một số giải pháp ứng dụng công nghệ tự động hoá
trong công tác quản lý, điều hành giao thông đô thị
pgs. ts lê hùng lân
Bộ môn Điều khiển học
Khoa Điện - Điện tử
Trờng Đại học Giao thông Vận tải
Tóm tắt: Bi báo trình by tổng quan về các kết quả nghiên cứu trong khuôn khổ đề ti
cấp Nh nớc KC.03.21 "Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Tự động hóa trong công tác quản lý,
điều hnh giao thông đô thị". Sau khi đa ra mô hình cấu trúc hệ thống điều khiển giao thông
thnh phố thông minh vừa đảm bảo đợc tính hiện đại, vừa đảm bảo tính khả thi cao trong điều
kiện hiện tại của hệ thống giao thông trong nớc, bi báo giới thiệu một số sản phẩm đã đợc
thiết kế, chế tạo của đề ti nh thiết bị giám sát dòng xe trên đờng, thiết bị giám sát hnh trình
trên xe, thiết bị hiển thị thông tin cho lái xe, các phần mềm mô phỏng, quản lý phơng tiện vận
tải công cộng v điều khiển tín hiệu giao thông.
Summary: The paper gives an overview on results of the National reseach project
KC.03.21 Research on automation technology in urban traffic manegement and control
including designed structure model of intelligent urban traffic control system, which is consistent
with Vietnam transport conditions. Some new products are proposed also such as traffic
monitoring equipment, vehicle monitoring equipment, information supplying equipment for
driver, the softwares for traffic simulation, traffic signal control, public transport means
management.
1. Công tác quản lý, điều hnh giao
thông đô thị trên thế giới v trong
nớc
Vấn đề tăng cờng hiệu quả quản lý,
điều hành giao thông đô thị có vai trò quan
trọng không thể phủ nhận ở bất cứ nớc nào
trên thế giới, khi hoạt động của nó có ảnh

nhng nói chung chúng thờng có cấu hình cơ
bản sau [1, 2]:
các phơng tiện thu thập thông tin về
trạng thái dòng giao thông trên đờng (lu
lợng, mật độ xe ), về phơng tiện giao
thông (vận tốc, vị trí, trạng thái kỹ thuật );
các thiết bị hiển thị thông tin điều hành:
ở trung tâm (bản đồ điện tử các tuyến đờng
cùng các thông tin cập nhật), trên phơng tiện
giao thông (màn hình, âm thanh ), trên
đờng (đèn tín hiệu, bảng quang báo điện
tử );
các phơng tiện truyền thông: vô tuyến
(sóng radio, mạng điện thoại di động ), hữu
tuyến (cáp quang, mạng điện thoại cố định );
trung tâm điều khiển: màn hình giám
sát, hệ thống thu thập dữ liệu, xử lý trong thời
gian thực
Trong ngành GTVT các hệ thống này còn
có tên gọi là hệ thống giao thông thông minh
(ITS), có nguồn gốc từ ý tởng sử dụng các
thiết bị điện tử dẫn đờng trong những năm
60, nhng chỉ sau những năm 80, các cuộc
cách mạng về các thiết bị điện tử, vi xử lý,
máy tính mới đa các nghiên cứu dần trở
thành hiện thực. Đặc biệt, hiện nay các kết
quả nghiên cứu của một số công nghệ mới
nh viễn thông, trí tuệ nhân tạo, xử lý ảnh,
định vị toàn cầu (GPS) đang mở ra nhiều
triển vọng phát triển cho việc nghiên cứu và

đờng, bố trí đèn tín hiệu, tổ chức giao thông,
tăng cờng đầu t hệ thống giao thông công
cộng [4-8, 10] trong những năm vừa qua có
mang lại một số kết quả nhất định. Tuy nhiên
có thể thấy rõ còn nhiều bất cập nh thiếu các
giải pháp quản lý, điều hành tổng thể, việc
tính toán phân luồng, định tuyến, chu kỳ đèn
tín hiệu nhiều nơi còn cha hợp lý, thậm chí
phản tác dụng, cha có hệ thống giám sát,
điều hành giao thông kịp thời, thuận tiện, hiệu
quả Các dự án về quy hoạch [9] do nớc
ngoài tài trợ đều gác lại những vấn đề gai góc
của giao thông đô thị. Các dự án về hệ thống
đèn tín hiệu giao thông Hà nội [8], TP Hồ Chí
Minh mới chỉ dừng ở việc lắp đặt đèn và
camera giám sát, còn các chế độ đèn có phù
hợp, tối u với thực tế diễn biến của dòng giao
thông hay không thì cha giải quyết đợc trọn
vẹn. Hệ thống giao thông công cộng [5-6] mà
chủ yếu là xe buýt phát triển trong vài năm
gần đây đã đem lại lòng tin, thói quen sử dụng
cho ngời dân thành phố nhng hệ thống điều
hành, quản lý cha đợc hoàn thiện, hiện đại,
cha đảm bảo thông tin hai chiều giữa lái xe
và trung tâm.

Bài báo này sẽ trình bày một số giải pháp
ứng dụng công nghệ tự động hoá trong công
tác quản lý, điều hành giao thông đô thị đợc
nghiên cứu trong khuôn khổ đề tài KHCN cấp

chu trình kín về thông tin trong hệ thống. Dòng
thông tin này đợc bắt đầu từ việc thu thập dữ
liệu về trạng thái thực hệ thống giao thông,
bao gồm: thông tin về lu lợng, vận tốc dòng
xe trên đờng (thông qua giải pháp đếm xe
bằng camera), thông tin về vị trí, vận tốc của
xe (trên cơ sở sử dụng công nghệ định vị toàn
cầu GPS). Các thông tin này đợc truyền về
trung tâm điều hành. ở đây với sự trợ giúp của
một số các thiết bị khác nh bản đồ điện tử,
phần mềm mô phỏng, cơ sở dữ liệu GIS, các
thuật toán điều khiển giao thông ngời quản
lý, điều hành giao thông có thể nhanh chóng
đa ra các phơng án điều khiển giao thông
tối u nh phân luồng, điều khiển chu kỳ đèn
tín hiệu Cuối cùng những thông tin điều
khiển đó đợc đa đến ngời tham gia giao
thông dới các hình thức nh thông báo bằng
các bảng quang báo điện tử đặt trên đờng,
điện thoại di động, màn hình đặt trớc ngời
lái xe, đèn tín hiệu
Phơng án truyền thông sử dụng ở đây
đợc lựa chọn trên cơ sở tận dụng tối đa các
cơ sở hạ tầng truyền thông đã có trong nớc
nh mạng điện thoại di động và cố định, hệ
thống cáp quang nhằm giảm thiểu chi phí
đầu t xây dựng.
3. Thiết kế, chế tạo một số các cụm
thiết bị trong hệ thống
3.1. Hệ thống giám sát dòng xe trên


các camera giám
sát lắp đặt tại một
số nút giao thông
mới chỉ đơn thuần
cung cấp cho ngời
điều hành bức tranh
về trạng thái giao
thông mà cha thể
cho biết thông tin về
lu lợng, tốc độ
dòng xe. Hậu quả là
không thể đa ra
đợc các biện pháp
điều khiển giao
thông chính xác, kịp thời, chẳng hạn nh việc
đặt chu kỳ đèn tín hiệu là hoàn toàn cỡng
bức, không phù hợp với trạng thái thực của hệ
thống giao thông.

Hình 2. Giám sát dòng xe bằng camera
Giải pháp hợp lý đề ra ở đây là khai thác
công nghệ xử lý ảnh camera để chế tạo thiết
bị giám sát dòng xe. Về mặt cấu trúc thiết bị
gồm: camera công nghiệp để thu hình và một
máy tính nhúng tốc độ cao làm nhiệm vụ xử lý
ảnh, truyền các thông tin kết quả (lu lợng
từng loại xe, vận tốc dòng xe ) về trung tâm
qua hệ thống cáp quang. Thiết bị đợc đặt
trên đờng, ở độ cao 10 15 m, vuông góc
với mặt đờng.

lựa chọn từ 1 đến 300 s) và lu trữ đợc 6144
lần (có thể mở rộng đến 12288 lần). Sau khi
kết thúc hành trình các thông tin này đợc đổ
ra máy tính qua cổng COM hoặc thiết bị

truyền vô tuyến (trong phạm vi 50 60 m) nhờ
phần mềm đi kèm. Nhờ đó, ngời sử dụng có
thể dễ dàng ra lệnh đọc dữ liệu, phân tích các
trạng thái hoạt động của xe trong suốt hành
trình, ghi lại những trạng thái vợt quá mức độ
cho phép. Ngoài ra, phần mềm này còn có
một số chức năng khác tạo sự thân thiện với
ngời sử dụng nh cho phép đặt lại các định
dạng thời gian lu, xóa các thông tin không
cần thiết (hình 3).

Hình 3. Thiết bị giám sát hnh trình off-line
b) Thiết bị giám sát hnh trình on-line
(trực tuyến)
Thiết bị cho phép truyền các thông tin về
vị trí và tốc độ xe trực tiếp về trung tâm điều
hành thông qua mạng điện thoại di động.
Thiết bị có 2 phần: trên xe và tại trung tâm.
Thông tin đợc truyền dới dạng tin nhắn
SMS hoặc chuyển mạch gói GPRS. Chế độ
truyền là liên tục với chu kỳ đặt trớc hoặc
theo chỉ thị từ trung tâm. Tại trung tâm ngời
quản lý có thể giám sát hành trình xe trực tiếp
trên bản đồ số.
Các thiết bị giám sát hành trình nói trên

luồng, tổ chức nút, đặt chu kỳ đèn tín
hiệu một cách khoa học trớc khi đa ra áp
dụng thực tế không thể không sử dụng các
công cụ mô phỏng. Phần mềm mô phỏng
VTSIM đợc thiết kế gồm 2 module có khả
năng hoạt động độc lập: thiết kế mô hình
mạng giao thông và mô phỏng quá trình giao
thông.
Module thiết kế mô hình mạng giao thông
cung cấp các công cụ v th viện cho phép
ngời sử dụng thiết kế mô hình mạng giao
thông cần mô phỏng trên máy tính. Bắt đầu
quá trình thiết kế, ngời sử dụng xây dựng
hình ảnh đồ họa của mạng giao thông bằng
cách đa vo các thông tin về hình dạng, kích
thớc của các tuyến đờng v các nút trong
mạng. Bớc tiếp theo l đa các thông tin
giúp xác định nguyên tắc giao thông, các đặc
trng hoạt động của dòng phơng tiện giao
thông trên mô hình mạng nh chiều chuyển
động, tốc độ cho phép, thnh phần dòng
phơng tiện, phơng thức hoạt động của đèn

tín hiệu Hon thnh quá trình thiết kế mô
hình mạng, kết quả đợc lu vo một file theo
định dạng XML. Bằng cách ny, bản thiết kế
có thể sử dụng đợc nhiều lần v mở ra khả
năng tơng thích với các ứng dụng khác.
Module mô phỏng quá trình giao thông
nhằm tạo ra một quá trình giao thông ảo trên

thông công cộng Traffman
Traffman là phần mềm đợc thiết kế theo
mô hình Client/Server. Thành phần Server là
giao diện kết nối hệ thông mạng máy tính tại
trung tâm điều hành với các thiết bị gắn trên
xe. Chức năng chính của phần này là thu
thập, lu trữ dữ liệu nhận từ các xe. Kết nối
gia hệ thống máy tính và xe đợc thực hiện
trên cơ sở khai thác các dịch vụ truyền số liệu
SMS/GPRS, đây là các dịch vụ đợc cung
cấp bởi mạng thông tin di động GSM. Thành
phần Client cung cấp giao diện đồ hoạ hỗ trợ
ngời điều hành thực hiện các tác vụ quản lý.
Trong quá trình hoạt động Client sẽ thông qua
Server để nhận dữ liệu gửi về từ xe. D liệu
này bao gồm vị trí và trạng thái hoạt động của
xe. Thông tin về vị trí của xe đợc Client cập
nhật liên tục và hiển thị trên nền bản đồ số
đảm tính trực quan đối với ngời điều hành.
Các lệnh điều hành đợc ngời sử dụng nhập
vào Client sau đó thông qua Server sẽ đợc
gửi tới xe hỗ trợ kịp thời lái xe giải quyết các
tình huống giao thông.
c) Phần mềm điều khiển tín hiệu nút giao
thông trên cơ sở lôgic mờ [13]
Có nhiều thuật toán khác nhau để tính
toán các chu kỳ tối u cỡng bức cho đèn tín
hiệu dựa trên các kết quả thống kê về dòng xe
vào nút. Tuy nhiên khi có đợc các số liệu về
dòng xe vào nút trong thời gian thực cần áp

mọi hệ thống điều khiển giao thông hiện đại
khác trên thế giới, sử dụng các công nghệ mới
nh xử lý ảnh, định vị toàn cầu GPS ; đồng
thời vẫn đảm bảo tính khả thi trong điều kiện
hiện tại của Việt Nam. Một số các cụm thiết bị
tiêu biểu đã đợc lựa chọn, thiết kế và chế
tạo, thử nghiệm có thể áp dụng ngay chứng
minh tính khả thi của ý tởng này. Tất nhiên,
trong khuôn khổ đề tài nghiên cứu cũng còn
nhiều bài toán cần giải quyết nh kết hợp các
phơng án sử dụng chip thông minh, sóng
radio hay các phơng án giám sát giao
thông khác. Điều này là hớng nghiên cứu
tiếp tục trong tơng lai khi có các điều kiện
khả thi khác.
Tài liệu tham khảo
[1] Urban traffic control system MAC 300W.
www.scae.net.
[2] Molina M., Roberdo M., Fernandez A., (2000) A
proposed and revise system for real-time traffic
management. ESIT 2000, Aachen, Germany, 62-70.
[3] Klein A. L., (1997) Vehicle detector technologies
for traffic management applications, Part 1, 2. ITS
online.
[4] Chiến lợc phát triển và các giải pháp hiện đại
hoá giao thông đô thị ở các thành phố lớn của Việt
Nam. (2000). Đề tài KHCN cấp Nhà nớc KC.10.02.
Trờng Đại học GTVT chủ trì. Hà nội 6/2000.
[5] Dự án đầu t phơng tiện vận tải hành khách
công cộng (VTHKCC) bằng xe buýt ở thủ đô Hà

quốc lần thứ 6 về Tự động hóa, 330-335.
[14] John F.J, (1989), Traffic monitoring in Great
Britain. Second Inter. Conf. on road traffic
monitoring, 1-4.
[15] Koren C., Schvab J., (1989), Traffic survey
system in Hungary. Second Inter. Conf. on road
traffic monitoring, 10-13.
[16] Lee S.C., (1989) Road traffic monitoring in
Hong Kong. Second Inter. Conf. on road traffic
monitoring, 14-18.
[17] Cohen and Medioni G., (1999). Detecting and
tracking moving objects in video surveilance. IEEE
Conference on computer vision and pattern
recognition.
[18] Cucchiara R., Prati A., Vezzani R., (2004) Real
time motion segmentation from moving cameras.
Real-time Imaging, vol.10, n.3, 127-143Ă