Chương 1 là phần giới thiệu đề tài nêu lên vấn đề cần nghiên cứu, trình bày mục tiêu, phạm vi luận văn và ý nghĩa thực tiễn của vấn đề. Chương 2 trình bày cơ sở lý thuyết, nghiên cứu liên quan. Chương 3 là phần khảo sát thực trạng của hệ thống quản lý giao thông tại Hầm Hải Vân và phân tích các ưu nhược điểm của hệ thống. Chương 4 đề xuất hệ thống quản lý Bảng quang báo VMS để áp dụng vào hệ thống quản lý giao thông hiện tại.
Cuối cùng, chương 5 là kết luận và hướng phát triển tương lai trong phạm vi của đề tài này. Trang 4 Chương 2. Cơ sở lý thuyết và nghiên cứu liên quan CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN 2.1 Bảng quang báo VMS Bảng quang báo giao thông có vào cuối những năm 1970 khi bảng quang báo hạn chế tốc độ xuất hiện.
Tại thời điểm đó, các bảng quang báo giao thông dựa trên các ma trận điểm chủ yếu là truy cập tại chỗ thông qua phần cứng chuyên dụng và dây kỹ thuật số I/O, hiển thị nội dung cố định (hình 2-1) Hình 2-1: Bảng quang báo giao thông ma trận điểm [1] Sau đó, giao thức truyền thông nối tiếp đơn giản đầu tiên đã thay thế các dây kỹ thuật số I/O và đáp ứng tốt hơn nhu cầu giám sát các thiết bị bảng quang báo. Với sự ra đời của điốt phát quang (LED) cho phép tăng hiệu suất liên quan đến ánh sáng, giảm tiêu thụ điện năng và tuổi thọ cao hơn so với các nguồn ánh sáng được sử dụng trong công nghệ sợi quang, các nhà sản xuất thay đổi bằng cách sử dụng công nghệ LED cho các bảng quang báo. Bắt đầu từ các biển báo giao thông tương đối đơn giản (ví dụ: biển báo giới hạn tốc độ) với số lượng hạn chế hình ảnh có thể mô phỏng được, biển báo phát triển hơn được gọi là "biển báo giao thông lập trình được", cung cấp khả năng hiển thị văn bản và hình ảnh mà không xác định trước (hình 2-2). Trang 5 Chương 2.
Cơ sở lý thuyết và nghiên cứu liên quan Hình 2-2: Bảng quang báo giao thông lập trình được [1] Việc truyền thông cũng được điều chỉnh và thiết kế lại. Giao thức Internet (IP) đã trở thành một lựa chọn trong lĩnh vực điều khiển giao thông và mở rộng khả năng cho việc phát triển các ứng dụng để theo dõi và kiểm soát từ xa.2 Giao thức NTCIP Hiện tại, các Trung tâm Quản lý Giao thông (TMC) trên thế giới sử dụng các thiết bị Bảng quang báo VMS của nhà cung cấp khác nhau trên đường cao tốc để thông báo cho người đi đường. Trong hầu hết các trường hợp, mỗi nhà cung cấp sử dụng một giao thức khác nhau. Kết quả là các thiết bị này từ các nhà cung cấp khác nhau không tương thích lẫn nhau hoặc không thể hoán đổi cho nhau.
Có rất nhiều hậu quả do không có giao thức tiêu chuẩn - Thứ nhất, các nhà cung cấp Bảng quang báo VMS khác nhau không tương thích. Hầu hết các Bảng quang báo VMS khác nhau có phần mềm của chính nhà cung cấp giao tiếp với các bảng quang báo của họ hoặc họ yêu cầu một giải pháp tích hợp đắt tiền để hệ thống hoạt động. - Thứ hai, đào tạo thêm nhân viên để đáp ứng sự đa dạng thiết bị. - Thứ ba, tăng chi phí kết hợp với các thiết bị bảng quang báo VMS các nhà cung cấp khác nhau - Cuối cùng, bằng cách hỗ trợ các nhà cung cấp bảng quang báo VMS khác nhau, TMC phải dữ trữ một lượng lớn các phụ tùng thay thế.
Đảm bảo khả năng tương tác, từ đó làm giảm tổng chi phí, vào năm 1996 Hiệp hội các nhà sản xuất Điện Quốc gia (NEMA) đã hợp tác với Tổ chức Kỹ sư Giao thông (ITE) và Hiệp hội Đường cao tốc Tiểu bang Trang 6 Chương 2. Cơ sở lý thuyết và nghiên cứu liên quan Hoa Kỳ và Cán bộ Giao thông vận tải (AASHTO) để phát triển Giao thức Truyền thông Giao thông Quốc gia cho ITS (NTCIP). Tiêu chuẩn NTCIP đã được phát triển sử dụng các tiêu chuẩn đã được chứng minh và mở, chẳng hạn như ASN.1, Giao thức Quản lý Mạng SNMP (Simple Network Management Protocol), Quy tắc Mã hoá Bit BER (Bit Encoding Rules), Các chuẩn đã triển khai rộng rãi như TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), Giao thức Datagram Người dùng UDP (User Datagram Protocol), Điều khiển Liên kết Dữ liệu Cấp cao HDLC (High-level Data Link Control) và các giao thức Internet khác. Các TMC sử dụng NTCIP sẽ được hưởng lợi theo ba cách: - Thứ nhất, bởi các thiết bị hiện trường đang tương tác sẽ giảm chi phí thiết bị bởi vì tất cả các thiết bị sẽ sử dụng cùng một phần cứng và truyền thông.
Ngoài ra, các thiết bị NTCIP trong tương lai (Bộ điều khiển cục bộ (LCU), bộ điều khiển tín hiệu điều khiển (ASC), vv) có thể cùng tồn tại trên cùng một mạng, làm giảm sự phức tạp của mạng TMC. - Thứ hai, NTCIP tối đa hoá việc sử dụng cơ sở hạ tầng hiện có của TMC. Sẽ không cần một mạng mới được triển khai để hỗ trợ tiêu chuẩn NTCIP vì giao thức được viết để hỗ trợ nhiều kiến trúc mạng. - Cuối cùng, NTCIP được thiết kế để trở thành một giao thức linh hoạt.
Giao thức có thể hỗ trợ chức năng độc quyền của nhà cung cấp cụ thể. Giao thức NTCIP (The National Transportation Communications for ITS Protocols) là một trong những phát triển trong ngành ITS sẽ giúp đảm bảo khả năng tương tác và khả năng trao đổi. NTCIP nỗ lực không chỉ tối đa hóa cơ sở hạ tầng hiện tại, mà còn cho phép mở rộng trong tương lai, mà không phụ thuộc vào các nhà cung cấp thiết bị cụ thể và phần mềm của họ. Luận văn này áp dụng giao thức NTCIP để lập trình phần mềm điều khiển các bảng quang báo VMS.
Phần mềm điều khiển được viết bằng. Thiết kế của nó cho phép kết hợp đơn giản vào bất kỳ Hệ thống Quản lý Giao thông thông minh nào. Trang 7 Chương 2. Cơ sở lý thuyết và nghiên cứu liên quan 2.3 Kiến trúc vật lý Nhân viên vận hành kiểm soát VMS thông qua cơ chế điều khiển từ xa từ máy tính trung tâm đặt tại Trung tâm Quản lý Giao thông (TMC).
Kết nối giữa máy tính trung tâm và VMS chạy qua mạng viễn thông, có thể là có dây hoặc không dây. Hình 2-3 mô tả kiến trúc vật lý của các thành phần liên quan đến một hệ thống VMS điển hình được kiểm soát từ một vị trí trung tâm. Hình 2-3: Kiến trúc vật lý của một hệ thống VMS điển hình [2] 2. Nghiên cứu liên quan Bảng quang báo (VMS) đã được triển khai từ năm 1960 tại Hoa Kỳ và phần lớn triển khai trên đường cao tốc, xa lộ và trong các khu vực làm việc trên khắp thế giới.
Bảng quang báo (VMS) là thiết bị điều khiển được sử dụng để cung cấp thông tin cho người đi xe trên đường. Chúng thường được cài đặt trên cầu treo trên cao, trên đường bộ, và hầm đường bộ. Thông tin thường được hiển thị thời gian thực và có thể được kiểm soát tập trung từ xa hoặc cục bộ. Thông tin được hiển thị trên VMS có thể được tạo ra do kết quả của một sự kiện được lên kế hoạch hoặc không có kế hoạch, đó là được lập trình hoặc lên kế hoạch bởi nhân viên hoạt động.
Các bảng quang báo biến thường được sử dụng để cảnh báo giao thông tắc nghẽn, tai nạn, sự cố, khu vực đường giao thông, hoặc giới hạn tốc độ trên một phân đoạn cụ thể. VMS có thể hướng dẫn các phương tiện đến các tuyến đường thay thế do tắc nghẽn, hạn chế tốc độ đi lại, thông báo sự cố hoặc điều kiện giao thông. Mặc dù có nhiều loại VMS khác nhau, chúng có thể được đặt thành ba loại chức năng chính dựa trên cách thức Trang 8 Chương 2. Cơ sở lý thuyết và nghiên cứu liên quan thông điệp ký hiệu được chiếu sáng: phản ánh ánh sáng; phát sáng; và hỗn hợp (Dudek, 1997) [11].
Nhiều hình thức công nghệ đã được phát triển cho các bảng quang báo như đĩa lật, đèn phát sáng (LED), sợi quang và hỗn hợp. Một số công nghệ có thể sáng hơn và rõ ràng hơn những công nghệ khác và dễ dàng hơn cho người lái xe thấy. Khả năng hiển thị của sợi quang học dường như là tốt hơn và dễ nhìn thấy hơn ma trận bóng đèn hoặc công nghệ LED, VMS sử dụng ánh sáng phát ra hoặc kết hợp phát sáng và công nghệ phản chiếu ánh sáng (hỗn hợp) vượt trội hơn công nghệ phản chiếu ánh sáng, đặc biệt là vào ban đêm. Hệ thống VMS tại Hà Lan Có ba loại thông tin VMS chính được cung cấp bởi các hệ thống được sử dụng ngày nay ở Hà Lan: - Độ dài hàng: các hệ thống này cung cấp thông tin về số km hàng đợi trên tuyến thực tế và trên các tuyến đường khác.
- Thời gian đi lại: các hệ thống này cung cấp thông tin về thời gian đi lại trong vài phút tới các nút giao hoặc điểm đến đặc biệt của xa lộ. - Thông tin định tính: các hệ thống này cung cấp thông tin định tính tổng quát về điều kiện đường phía trước và thường được sử dụng cho đường không có đường cao tốc. Thông tin như 'trì hoãn' hoặc 'không trì hoãn' được cung cấp. Loại VMS đầu tiên là loại phổ biến nhất ở Hà Lan.
Thông tin được hiển thị bởi hệ thống VMS hiển thị độ dài hàng đợi được tự động tạo ra tại trung tâm điều khiển. Thông tin về khối lượng giao thông trên mạng lưới đường bộ được thu thập tự động sử dụng một hệ thống các vòng phát hiện. Nhiều hệ thống VMS ở Hà Lan được dựa trên Sự Phát hiện Sự cố Tự động (AID). AID bao gồm một hệ thống dò vòng lặp liên kết với một hệ thống cảnh báo cho người tham gia giao thông.
Các vòng phát hiện tốc độ trên làn xe cách nhau khoảng 400m. Khi tốc độ vượt các ngưỡng cụ thể tốc độ Trang 9 Chương 2. Cơ sở lý thuyết và nghiên cứu liên quan tư vấn được cung cấp bằng cách sử dụng các dấu hiệu tự động. Cùng một thông tin được phát hiện được sử dụng để xác định vị trí hàng đợi và độ dài.
Thông tin chiều dài hàng này lần lượt được sử dụng cho các thông báo trên các dấu hiệu VMS ở một số vùng trong Hà Lan (xem Hình 2-4). Hình 2-4: VMS đang được sử dụng trên đường cao tốc chính trên khắp Hà Lan ở các thành phố như Rotterdam và Den Haag. (Nguồn: http://www.com/categories/traffic-focus-highway- management/features/variable-message-signs-deliver-real-time-travel- information/ ngày 01/04/2017) Trang 10 Chương 3.
