MỞ ĐẦU 1. Giao thông thông minh a. Tính cấp thiết Mục tiêu phát triển của quốc gia là sự đồng nhất về phát triển năng lực kinh tế, cơ sở hạ tầng và mức sống của người dân. Trong đó, cơ sở hạ tầng giao thông được xác định là điều kiện quan trọng trong việc phát triển kinh tế xã hội.
Giao thông thuận lợi giúp người dân tiết kiệm được thời gian di chuyển, an toàn và nâng cao khả năng giao thương. Tuy nhiên, hạ tầng giao thông chưa thể đáp ứng được số lượng lớn các phương tiện giao thông ngày càng tăng bởi nhu cầu đi lại của người dân đặc biệt ở những nước đang phát triển như Việt Nam. Tùy vào từng đặc trưng hạ tầng đường bộ của mỗi nơi mà việc tùy biến công tác quản lý giao thông ở mỗi quốc gia khác nhau. Do đó, việc nghiên cứu một hệ thống có chức năng quản lý phương tiện giao thông và giám sát đánh giá lưu lượng phương tiện trong một vùng quan tâm là rất cần thiết.
Nhằm đạt được mục đích đó việc ứng dụng các công nghệ hiện đại để quản lý, điều khiển giúp giao thông an toàn, thông suốt và thông minh hơn là vấn đề cấp bách của các quốc gia, đặc biệt là các quốc gia đang phát triển. Số liệu thống kê từ Cục đăng kiểm Việt Nam1 cho thấy, từ tháng 3 năm 2019 đến tháng 4 năm 2019 cả nước tăng từ 3.537 ô-tô lên thành 3.966 ô-tô đang lưu hành. Phần ô-tô sản xuất mới trong hai tháng này lần lượt là: 59. Còn đối với xe máy, chỉ riêng trong 2 tháng 3 năm 2019 và tháng 4 năm 2019 số lượng xe máy sản xuất mới lần lượt là: 579.
Quyết định số 206/2004QĐ-TTg được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt ngày 10 tháng 12 năm 2004 đề ra chiến lược phát triển giao thông vận tải đến năm 2020 tầm nhìn tới năm 2030. Trong thời gian qua Đảng, Nhà nước và nhân đân ta đã dành nhiều sự quan tâm cho đầu tư phát triển Giao thông Vận tải, trong đó cơ sở hạ tầng giao thông đã có bước phát triển đáng kể chất lượng giao thông ngày một nâng cao hơn. Ngành Giao thông Vận tải là xương sống của mỗi quốc 1 Số liệu thống kê lượng phương tiện giao thông của Cục đăng kiểm Việt Nam được công bố trên website http://www.vn/thong-ke/Pages/tong-hop-so-lieu-phuong-tien-giao-thong-trong-ca-nuoc.aspx; truy cập lần cuối vào 19/07/2019. 1 2 gia, bởi vậy để phát triển xứng tầm Thủ tướng Chính phủ đã cho phép điều chỉnh Chiến lược phát triển Giao thông Vận tải và được ban hành tại Quyết định 35/2009/QĐ-TTg ngày 03 tháng 03 năm 2009.
Các cơ quan chức năng từng thí điểm phân làn bằng giải phân cách cho phương tiện tham gia giao thông là ô-tô và mô-tô. Tuy nhiên, giải pháp này chưa được áp dụng triệt để nâng cao ý thức của người dân. Ngoài ra cầu vượt giao thông đường bộ để tránh các phương tiện xung đột trực tiếp với nhau khi đi vào nút giao thông cũng là một phương án đang được ưu tiên triển khai và tỏ ra khá hiệu quả. Trong vài năm trở lại đây Hà Nội đã xây thêm các cầu vượt tại các nút giao thông như: Trần Khát Chân - Đại Cồ Việt, Hoàng Minh Giám - Trần Duy Hưng, Kim Mã - Nguyễn Chí Thanh và đường trên cao Vành đai 3.
Tuy nhiên, vào giờ cao điểm giao thông ở Hà Nội và TP. Hồ Chí minh luôn bị ùn tắc gây lãng phí thời gian và kinh tế đối với sự phát triển quốc gia. Dựa theo Chỉ thị 01 của UBND TP. Hà Nội về "Năm trật tự và văn minh đô thị" 2015 do Phó Chủ tịch UBND TP.
Hà Nội Nguyễn Quốc Hùng đã kí. Mục tiêu quan trọng được TP. Hà Nội triển khai đó là đảm bảo trật tự an toàn giao thông, trên cơ sở đó Thủ đô sẽ rà soát các điểm đen về tai nạn giao thông, thường xuyên tắc nghẽn vào giờ cao điểm, các nút giao thông phân làn chưa phù hợp cũng được xem xét nghiên cứu. Thành phố Hà Nội cũng đã lắp đặt thêm các camera giám sát các nút giao thông quan trọng làm cơ sở tham chiếu cho các hoạt động xử lý vi phạm và giám sát thống kê lượng phương tiện giao thông di chuyển qua các nút này.
Đây chính là tiền đề cho hướng giải quyết các vấn đề trong giao thông hiện tại của luận án. Dựa vào các yếu tố trên, luận án định hướng nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý ảnh trong bối cảnh giao thông hỗn hợp với mục tiêu quản lý phương tiện và giám sát lưu lượng phương tiện giao thông qua hệ thống camera giám sát. Hệ thống Giao thông Thông minh Từ các dẫn chứng, các văn bản của chính phủ và số liệu ở trên bài toán quản lý giao thông trở nên cấp bách hơn bao giờ hết. Sự bùng nổ về phương tiện giao thông khiến lực lượng Cảnh sát Giao thông (CSGT) gặp khó khăn trong công tác quản lý và giám sát các phương tiện khi lưu thông trên đường.
Do đó, việc phát triển ứng dụng các giải pháp khoa học công nghệ nói chung và nghiên cứu luận án nói riêng là việc làm cần thiết để cải thiện chất lượng và giúp giao thông luôn an toàn và thông suốt. Ứng dụng khoa học công nghệ mới vào lĩnh vực quản lý giao thông đã được 3 áp dụng ở các quốc gia phát triển hệ thống này được gọi là: Hệ thống Giao thông Thông minh (Intelligence Transportation Systems - ITS). Hệ thống ITS tập hợp các mô-đun chức năng quản lý phương tiện, giám sát phương tiện và điều tiết dòng phương tiện giao thông trên các tuyến đường cần quan tâm.1 là một mô hình đại diện cho thời đại công nghiệp 4.0 về các công nghệ trong ITS [1]. Mô hình này gồm nhiều chức năng và công nghệ tập trung chủ yếu là công nghệ xử lý ảnh và truyền về trung tâm qua kênh LTE, wifi hoặc bluetooth.1: Mô hình hệ thống ITS trong nghiên cứu của Juan [1] Hệ thống ITS được mô tả trong Hình 0.1 gồm có các chức năng chính sau đây: • Phát hiện phương tiện giao thông đang di chuyển trên đường.
• Phát hiện biển số phương tiện đang di chuyển trên đường. • Phân loại và thống kê lưu lượng phương tiện di chuyển. • Xử lý các phương tiện giao thông vi phạm Luật Giao thông đường bộ. 4 • Đếm và thống kê lưu lượng phương tiện.
• Điều khiển dòng phương tiện tránh gây tắc nghẽn. • Đồng bộ hóa dữ liệu giữa các hệ thống để ứng dụng giám sát và thu phí tự động không dừng. • Dịch vụ cấp cứu, bảo hiểm. • Định vị phương tiện.
Hiện nay, tại Việt Nam cơ sở hạ tầng phục vụ cho giao thông đang được nghiên cứu phát triển ưu tiên. Chính phủ đã đầu tư rất nhiều để mở rộng và hiện đại hóa giao thông thông đường bộ. Mặc dù vậy, nhu cầu di chuyển của người dân bằng phương tiện cá nhân ở Việt Nam vẫn rất lớn, do đó sự ùn tắc là điều khó tránh khỏi nhất là vào giờ cao điểm. Theo chuyên trang thống kê của Cổng thông tin điện tử Bộ Giao thông Vận tải thống kê tăng trưởng phương tiện tới ngày 31 tháng 12 năm 2016 dựa vào số lượng xe thì tổng số ô-tô lưu hành của năm 2015 là: 2.401 chiếc (trong đó, xe con từ 9 chỗ trở xuống là: 1.131 chiếc, xe khách từ 9 chỗ trở lên là: 118.030 chiếc, xe tải là: 853.735 chiếc, xe chuyên dùng và xe khác là 96.505 chiếc) và số lượng ô-tô lưu hành của năm 2016 là: 2.144 chiếc (trong đó, xe con từ 9 chỗ trở xuống là: 1.066 chiếc, xe khách từ 9 chỗ trở lên là: 136.727 chiếc, xe tải là: 1.499 chiếc, xe chuyên dùng và xe khác là 104.852 chiếc) tương đương với lượng tăng trưởng tổng số xe từ năm 2015 tới năm 2016 là: 19,73 % (trong đó tăng trưởng của xe con là: 22,93%, xe khách 9 chỗ trở lên là: 15,84 %, xe tải là: 17,65 % và xe chuyên dùng và xe khác là: 8,64 %).
Với mức tăng trưởng lượng phương tiện như vậy nhưng cơ sở hạ tầng phát triển không theo kịp do đó, việc ùn tắc vào giờ cao điểm là điều khó tránh khỏi. Tuy nhiên, việc ứng dụng khoa học công nghệ chưa được chú trọng đồng bộ cùng với quy hoạch phát triển hệ thống giao thông ở Việt Nam nhằm vận hành và điều khiển giao thông tự động, làm giảm áp lực đối với người giám sát trực tiếp - Cảnh sát Giao thông. Ở nước ngoài các công nghệ còn chưa phù hợp với cơ sở hạ tầng và đặc trưng giao thông của nước ta. Do đó, việc nhập khẩu công nghệ không thể ứng dụng rộng rãi phù hợp với đặc trưng giao thông hỗn hợp.
Cần thiết có các công trình nghiên cứu ứng dụng ITS ở Việt Nam nói riêng và các nước có đặc trưng giao thông hỗn hợp nói chung để phát triển nội lực và làm chủ khoa học công nghệ, để có thể giảm thiểu tai nạn giao thông, nâng cao 5 ý thức cho người tham gia giao thông. Các chức năng giám sát tự động có thể trích xuất được dữ liệu thống kê vi phạm giao thông để từ đó làm cơ sở xử lý vi phạm giao thông, điều này sẽ nâng dần ý thức tham gia giao thông của người dân. Hệ thống ITS có thể giám sát và quản lý được nhiều khu vực một lúc. Tùy hệ thống máy chủ và chức năng riêng biệt mà có thể điều hướng và quản lý phân luồng được dòng phương tiện từ các nút giao thông gần nhau.
Đây chính là điểm mạnh của các hệ thống ITS, giám sát và quản lý cùng lúc nhiều nút giao thông. Ngoài ra, hệ thống còn có thể hoạt động liên tục không ngừng nghỉ để cải thiện ý thức của người tham gia giao thông. Các thiết bị hiện nay có thể thống kê và lập biên bản xử phạt đối với những người vi phạm giao thông như hệ thống dữ liệu trung tâm của Thủ đô hiện nay đang được đặt ở số 54 Trần Hưng Đạo, Quận Hoàn Kiếm, TP. Hà Nội chủ yếu sử dụng giải pháp của CadPro.
Điều kiện để có thể thực hiện các chức năng này là khả năng đồng bộ dữ liệu đối với dữ liệu của người tham gia giao thông. Ngoài ra, việc lắp đặt hệ thống camera giám và các cảm biến để tăng độ chính xác cũng là một rào cản về kinh tế đối với ITS. Phương án đưa ra là có thể ưu tiên lắp đặt các hệ thống phát hiện và phân loại phương tiện ở các nút giao thông có mật độ phương tiện di chuyển lớn, thường xuyên xảy ra tai nạn.