Chương I: Tổng quan Trình bày vắn tắt cơ sở hình thành đề tài và mục tiêu của nghiên cứu để áp dụng vào điều kiện giao thông hiện nay. • Chương II: Cơ sở lý thuyết Trình bày tóm tắt các mô hình xe theo xe, mô hình chuyển làn trong các nghiên cứu trước đây. Trong đó có nêu lên các lý thuyết cụ thể của mô hình Widemann 74 được áp dụng cho mô hình Vissim sau này. • Chương III: Phương pháp nghiên cứu Chương này tóm tắt lý thuyết quá trình thực hiện, các bước tiến hành bắt đầu từ đo đạc số liệu mẫu ngoài thực tế đến quá trình lặp hiệu chỉnh sau này.
• Chương IV: Xác định các thông số đầu vào của mô hình Trình bày các cụ thể quá trình xác định, đo đạc số liệu thực tế. • Chương V: Xác định các thông số hiệu chỉnh. Nêu lên các kết quả đạt được bao gồm sơ đồ tăng tốc giảm tốc của xe, khoảng cách xe được phép đi tại vùng xung đột, các thông số về hành vi và ứng xử của xe máy khi di chuyển trên đường. • Chương VI: Kết luận và kiến nghị Trình bày các kết quả đạt được, hạn chế và hướng phát triển của luận văn.
HVTH: TRỊNH TUẤN HÙNG Trang 13 Luận văn Thạc sĩ Chuyên ngành đường ô tô và đường thành phố CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu sơ lược về mô hình mô phỏng giao thông Đã có nhiều định nghĩa được đề xuất cho mô hình mô phỏng giao thông. May (1991) đã định nghĩa mô hình mô phỏng như là mô hình toán học dựa trên máy tính mô tả hoạt động của hệ thống giao thông theo thời gian. Drew (1968) định nghĩa mô phỏng như là một sự hiển thị động của thế giới thực có thể được sử dụng để nghiên cứu các tình huống giao thông phức tạp trong phòng thí nghiệm. Gerlough và Huber (1975) định nghĩa mô phỏng là một hoạt động thí nghiệm của mô hình nhân tạo trong thế giới thực.
Liebermann và Rathi (2005) xác định mô phỏng như là một sự trừu tượng của các hệ thống trong thế giới thực. Mỗi một cách định nghĩa này dẫn đến những khái niệm khác nhau về đặc điểm của mô hình giao thông mô phỏng. Mô hình mô phỏng giao thông được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu về giao thông và vận tải để phân tích các tình huống giao thông phức tạp nằm ngoài phạm vi các phân tích truyền thống hoặc mô hình phân tích giao thông quyết định như Highway Capacity Manual (HCM). Như vậy mô hình mô phỏng giao thông có thể phân loại như sau: -Mô phỏng giao thông vi mô: mô phỏng sự di chuyển của từng xe cá nhân trong dòng giao thông dựa trên lý thuyết về xe theo xe và sự chuyển làn.
Các phần mềm mô phỏng loại này bao gồm: VISSIM, PARAMICS, AIMSUN, MITSIM, CORSIM… -Mô phỏng vĩ mô: mô phỏng các đại lượng cơ bản của hệ thống giao thông hơn là mối quan hệ của từng xe riêng lẻ. Mô hình mô phỏng vĩ mô dựa trên mối quan hệ giữa các đại lượng là lưu lượng, vận tốc , và mật độ dòng xe. Các phần mềm mô phỏng là PASSER, NETCELL. -Mô phỏng trung gian: kết hợp các đặc điểm của mô phỏng vĩ mô và mô phỏng vi mô.
Trong đó từng xe cá nhân di chuyển bị kiểm soát bởi mối quan hệ vĩ mô. Ví dụ như việc chuyển làn thường dựa trên mật độ làn và tốc độ trung bình của làn hơn là sự tương tác giữa các xe riêng lẻ trong mô hình mô phỏng vi mô. Các phần mềm bao gồm : DYNAMIT, DYNASMART … HVTH: TRỊNH TUẤN HÙNG Trang 14 Luận văn Thạc sĩ Chuyên ngành đường ô tô và đường thành phố 2.2 Các nghiên cứu được thực hiện với Vissim - Năm 1994 Dr Martin Fellendorf đã thực hiện nghiên cứu bằng phần mềm VISSIM để mô phỏng vi mô nhằm đánh giá việc kiểm soát đèn giao thông thực tế có ưu tiên cho xe buýt. Thông qua nghiên cứu này để có được lập ra chu kì đèn tín hiệu tối ưu nhất có xét đến việc ưu tiên cho các phương tiện Giao thông công cộng.D Martin Fellendorf đã dùng phần mềm Vissim để nghiên cứu tình hình giao thông ở Dublin.
Trong mô hình có xét đến việc ưu tiên cho các phương tiện Giao thông công cộng. Tác giả đã đưa ra bốn mô hình đèn tín hiệu để lựa chọn phương án phù hợp nhất. - Năm 2000 các tác giả Markus Friedrich, Ph., PTV/Peter Mott, PTV/Klaus Noekel, Ph., PTV đã thực hiện nghiên cứu về dòng người đi bộ. Qua đó hiệu chỉnh và đưa ra các thông số phù hợp cho quá trình mô hình dòng người đi bộ.
- Năm 2009 Tiến sỹ Văn Hồng Tấn, Jan-Dirk Schomocker và Satoshi Fujii sử dụng phần mềm Vissim để mô phỏng đoạn đường Trường Chinh ở Việt Nam. Nghiên cứu cũng xác định mức độ ảnh hưởng tình trạng giao thông khi có sự tăng lên về số lượng xe cá nhân. Từ đó xác định ra các điều kiện giao thông tương lai theo các kịch bản khác nhau.3 Cơ sở lý thuyết về mô hình 2.1 Các khái niệm về mô hình mô phỏng giao thông Mô hình mô phỏng liên tục: mô tả các yếu tố của hệ thống thay đổi một cách liên tục theo thời gian. Mô hình mô phỏng rời rạc riêng biệt (Discrete Time Models) -Mô hình thời gian rời rạc riêng biệt: phân đoạn thời gian vào một loạt các khoảng thời gian được biết đến kế tiếp nhau.
Trong mỗi khoảng thời gian đó, các mô hình mô phỏng tính toán các hoạt động thay đổi trạng thái của các yếu tố hệ thống được lựa chọn. Nghĩa là trong khoảng thời gian nhỏ đó, mô hình sẽ tính toán các hoạt động ( vận tốc, gia tốc, vị trí, xu thế chuyển làn…) của các thành phần. Như vậy các biến trạng thái của tất cả các thành phần hệ thống ở thời điểm t sẽ phụ thuộc vào giá trị của các biến này ở thời điểm t- ∆t. Ví dụ mô hình của VISSIM, PARAMICS, HVTH: TRỊNH TUẤN HÙNG Trang 15 Luận văn Thạc sĩ Chuyên ngành đường ô tô và đường thành phố CORSIM.
-Mô hình sự kiện rời rạc, riêng biệt: thường được sử dụng để mô tả các đại lượng mà trạng thái thay ít khi thay đổi. Ví dụ, khi đèn tín hiệu giao thông màu xanh lá cây không thay đổi trong một khoảng thời gian nhất định, do vậy, thay vì cập nhật các trạng thái theo từng bước thời gian, các mô hình sẽ cập nhật trạng thái sau một khoảng thời gian chỉ định. Đây là loại mô hình có thể tiết kiệm số lượng đáng kể máy tính yêu cầu. Ví dụ mô hình của phần mềm NETFLO1 Tính ngẫu nhiên trong mô hình mô phỏng Mô hình quyết định (Deterministic Models) không bao gồm các biến ngẫu nhiên trong toàn bộ tương tác được xác định bởi mối quan hệ thực tế.
Các phần mềm bao gồm: Dynasmart. Mô hình ngẫu nhiên bao gồm các hàm xác suất và các biến ngẫu nhiên. Ví dụ thời gian tương tác có thể không đổi hoặc là một biến ngẫu nhiên. Phần mềm bao gồm : VISSIM, PARAMICS, CORSIM Phần lớn các mô hình mô phỏng giao thông hiện nay là mô hình ngẫu nhiên thời gian rời rạc.
Các hợp phần của mô hình mô phỏng: Trong một mô hình mô phỏng vi mô nguyên mẫu có bảy modul riêng biệt được trình bày dưới đây. - Mô hình phát sinh số ngẫu nhiên: phát sinh các số ngẫu nhiên khi áp dụng. - Mô hình kể đến thuộc tính của người lái xe và xe: Xác định các thuộc tính của xe và người lái xe trong hệ thống - Mô hình phát sinh xe: Xác định địa điểm và thời gian phương tiện tham gia vào hệ thống. - Mô hình xe theo xe: Xác định cách thức xe tăng tốc, giảm tốc và nối theo xe khác - Mô hình chuyển làn xe: Xác định cách thức và khi nào xe sẽ chuyển làn.
- Mô hình kiểm soát của đèn tín hiệu giao thông: đề cập đến sự hoạt động của đèn tín hiệu trong hệ thống. - Mô hình hoạt cảnh: Diễn tả mô hình hoạt cảnh xe trong hệ thống. HVTH: TRỊNH TUẤN HÙNG Trang 16 Luận văn Thạc sĩ Chuyên ngành đường ô tô và đường thành phố Quá trình xây dựng mô hình mô phỏng: Bao gồm các yếu tố sau: xác định dự án, thu thập số liệu, phát triển mô hình mô phỏng, hiệu chỉnh , xác nhận số liệu và rút ra thông số hiệu chỉnh 2.2 Đặc điểm mô hình xe theo xe Mô hình xe theo xe thường được phân loại phụ thuộc vào lý luận sử dụng. Các mô hình này bao gồm: 1.
Mô hình của Gazis-Herman- Rothery (GHR). Các mô hình này cho rằng sự tăng tốc của các xe theo sau tỷ lệ với tốc độ của người lái , sự khác biệt về vận tốc giữa xe sau và xe trước và khoảng giãn cách thời gian giữa hai xe. Mô hình khoảng cách an toàn: Mô hình này dựa trên giả định rằng xe đi sau luôn luôn giữ một khoảng cách an toàn nhất định so với xe đi trước. Mô hình về tinh thần thể trạng: Mô hình này sử dụng các ngưỡng ví dụ như xe sau sẽ nhận thấy sự khác nhau về tốc độ giữa xe sau và xe trước.
Mô hình phân vùng: người lái xe được gán vào mô hình chạy tùy thuộc vào vận tốc tương đối và gián cách thời gian giữa 2 xe trước sau 2.3 Mô hình xe theo xe Mô hình xe theo xe như tên gọi đề cập , mô tả cách một chiếc xe theo sau một chiếc xe khác trên đường. Mô hình này tạo thành cốt lõi của hầu hết các mô hình mô phỏng vi mô hiện hành. Các nghiên cứu mô hình xe theo xe bắt đầu vào đầu những năm 1950 bởi Reuschel (1950) và Pipes (1953). Mô hình xe theo xe sau này đã được mở rộng bởi Kometani và Saski (1958), Forbes (1958), và các nghiên cứu khác nhau bởi Herman, Rothery và các cộng sự (1958 -1963).
Các công trình tập thể của nhiều nhà nghiên cứu tại General Motors từ cuối những năm 1950 đến đầu năm 1960 thường được gọi là mô hình xe theo xe của General Motors. Xét về mặt toán học, mô hình xe theo xe mô tả vị trí của xe sau một khoảng thời gian qua. Đây là mô hình xác định vị trí theo phương dọc đường giữa một cặp xe nối đuôi di chuyển trên cùng một làn xe. Theo mô hình này, sự tương tác theo dạng phản ứng (response) lại của người lại xe với tác nhân stimulus từ môi trường xung quanh.
