Trang 1
BÁO CÁO CUỐI KỲ

NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA DÒNG XE
TRONG GIAO THÔNG TẠI TP. HCM
Chủ nhiệm: PGS. TS Hồ Thanh Phong,
Trƣờng ĐH Quốc Tế – ĐHQG TP. HCM.

Thành viên:
1. Th.S. Nguyễn Văn Chung,
BM Kỹ Thuật Hệ Thống Công Nghiệp, ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP. HCM.
2. Th.S. Trần Văn Sƣ
Trƣờng ĐH Quốc Tế – ĐHQG TP. HCM.
3. Th.S. Hồ Doãn Quốc
Trƣờng ĐH Quốc Tế – ĐHQG TP. HCM.
4. Th.S. Trƣờng Bá Huy
Trƣờng ĐH Quốc Tế – ĐHQG TP. HCM.
5. Th.S. Bùi Phạm Lan Phƣơng
Trƣờng ĐH Quốc Tế – ĐHQG TP. HCM.
6. TS. Nguyễn Đình Uyên
Trƣờng ĐH Quốc Tế – ĐHQG TP. HCM.
7. TS. Hoàng Tuấn Anh
Trƣờng ĐH Quốc Tế – ĐHQG TP. HCM.
8. Th.S. Trần Thị Thanh Nguyên
Trƣờng ĐH Quốc Tế – ĐHQG TP. HCM.
9. Th.S. Võ Minh Thạnh
Trƣờng ĐH Quốc Tế – ĐHQG TP. HCM.
10.KS. Nguyễn Ngọc Trọng
Trƣờng ĐH Quốc Tế – ĐHQG TP. HCM.

Trang 2

TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Đề tài ―Nghiên cứu tối ƣu hóa dòng xe giao thông tại TP.HCM‖ nhằm xây dựng
một công cụ hỗ trợ ra quyết định cho ngƣời quản lý để đánh giá các phƣơng án
kiểm soát và đầu tƣ vào hệ thống giao thông nội thành. Đề tài này là sự phát triển
mở rộng từ hai đề tài của cùng tác giả: "Ứng dụng kỹ thuật mô phỏng và tối ƣu vào
việc nghiên cứu giao thông ở TP. HCM" (năm 1999) và "Các biện pháp trƣớc mắt
giảm kẹt xe ở TP.HCM" (năm 2003).
Kỹ thuật mô phỏng đã đƣợc xử dụng trong đề tài, nhằm khảo sát và thực hiện mô
phỏng một mạng giao thông có nhiều nút, từ đó xác định đƣợc trạng thái của mạng
giao thông qua các thông số đặc trƣng nhƣ lƣu lƣợng, mật độ và vận tốc trung
bình… của các phƣơng tiện giao thông. Với cách tiếp cận dùng kỹ thuật mô phỏng,
mô hình của đề tài đã giúp nghiên cứu đƣợc một hệ thống giao thông phức tạp vốn
bao gồm rất nhiều yếu tố ngẫu nhiên và hàm chứa nhiều mối liên kết.
Đề tài cũng xây dựng, áp dụng cách phối hợp tín hiệu đèn sao cho trong mạng có ít
điểm kẹt xe nhất, lƣu lƣợng xe qua mạng cao nhất, thời gian các xe lƣu thông trong
mạng ít nhất. Đề tài đề xuất đến việc ứng dụng mô hình mô phỏng để khảo sát việc
điều khiển đèn giao thông thông minh, xây dựng "Hệ thống cảnh báo và điều khiển
giao thông", có thể ghi nhận và xử lý điều khiển giao thông tƣơng đối thông minh,
có khả năng báo kẹt xe trong phạm vi rộng thông qua kỹ thuật nhận dạng bằng hình
ảnh, kỹ thuật truyền tin cho ngƣời tham gia giao thông.
Ngoài ra, đề tài đề xuất xây dựng các mô hình toán để mô phỏng các trạng thái giao
thông đặc trƣng của hiện trạng giao thông Việt Nam, cụ thể là thành phố Hồ Chí
Minh. Đề tài đã đề xuất một cách tiếp cận cho giải pháp vấn đề giao thông bằng
công cụ mô phỏng vi mô và giải pháp giao thông thông minh.

Trang 3
SUMMARY OF RESEARCH CONTENT

Project "Optimization of vehicle traffic in Vietnam" has built a tool to support

decision makers evaluating the traffic control plans and investment in urban
transport systems. This topic was developed from two previous projects of the same
author: "Application of simulation and optimization to the study of traffic in
Hochiminh city" (1999) and "The immediate measures to reduce traffic congestion
in Hochiminh city "(2003).

Simulation was used in the project to examine and implement a network traffic
simulation with multiple nodes, then to determine the status of network traffic
through characteristic parameters such as traffic flow, density and the average
velocity of the vehicles. With this approach, the model helped researchers or
managers to study a complex traffic system which includes a lot of random factors
and contain multiple links.

This study has also built, and applied a combination of traffic lights so that the
network has the least congestion, the most traffic flow, and the least time of vehicle
in the network. The project initiated the application of the proposed simulation
model to investigate the smart traffic light controller, to develop "The warning and
traffic control system", which can monitor, control traffic, report traffic jam by
using image recognition technique and sending guiding information to commuters.

In addition, the study proposed the building of mathematical models to simulate the
traffic which is relevant to conditions in Vietnam, particularly in Hochiminh city.
The study suggested an approach to traffic problems in the micro-simulation tools
and solutions for intelligent traffic.


Trang 4
MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU 11

CHƢƠNG 1 - GIỚI THIỆU VẤN ĐỀ 12
1.1 GIỚI THIỆU 12
1.2. VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 18
1.3. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 20
1.4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU 20
CHƢƠNG 2 - PHÂN TÍCH HỆ THỐNG GIAO THÔNG 21
2.1. ĐẶC TÍNH LƢU LƢỢNG 21
2.1.1. Thời gian giữa 2 xe (Time headway) 21
2.1.2 Lƣu lƣợng 22
2.1.3. Phép đo lƣu lƣợng 23
2.2. ĐẶC TÍNH VẬN TỐC 24
2.2.1. Vận tốc vi mô 24
2.2.2. Vận tốc vĩ mô 25
2.2.3. Phép đo vận tốc 26
2.3. ĐẶC TÍNH MẬT ĐỘ 27
2.3.1. Khoảng cách đầu xe ( Distance headway) 27
2.3.3. Phép đo mật độ 29
2.4. VẤN ĐỀ TẮC NGHẼN 30
2.4.1. Hiện tƣợng tắc nghẽn giao thông 30
2.4.2. Các đại lƣợng liên quan đến tắc nghẽn giao thông: 30
2.4.3. Hệ số tắc nghẽn và cách xác định: 30
CHƢƠNG 3 - MÔ PHỎNG HỆ THỐNG GIAO THÔNG 33
3.1. CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG GIAO THÔNG 33
3.1.1. Hệ thống đƣờng 33
Trang 5
3.1.2. Phƣơng tiện giao thông 34
3.1.3 Ngƣời lái xe 35
3.1.4. Hệ thống điều khiển 36
3.2. CÁC MÔ HÌNH CỦA HTGT 38
3.2.1. Mô hình gia tốc 38

3.2.2. Mô hình chuyển làn 39
3.2.3. Mô hình chuyển hƣớng 40
3.2.4. - Mô hình dừng – chạy 41
3.2.5. Mô hình tranh chấp 41
CHƢƠNG 4 - PHÂN TÍCH HỆ THỐNG 44
4.1. MỤC TIÊU 44
4.2. PHÂN TÍCH : 45
4.2.1. Chi tiết 45
4.2.2. Các mô hình toán 46
4.3. PHẦN MỀM MÔ PHỎNG 47
4.4. THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU 48
4.4.1. Thông số vật lý của hệ thống: 48
4.4.2. Thông số cấu hình mô phỏng : 49
4.4.3. Trạng thái hệ thống : 49
4.4.4. Tập tin Amination 50
4.5. DỮ LIỆU ĐẦU VÀO CHO CHƢƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG 50
4.5.1. Dữ liệu đầu vào cho chƣơng trình mô phỏng: 50
4.5.2 Phƣơng pháp thu thập số liệu: 51
CHƢƠNG 5 - CÁC THUẬT TOÁN TỐI ƢU MẠNG 52
5.1. THUẬT TOÁN ĐƢỜNG ĐI NGẮN NHẤT 52
Thuật toán của Dijkstra 52
Trang 6
Thuật toán của Floyd 52
5.2. MÔ HÌNH DÒNG LỚN NHẤT 55
CHƢƠNG 6 - MỘT TRƢỜNG HỢP NGHIÊN CỨU 58
6.1. GIỚI THIỆU 58
6.2. CÁC THÔNG SỐ GIAO THÔNG 60
6.3 MÔ TẢ CHƢƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG MẠNG GIAO THÔNG 60
6.3.1 Chƣơng trình Road Structuring 61
6.3.2 Chƣơng trình Simulation 62

CHƢƠNG 7 – CÁC GIẢI PHÁP TỐI ƢU HÓA HỆ THỐNG 64
7.1. ĐIỀU KHIỂN TỐI ƢU ĐÈN GIAO THÔNG 64
7.1.1. Giải thuật điều khiển đèn 64
7.1.2 Thực hiện mô phỏng với tín hiệu đèn đƣợc điều khiển 66
7.1.3 Kết luận 73
7.2. XÂY DỰNG HỆ THỐNG CẢNH BÁO TÌNH TRẠNG GIAO THÔNG 73
7.2.1 Hệ thống thiết bị giám sát tại nút giao thông 74
7.2.2. Hệ thống trung tâm điều hành 77
7.2.3. Hệ thống mạng truyền dữ liệu 79
7.3. GIẢI PHÁP CAMERA CHO HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH
79
7.3.1. Hệ thống camera giao thông 79
7.3.2 Phƣơng pháp xử lý video giao thông 82
7.3.3. Phần mềm và kết quả 88
CHƢƠNG 8 - KẾT LUẬN 90
PHỤ LỤC A - THAM SỐ MÔ HÌNH MÔ PHỎNG 94
PHỤ LỤC B - BẢNG SỐ LIỆU THU THẬP 96
PHỤ LỤC C - MÃ NGUỒN CHƢƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG 105
Trang 7
DANH SÁCH HÌNH VẼ


1- Các trục giao thông chính trong nội thành 15
2 - Các hướng di chuyển chính của phương tiện giao thông 16
3 - Bức tranh giao thông 2010 17
4 - Các loại nghiên cứu về giao thông thích hợp và sự tương tác của chúng . 18
5 - Dùng cảm biến để đo khoảng cách thời gian 23
6 - Dùng cảm biến đếm để đo lưu lượng 24
7 - Đo mật độ xe 31
H 8 - Cách phân chia làn phụ 33

9 - Mô tả phản ứng của người lái xe với tín hiệu đèn 37
10 - Mô hình gia tốc 38
11 - Mô tả việc chuyển làn 39
12 - Động tác chuyển làn xe khi xe chạy 39
13 - Mô hình chuyển hướng 40
14 - Mô hình tranh chấp dừng – chạy từ hai hướng ngược nhau 41
15 - Vùng tranh chấp từ hai nhánh khác nhau 42
16 - Trường hợp khác của tranh chấp xe từ hai hướng vuông góc 42
17 - Trường hợp khác của tranh chấp xe từ hai hưống vuông góc (tt) 43
18 - Quy tắc quẹo tại giao lộ 44
19 - DFD cấp 0 47
20 - Lưu đồ phần mềm 48
21 - Quan hệ dữ liệu trong tập tin Animation 50
22 - Mô hình mạng 3 điểm 53
23 - Bước k trong mô hình mạng 3 điểm 54
Trang 8
24 – Mô hình dòng lớn nhất 55
25 - Sơ đồ mạng dòng chảy trong bài toán maximum flow 57
26- Bản đồ mạng giao thông cho trường hợp nghiên cứu 58
27 - Mô hình mạng logic của khu vực nghiên cứu 59
28 - Mô tả dòng dữ liệu trong hệ thống chương trình Simulation for Traffic . 61
29 - Nhập mạng giao thông được nghiên cứu vào chương trình mô phỏng 62
30 - Vùng tranh chấp và hệ thống đường vào vùng tranh chấp 65
31 - Sơ đồ giải thuật đìều khiển đèn 65
32 - Mô tả diện tích chiếm chỗ 66
33 - Hình ảnh mô phỏng tại thời điểm 600 giây cho trường hợp không điều
khiển 67
34 - Hình ảnh cho trường hợp có điều khiển đèn tại 600 giây 68
35 - Tỷ lệ chiếm chỗ 69
36 - Số xe vào ra vùng tranh chấp 69

37 - Thời điểm khoảng 450 giây của mô phỏng 70
38 - Biểu đồ mật độ theo thời gian 71
39 - Kết quả mô phỏng tại thời điểm 455 giây 72
40 - Biểu đồ số xe vào ra vùng tranh chấp 73
41 - Sơ đồ khối tổng quát hệ thống 74
42 - Minh họa cảm biến nhân công 76
43 - Sơ đồ khối handy sensor 76
44 - Sơ đồ khối biển báo 77
h 45 - Trung tâm điều hành 77
46 - Thành phần xe tham gia giao thông ở Tp.HCM 79
47 - Hệ thống camera giám sát giao thông tại Tp.HCM 80
48 - Hệ thống camera IP (Brickcom) 81
Trang 9
49 - Trung tâm điều khiển giao thông với bản đồ GIS và hệ thống xử lý
camera thông minh 82
50 - Tiền xử lý ảnh để lọc bỏ nhiễu 82
51 - Xác định tự động giải phân cách sau 900 frame ảnh (30 giây) 83
52 - Tìm kiếm vector chuyển động 84
53 - Block matching và xác định vector chuyển động 84
54 - Adaptive block matching 85
55 - Kết quả tính toán motion vector trong vùng chính 86
56 - Kết quả canny edge detection 87
57 - Fuzzy Logic với đầu vào là mật độ giao thông và vận tốc trung bình 87
58 - Kết quả thử nghiệm thu hình và phân tích tại ngã tư Thủ Đức 88
59 - Hệ thống camera WiMAX và máy tính trung tâm xử lý camera 89




















Trang 10
DANH SÁCH BẢNG BIỂU


1 - Phân bố lượt đi của người dân thành phố năm 1996 13
2 - So sánh lượng xe đếm được qua các trục chính năm 1995 và 1996 13
3 - Ước lượng lượt đi lại giữa nơi đi và nơi đến trong cụm đô thị 14
4 - Bảng phân nhóm xe theo đặc tính 35
5 - Thuộc tính gia tốc của phương tiện giao thông 35
6 - Đặc tính của người lái xe 36
7 - Bảng thuộc tính kỹ thuật và các thông số vật lý 45
8 - Các tuyến đường trong mạng nghiên cứu 58
9 - Kết quả khi áp dụng và không áp dụng giải thuật điều khiển 66
10 - Giá trị khảo sát cho trường hợp không áp dụng giải thuật điều khiển đèn
68
11- Kết quả trường hợp có điều khiển 70

12 - Chỉ số tốc độ làn xe (kmi) 94
13 - Bảng phân nhóm xe theo đặc tính 94
14 - Bảng thuộc tính gia tốc của phương tiện giao thông 94
15 - Bảng đặc tính của người lái xe 95
16 - Bảng hệ số

,

,

95
17 - Bảng số liệu phát xe (xe/phút) trên các lane của các tuyến đường trong
mạng nghiên cứu 96











Trang 11
PHẦN MỞ ĐẦU

1. Tên đề tài: Nghiên cứu tối ƣu hóa dòng xe trong giao thông tại Tp.HCM.
Chủ nhiệm đề tài: PGS. TS. Hồ Thanh Phong.
Cơ quan chủ trì: Trƣờng ĐH Quốc tế - ĐH Quốc gia Tp.HCM

Thời gian thực hiện: 5/2005 – 10/2010
Kinh phí đƣợc duyệt: 190.000.000 đồng.
Kinh phí đã cấp: 90.000.000 đồng theo TB số: 71/TB-SKHCN ngày 30/6/2005
2. Mục tiêu:
- Tạo ra công cụ giúp các cơ quan chức năng kiểm tra đánh giá các phƣơng án
nhằm hỗ trợ ra quyết định về kiểm soát và đầu tƣ vào hệ thống giao thông nội
thành.
- Đề ra hƣớng phát triển và thực hiện các biện pháp cho vấn đề tối ƣu hóa hệ
thống giao thông thành phố bao gồm: mô phỏng và tối ƣu hóa dòng xe với
mục tiêu cực tiểu hóa tình trạng ùn tắc, thu thập cung cấp thông tin kẹt xe trên
các phƣơng tiện truyền tin, xử lý tín hiệu video bằng kỹ thuật nhận dạng phục
vụ việc đánh giá tình trạng giao thông.
3. Nội dung:
- Thu thập số liệu, tính toán các phân bố, thuộc tính, tham số hệ thống của một
khu vực thí điểm. Khu vực đƣợc chọn lựa sẽ mang đầy đủ các đặc điểm, tính
chất của một hệ thống giao thông nhƣ ngã ba, ngã tƣ, vòng xoay,. . . Khu vực
đƣợc chọn lựa là khu vực quận 10.
- Mô phỏng khu vực đƣợc chọn lựa, trên mô hình mô phỏng thực hiện việc đo
các đặc tính hệ thống, giúp cho việc nghiên cứu tình hình giao thông.
- Đề ra giải pháp giải pháp tối ƣu hóa hệ thống: giải pháp điều khiển tối ƣu đèn
giao thông, giải pháp thông báo tình trạng giao thông, giải pháp dự báo và
cảnh báo giao thông.
4. Sản phẩm của đề tài:
- Chƣơng trình mô phỏng giao thông.
- Giải thuật tối ƣu đèn tín hiệu giao thông
- Giải pháp camera và hệ thống tin nhắn cho hệ thống giao thông thông minh.

Trang 12
CHƢƠNG 1 - GIỚI THIỆU VẤN ĐỀ



1.1 GIỚI THIỆU
Thành phố Hồ Chí Minh với vai trò, vị trí là một thành phố lớn nhất nƣớc, trung
tâm kinh tế của khu vực và cũng là một đô thị có qui mô diện tích, mật độ dân số
lớn nhất cả nƣớc.
Theo công bố của Tổng Cục Thống Kê năm 2010, dân số tại Tp. HCM là 7.396.500
trên diện tích 2095,5 km
2
với tổng sản phẩm quốc nội (GDP) là .
Tổng số phƣơng tiện đang đƣợc quản lý trên địa bàn thành phố đến cuối tháng 9
năm 2011, có 5.364.226 phƣơng tiện giao thông, trong đó có 480.473 xe ô tô và
4.883.753 xe mô tô; so cùng kỳ năm 2010 tăng 552.679 phƣơng tiện giao thông
(+11,49%), trong đó ô tô tăng 44.713 chiếc (+10,26%), mô tô tăng 507.966 chiếc
(+11,61%) (theo Sở Giao Thông Vận Tải ngày
3/11/2011)
Sự tăng trƣởng nhanh về kinh tế, đã đặt thành phố Hồ Chí Minh đứng trƣớc những
thử thách gay gắt về cơ sở hạ tầng và dịch vụ đô thị. Hiện nay tình trạng kẹt xe,
ngập nƣớc đã đến mức báo động. Mƣời năm qua, sự gia tăng nhanh chóng của dân
số cũng nhƣ phƣơng tiện giao thông đặc biệt là phƣơng tiện giao thông 2 bánh và 4
bánh đã dẫn đến những quá tải không chấp nhận đƣợc cho toàn bộ hệ thống giao
thông dù thành phố đã đầu tƣ rất nhiều cho cơ sở hạ tầng (mở đƣờng mới, mở rộng
đƣờng,…).
Lƣu lƣợng giao thông trong thành phố không ngừng gia tăng vì những nguyên nhân
chủ yếu sau:
- Các phƣơng tiện giao thông tăng theo dân số và thu nhập của ngƣời dân, đặc biệt
lƣợng xe gắn máy 2 bánh, lƣợng xe du lịch 4 bánh gia tăng nhanh chóng.
- Hoạt động kinh doanh phát triển, nhu cầu đi lại tăng lên, chỉ số chiếm hữu mặt
đƣờng của các loại xe cộ tăng. Lƣợng xe taxi tăng đột ngột từ rất nhỏ đến mức
bão hòa nhu cầu trong vòng 2 năm.
- Nhịp độ hoạt động kinh tế đang phát triển, sự giao lƣu hàng hóa tăng, công trình

xây dựng tăng, theo đó vận tải hàng hóa tăng lên, do đó nhu cầu của xe vận tải
cũng tăng theo.
Với sự gia tăng lƣu lƣợng giao thông, hiện tƣợng kẹt xe, ùn tắc giao thông, ban đầu
chỉ phát sinh tại một số vị trí, thƣờng là sau cơn mƣa, khi có tai nạn hoặc vào giờ
cao điểm, nay đã lan rộng khắp khu vực nội thành nhất là vào giờ cao điểm. Điều
này không chỉ do thiếu đường, mà còn phụ thuộc rất nhiều vào việc duy trì kỷ luật,
luật lệ đi đường, việc quản, kiểm soát tắc nghẽn, và việc sử dụng tối đa hiệu quả
mạng lƣới quản lý giao thông hiện có. Những số liệu trích ra từ báo cáo dự án
Trang 13
―Nghiên cứu Giao thông Tp. HCM” do Công ty tƣ vấn MVA, UK kết hợp với
Maunsell TRL và TESI, 1998
[1]
cho thấy nhu cầu đi lại trong nội thành và năng lực
giao thông tƣơng ứng.
1 - Phân bố lượt đi của người dân thành phố năm 1996
Mục đích
Số lƣợng (x 1000)
%
Nhà – Cơ quan
3.147
38
Nhà- Trƣờng
2.691
33
Nhà – Nơi khác
1.719
21
Đi lại không rõ mục đích
588
7

Kinh doanh
84
1

8.229
100
(Nguồn: Dự án Nghiên cứu Giao thông Tp. HCM, MVA, Maunsell TRL và TESI, 1998)

Bảng 1 cho thấy mục đích đi lại chủ yếu của ngƣời dân là đi làm và đi học (chiếm
71% lƣợt đi)

2 - So sánh lượng xe đếm được qua các trục chính năm 1995 và 1996

1995
(VNUTMS)
%
1996
(MVA)
%
Sai biệt
Xe đạp
147.570
20,91
140.107
17,37
-5,10%
Xe gắn máy
511.897
72,55
617.192

76,53
20,60%
Xe hơi
14.864
2,11
23.365
2,90
57,20%
Cyclo
25.888
3,67
18.736
2,32
-27,60%
Xe tải
5.394
0,76
7.090
0,88
31,40%
Tổng cộng
705.613
100
806.490
100
21,90%
Xe qui đổi
215.153

254.572


18,30%
(Nguồn: Dự án Nghiên cứu Giao thông Tp. HCM, MVA, Maunsell TRL và TESI, 1998)

Bảng 2 chỉ ra lƣợng xe ra vào các cụm đô thị ở các trục chính là xe gắn máy (76.53
%) và lƣợng xe này có khuynh hƣớng tăng nhanh với tốc độ xấp xỉ 20%/năm.




Trang 14
3 - Ước lượng lượt đi lại giữa nơi đi và nơi đến trong cụm đô thị

Các quận/huyện
Lƣợt đi (x 1000)
Xuất phát
Đến
Số lƣợng
%
Số lƣợng
%
1
401
9,2
806
18,5
3
381
8,8
475

10,9
4
269
6,2
155
3,6
5
335
7,8
659
15,2
6
278
6,4
310
7,1
8
373
8,6
174
4,0
10
352
8,1
338
7,8
11
318
7,3
227

5,2
Gò Vấp
275
6,4
205
4,7
Bình Thạnh
547
12,7
328
7,5
Tân Bình
561
13,0
491
11,3
Phú Nhuận
229
5,3
181
4,2
Tổng
4.319
100
4.348
100
(Nguồn: Dự án Nghiên cứu Giao thông Tp. HCM, MVA, Maunsell TRL và TESI, 1998)
Tỷ lệ xuất phát ở các quận tƣơng đối đồng đều, trừ hai quận Tân Bình và Phú
Nhuận, chứng tỏ sự phân bố dân số tƣơng đối đồng đều. Tuy nhiên tỷ lệ lƣợt đến lại
khá cao ở các quận 1, 3, 5 bao gồm gần 45% tổng lƣợt đi, điều này chỉ ra sự tập

trung cơ quan, văn phòng, và trƣờng học ở các quận này.
Hình 1 và hình 2 chỉ ra các hƣớng vận chuyển chính của các phƣơng tiện giao
thông.
Hiện nay thành phố Hồ Chí Minh có khoảng 8 triệu dân với số lƣợt đi lại vào giờ
cao điểm (đi làm, đi học) ƣớc lƣợng theo [1] là 1,7 lƣợt ngƣời/ngày thì ta có
khoảng 9 triệu lƣợt vào ra /ngày.
Hiện nay, tốc độ tăng các phƣơng tiện giao thông là khoảng 11% (nguồn Sở GTVT)
làm cho tình hình ùn tắc ngày càng nghiêm trọng. Số liệu thống kê mới nhất do Sở
GTVT cung cấp, mỗi ngày thành phố có thêm 1.129 xe gắn máy và 117 xe ô tô
đăng ký mới. Hiện tổng phƣơng tiện giao thông của thành phố là hơn 5 triệu chiếc
(gần 5 triệu xe gắn máy và trên 400.000 xe ô tô). Số xe gắn máy và ô tô này nếu
đem so với diện tích mặt đƣờng và dân số của TP.HCM thì tốc độ tăng của phƣơng
tiện giao thông cá nhân hiện đang ở mức không thể kiểm soát.
Trang 15


1- Các trục giao thông chính trong nội thành
Trang 16

2 - Các hướng di chuyển chính của phương tiện giao thông

(Nguồn: Dự án Nghiên cứu Giao thông Tp. HCM, MVA, Maunsell TRL và TESI, 1998)

Trang 17
Nạn kẹt xe bùng phát ―vƣợt tầm kiểm soát‖ của TP.HCM ngoài nguyên nhân do
lƣợng phƣơng tiện tăng, diện tích mặt đƣờng dành cho giao thông hẹp còn vì hàng
loạt khu vực thi công cống thoát nƣớc nằm giữa đƣờng của các dự án đang triển
khai.



3 - Bức tranh giao thông 2010
Các địa bàn bị ảnh hƣởng nặng nề nhất bởi nạn kẹt xe là các quận Tân Bình, Tân
Phú, Phú Nhuận, Bình Thạnh, Gò Vấp… Một số khu vực thƣờng xuyên xảy ra ùn
tắc là cầu Sài Gòn, ngã tƣ Hàng Xanh, giao lộ Hoàng Văn Thụ - Nguyễn Văn Trỗi -
Phan Đình Giót, trục đƣờng Lê Văn Sỹ, đƣờng Nguyễn Kiệm, trục Trƣờng Chinh -
Cách Mạng Tháng Tám… Hiện nay tình hình kẹt xe đã trở nên nghiêm trọng khi số
vụ ùn tắc kéo dài trên 30 phút lên tới 74 vụ trong năm 2009 (so với 48 vụ năm
2008).
Ngoài lực lƣợng cảnh sát giao thông (CSGT) điều tiết tại các điểm nóng dễ xảy ra
ùn tắc, TP.HCM huy động đủ mọi lực lƣợng dân phòng, đội thanh niên xung phong
(TNXP)… cùng tham gia điều tiết giao thông. Các ban ngành, địa phƣơng cũng huy
động đội ngũ thanh niên tình nguyện, cán bộ hƣu trí tham gia giải tỏa kẹt xe. Ngoài
ra, tại các ngã tƣ hay khu vực xảy ra kẹt xe thƣờng xuyên ngƣời dân thành phố còn
thấy sự có mặt của những ―hiệp sỹ‖ xe ôm, ngƣời đi đƣờng tự nguyện tham gia giải
vây kẹt xe…
Trong khi đó, các công trình giao thông đầu tƣ xây dựng hạ tầng kỹ thuật, xây dựng
thêm cầu, mở rộng các tuyến đƣờng… lại dựa vào sự đầu tƣ theo hình thức xây
dựng-vận hành-chuyển giao (BOT), xây dựng-chuyển giao (BT) của các đơn vị
trong điều kiện ngân sách thành phố eo hẹp.
Ví dụ, năm 2009 Sở GTVT thực hiện vốn đầu tƣ xây dựng cơ bản là 2.263 tỷ, vốn
duy tu 1.685 tỷ, vốn sự nghiệp 67 tỷ. Nếu cộng cả nguồn vốn hỗ trợ phát triển chính
thức (ODA) vay từ các nƣớc đầu tƣ vào các dự án trọng điểm của thành phố thì tổng
vốn đầu tƣ của Sở GTVT khoảng trên 5.000 tỷ đồng. Nếu tính cả tổng nguồn vốn
Trang 18
đầu tƣ của các doanh nghiệp vào lĩnh vực xây dựng cơ bản, xây dựng hạ tầng kỹ
thuật theo hình thức BOT, BT thì khoảng 13.000 tỷ đồng.
Số vốn đầu tƣ xây dựng hạ tầng giao thông của Sở GTVT năm 2009 chỉ xấp xỉ bằng
tổng thiệt hại từ nạn kẹt xe gây ra là 14.000 tỷ đồng (con số này đƣợc các chuyên
gia giao thông tính toán cách đây 2 năm). Khi hạ tầng giao thông của thành phố
chƣa hoàn thiện, các dự án giải quyết nạn ùn tắc còn chậm nếu thành phố không có

các giải pháp hiệu quả chống ùn tắc thì ngƣời dân vẫn phải chấp nhận ―sống chung
với kẹt xe‖. (theo báo Người Lao Động).

1.2. VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Vấn đề lớn và cấp bách hiện nay là nâng cao năng lực quản lý và điều hành giao
thông đô thị, dự báo ách tắc giao thông và có các biện pháp giải tỏa, làm luồng
tuyến đƣợc thông suốt.
Vấn đề lớn và thƣờng xuyên lâu dài là phân tích ra quyết định đầu tƣ giao thông dựa
trên các qui hoạch tổng thể. Các quyết định quan trọng và biện pháp đúng đắn sẽ
giúp đẩy mạnh công cuộc phát triển giao thông của thành phố.
Hình 4 mô tả một kế hoạch nghiên cứu tổng thể cho vấn đề giao thông của thành
phố.














Cho đến nay, phần lớn các nghiên cứu về giao thông ở Việt Nam tập trung vào lĩnh
vực Vĩ mô (Macroscopic study). Loại nghiên cứu này hoàn toàn thích hợp khi nhìn
ở phạm vi lớn, nghiên cứu vĩ mô xem xét các biến giao thông một cách tích hợp
nhƣ là mật độ, lƣợt đi lại trung bình, nghiên cứu O-D (Origin – Destination). Trong

khi đó, nghiên cứu Vi mô (Microscopic Study) chú trọng sự tƣơng tác giữa các
4 - Các loại nghiên cứu về giao thông thích hợp và sự tương tác của chúng
Nghiên cứu Vĩ mô
(Macroscopic Study)
Nghiên cứu Vi mô
(Microscopic Study)
Hệ thống giao thông
Các quyết định Vĩ mô
(Macroscopic Decision)
Các quyết định Vi mô
(Microscopic Decision)
Trang 19
phần tử giao thông với nhau, thích hợp cho những phạm vi nhỏ, đặc biệt thích hợp
cho các giao lộ, nơi mà sự tƣơng tác của các phƣơng tiện giao thông ảnh hƣởng rất
lớn đến sự lƣu thông.
Một trong số những đề tài về vĩ mô gần đây ở Việt Nam nghiên cứu về mô phỏng
giao thông sử dụng hệ thống đa tác tử (multi-agent system) (Nguyễn Thanh Tuấn,
2010). Chƣơng trình đƣợc tác giả phát triển trên nền NetLogo với mục tiêu mô tả
hành vi của ngƣời tham gia giao thông trong điều kiện giao thông phức hợp của
Việt Nam. Bên cạnh đó, trên thế giới cũng có một số tác giả nghiên cứu xây dựng
mô hình và phần mềm mô phỏng vi mô. Chẳng hạn, tác giả Emmanuel López-Neri
và các cộng sự đã phát triển cơ sở cho cho việc xây dựng mô hình mô phỏng vi mô
bao gồm các thành phần và hành vi của các đối tƣợng trong mô hình. Tác giả cũng
đã phát triển mô hình của nhóm trên nền tảng của Petri Net.
Việc phát triển và sử dụng các phần mềm mô phỏng giao thông vi mô rất thiết thực
trong việc khảo sát hành vi của các đối tƣợng tham gia giao thông trong một số tình
huống cụ thể tại các giao lộ hay một mạng giao thông nhỏ. Tác giả Kok Khiang Tan
và các cộng sự đã nghiên cứu mô hình điều khiển đèn thông minh dựa trên lý thuyết
mờ; hay tác giả Daniel Krajzewicz và các cộng sự đã phát triển và mô phỏng giải
thuật điều khiển đèn trên phần mềm mô phỏng giao thông nguồn mở SUMO.

―Nghiên cứu tối ƣu hóa dòng xe tại TP.HCM" nhằm khảo sát và thực hiện mô
phỏng một mạng giao thông có nhiều nút giao, đề xuất cách phối hợp tín hiệu đèn
sao cho trong mạng có ít điểm kẹt xe nhất, lƣu lƣợng xe qua mạng cao nhất, thời
gian các xe lƣu thông trong mạng ít nhất. Trong nghiên cứu này, tác giả có đề cập
đến việc ứng dụng mô hình mô phỏng để khảo sát việc điều khiển đèn giao thông
thông minh, xây dựng "Hệ thống cảnh báo và điều khiển giao thông", có thể ghi
nhận và xử lý điều khiển giao thông tƣơng đối thông minh, có khả năng báo kẹt xe
trong phạm vi rộng. Nó là sự tiếp nối của đề tài "Ứng dụng kỹ thuật mô phỏng và
tối ƣu vào việc nghiên cứu giao thông ở TP. HCM" (đƣợc nghiệm thu năm 1999) và
"Các biện pháp trƣớc mắt giảm kẹt xe ở TP.HCM" đƣợc nghiệm thu vào năm 2003.
Đề tài năm 1999 là cơ sở lý thuyết còn đề tài năm 2003 là những ứng dụng cụ thể
cho các giao lộ tại TP. HCM.với đề xuất hệ thống báo nghẽn qua điện thoại. Trong
nghiên cứu "Tối ƣu hóa dòng xe ở TP.HCM", hệ thống này đƣợc phát triển thêm
chức năng nhắn tin qua điện thoại (short message service-SMS). Ngoài việc thông
báo điểm kẹt xe, hệ thống có thể chỉ dẫn thêm cho ngƣời dân những đƣờng không bị
kẹt cho họ lựa chọn.
Đề tài chú trọng ở nghiên cứu vi mô trong phạm vi một khu vực với mục tiêu tìm
hiểu chính xác động thái, hành vi của phƣơng tiện giao thông, xác lập tình trạng
hiện tại và đề xuất các phƣơng án giải quyết ách tắc. Với mức độ phức tạp của hệ
thống giao thông, phƣơng pháp mô phỏng trên máy tính là phù hợp.

Trang 20
1.3. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
"Tối ƣu hóa mô hình quản lý giao thông" là một đề tài nghiên cứu khoa học của bộ
môn Kỹ thuật Hệ thống Công nghiệp và Khoa Điện tử - Viễn thông, Trƣờng đại
Quốc tế - ĐHQG Tp.HCM với các mục tiêu :
- Tạo ra công cụ giúp các cơ quan chức năng kiểm tra đánh giá các phƣơng án
nhằm hỗ trợ ra quyết định về kiểm soát và đầu tƣ vào hệ thống giao thông nội
thành.
- Đề ra hƣớng phát triển và thực hiện các biện pháp cho vấn đề tối ƣu hóa hệ

thống giao thông thành phố bao gồm: mô phỏng và tối ƣu hóa dòng xe với mục
tiêu cực tiểu hóa tình trạng ùn tắc, thu thập cung cấp thông tin kẹt xe trên các
phƣơng tiện truyền tin, xử lý tín hiệu video bằng kỹ thuật nhận dạng phục vụ
việc đánh giá tình trạng giao thông.
1.4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
- Xây dựng các mô hình toán mô tả hệ thống giao thông, qua đó phát triển các
công cụ giúp mô phỏng hệ thống giao thông.
- Thu thập số liệu, tính toán các phân bố, thuộc tính, tham số hệ thống của một
khu vực thí điểm. Khu vực đƣợc chọn lựa sẽ mang đầy đủ các đặc điểm, tính
chất của một hệ thống giao thông nhƣ ngã ba, ngã tƣ, vòng xoay,. . . Khu vực
đƣợc chọn lựa là khu vực quận 10.
- Mô phỏng khu vực đƣợc chọn lựa, trên mô hình mô phỏng thực hiện việc đo
các đặc tính hệ thống, giúp cho việc nghiên cứu tình hình giao thông.
- Đề ra giải pháp giải pháp tối ƣu hóa hệ thống: giải pháp điều khiển tối ƣu đèn
giao thông, giải pháp thông báo tình trạng giao thông, giải pháp dự báo và cảnh
báo giao thông.

Trang 21
CHƢƠNG 2 - PHÂN TÍCH HỆ THỐNG GIAO THÔNG

2.1. ĐẶC TÍNH LƢU LƢỢNG

2.1.1. Thời gian giữa 2 xe (Time headway)
Thời gian giữa 2 xe đƣợc định nghĩa là khoảng cách giữa thời gian đến một mốc cố
định của 2 xe,và đƣợc tính bằng công thức:

1221
tth 

(2.1)

t
1
, t
2
:

thời gian đến của xe 1 và xe 2.
Trong thực tế để khảo sát đƣợc ta phải dùng cảm biến hay quan sát để xác định các
giá trị thời điểm trên.
Phân bố thời gian giữa 2 xe phụ thuộc vào lƣu lƣợng. Với lƣu lƣợng thấp, mọi thời
điểm có khả năng đến của các xe nhƣ nhau và thời điểm một xe đến không ảnh
hƣởng đến thời điểm đến các xe khác, thời gian giữa 2 xe có phân bố hàm mũ. Phân
bố này có thể suy đƣợc từ phân bố Poisson với biểu thức toán học của hàm trọng
lƣợng là:

 
!x
em
xp
mx 

(2.2)
p(x) : xác suất có x xe đến trong khoảng thời gian t.
m : trung bình của số xe đến trong khoảng thời gian t.
x : số lƣợng xe đến trong khoảng thời gian t.
e : hằng số (2,71828 ).
t : khoảng thời gian khảo sát
Khi
0x
thì biểu thức có thể viết:

   
 
m
ethp
thpp


0
(2.3)
Nếu gọi lƣu lƣợng giờ V, giá trị m đƣợc xác định qua biểu thức:

 
600.3
600.3
Vt
ethp
t
V
m









(2.4)


Thời gian trung bình giữa 2 xe ( mean time headway ) có thể tính theo V :
Trang 22

 
tb
t
t
tb
ethp
V
t



600.3
(2.5)
Với lƣu lƣợng cao, thời gian giữa 2 xe có phân bố chuẩn (normal) với kỳ vọng và
độ lệch chuẩn nhƣ sau :

2
600.3




tb
tb
t
s
V

t
(2.6)
 : thời gian giữa 2 xe nhỏ nhất
Với lƣu lƣợng trung bình, thời gian giữa 2 xe có phân bố Pearson III với hàm mật
độ cho bởi:

 
 
 
 
 








t
tk
et
K
tf
(2.7)
f(t) : hàm mật độ


: tham số phân bố
K = 0 →  : tham số dạng phân bố



≥ 0 : tham số dịch phân bố
e = 2,71828


(K) = (K-1)!

2.1.2 Lƣu lƣợng
Lƣu lƣợng là một đặc tính vĩ mô quan trọng, đƣợc định nghĩa là số lƣợng xe đi qua
một điểm trong một khoảng thời gian (thƣờng là một giờ ) :

h
q
600.3
60

(2.8)
q
60
= V: lƣu lƣợng giờ ( xe/giờ)

tb
th 
: thời gian trung bình giữa 2 xe (giây)
Lƣu lƣợng thực thay đổi theo thời gian, không gian. Về thời gian, lƣu lƣợng thay
đổi hằng tháng, hằng ngày, hằng giờ và trong mọi thời điểm. Về không gian, lƣu
lƣợng khác nhau ở từng nơi (thành thị khác nông thôn). Khi hiểu đƣợc sự thay đổi
theo thời gian và không gian của lƣu lƣợng, ta có thể ƣớc lƣợng đƣợc lƣu lƣợng ở
các thời điểm và vị trí khác nhau.

Lƣu lƣợng phục vụ là lƣu lƣợng giờ cực đại mà hệ thống có thể đáp ứng theo một
mức phục vụ xác định. Phân bố xác suất của lƣu lƣợng phụ thuộc vào trị số lƣu
lƣợng thật. Với lƣu lƣợng thấp, phân bố lƣu lƣợng là phân bố Poison. Với lƣu lƣợng
cao, vƣợt quá lƣu lƣợng phục vụ, phân bố lƣu lƣợng là phân bố hằng. Với lƣu lƣợng
Trang 23
trung bình, không vƣợt quá lƣu lƣợng phục vụ thì việc xác định phân bố lƣu lƣợng
là rất phức tạp.

2.1.3. Phép đo lƣu lƣợng
A. Đo khoảng cách thời gian dùng cảm biến hiện diện PTD (Present-type detector)
Nhìn chung phần lớn hệ thống giao thông ngày nay ngƣời ta thƣờng dùng PTD. Khi
một xe đi vào vùng cảm biến thì cảm biến, mạch cảm biến sẽ chuyển sang mức
logic 1 (on). Khi xe thoát ra ngoài vùng cảm biến, mạch cảm biến sẽ chuyển sang
mức logic 0 (off) .

0000 111111 1100000000011 000






L
n+1
L
D
L
n




Khoảng thời gian giữa 2 xe có thể xác định nhƣ sau :

   
ntnth
ononn


1
1
(2.9)
h
n+1
: time headway giữa xe n và xe n+1
t
on
(n) : thời điểm xe n vào vùng cảm biến
t
on
(n+1): thời điểm xe n+1 vào vùng cảm biến
L
D
: chiều dài vùng cảm biến

B. Đo lƣu lƣợng dùng cảm biến hiện diện PTD (Present-type detector)
Lƣu lƣợng giờ có thể ƣớc lƣợng theo biểu thức sau:





N
n
n
h
N
q
1
1
600.3
(2.10)
N : số xe qua vùng cảm biến trong thời gian 1h.
h
n
: time headway của xe n
C. Đo lƣu lƣợng dùng cảm biến đếm




5 - Dùng cảm biến để đo khoảng cách thời gian
Trang 24
Nhƣ ta đã biết lƣu lƣợng là số lƣợng xe đi qua một điểm hay một mặt cắt ngang
trong một khoảng thời gian. Việc đo lƣu lƣợng thực hiện bằng các cảm biến đếm để
đếm số lƣợng xe trong một khoảng thời gian qui định từ đó ta có suy ra lƣu lƣợng .







Trên mỗi làn xe ta đặt cảm biến phát hiện khi có xe ngang qua thì đếm lên trong 1
thời gian định trƣớc (1 giờ)
2.2. ĐẶC TÍNH VẬN TỐC
2.2.1. Vận tốc vi mô
Cấp độ vi mô khảo sát đặc tính vận tốc của từng xe qua một điểm hay một đoạn
ngắn trong một khoảng thời gian xác định. Khi chạy trên đƣờng, xe thƣờng thay đổi
tốc độ qua việc gia/giảm tốc. Hai phƣơng trình chuyển động tính thời gian & đoạn
đƣờng đi đƣợc của xe:

2
atbtd
a
t
bc





(2.11)

b
: vận tốc đầu (m/s)

c
: vận tốc sau(m/s)
a : gia / giảm tốc (m/s
2
)
t : thời gian đổi tốc (s)

d : quãng đƣờng xe đi đƣợc trong đoạn thời gian t (m).
Trong trƣờng hợp giao thông không gián đoạn, đặc tính trung bình và phƣơng sai
của vận tốc thƣờng đƣợc sử dụng:

N
N
i
i



1


(2.12)

 
1
1
2
2





N
s
N
i

i

(2.13)
Với:

: vận tốc trung bình




6 - Dùng cảm biến đếm để đo lưu lượng
Trang 25

i
: vận tốc của xe i
N : tổng số xe quan sát
s
2
: phƣơng sai
s : độ lệch chuẩn
Trong thực tế quan sát vận tốc ta chia thành từng nhóm riêng rẽ có cùng vận tốc hay
nằm trong một khoảng vận tốc nào đó. Nếu thống kê đuợc các đại lƣợng theo từng
nhóm thì :

 
N
f
g
i
ii




1


(2.14)

 
1
1
2
11
2
2













N
f

N
f
s
g
i
ii
g
i
ii

(2.15)
2
ss 



: vận tốc trung bình
g : số nhóm
i : nhóm thứ i
f
i
: số xe quan sát trong nhóm thứ i

i
: vận tốc tại điểm giữa của nhóm xe thứ i
N : tổng số xe mà ta quan sát
Một đặc tính vận tốc khác là hệ số thay đổi vận tốc đƣợc định nghĩa là tỷ số giữa độ
lệch chuẩn của vận tốc vận tốc trung bình:



s
VC .
(2.16)
C.V : hệ số thay đổi vận tốc
s : độ lệch chuẩn của vận tốc (Km/h)


: vận tốc trung bình mẫu (Km/h)
Về mặt ngẫu nhiên, phân bố toán học thƣờng dùng cho phân bố vận tốc là phân bố
chuẩn (normal) hay lognormal.
2.2.2. Vận tốc vĩ mô
Cấp độ vĩ mô khảo sát đặc tính vận tốc của các nhóm xe qua một điểm hay một
đoạn ngắn trong một khoảng thời gian xác định hay trên một đoạn đƣờng dài. Vận
tốc và thời gian di chuyển là những đặc tính cơ bản của hệ thống giao thông,
thƣờng đƣợc dùng để thiết kế hệ thống.