao thông an toàn, thuận tiện hơn và hạnchế các tai nạn, sự cố khi tham gia giao thông

Những bước đầu triển khai giao thông thông minh trên thế giới

Ngay từ những năm 60 của thế kỷ 20, Mỹ đã bắt đầu nghiên cứu về lĩnh vựcgiao thông thông minh Không lâu sau đó, một số quốc gia châu Âu và NhậtBản cũng bắt tay vào nghiên cứu về lĩnh vực này

Đầu những năm 1970, Trung Quốc bắt đầu phát triển hệ thống giao thông thôngminh, khi đó gọi là công trình giao thông Với sự hợp tác của Viện Nghiên cứukhoa học, Bộ Giao thông đường bộ và Cục Cảnh sát Bắc Kinh, Trung Quốc đãlần đầu tiên tiến hành thử nghiệm tính toán điều khiển tín hiệu giao thông

Năm 1970, Cục Quản lý đường bộ tại Úc đã lắp đặt hệ thống gồm 30 nút giaothông với đèn tín hiệu điều khiển tập trung, giúp điều phối các phương tiện giaothông hiệu quả hơn Năm 1973, Bộ Ngoại thương và Công nghiệp Nhật Bản đãtài trợ cho việc triển khai hệ thống điều khiển giao thông toàn diện (CACS)nhằm phổ biến việc hướng dẫn tuyến đường cho xe ô tô dựa trên hệ thống xử lýtrung tâm và hệ thống thông tin liên lạc Năm 1974, hệ thống đài phát thanh sửdụng sóng FM chuyên về các tuyến đường ô tô đã ra đời tại Đức, giúp giảm bớt

ùn tắc trên các tuyến đường cao tốc trong những kỳ nghỉ Chính phủ Mỹ đã tàitrợ cho hệ thống định vị và hướng dẫn lộ trình cho xe ô tô, từ đó tiến tới nghiêncứu và phát triển hệ thống giao thông thông minh.Tuy nhiên, do còn nhiều hạnchế về công nghệ và cơ sở hạ tầng, những hệ thống này chưa hoạt động thực sựhiệu quả khi áp dụng vào thực tế.

Đáp ứng đủ điều kiện phát triển giao thông thông minh

Phải đến những năm 1980, những điều kiện để phát triển hệ thống giao thôngthông minh đã dần được đáp ứng Sự ra đời của các bộ nhớ có dung lượng lớncùng những chiếc máy tính có hiệu năng ngày càng được cải thiện đã giúp việc

xử lý thông tin nhanh hơn, hiệu quả hơn với mức chi phí giảm đi đáng kể.TạiNhật Bản, hệ thống thông tin liên lạc giữa các tuyến đường và xe cộ (RACS) đãđược triển khai từ năm 1984 Hệ thống này chính là cơ sở để hình thành nên hệthống định vị trên xe ô tô ngày nay

Năm 1986, 18 nhà sản xuất ô tô tại châu Âu cùng hơn 40 tổ chức gồm các nhàcung cấp thiết bị điện tử, các viện nghiên cứu và các trường đại học đã triểnkhai dự án Eureka Prometheus Dự án là một chương trình áp dụng cho giaothông trên toàn châu Âu với mức hiệu quả cao và độ an toàn chưa từng có Tạithời điểm đó, dự án Eureka Prometheus đã trở thành chương trình nghiên cứu vàphát triển liên quan tới công nghệ xe tự lái lớn nhất trong lịch sử với tổng chiphí lên tới 749 triệu Euro

Năm 1991, tổ chức điều phối việc triển khai ứng dụng công nghệ thông tin vàviễn thông trong vận tải đường bộ tại châu Âu (ERTICO) đã được thành lập vớimục tiêu triển khai rộng rãi ITS giúp vận chuyển người và hàng hóa ở châu Âu

an toàn và hiệu quả Cũng trong năm đó, một tổ chức phi lợi nhuận tại Mỹ đượcthành lập nhằm thúc đẩy việc áp dụng các công nghệ tiên tiến trong hệ thốngvận tải đường bộ, giúp nâng cao sự an toàn, an ninh và hiệu quả của hệ thống

giao thông vận tải Hoa Kỳ thông qua ITS Ngoài Mỹ, tổ chức ITS còn đượcthành lập tại châu Âu, Canada, Brazil, Nhật Bản và nhiều quốc gia khác.

Việc phát triển giao thông thông minh đã được chú trọng hơn

Từ năm 1994, hệ thống giao thông thông minh đã được coi là một trong những yếu

tố trong hệ thống phân cấp công nghệ thông tin tổng thể quốc gia và quốc tế Ngày4/11/1994, Hội đồng châu Âu đã đề nghị Ủy ban châu Âu đưa nội dung ứng dụngcông nghệ thông tin và viễn thông trong ngành giao thông thông vận tải vàoChương trình Châu Âu để có các biện pháp cần thiết ở cấp cộng đồng nhằm thựchiện việc ứng dụng công nghệ thông tin và viễn thông trong ngành giao thông vậntải và hỗ trợ công tác tiêu chuẩn hóa trong quản lý giao thông bằng mọi biện phápthích hợp, bao gồm cả việc nghiên cứu và phát triển

Bước vào những năm 90, Chính phủ, giới công nghiệp và các nhà khoa học NhậtBản đẩy mạnh nghiên cứu, phát triển các hệ thống giao thông thông minh Hàngloạt dự án được triển khai bởi các Bộ ngành liên quan gồm: hệ thống truyền tin vàthông tin xe cơ giới (VICS), hệ thống quản lý giao thông thông dụng (UTMS), hệthống xe thông minh cao cấp (SSVS), xe ô tô an toàn tiên tiến (ASV), hệ thốnggiao thông đường bộ tiên tiến (ARTS) Năm 1994, tổ chức ITS Nhật Bản đượcthành lập nhằm thúc đẩy công tác nghiên cứu, phát triển và triển khai hệ thống giaothông thông minh tại quốc gia này Tổ chức nhận được sự hợp tác của năm Bộ liênquan tại Nhật Bản và trở thành tổ chức liên lạc chính cho các hoạt động ITS liênquan trên toàn bộ khu vực châu Á - Thái Bình Dương

Năm 1998, hệ thống điều khiển thích ứng giao thông (TRACS) và các hệ thốngđường cao tốc Đông Nam tại Úc được sáp nhập để thành lập hệ thống STREAMSVersion 1 Đây là một hệ thống giao thông thông minh tích hợp cho phép quản lýtín hiệu giao thông, quản lý sự cố, quản lý đường cao tốc, quản lý việc ưu tiên xe,thông tin du lịch lữ hành và hướng dẫn đậu xe Từ năm 2007, hệ thống STREAMSVersion 1 được triển khai xây dựng Năm 2001, sự kiện khủng bố 11/9 xảy ra

khiến các cơ quan quản lý giao thông Mỹ quan tâm nhiều hơn đến vấn đề đảm bảo

và giải tỏa giao thông trong những tình huống xảy ra khủng bố hay thảm họa Cácmục tiêu được các cơ quan quản lý chú ý là các sân bay, cảng hàng không, đườngthuỷ, nhà máy hạt nhân, nhà máy điện, đập nước, cầu, hầm, đường ống khí đốt vàkhu vực tổ chức các sự kiện lớn Tháng 1/2002 chính phủ Mỹ đã đưa ra tuyên bốthực hiện kế hoạch 10 năm phát triển ITS và gấp rút đẩy mạnh hoạt động nghiêncứu và triển khai hệ thống giao thông thông minh

Theo báo cáo, việc triển khai hệ thống giao thông thông minh tại Mỹ và Canada đãgiúp giảm các khoản chi phí cho cơ sở hạ tầng giao thông từ 30 - 35% trong khivẫn giữ nguyên các chức năng tương tự của hệ thống giao thông Kinh nghiệm củacác quốc gia đã nghiên cứu và triển khai ITS trên quy mô nhất định như Australia,Nhật Bản, Hàn Quốc, Singapore và Trung Quốc cho thấy hệ thống giao thôngthông minh đóng góp đáng kể cho việc quản lý các phương tiện giao thông, xử lýcác tình huống sự cố, tai nạn trên đường, giảm ùn tắc vào những giờ cao điểm hoặcvào các dịp lễ hội, kỳ nghỉ cũng như cung cấp dịch vụ, thông tin chỉ dẫn cho ngườiđiều khiển phương tiện và khách du lịch

1.1.3 Cơ sở hạ tầng giao thông thông minh

Cơ sở hạ tầng giao thông là khu vực đầy tiềm năng để phát triển các ứng dụng củacông nghệ ITS Hệ thống thông tin du lịch tiên tiến có thể cung cấp cho lái xe vàhành khách những thông tin cần thiết về tuyến đường và lịch trình di chuyển, thôngtin về sự chậm trễ do ùn tắc, tai nạn, điều kiện thời tiết hoặc thông tin sửa chữađường Các hệ thống thông tin du lịch có thể thông báo cho lái xe vị trí chính xáccủa phương tiện, điều kiện đường và giao thông hiện thời trên các tuyến đườngđang di chuyển và các tuyến đường lân cận, giúp lái xe lựa chọn được lộ trình tối

ưu Hệ thống quản lý giao thông vận tải tiên tiến bao gồm các ứng dụng ITS tậptrung vào các thiết bị điều khiển giao thông như hệ thống điều khiển đèn tín hiệu,

hệ thống quản lý đường gom và hệ thống tín hiệu giao thông trên đường cao tốc

cung cấp cho lái xe những thông tin về tình trạng giao thông theo thời gian thựctrên đường Trung tâm điều khiển giao thông quản lý tập trung các trung tâm điềuhành giao thông khu vực dựa trên công nghệ thông tin kết nối các cảm biến và thiết

bị bên đường, phương tiện thăm dò, camera, tín hiệu giao thông và các thiết bịkhác tạo thành một mạng lưới giao thông tổng hợp nhằm phát hiện tai nạn, cácđiều kiện thời tiết nguy hiểm hoặc các sự cố khác

Ứng dụng phổ biến nhất của công nghệ ITS là thu phí điện tử, thường được biếtđến dưới khái niệm thu phí sử dụng đường, lái xe có thể trả lệ phí cầu đường tựđộng thông qua một thiết bị lắp đặt trên xe hoặc thẻ thanh toán điện tử lắp trênkính chắn gió Nhiều thành phố trên thế giới đã thực hiện phương án thu phí ùn tắc,thu phí khi di chuyển vào các trung tâm đô thị, thường là vào giờ cao điểm nhấtđịnh, như một phương án không chỉ làm giảm ùn tắc mà còn để tạo nguồn lực cầnthiết để tài trợ cho các khoản đầu tư vào giao thông công cộng và giảm các tácđộng môi trường Singapore, Stockholm, London, Oslo, và Jakarta là một trongnhững thành phố đưa ra hệ thống thu phí ùn tắc tại chỗ để giảm ùn tắc giao thông ,khói bụi và khí nhà kính Hệ thống vận tải công cộng tiên tiến bao gồm các ứngdụng như giám sát hành trình cho phép các nhà quản lý xây dựng một lộ trình thờigian của tất cả các thành phần trong hệ thống giao thông công cộng, làm cho giaothông công cộng trở thành một lựa chọn hấp dẫn hơn cho hành khách bằng cáchcung cấp cho hành khách các thông tin về thời gian đến và xuất bến của xe buýt và

xe lửa Hệ thống này cũng bao gồm các hệ thống thanh toán tiền vé điện tử cho hệthống giao thông công cộng, chẳng hạn như Suica ở Nhật Bản hoặc T-Money tạiHàn Quốc, hành khách có thể thanh toán tiền vé từ thẻ thông minh hay điện thoại

di động có sử dụng công nghệ thông tin liên lạc

1.1.4 Phương tiện giao thông thông minh

Sự an toàn phương tiện là chiến lược then chốt nhằm giảm thiểu tai nạn và thươngvong giao thông đường bộ, đảm bảo an toàn cho tất cả các đối tượng tham gia giao

thông bằng cách ngăn ngừa tai nạn hoặc giảm thiểu mức độ chấn thương khi tainạn xảy ra Thiết kế phương tiện đóng vai trò đặc biệt quan trọng đối với an toàncủa họ thống giao thông, trong đó đòi hỏi sự tương tác an toàn giữa con người,phương tiện và môi trường giao thông Trên ô tô thông minh, các yếu tố rủi ro liênquan đến khả năng vật lý và hành vi của người lái được xem xét trong quá trìnhthiết kế nhằm hạn chế nguy cơ xảy ra tai nạn cũng như mức độ nghiêm trọng củatai nạn.Trong khi các hệ thống an toàn chủ động trên ô tô thông minh thực hiệnchức năng cảnh báo và hỗ trợ lái xe phòng tránh tai nạn, các hệ thống an toàn bịđộng có nhiệm vụ giảm thiểu mức độ chấn thường cho hành khách trên xe khi tainạn xảy ra.

Hệ thống an toàn chủ động : trên ô tô bao gồm các hệ thống hỗ trợ người lái, các

hệ thống điều khiển động lực học phương tiện và các hệ thống tránh va chạm Các

hệ thống hỗ trợ người lái sử dụng các cảm biến có khả năng phát hiện những nguyhiểm xung quanh phương tiện trong quá trình chuyển động, đồng thời hỗ trợ ngườilái trong việc nhận biết và ứng phó với những tình huống nguy hiểm nhằm tránhxảy ra tai nạn Ví dụ hệ thống hỗ trợ đỗ xe thông minh có khả năng phát hiện cácchướng ngại vật ngoài tầm nhìn của người lái, cung cấp cho người lái dữ liệu vềquỹ đạo chuyển động khi đỗ hoặc lùi xe nhằm tránh xảy ra va chạm Hệ thống điềukhiển hành trình thích ứng có khả năng theo dõi phương tiện ở phía trước trongcùng một làn đường nhằm duy trì hoặc lựa chọn khoảng cách an toàn với phươngtiện phía trước bằng cách tự động điều chỉnh tốc độ phù hợp Hệ thống giám sátđiểm mù và

hỗ trợ chuyển làn cảnh báo nguy hiểm và giúp lái xe thực hiện quá trình chuyểnlàn

Các hệ thống điều khiển động lực học phương tiện có khả năng tự động kiểm soát

và điều khiển động cơ, hệ thống phanh, hệ thống lái và hệ thống treo để nâng caohiệu quả phanh, chất lượng kéo, tính ổn định quỹ đạo chuyển động và chất lượng

dao động của phương tiện Hệ thống kiểm soát quá trình phanh đảm bảo hiệu quảphanh tối ưu trong mọi tình huống và điều kiện đường giúp lái xe hạn chế được tạinạn, đồng thời hỗ trợ người điều khiển phương tiện một cách dễ dàng khi khởihành

trên dốc hoặc chuyển động xuống dốc Hệ thống chống bó cứng bánh xe khi phanh

và hệ thống chống trượt quay bánh xe khi kéo đảm bảo ổn định hướng chuyểnđộng cho phương tiện khi vào cua hay chuyển làn gấp Hệ thống treo điều khiểnđiện tử kiểm soát dao động của phương tiện theo phương thẳng đứng, đảm bảophương tiện chuyển động êm dịu và an toàn trong mọi điều kiện khai thác

Các hệ thống tránh va chạm có khả năng giám sát và phân tích chuyển động củaphương tiện và người đi bộ ở phía trước nhằm cung cấp các thông tin cần thiết chongười lái đồng thời hỗ trợ người lái bằng việc kích hoạt hệ thống phanh nhằm hạnchế tối thiểu mức độ nghiêm trọng của tai nạn Hệ thống cảnh báo va chạm thôngbáo cho lái xe những nguy hiểm xung quanh qua màn hình hiển thị, âm thanh cảnhbáo hay các tín hiệu rung động giúp lái xe giảm căng thẳng và mệt mỏi trong quátrình điều khiển phương tiện và giảm thiểu khả năng xảy ra tai nạn khi tham giagiao thông Hệ thống cảnh báo chệch làn đường giúp lái xe tránh các tai nạn liênquan đến chuyển động chệch hướng không lường trước của ôtô Hệ thống cảnh báotốc độ trong đường cong đưa ra ước tính về tốc độ cho phép di khi chuyển trongđường cong giúp lái xe giảm khả năng tai nạn khi vào cua Hệ thống giám sát và

hỗ trợ chuyền làn cảnh báo cho lái xe về sự xuất hiện của một chiếc xe khác đangđến gần giúp quá trình chuyển làn diễn ra một cách an toàn

Các thiết bị an toàn bị động: được biết đến lần đầu tiên trên ô tô bao gồm kính

chắn giỏ an toàn ba lớp, trụ lái tự sập, dây đai bảo hiểm, đệm tựa đầu và hệ thốngtúi khí Ngày nay cùng với sự phát triển của công nghệ cảm biến và điều khiển

điện tử ứng dụng trên ô tô, khái niệm an toàn trước và chạm (Pre-crash Safety) ra

đời với hệ thống đại bảo hiểm thông minh, túi khí thông minh và ghế ngồi thôngminh.

Đai bảo hiểm thông minh không chỉ có nhiệm vụ giữ người lái và hành khách lao

về trước mà còn có khả năng tự động xiết chặt cơ thể vào ghế ngồi với lực xiếtđược khống chế để giảm nguy cơ chấn thương ngực do đại bảo hiểm gây ra khi xe

bị và chạm trực diện Ở hệ thống túi khí thông minh, bộ điều khiển điện tử có khảnăng điều chỉnh tốc độ giãn nở của túi khí theo từng giai đoạn va chạm và giá trịcủa gia tốc và chạm giúp người lái và hành khách tránh được tổn thương khi vađập vào túi khí, Ghế ngồi có vai trò quan trọng trong việc hấp thụ năng lượng khi

xe bị va chạm từ phía sau hoặc va chạm bên Ghế ngồi thông minh thế hệ mới cókết cấu hấp thụ năng lượng và chạm ở lưng ghế, đồng thời cho phép đệm tựa đầu

di chuyển về phía trước khi lưng ghế bị biến dạng, nhờ đó hạn chế được chấnthương cổ cho người lái và hành khách khi xe bị va chạm đột ngột từ phía sau

1.1.5 Lợi ích của hệ thống giao thông thông minh

Cải thiện sự đi lại: Đối với những quốc gia có nền kinh tế vững chắc và linh hoạt,

con người cần có khả năng di chuyển một cách thuận tiện, tin cậy và nhanh chónggiữa nơi ở và chỗ làm việc Người dân cũng cần phải đến trường, đi mua sắm vàvui chơi giải trí Sự di chuyển dân cư, đô thị hóa và những thay đổi trong cuộcsống, công việc và nhu cầu thư giãn của con người ngày nay khiến cho sự đi lạicàng trở nên phức tạp hơn Sự di chuyển là vấn đề đặc biệt quan trọng đối vớinhững người cao tuổi, người khuyết tật và những người ở xa thành phố Đi lạithuận lợi sẽ cải thiện chất lượng cuộc sống và khả năng đóng góp cho xã hội củanhững đối tượng này Trong nền kinh tế toàn cầu, quá trình vận tải hàng hóa quacác châu lục và quốc gia bằng đường thuỷ, đường sắt hay đường bộ thường haythay đổi loại hàng hoá chuyên chở trên đường đến điểm cuối của hành trình Vìvậy điều quan trọng là phải đảm bảo cho quá trình vận chuyển được tiến hànhnhanh chóng và hiệu quả, đồng thời phải theo dõi vị trí và hàng hóa chuyên chở

trong suốt quá trình vận chuyển để bảo vệ các loại hàng hóa nguy hiểm Hệ thốngITS tích hợp nhiều giải pháp khác nhau nhằm tăng cường sự đi lại của con người

và quá trình lưu thông hàng hóa trong tất cả các loại hình giao thông vận tải

Hệ thống thông tin du lịch giúp lái xe tránh được tình trạng ùn tắc và có thể cảithiện các điều kiện giao thông Hệ thống quản lý giao thông giúp nâng cao hiệuquả hoạt động của hệ thống giao thông nhờ điều khiển thích ứng hệ thống tín hiệugiao thông Hệ thống quản lý nhu cầu vận tải giúp giảm thiểu ùn tắc giao thôngtrong khu vực đô thị thông qua hệ thống thu phí đường bộ Hệ thống quản lý đoàn

xe thương mại giúp tăng cường an ninh và hiệu quả không chỉ đối với hàng hóađược chuyên chở mà cả đối với các đơn vị liên quan

Giảm ùn tắc giao thông: Lợi ích của ITS trong việc giảm ùn tắc giao thông được

thể hiện ở các khía cạnh sau:

- Cung cấp thông tin về các tuyến đường vòng và tình trạng giao thông thực tế

để lái xe chọn tuyến đường tối ưu;

- Không cần dừng xe để nộp phí tại các trạm thu phí trên những tuyến đườngphải thu phí;

- Thay đổi tín hiệu giao thông tùy theo tình hình thực tế của các tuyến đường,giảm thời gian chờ đèn tín hiệu tại các nút giao khiến lái xe cảm thấy thoảimái dễ chịu,

- Có thể di chuyển một cách nhanh chóng và an toàn đến nơi cần đến nhờnhững thông tin được cung cấp như tuyến đường và phương tiện giao thôngphù hợp nhất;

- Tăng khả năng thông hành và cải thiện tâm lý lái xe nhờ cung cấp thông tin

- Nâng cao sự thuận tiện và chủ động cho hành khách nhà cung cấp thông tinthời điểm xe buýt khởi hành và đến bến

Giảm ô nhiễm môi trường: Hệ thống giao thông thông minh được sử dụng để mang

lại lợi ích về môi trường bằng cách giúp giao thông hoạt động thông suốt hơn, giúp

lái xe điều khiển phương tiện một cách hiệu quả nhất và giảm sự cần thiết phải xâydựng các tuyến đường bổ sung thông qua việc tối đa hóa năng lực của hệ thống cơ

sở hạ tầng hiện có

Giảm tai nạn và thương vong: Một loạt ứng dụng công nghệ ITS trong kết cấu hạ

tầng và phương tiện giao thông có thể trực tiếp hoặc gián tiếp thay đổi căn bản ýthức và hành vi của người tham gia giao thông Ảnh hưởng của công nghệ ITS đến

an toàn giao thông có thể liệt kê như sau:

- Trực tiếp tác động đến quá trình lái xe nhờ các thiết bị hỗ trợ trên xe cungcấp các thông tin, chỉ dẫn giúp người lái chú ý khi cần thiết, giảm căngthẳng và đưa ra quyết định phù hợp;

- Trực tiếp ảnh hưởng đến người lái nhờ hệ thống các thiết bị thông tin và chỉdẫn bên đường như biển báo điện tử;

- Gián tiếp thay đổi hành vi của người tham gia giao thông theo nhiều cáchkhác nhau, hình thành sự thích ứng hành vi theo chiều hướng tích cực, ví dụnhư hệ thống tự động xử lý vi phạm luật giao thông;

- Thay đổi sự tương tác giữa lái xe và người đi bộ thông qua hệ thống thôngtin;

- Thay đổi lựa chọn hành trình, tuyến đường, loại hình phương tiện của ngườitham gia giao thông bằng các thông tin, gợi ý, hạn chế hoặc cấm lưu hành;

- Giảm thiểu hậu quả của các vụ tai nạn giao thông nhờ các hệ thống cảnh báo

và chạm và báo động tai nạn, giúp quá trình cứu hộ cứ nạn nhanh chóng vàchính xác

1.2 Cấu trúc mô hình của hệ thống ITS

1.2.1 khái niệm về cấu trúc hệ thống giao thông thông minh

Kiến trúc ITS là một khuôn khổ tổng thể của ITS, cho thấy những bộ phận cấuthành chính của hệ thống, mối quan hệ và hoạt động tương hỗ giữa các bộ phậnnày Kiến trúc ITS đưa ra các định nghĩa và xác định chức năng mà các bộ phận

chính hay các hệ thống con của ITS phải thực hiện, quy định giao tiếp và luồngthông tin các hệ thống con nhằm mục đích thỏa mãn yêu cầu của các dịch vụ ngườidùng Sự tương tác này cho phép các bộ phận chính của ITS kết nối và làm việcvới nhau trong toàn bộ hệ thống giao thông thông minh.

Kiến trúc ITS cung cấp một quy định chung cho việc quy hoạch, xác định và tíchhợp các hệ thống giao thông thông minh Hiện nay, đã có rất nhiều kiến trúc ITStốt được xây dựng bởi các nước đi đầu trong lĩnh vực này Vì thế, Việt Nam cũngnhư các nước đang phát triển khác không cần thiết phải tự xây dựng kiến trúc ITSriêng ngay từ đầu Nhìn chung, việc tiếp nhận một kiến trúc có sẵn và từng bướcđiều chỉnh cho phù hợp với yêu cầu của đất nước sẽ cho kết quả nhanh hơn và đỡtốn kém hơn nhiều Điều đó, không có nghĩa là Việt Nam chỉ đơn giản tiếp nhậnmột kiến trúc ITS mà không cần phải thử nghiệm hay điều chỉnh

Quá trình xem xét những nhu cầu cụ thể của đất nước và việc điều chỉnh kiến trúc

hệ thống cho phù hợp với các nhu cầu này là một việc hết sức quan trọng giúp cácnhà hoạch định chính sách, các nhà phát triển hiểu rõ hơn nhiều về nhu cầu đối vớiITS và ITS có vai trò như thế nào đối với đất nước

Các tiêu chí để xây dựng kiến trúc ITS mới dựa trên kiến trúc ITS có sẵn bao gồm:

- Tính kinh tế: kiến trúc hệ thống phải được xây dựng và duy trì một cách hiệu

quả về kinh tế;

- Sự tương thích và hòa nhập khu vực: ITS có thể thúc đẩy sự tương tác và

khu vực bằng việc kết nối hệ thống giao thông liên tục Sử dụng chung mộtkiến trúc giao thông trong toàn khu vực giúp cho việc hội nhập dễ dàng hơn

và tăng cường các mối quan hệ kinh tế;

- Về chính trị: kiến trúc là một yếu tố then chốt trong việc áp dụng công nghệ

thông tin trong GTVT và cũng sẽ có những tác động quan trọng tới kinh tế,

xã hội Do đó, quá trình chọn lựa một kiến trúc cần phải lưu ý tới vấn đềchính trị của quốc gia và khu vực;

- Về kỹ thuật: khi lựa chọn, cần lưu ý tới năng lực kỹ thuật của đất nước và

không xem xét các dịch vụ quá đắt hoặc có công nghệ quá phức tạp

1.2.1.1 Kiến trúc logic

Kiến trúc logic ITS mô tả tất cả các chức năng hệ thống quá trình hỗ trợ dịch vụngười dùng, quan hệ tương hỗ giữa các chức năng cùng việc chia sẻ tin tức vàluồng dữ liệu giữa các khối chức năng

1.2.1.2 Luồng dữ liệu

Các luồng thông tin logic trao đổi giữa các chức năng với nhau và giữa các chứcnăng với các thành phần trong hệ thống Các luồng dữ liệu logic được đặt tên theomột quy tắc thống nhất khi thể hiện trên lưu đồ dữ liệu và được định nghĩa cụ thể,trong đó thể hiện điểm đầu và điểm cuối

1.2.1.3 Kiến trúc vật lý

Kiến trúc vật lý mô tả quan hệ tương hỗ và chức năng các bộ phận trong hệ thốngITS thực tế, định nghĩa các thực thể vật lý của hệ thống ITS (các hệ thống con vàđầu cuối), cài đặt các hệ thống con và đầu cuối hợp thành hệ thống thực tế theo cácluồng kiến trúc vật lý

1.2.2 Các dịch vụ người dùng

Dịch vụ người dùng mô tả các hoạt động mà hệ thống ITS thực hiện hay cung cấpcho người sử dụng trong quá trình triển khai ITS Các dịch vụ người dùng chủ yếu

là dịch vụ cung cấp thông tin cho hành khách, quản lý giao thông thu phí điện tử,

hỗ trợ lái xe, xử lý sự cố, quản lý vận tải công cộng và đoàn xe thương mại,

Hệ thống giao thông thông minh triển khai tại Việt Nam bao gồm 07 nhóm dịch vụngười dùng:

- Quản lý và điều hành giao thông;

- Thông tin giao thông;

- Hỗ trợ hoạt động xe cứu hộ;

- Hỗ trợ vận tải công cộng;

- Thanh toán điện tử;

- Nâng cao hiệu quả hoạt động xe thương mại;

Hỗ trợ lái xe an toàn.Mỗi nhóm dịch vụ người dùng sẽ bao gồm nhiều dịch vụ vàcác dịch vụ con tương ứng Tùy theo điều kiện, hoàn cảnh và nhu cầu phát triểncủa xã hội mà tiến hành các dịch vụ phù hợp để đảm bảo hiệu quả sử dụng, đảmbảo lợi

ích kinh tế , xã hội và các yêu cầu đối với kiến trúc hệ thống giao thông thôngminh

Trong quá trình phát triển, dịch vụ người dùng có thể được bổ sung các dịch vụphù hợp để hoàn thiện hệ thống

1.2.2.1 Nhóm dịch vụ quản lý và điều hành giao thông

Các dịch vụ bao gồm:

- Dịch vụ hỗ trợ lập kế hoạch giao thông;

- Dịch vụ quản lý và bảo trì cơ sở hạ tầng giao thông;

- Dịch vụ giám sát và điều khiển giao thông;

- Dịch vụ quản lý cơ sở dữ liệu tai nạn giao thông;

- Dịch vụ quản lý nhu cầu giao thông;

- Dịch vụ hỗ trợ giám sát việc chấp hành luật giao thông;

- Dịch vụ hỗ trợ quản lý thông tin phương tiện vận tải;

- Dịch vụ hỗ trợ quản lý thông tin lái xe

Hình 1.2 Các bộ phận của hệ thống giám sát vi phạm giao thông

1.2.2.2 Nhóm dịch vụ thông tin giao thông

Các dịch vụ có thể triển khai bao gồm:

- Dịch vụ cung cấp thông tin trước khi tham gia giao thông;

- Dịch vụ cung cấp thông tin trong khi tham gia giao thông;

- Dịch vụ dẫn đường

Hình 1.3 Phạm vi ứng dụng của dịch vụ thông tin giao thông

1.2.2.3 Nhóm dịch vụ hỗ trợ hoạt động xe cứu hộ

- Báo hiệu cấp cứu;

- Điều hành hoạt động xe cấp cứu;

- Báo hiệu sự cố với hàng hóa nguy hiểm

1.2.2.4 Nhóm dịch vụ hỗ trợ vận tải công cộng

- Dịch vụ hỗ trợ công tác quản lý và điều hành giao thông công cộng;

- Dịch vụ giám sát hoạt động phương tiện công cộng;

- Dịch vụ điều hành phương tiện giao thông công cộng;

- Ưu tiên phương tiện giao thông công cộng;

- Xác định thông tin theo thời gian thực

1.2.2.5 Nhóm dịch vụ thanh toán điện tử

- Thu phí điện tử tại các trạm thu phí trên đường;

- Thu phí điện tử tại các bãi đỗ xe;

- Thu phí điện tử tại các bến phà;

- Thanh toán điện tử phương tiện công cộng;

- Thanh toán tích hợp

Hình 1.4 Hệ thống hỗ trợ quản lý và điều hành giao thông công cộng

1.2.2.6 Nhóm dịch vụ nâng cao hiệu quả hoạt động xe thương mại

- Dịch vụ cung cấp thông tin về các hoạt động vận tải;

- Dịch vụ hỗ trợ quản lý hoạt động xe thương mại;

- Dịch vụ giám sát quá trình vận tải;

- Dịch vụ hỗ trợ thủ tục hành chính;

- Dịch vụ kiểm tra an toàn hàng hóa và phương tiện trên đường

- Dịch vụ kiểm soát tải trọng phương tiện:

- Dịch vụ hỗ trợ quản lý vận tải hàng hóa nguy hiểm;

- Dịch vụ tự động lập đoàn xe thương mại

1.2.2.7 Nhóm dịch vụ hỗ trợ lái xe an toàn

- Cung cấp thông tin về các điều kiện lái xe và đường;

- Cảnh báo nguy hiểm;

- Hỗ trợ lái xe;

- Lái xe tự động

Hình 1.5 Hệ thống tránh va chạm trên ô tô thông minh

1.2.3 Kiến trúc vật lý hệ thống giao thông thông minh

Kiến trúc vật lý mô tả quan hệ tương hỗ và chức năng các bộ phận trong hệ thốngITS thực tế, định nghĩa các thực thể vật lý của hệ thống ITS (các hệ thống con vàđầu cuối), cài đặt các hệ thống con và đầu cuối hợp thành hệ thống thực tế theo cácluồng kiến trúc vật lý Mô hình kiến trúc vật lý hệ thống giao thông thông minh:

Khối trung tâm: gồm các hệ thống có chức năng phân tích, xử lý và cung c thông

tin cho người dùng như lái xe, cơ quan quản lý, công an, cứu hộ, y tế, và trữthông tin;

Khối thiết bị bên đường: gồm các hệ thống cần thiết được lắp đặt trên đường hoặc

bên đường Các thiết bị này thực hiện chức năng thập, phân tích và cung cấp cácthông tin liên quan đến đường cho phương tiện và người điều khiển phương tiện;

Khối phương tiện: gồm các hệ thống được lắp đặt trên phương tiện nhằm kiểm soát

hoạt động của phương tiện, thu thập dữ liệu liên quan đến phương tiện và thu thập,cung cấp thông tin cho người điều khiển phương tiện;

Hình 1.6 Mô hình kiến trúc vật lý hệ thống ITS tại Việt Nam

Khổi người tham gia giao thông: gồm các hệ thống có liên quan đến người dùng

được lắp đặt tại nhà, cơ quan và khu công cộng;

Khối kết nối truyền thông: làm nhiệm vụ kết nối và truyền dẫn dữ liệu; Thông tin

liên lạc giữa trung tâm với đường (C2I - Centre to Infrastructure) được thực hiệnthông qua thông tin vô tuyến diện rộng (cáp quang, WLan,Wifi), thông tin liên lạcgiữa phương tiện và các thiết bị bên đường (V2I - Vehicle to Infrastructure) đượcthực hiện thông qua thông tin chuyên dụng tầm ngắn DSRC (Dedicated ShortRange Communications).Thông tin liên lạc giữa phương tiện và phương tiện (V2V

- Vehicle to Vehicle) được thực hiện thông qua thông tin chuyên dụng tầm ngắnDSRC; Thông tin liên lạc giữa người tham gia giao thông và trung tâm được thựchiện thông qua thông tin vô tuyến diện rộng (WLan, Wifi, 3G, 4G)

1.2.4 Tiêu chí đánh giá hệ thống giao thông thông minh

Tính năng vận

hành

Khả năng xây dựng mô hình dự báo GTHiệu quả của hệ thống điều khiển GTHiệu quả của trung tâm quản lý GT

Độ chính xác định vịTính hiệu quả của phương thức truyền tinDung lượng thông tin hệ thống trong việc đáp ứng các yêu cầu của đối tượng

Khả năng giám sát độ an toàn hệ thống thông tin vô tuyến

Kha năng cập nhật bản đồ Khả năng báo đúng, độ tin cậy của hệ thốngTính năng hệ thống theo phân kỳ

1.2.4.2 Đánh giá môi trường xã hội

1.2.4.3 Đánh giá kinh tế

Đánh giá kinh tế bao gồm đánh giá kinh tế quốc dân và đánh giá tài chính Đánhgiá kinh tế quốc dân là đánh giá từ góc độ tổng thể quốc gia, nghiên cứu đóng gópcủa việc triển khai ứng dụng các nhánh ITS đối với nền kinh tế để có thể phánđoán tính hợp lý của nhánh ITS Đánh giá tài chính là đánh giá từ góc độ tài chính

của nhánh ITS, tính toán hiệu suất lợi nhuận nhánh và hoàn vốn.

Đánh giá kinh tế quốc dân: Đánh giá kinh tế quốc dân là dựa trên nguyên tắc phân

bố hợp lý tài nguyên, từ góc độ tổng thể xem xét kinh phí và hiệu quả kinh tếnhánh, đánh giá ảnh hướng phát sinh việc đầu tư vào nhánh ITS đến nền kinh tếquốc dân

Đánh giá tài chính: Đánh giá tài chính dựa trên hệ thống giá cả và chế tài thuế nhà

nước hiện hành, phân tích, tính toán kinh phí, hiệu quả tài vụ phát sinh trực tiếpcho người đầu tư hoặc nhánh, biên chế bảng biểu tài vụ, tính toán chỉ tiêu đánh giá,

Hiệu quả trực tiếp

Hạ giá thành chạy xeGiảm thời gian đi đườngNâng cao hiệu quả vận dụng xekéo dài tuổi phục vụ xe

giảm thiệt hại do sự cốGiảm nhu cầu tiêu thụ năng lượngGiảm khí thải

Giảm ô nhiễm tiếng ồn Tiết kiệm tài nguyên đất đai Giảm mức ảnh hưởng khi vận tải hàng nguy hiểm

Hiệu quả gián tiếp

Điều chỉnh phân bố kết cấu đô thịNâng cao chất lượng cuộc sốngNâng cao mức độ quản lý dịch vụ giao thôngThúc đẩy phát triển kinh tế

Thúc đẩy phát triển du lịchThúc đẩy khoa học công nghệ phát triển Việc làm được thúc đẩy

khảo sát trạng thái tài vụ khả năng sinh lời, hoàn vốn nhảnh cùng việc cân đốingoại tệ,

Đối với các nhà đầu tư, mục tiêu đầu tư chủ yếu là thu lợi nhuận Do đó, đối tượngphục vụ của dịch vụ đánh giá tài vụ nhánh ITS chủ yếu là người đầu tư cung cấpnhánh ITS cụ thể Với đầu tư nhà nước hoặc địa phương cần chú trọng hiệu quảnăng lực hoàn vốn tổng thể Nội dung đánh giá tài vụ chủ yếu bao gồm phân tíchhiệu quả kinh tế và năng lực hoàn vốn

1.3 Mô hình ITS tại Việt Nam và một số nước phát triển

1.3.1 Hệ thống ITS ở Nhật Bản

Hình 1.7 Hệ thống thông tin liên lạc trên xe VICS của Nhật Bản

Với số lượng lớn công dân được hưởng lợi từ việc triển khai một loạt ứng dụng.của ITS và sự phát triển của các ứng dụng đó, Nhật Bản là một trong những lưu

dẫn đầu thế giới về hệ thống giao thông thông minh Một trong những mục tiêu99% tần của Nhật Bản đối với ITS là cung cấp thông tin theo thời gian thực về tìnhtrạng giao thông trên đường cao tốc và các tuyến đường chính ở Nhật Bản Thôngtin giao thông theo thời gian thực có thể được thu thập thông qua hai thiết bị chính:1) Các thiết bị cố định hoặc các cảm biến trên xe hay bên đường, hoặc 2) các thiết

bị di động như xe taxi, điện thoại di động, đang tham gia giao thông có gắnphương tiện liên lạc để báo cáo về lưu lượng giao thông

Hệ thống VICS : của Nhật Bản là hệ thống thông tin liên lạc trên xe đầu tiên trên

thế giới, làm giảm bình quân khoảng 20% thời gian đi lại cho các hành trình dài.Năm 1996, Nhật Bản đã hình thành hệ thống VICS, một hệ thống truyền thống kỹthuật số trong xe với dữ liệu được cập nhập từng phút, cung cấp thông tin giaothông cho lái xe thông qua hệ thống định vị trên xe của họ Chiếc xe đầu tiên trênthế giới được trang bị hệ thống thông tin liên lạc đã bắt đầu hoạt động tại Nhật Bảnvào tháng 4 năm 1996, và từ năm 2003 các dịch vụ này đã được cung cấp trên toànquốc Các thông tin VICS của Nhật Bản được thu thập bởi Trung tâm thông tingiao thông đường bộ của Nhật Bản về điều kiện đường bộ, tai nạn, ùn tắc và đóngcửa hoặc sửa chữa đường; xử lý, chỉnh sửa, và số hóa các thông tin này, sau đó gửiđến hệ thống định vị phương tiện theo ba kênh truyền thông: radio, hồng ngoại vàFM; dữ liệu được hiển thị trên thiết bị dẫn đường theo một trong ba mức độ: thôngbáo, đồ họa đơn giản hoặc bàn đồ

VICS của Nhật Bản kích hoạt hệ thống định vị trong xe tự động xử lý các dữ liệu

và hướng dẫn lộ trình tối ưu cho lái xe để tránh tai nạn, nguy cơ tắc nghẽn, thời tiếtxấu hoặc các sự cố đường bộ khác VICS cung cấp cho người lái thông tin về giaothông theo thời gian thực và có thể hỗ trợ người lái trong việc lựa chọn một tuyếnđường tối ưu để di chuyển đến đích của mình Ban đầu, VICS thu thập dữ liệu lưulượng giao thông thông qua các cảm biến trên xe hay bên đường, camera giaothông hoặc báo cáo lưu lượng giao thông (từ cảnh sát hoặc lái xe) Nhưng từ năm

2003, giao thông và ùn tắc giao thông ở Nhật Bản ngày càng tăng, Nhật Bản đã thuthập thông tin thông qua việc sử dụng các phương tiện thăm dò, đặc biệt VICS chophép các phương tiện tự thăm dò.

Hệ thống VICS sử dụng công nghệ truyền thông chuyên dụng tầm ngắn DSRC(Dedicated Short Range Communications) tần số 5,8 GHz Thông tin của VICSđược truyền đến lái xe theo một trong ba cách sau: 1) thông qua các thiết bị phátsóng radio, chủ yếu lắp đặt trên đường cao tốc của Nhật Bản, cung cấp thông, tingiao thông trong phạm vi khoảng 200 km ở phía trước vị trí phương tiện; 2) thôngqua các thiết bị hồng ngoại bố trí trên các trục đường chính, cung cấp thông, tinVICS trong phạm vi khoảng 30 km trước vị trí phương tiện; và 3) thông qua thiết

bị phát sóng FM tổng hợp, cung cấp thông tin VICS diện rộng đến các khu vựctỉnh

Hệ thống Smartway: Thông qua một thiết bị trên xe, Smartway sẽ cung cấp cho

người sử dụng ba loại dịch vụ: 1) thông báo và hỗ trợ trực tiếp cho lái xe các thôngtin liên quan đến an toàn, 2) dịch vụ kết nối Internet và 3) dịch vụ thanh toánkhông dùng tiền mặt tại các trạm thu phí, bãi đỗ xe, trạm xăng cửa hàng tiện ích, Smartway cũng sẽ áp dụng các công nghệ hiện đại như hệ thống hỗ trợ lái xe tựđộng trên đường cao tốc AHS (Automated Highway Systems) để loại trừ cácnguyên nhân tiềm năng xảy ra tai nạn khi chạy ở tốc độ cao và hệ thống an toàntiên tiến ASV (Advanced Safety Vehicle) nhằm nâng cao an toàn thông qua sựgiao tiếp giữa các phương tiện)

Smartway tiến bộ nhanh hơn so với các dịch vụ VICS nhờ giải pháp cung cấpthông tin giao thông bằng âm thanh cũng như định dạng hình ảnh và thông quanhiều ứng dụng để cung cấp thông tin về vị trí và các điều kiện đường cụ thể cholái xe Hệ thống có thể liên kết các thông tin về vị trí của phương tiện trên đườngvới thông tin lưu lượng giao thông cụ thể, ví dụ như cảnh báo cho lái xe thông qua

hướng dẫn bằng giọng nói “Bạn đang di chuyển vào đường cong hiện đang có ùntắc phía sau, hãy giảm tốc độ ngay lập tức”.

Smartway cũng có thể cảnh báo cho lái xe khi họ đang đến khi khu vực hay xảy ratai nạn của một con đường Ngoài ra, các dữ liệu về bán kính cong hoặc độ dốc củađường, cảnh báo đường cao tốc, lưu trữ trong dữ liệu bản độ của các thiết bị dẫnđường trên xe sẽ được cung cấp cho lái xe khi đi vào đường cong với tốc độ caoquá giới hạn quy định Sử dụng công nghệ DSRC tần số 5,8 GHz, Smartway cũng

sẽ có thể cung cấp thông tin thị giác về điều kiện đường phía trước cho lái xe thôngqua hình ảnh camera thực tế của đường, hầm, cầu hoặc các khu vực thường xuyên

bị ùn tắc khác Nội dung của các thông tin này cũng được cung cấp dưới dạng âmthanh Tại đường nối vào đường cao tốc, Smartway sẽ sử dụng một thiết bị bênđường DSRC để cảnh báo cho lái xe đang đi trên các tuyến đường chính có sự sápnhập làn và gửi cảnh báo thích hợp

Hình 1.8 Sơ đồ cấu trúc hệ thống Smartway tại Nhật Bản

1.3.2 Hệ thống ITS tại singapore

Được gọi chung là Hệ thống Giao thông Thông minh (ITS), mạng lưới công nghệthu thập dữ liệu này tạo thành một bức tranh động, thời gian thực về sự lên xuốngcủa dân số đang di chuyển trong cuộc sống hàng ngày của họ ITS sử dụng cáccảm biến, hệ thống điều khiển và giao thông cũng như phân tích dữ liệu, để tối đahóa năng lực hiệu quả của mạng lưới đường bộ, giám sát và quản lý luồng giaothông, đồng thời làm cho đường của chúng ta an toàn hơn

i-Transport: Trung tâm của tất cả ITS là i-Transport Tất cả dữ liệu ITS được kết

nối với i-Transport, một nền tảng tích hợp và thống nhất, có ý nghĩa và phổ biếnthông tin để giám sát giao thông và quản lý sự cố trong Trung tâm Điều hành Vậnhành ITS Một hệ thống giao thông hậu cần thông minh và quy mô lớn, nó tích hợpđầy đủ các ITS hiện có đồng thời cho phép mở rộng thêm các ITS mới i-Transport

cũng có khả năng kết hợp dữ liệu giao thông thô được thu thập từ các cảm biến mặtđất và chuyển đổi chúng thành thông tin giao thông có liên quan để sử dụng chophân tích và lập kế hoạch giao thông cũng như thông báo tốt hơn cho các chínhsách giao thông.

Trung tâm Kiểm soát Hoạt động ITS (OCC): Làm việc 24/7 để giúp duy trì giao

thông thông suốt, ITS OCC giám sát giao thông và quản lý các sự cố trên đườngcao tốc và hầm đường bộ thông qua i-Transport và các ITS khác nhau

Hệ thống tư vấn giám sát đường cao tốc (EMAS): EMAS phát hiện kịp thời các tai

nạn, hỏng hóc phương tiện và các sự cố khác, đảm bảo phản ứng nhanh chóng đểkhôi phục lại luồng giao thông bình thường Nó cũng cung cấp thông tin thời gian

di chuyển trên các biển báo trước khi vào và dọc theo đường cao tốc Để giúpngười lái xe ô tô xác định các tuyến đường tốt nhất để đi, các biển báo điện tử dọctheo đường cao tốc và các đường chính lân cận hiển thị thông báo, đồ họa và thôngtin mã hóa màu về tình hình giao thông phía trước Nó cũng cung cấp thông tinthời gian thực về thời gian di chuyển trên các biển báo điện tử được đặt ngay trước

và dọc theo các tuyến đường cao tốc

Hệ thống xác định liên kết xanh (GLIDE): Hệ thống Xác định Liên kết Xanh

(GLIDE) kiểm soát tất cả các tín hiệu giao thông ở Singapore bằng cách điều chỉnhthời gian đèn xanh khi luồng giao thông thay đổi GLIDE cũng liên kết các tín hiệugiao thông liền kề để cho phép các phương tiện đi từ đường giao nhau này sangđường giao nhau khác với số điểm dừng tối thiểu

TrafficScan: Traffic Scan tận dụng số lượng lớn xe taxi chạy qua các con đường

trên khắp Singapore để thu thập thông tin du lịch trên các con đường Traffic Scan

là một hệ thống giao thông sử dụng dữ liệu của Hệ thống Định vị Toàn cầu (GPS)

từ xe taxi để tính toán tốc độ trung bình của giao thông trên đường

Hệ thống hướng dẫn đỗ xe (PGS): Hệ thống Hướng dẫn Đỗ xe (PGS) cung cấp

thông tin qua bảng thông tin điện tử bên đường để bạn có thể xem tính khả dụngcủa bãi đỗ xe ngay cả khi đang lái xe

Green Man +: Sang đường có thể là một chuyện căng thẳng đối với những người ít

di chuyển Green Man + phân bổ thời gian lâu hơn cho người cao tuổi và Ngườikhuyết tật (NKT)

Hệ thống Junction Electronic Eyes (J-Eyes): Các camera thường được gắn trên cột

đèn giao thông, cột đèn đường hoặc cột đặc biệt và có thể xoay, nghiêng và thuphóng Các hình ảnh video về tình trạng giao thông cũng được truyền tải lại trongthời gian thực tới Trung tâm Kiểm soát Hoạt động của LTA

Kênh thông báo giao thông (TMC): cung cấp thông tin giao thông theo thời gian

thực cho người lái xe ô tô, những người có thể sử dụng các thiết bị tuân thủ TMC,chẳng hạn như điện thoại di động, thiết bị định vị cầm tay (PND) và hệ thống định

vị trong xe, để điều hướng tuyến đường TMC cũng được sử dụng bởi các nhàcung cấp dịch vụ giao thông thương mại, có thể phát thông điệp giao thông thờigian thực cho người lái xe trên đường

Hệ thống Junction Electronic Eyes (J-Eyes) : Các camera thường được gắn trên cột

đèn giao thông, cột đèn đường hoặc cột đặc biệt và có thể xoay, nghiêng và thuphóng Các hình ảnh video về tình trạng giao thông cũng được truyền tải lại trongthời gian thực tới Trung tâm Kiểm soát Hoạt động của LTA

1.3.3 Mô hình ITS tại việt nam

1.3.3.1 Lộ trình ứng dụng ITS tại Việt Nam

Theo Báo cáo điều chỉnh quy hoạch phát triển giao thông vận tải (GTVT) đường

bộ Việt Nam đến năm 2020 và định hướng đến 2030 của Viện Chiến lược và Pháttriển GTVT (2013), tính đến tháng 02/2014 có khoảng 300.000km đường các loại,chia thành quốc lộ, đường tỉnh, đường huyện, đường xã và đường chuyên dùng Hệthống quốc lộ của Việt Nam tính đến thời điểm tháng 02/2014 có chiều dài khoảng

19.457km và gần 5.000 cầu đường bộ Đường có tiêu chuẩn kỹ thuật cao và trungbình (cấp I, II, III) chiếm 47%, còn lại 53% là đường cấp thấp (cấp IV chiếm 32%,cấp V chiếm 21%) Tỷ lệ đường có chiều rộng nền, mặt đường theo đúng cấp kỹthuật còn thấp: chiều rộng mặt đường từ 7m trở lên có khoảng 46%, từ 5 - 6,9mkhoảng 33%, khoảng 21% còn lại là mặt đường có bề rộng dưới 5m Đến naymạng lưới đường bộ ở nước ta đã có nhiều thay đổi và phát triển nhanh chóng, đặcbiệt là hệ thống đường cao tốc.

Đặc thù giao thông trên các tuyến đường ở nước ta là giao thông hỗn hợp với tỷ lệ

xe máy cao, tốc độ tăng trưởng phương tiện lớn, ý thức người tham gia giao thôngcòn một số hạn chế nhất định Nhiều vấn đề phát sinh cần phải giải quyết như tỷ lệtai nạn giao thông cao, ùn tắc giao thông còn phổ biến tại các đô thị, ô nhiễm môitrường ngày càng nghiêm trọng, hệ thống quản lý còn hạn chế, chất lượng và hiệusuất phục vụ còn thấp, chưa đáp ứng nhu cầu phát triển của xã hội, đồi hỏi phảitích cực phát triển và hoàn thiện hệ thống

Đầu tư phát triển hệ thống cơ sở hạ tầng giao thông vận tải là một trong những ưutiên hàng đầu mà Bộ Giao thông Vận tải đang thực hiện Theo quy hoạch hệ thốnggiao thông đường bộ Việt Nam, việc nâng cấp, xây dựng và phát triển hệ thốngđường quốc lộ được quan tâm và ưu tiên đặc biệt Trong quá trình đó, việc ứngdụng ITS cũng được chú trọng và khẩn trương tiến hành nhằm xây dựng hệ thốnggia) thông an toàn, bền vững

Việt Nam đã có lộ trình ứng dụng ITS do Bộ GTVT ban hành, lộ trình được chialàm 3 giai đoạn: giai đoạn đến năm 2015, giai đoạn từ 2015 đến 2020 và giai đoạn

từ 2020 đến 2030 Một số dự án ITS đã và đang được triển khai tại các thành phốlớn như Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Các ứng dụng ITS trên hệ

thống đường cao tốc cũng đang được khẩn trương thực hiện Bên cạnh đó một số

hệ thống giám sát giao thông phục vụ công tác quản lý đã được đưa vào ứng dụng