ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------------

TRỊNH TUẤN HÙNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG MƠ PHỎNG DỊNG XE
HỖN HỢP TẠI NÚT GIAO THÔNG
CỦA PHẦN MỀM VISSIM DỰA TRÊN QUAN TRẮC
THỰC TẾ VÀ ĐỀ XUẤT THÔNG SỐ HIỆU CHỈNH

Chuyên ngành: Xây dựng đường ơ tơ và đường thành phố
MSHV : 09010281
Khóa: 2009

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.HỒ CHÍ MINH, Tháng 07 năm 2012


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học :.....................................................................
Cán bộ chấm nhận xét 1 : ...........................................................................
Cán bộ chấm nhận xét 2 : ...........................................................................
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.
HCM ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . .

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
1. ..............................................................
2. ..............................................................

3. ..............................................................
4. ..............................................................
5. ..............................................................
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý
chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA…………


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Trịnh Tuấn Hùng ............................................ MSHV:09010281 ...........
Ngày, tháng, năm sinh: 03/09/1985 ........................................... Nơi sinh: TP Thanh Hóa
Chuyên ngành: Xây dựng đường ô tô và đường thành phố ....... Mã số : ..........................

I. TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG MÔ PHỎNG DỊNG XE
HỖN HỢP TẠI NÚT GIAO THƠNG CỦA PHẦN MỀM VISSIM DỰA TRÊN
QUAN TRẮC THỰC TẾ VÀ ĐỀ XUẤT THÔNG SỐ HIỆU CHỈNH
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: ....................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : ...................................................................................
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: ...................................................................
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : .........................................................................................
..........................................................................................................................................
Tp. HCM, ngày . . . . tháng .. . . năm 20....
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA….………
(Họ tên và chữ ký)


Luận văn Thạc sĩ

Chuyên ngành đường ô tô và đường thành phố

LỜI CẢM ƠN
Là học viên cao học khóa 2009, sau 2 năm học ở trường Đại học Bách khoa
HCM em đã được nhận luận văn tốt nghiệp. Nhờ sự hướng dẫn tận tình của TS. Văn
Hồng Tấn em đã hoàn thành luận văn sau 1 năm thực hiện.
Em xin chân thành cám ơn TS. Văn Hồng Tấn và các bạn ở khóa học 2009 đã
giúp em thực hiện luận văn này.
Học viên thực hiện
Trịnh Tuấn Hùng


HVTH: TRỊNH TUẤN HÙNG

Trang 1


Luận văn Thạc sĩ

Chuyên ngành đường ô tô và đường thành phố

TĨM TẮT
Mục đích của luận văn là xác định các thông số, các biểu đồ để đưa vào mô hình
mơ phỏng Vissim theo lý thuyết của Wiedemann 74 để áp dụng cho điều kiện nút
giao thông thực tế ở Việt Nam. Các số liệu đầu vào được đo đạc và kiểm tra cụ thể
ngoài thực tế trước khi đưa vào mơ hình.
Để đảm bảo rằng sai số rút ra giữa mơ hình mơ phỏng và điều kiện giao thơng
thực tế là nhỏ nhất, các thông số này cần phải được hiệu chỉnh nhiều lần để giảm bớt
sai số trong quá trình đo. Việc này được lặp đi lặp lại nhiều lần để giảm dần các sai
số xuống dưới điều kiện cho phép.
Luận văn gồm 5 chương chính được bố trí như sau:
Chương I: Tổng quan
Chương II: Cơ sở lý thuyết
Chương III: Phương pháp và nội dung nghiên cứu
Chương IV: Xác định các thơng số của mơ hình
Chương V: Hiệu chỉnh thơng số trong mơ hình
Chương VI: Kết luận và kiến nghị

HVTH: TRỊNH TUẤN HÙNG

Trang 2



Luận văn Thạc sĩ

Chuyên ngành đường ô tô và đường thành phố

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tơi. Tơi xin đảm bảo
những số liệu và kết quả trong luận văn này là trung thực, khách quan và chưa được
công bố trong bất kì một cơng trình nghiên cứu nào khác.
Học viên thực hiện
Trịnh Tuấn Hùng

HVTH: TRỊNH TUẤN HÙNG

Trang 3


Luận văn Thạc sĩ

Chuyên ngành đường ô tô và đường thành phố

MỤC LỤC
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN ..............................................................................10
1.1

Đặt vấn đề. ........................................................................................................... 10

1.2

Cơ sở hình thành đề tài. ....................................................................................... 11


1.3

Mục tiêu nghiên cứu: ........................................................................................... 12

1.4

Bố trí luận văn ..................................................................................................... 13

CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................14
2.1

Giới thiệu sơ lược về mơ hình mô phỏng giao thông .......................................... 14

2.2

Các nghiên cứu được thực hiện với Vissim ........................................................ 15

2.3
Cơ sở lý thuyết về mô hình ................................................................................. 15
2.3.1 Các khái niệm về mơ hình mơ phỏng giao thơng ............................................ 15
2.3.2 Đặc điểm mơ hình xe theo xe .......................................................................... 17
2.3.3 Mơ hình xe theo xe .......................................................................................... 17
2.3.4 Mơ hình xe theo xe của General Motor ........................................................... 18
2.3.5 Mơ hình phân vùng .......................................................................................... 19
2.3.6 Mơ hình tinh thần thể trạng của Leutzbach ..................................................... 20
2.3.7 Mơ hình tinh thần thể trạng của Wiedemann (1974) ....................................... 21
2.3.8 Mơ hình chuyển làn ......................................................................................... 24
2.4


Nút giao thơng ..................................................................................................... 28

2.5
Đèn tín hiệu tại nút giao thơng ............................................................................ 28
2.5.1 Khái niệm đèn tín hiệu:.................................................................................... 28
2.5.2 Các tham số điều khiển của đèn tín hiệu ......................................................... 29

CHƯƠNG III PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ...............32
3.1

Khái quát. ............................................................................................................ 32

3.2

Thu thập dữ liệu. ................................................................................................. 32

3.3

Mô phỏng mạng lưới giao thông. ........................................................................ 33

3.4

Các thông số được ước lượng trong q trình xây dựng mơ hình mơ phỏng: .... 34

HVTH: TRỊNH TUẤN HÙNG

Trang 4


Luận văn Thạc sĩ


Chuyên ngành đường ô tô và đường thành phố

3.5

Các thơng số được hiệu chỉnh trong q trình xây dựng mơ hình mơ phỏng ..... 35

3.6

Xác định hàm mục tiêu trong q trình mơ phỏng: ............................................. 35

3.7

Qua trình điều chỉnh các thông số cần hiệu chỉnh ............................................... 35

CHƯƠNG IV XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ CỦA MƠ HÌNH ....................37
4.1

Sử dụng phần mềm SEV thiết lập các biểu đồ về tăng tốc và giảm tốc .............. 37

4.2

Quá trình đo đạc ngoài thực tế ............................................................................ 38

4.3

Biểu đồ gia tốc tối đa:.......................................................................................... 39

4.4


Biểu đồ gia tốc mong muốn ................................................................................ 39

4.5

Biểu đồ giảm tốc lớn nhất: ................................................................................. 40

4.6

Biểu đồ giảm tốc mong muốn ............................................................................. 41

4.7

Sự phân bố vận tốc trong dòng xe máy ............................................................... 41

4.8

Vị trí mơ phỏng ................................................................................................... 42

4.9

Số liệu đầu vào của các nút: ................................................................................ 45

4.10 Các thông số ước lượng trong mơ hình mơ phỏng: ............................................. 47
4.10.1 Q trình xe đi theo xe ................................................................................. 47
4.10.2 Quá trình chuyển làn .................................................................................... 48
4.10.3 Khoảng cách ngang giữa các xe ................................................................... 50
4.10.4 Đèn tín hiệu tại nút giao ............................................................................... 51
4.11

Xác định bề rộng động học của làn xe khi mô phỏng ......................................... 51


4.12

Mô phỏng các tuyến đường ở nút giao ................................................................ 52

4.13

Thời gian đèn tín hiệu mơ phỏng ở nút giao có đèn:........................................... 54

4.14

Q trình mơ phỏng thực hiện bằng phần mềm Vissim ...................................... 54

4.15

Xác định xung đột tại nút giao thông .................................................................. 55

4.16

Các thơng số trong mơ hình tại vùng xung đột ................................................... 58

4.17

Số lượng xe tích lũy ở nút giao khi có đèn tín hiệu............................................. 60

4.18

Thời gian di chuyển ............................................................................................. 61

HVTH: TRỊNH TUẤN HÙNG


Trang 5


Luận văn Thạc sĩ

4.19

Chuyên ngành đường ô tô và đường thành phố

Chiều dài dòng chờ xe và số lượng xe ................................................................ 61

CHƯƠNG V HIỆU CHỈNH THƠNG SỐ TRONG MƠ HÌNH ....................63
5.1
Xác định khoảng cách xe được phép đi tại vùng xung đột.................................. 63
5.1.1 Lý thuyết mơ hình lựa chọn Binary ................................................................. 63
5.1.2 Xét cho một nút giao thông ............................................................................. 65
5.1.3 Trường hợp 1: Đối với xe máy –xe ô tô .......................................................... 66
5.1.4 Trường hợp 2: Đối với xe ô tô –xe ô tô ........................................................... 70
5.2

Xác định thông số bx_add và bx_mult ................................................................ 75

5.3
Các thông số được hiệu chỉnh trong quá trình mơ phỏng ................................... 76
5.3.1 Phương pháp luận cho việc hiệu chỉnh mơ hình mơ phỏng vi mơ .................. 77
5.3.2 Xây dựng mơ hình cơ bản ban đầu .................................................................. 79
5.3.3 Kế hoạch hiệu chỉnh ........................................................................................ 79
5.3.4 Hiệu chỉnh và kiểm định mơ hình.................................................................... 79
5.3.5 Xác định lưu lượng thu thập được theo các hướng.......................................... 79

5.3.6 Xác định thời gian di chuyển trong nút ........................................................... 80
5.3.7 Xác định dòng chờ ........................................................................................... 81
5.4

Hiệu chỉnh cho nút giao....................................................................................... 81

5.5

Đánh giá mơ hình ................................................................................................ 86

CHƯƠNG VI KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................88
6.1

Kết quả đạt được ................................................................................................. 88

6.2

Hạn chế của luận văn........................................................................................... 89

6.3

Hướng phát triển của luận văn ............................................................................ 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................91
PHỤ LỤC .............................................................................................................92

HVTH: TRỊNH TUẤN HÙNG

Trang 6



Luận văn Thạc sĩ

Chuyên ngành đường ô tô và đường thành phố

Mục lục hình
Hình 2.1 Mơ hình xe theo xe ........................................................................................................18
Hành 2.2 Mơ hình tinh thần thể trạng của Leutzbach ..................................................................21
Hình 2.3 Hành vi mơ hình tinh thần thể trạng của Wiedemann ...................................................21
Hình 2.4 Sơ đồ phác thảo về khái niệm mơ hình chuyển làn .......................................................25
Hình 2.5 Sơ đồ chuyển làn của xe ................................................................................................26
Hình 2.6 Mơ hình về khoảng trễ, khoảng cách phía trước ...........................................................26
Hình 2.7 Định nghĩa về adjacent gap ...........................................................................................27
Hình 2.8 Chu kì đèn tín hiệu ........................................................................................................30
Hình 2.9 Cơ chế hoạt động của đèn tín hiệu giao thơng ..............................................................30
Hình 3.1 Các bước tiến hành q trình mơ phỏng dịng xe theo Vissim .....................................33
Hình 4.1 Q trình thu thập và xử lý số liệu ................................................................................37
Hình 4.2 Địa điểm đo đạc ............................................................................................................38
Hình 4.3 Biểu đồ gia tốc tối đa ....................................................................................................39
Hình 4.4 Biểu đồ gia tốc mong muốn ..........................................................................................40
Hình 4.5 Biểu đồ giảm tốc tối đa .................................................................................................40
Hình 4.6 Biểu đồ giảm tốc mong muốn .......................................................................................41
Hình 4.7 Biểu đồ tích lũy vận tốc ................................................................................................42
Hình 4.9 Ngã tư mơ phỏng ...........................................................................................................43
Hình 4.10 Mặt cắt ngang đường 3-2 ............................................................................................44
Hình 4.11 Mặt cắt ngang đường Lê Hồng Phong ........................................................................45
Hình 4.8 Số liệu đầu vào ..............................................................................................................46
Hình 4.12 Bảng thơng số xe đi theo xe ........................................................................................47
Hình 4.13 Bảng thơng số chuyển làn ...........................................................................................49
Hình 4.14 Bảng thơng số khoảng cách ngang ..............................................................................51

Hình 4.15 Phác thảo mơ phỏng cho nút giao có đèn tín hiệu .......................................................53
Hình 4.16 Nút giao đèn tín hiệu 2 pha .........................................................................................55

HVTH: TRỊNH TUẤN HÙNG

Trang 7


Luận văn Thạc sĩ

Chuyên ngành đường ô tô và đường thành phố

Hình 4.17 Q trình tách dịng và nhập dịng ở nút giao .............................................................56
Hình 4.18 Quỹ đạo xe máy rẽ trái ................................................................................................57
Hình 4.19 Mơ phỏng trong mơ hình.............................................................................................57
Hình 4.20 Biểu đồ số lượng xe tích lũy tại nút giao ....................................................................61
Hình 4.21 Số lượng xe chờ tại đèn giao thơng .............................................................................62
Hình 5.1 Xác định dữ liệu ngồi hiện trường ..............................................................................65
Hình 5.2 Biểu đồ quan hệ giữa xác suất và khoảng cách của xe máy – ơ tơ ................................66
Hình 5.3 Đồ thị dự báo trường hợp xe máy – ơ tơ .......................................................................69
Hình 5.4 Khoảng cách xe máy được phép vượt ...........................................................................70
Hình 5.5 Biểu đồ quan hệ giữa xác suất và khoảng cách ( ơ tơ – ơ tơ) ........................................71
Hình 5.7 Đồ thị dự báo trường hợp ơ tơ – ơ tơ .............................................................................73
Hình 5.8 Khoảng cách được vượt của ơ tơ ...................................................................................74
Hình 5.8 Vị trí các xung đột tại nút giao ......................................................................................75
Hình 5.9 Q trình hiệu chỉnh ......................................................................................................78
Hình 5.10 Vị trí thu thập số lượng xe..........................................................................................80
Hình 5.11 Vị trí xác định thời gian di chuyển ..............................................................................81

HVTH: TRỊNH TUẤN HÙNG


Trang 8


Luận văn Thạc sĩ

Chuyên ngành đường ô tô và đường thành phố

Mục lục bảng
Bảng 1.1 Tình hình giao thơng hiện tại ........................................................................................11
Bảng 4.1 Giá trị gia tốc cho trường hợp chuyển làn ....................................................................48
Bảng 5.1 Omnibus Tests of Model Coefficients (xe máy – ô tô).................................................67
Bảng 5.2 Model Summary ( xe máy – ô tô) ................................................................................67
Bảng 5.3 Classification Table (xe máy ô tô) ................................................................................68
Bảng 5.4 Variables in the Equation ( xe máy – ô tô) ...................................................................68
Bảng 5.5 Omnibus Tests of Model Coefficients ( ô tô – ô tô) .....................................................71
Bảng 5.6 Model Summary ( ô tô – ô tô) ......................................................................................71
Bảng 5.7 Classification Table ( ô tô- ô tô) ...................................................................................72
Bảng 5.8 Variables in the Equation ( ô tô – ô tô) .........................................................................72

HVTH: TRỊNH TUẤN HÙNG

Trang 9


Luận văn Thạc sĩ

Chuyên ngành đường ô tô và đường thành phố

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1 Đặt vấn đề.
Mô phỏng giao thông là một công cụ thường được sử dụng trong nghiên cứu các
hệ thống giao thơng. Một mơ hình mơ phỏng giao thơng bao gồm nhiều mơ hìnhphụ, mỗi mơ hình phụ này quản lý một nhiệm vụ cụ thể trong mơ phỏng. Những mơ
hình này mơ tả sự tương tác của xe với các phương tiện đi trước tại cùng một làn
đường.
Mơ hình mơ phỏng giao thơng được chứng minh là rất có ích trong việc phân tích
tình trạng giao thơng phức tạp nằm ngồi phạm vi của các phương pháp phân tích
truyền thống. Các mơ hình mơ phỏng giao thơng cũng được ứng dụng trong q trình
lập kế hoạch giao thơng, bởi vì tính linh hoạt và khả thi của mơ hình trong q trình
thử nghiệm lựa chọn các phương án thay thế khác nhau mà không tồn tại trong thực
tế.
Mô phỏng vi mô về giao thông là một công cụ được sử dụng cho các hệ thống
giao thông đã phát triển một cách đáng kể trong những thập kỷ qua. Các mơ hình mơ
phỏng giao thơng vi mô xem xét đến các tương tác của phương tiện cá nhân với các
loại phương tiện khác và toàn bộ mạng lưới đường bộ. Các mơ hình thường được xây
dựng bởi các mơ hình phụ kiểm sốt các nhiệm vụ cụ thể trong q trình mơ phỏng.
Mơ phỏng giao thơng là sự bắt chước lại về hành vi, đặc điểm, và mối quan hệ
của các yếu tố riêng biệt của một hệ thống hay q trình. Mơ phỏng khơng nhất thiết
phải bắt chước đúng một hệ thống hay một quá trình, đúng hơn là sự đơn giản hóa.
Việc bắt chước này có thể đạt được thơng qua các phương tiện trung gian như máy
tính, tốn học, logic..
Việc phát triển các mơ hình mơ phỏng giao thơng cho phép sự hiểu biết hơn về
hành vi, đặc điểm, và các mối quan hệ của lái xe, các phương tiện , và các yếu tố
giao thơng khác. Các mơ hình mơ phỏng giao thơng thay đổi phức tạp từ mơ hình
xếp hàng đơn giản đến các mơ hình thể trạng phức tạp. Ngồi ra, các mơ hình này
cịn có sự thay đổi chỉ tiết cụ thể từ một nút giao cắt độc lập riêng biệt đển một mạng
lưới giao thông quy mô lớn. Vì khơng có một mơ hình mơ phỏng riêng biệt nào được

HVTH: TRỊNH TUẤN HÙNG


Trang 10


Luận văn Thạc sĩ

Chuyên ngành đường ô tô và đường thành phố

dự kiến phù hợp với điều kiện giao thông thực tế, nên cần có các thơng số để tinh
chỉnh các mơ hình mơ phỏng cho phù hợp với hành vị giao thơng và các điều kiện.
Q trình tinh chỉnh các thông số được gọi là hiệu chỉnh, và các tham số được gọi là
tham số hiệu chỉnh. Nếu không có hiệu chỉnh, một mơ hình mơ phỏng giao thơng
khơng thể cung cấp các dự đốn chính xác hiệu quả .
Các phân tích giao thơng truyền thống quan tâm đến ba biến giao thơng cơ bản:
tốc độ dịng xe, lưu lượng và mật độ. Các biến này đóng một vai trò rất quan trọng
trong việc đưa ra quyết định về kế hoạch giao thông. Các nhà nghiên cứu, trong
những thập kỷ qua, đã nghiên cứu các biến này và các liên quan giữa chúng.
Việc mô phỏng giao thông là cần thiết cho các bước nghiên cứu tiếp theo như
thiết kế cơ sở, thiết kế kĩ thuật giao thông đô thị. Là cơ sở để quyết định việc nâng
cấp, mở rộng đường cho phù hợp với yêu cầu xe chạy.
Trong luận văn này sẽ trình bày các nghiên cứu về việc mơ phỏng dịng xe hỗn
hợp tại các nút bằng phần mềm Vissim. Đặc biệt với dòng xe ở Việt Nam chủ yếu là
xe máy nên cần phải có các thơng số hiệu chỉnh đề phủ hợp với việc sử dụng phần
mềm Vissim.

1.2 Cơ sở hình thành đề tài.
Đặc điểm giao thông tại các thành phố ở Việt Nam phát triển khác biệt so với các
thành phố khác trên thế giới. Thông thường, các phương tiện xe thô sơ truyền thống
như đi bộ và xe đạp nhường đường cho xe buýt sau đó là xe máy và xe ơtơ. Đặc điểm
giao thông ở các thành phố là xe gắn máy chiếm ưu thế, so sánh với các thành phố
Châu Á khác, số xe gắn máy trên 1.000 người là rất cao trong khi thu nhập GDP theo

đầu người vẫn còn thấp. Ví dụ đối với thành phố Hồ Chí Minh (HCM)
Năm 2007, thành phố HCM có khoảng hơn 300.000 phương tiện đăng ký mới,
nâng tổng số phương tiện giao thông lên đến hơn 3,6 triệu chiếc (riêng xe 2 bánh
3.096 triệu chiếc, xe ơtơ cá nhân 202 nghìn xe, xe ơ tơ khác 399 nghìn xe).
TPHCM

Đơ thị

Xe máy/ 1.000 ngàn người

492

Hà Nội
260

Singapore
41

BangKok
136

Manila
8

Jakarta
118

Bảng 1.1 Tình hình giao thơng hiện tại

HVTH: TRỊNH TUẤN HÙNG


Trang 11


Luận văn Thạc sĩ

Chuyên ngành đường ô tô và đường thành phố

Nếu năm 2000, tổng số phương tiện giao thông tại thành phố HCMcó khoảng 1,7
triệu chiếc (131.000 xe ơtơ, 1.569.000 xe 2 bánh), thì đến nay con số đã tăng gấp đơi,
bình qn mỗi ngày thành phố có khoảng 1.300 xe 2 bánh, 100 xe ơtơ đăng ký mới.
Ngồi lượng xe đăng ký tại thành phố, mỗi ngày còn có 500.000 xe 2 bánh và 60.000
xe ơtơ của khách vãng lai từ các tỉnh lân cận đổ dồn về. Số lượng phương tiện giao
thông ngày càng tăng đột biến, nhưng tốc độ phát triển cơ sở hạ tầng lại rất chậm.
Người dân thành phố đứng đầu cả nước về sử dụng xe gắn máy. Mỗi ngày, có
78% hành trình thực hiện bởi xe gắn máy và 14% bởi xe đạp, nghĩa là gần 94% các
hành trình này được thực hiện bởi giao thơng cá nhân. Chỉ có khoảng 6% dân số sử
dụng giao thông công cộng. Hơn 90% hộ gia đình sở hữu xe gắn máy, trong đó 53%
số hộ sở hữu 2 xe hoặc nhiều hơn.
Hơn nữa, tỉ lệ hộ gia đình sở hữu ơ tơ được ước tính theo thứ tự là 1,6% và
18,6% vào năm 2002 và 2020. Những thay đổi này sẽ ảnh hưởng lớn đến tình hình
giao thơng xung quanh khu vực trong tương lai.
Do đó cần phải tiến hành các nghiên cứu mơ phỏng về dịng xe nhằm tiến hành
kiểm tra tình hình giao thông trong các năm tương lai. Nhằm làm cơ sở, tiền đề xác
định các mức thông hành của từng đường, nút giao. Để có thể tiến hành cải tạo, quy
hoạch sau này, đảm bảo điều kiện đi lại tốt nhất cho mọi người.
Tuy nhiên việc mơ hình hóa giao thơng ở Việt Nam sẽ khác với mơ hình dịng
giao thơng tại các nước khác. Dịng giao thơng này có những đặc điểm riêng như
lượng xe máy chiếm chủ yếu, quy luật đi xe khơng tn theo một mơ hình nhất định
nên cần phải hiệu chỉnh khi mơ hình hóa. Đề tài này đưa ra quan điểm của tác giả về

việc đưa ra các thông số hiệu chỉnh khi lập mơ hình dịng giao thơng ở Việt Nam sử
dụng phần mềm Vissim.

1.3 Mục tiêu nghiên cứu:
- Sử dụng mơ hình mô phỏng xe theo xe của PTV- VISSIM để mô phỏng gần
nhất điều kiện dịng giao thơng ở Việt Nam tại nút giao thơng có đèn và khơng có
đèn tín hiệu. Trong đó đặc điểm của dịng giao thơng này là xe máy chiếm ưu thế so
với các loại phương tiện khác.

HVTH: TRỊNH TUẤN HÙNG

Trang 12


Luận văn Thạc sĩ

Chuyên ngành đường ô tô và đường thành phố

- Kiểm chứng khả năng mở rộng, áp dụng mơ hình mơ phỏng VISSIM để mơ
phỏng giao thơng cho các nút tương tự. Luận văn này sẽ cung cấp thêm một cách
thức mới cho việc mơ phỏng dịng xe hỗn hợp tại nút.

1.4

Bố trí luận văn
Luận văn sẽ được trình bày thành 05 chương:
• 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 thơng hiện nay.

• Chương II: Cơ sở lý thuyết
Trình bày tóm tắt các mơ hình xe theo xe, mơ hình chuyển làn trong các nghiên
cứu trước đây. Trong đó có nêu lên các lý thuyết cụ thể của mơ hình Widemann 74
được áp dụng cho mơ 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 q trình lặp hiệu chỉnh sau này.
• Chương IV: Xác định các thơng số đầu vào của mơ hình
Trình bày các cụ thể quá trình xác định, đo đạc số liệu thực tế.
• Chương V: Xác định các thơng 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 mơ hình mơ phỏng giao thơng
Đã có nhiều định nghĩa được đề xuất cho mơ hình mơ phỏng giao thơng. May
(1991) đã định nghĩa mơ hình mơ phỏng như là mơ hình tốn học dựa trên máy tính
mơ 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 thơng phức tạp trong phịng thí nghiệm. Gerlough và Huber
(1975) định nghĩa mơ phỏng là một hoạt động thí nghiệm của mơ 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 mơ hình giao thơng
mơ phỏng .
Mơ 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 thơng phức tạp nằm ngồi
phạm vi các phân tích truyền thống hoặc mơ hình phân tích giao thơng quyết định
như Highway Capacity Manual (HCM).
Như vậy mơ hình mơ phỏng giao thơng có thể phân loại như sau:
-Mô phỏng giao thông vi mô: mô phỏng sự di chuyển của từng xe cá nhân trong
dịng giao thơng 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 mơ phỏng vĩ mơ dựa trên mối quan hệ
giữa các đại lượng là lưu lượng, vận tốc , và mật độ dịng xe. Các phần mềm mơ
phỏng là PASSER, NETCELL..
-Mô phỏng trung gian: kết hợp các đặc điểm của mơ phỏng vĩ mơ và mơ phỏng
vi mơ. Trong đó từng xe cá nhân di chuyển bị kiểm soát bởi mối quan hệ vĩ mơ. 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 mơ hình mơ phỏng vi mơ. 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 sốt đèn giao thơng
thực tế có ưu tiên cho xe bt. Thơng 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.

-

Năm 1997 Ph.D Martin Fellendorf đã dùng phần mềm Vissim để nghiên cứu
tình hình giao thơng ở Dublin. Trong mơ hình có xét đến việc ưu tiên cho các
phương tiện Giao thông công cộng. Tác giả đã đưa ra bốn mơ hình đèn tín hiệu
để lựa chọn phương án phù hợp nhất.

-

Năm 2000 các tác giả Markus Friedrich, Ph.D., PTV/Peter Mott, PTV/Klaus
Noekel, Ph.D., PTV đã thực hiện nghiên cứu về dịng người đi bộ. Qua đó hiệu
chỉnh và đưa ra các thơng số phù hợp cho q trình mơ hình dịng 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 thơng 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.

2.3 Cơ sở lý thuyết về mơ hình
2.3.1 Các khái niệm về mơ hình mơ phỏng giao thơng
Mơ hình mơ phỏng liên tục: mô tả các yếu tố của hệ thống thay đổi một cách liên
tục theo thời gian.
Mơ hình mơ phỏng rời rạc riêng biệt (Discrete Time Models)
-Mơ 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 mơ
hình mơ phỏng tính tốn các hoạt động thay đổi trạng thái của các yếu tố hệ thống
được lựa chọn. Nghĩa là trong khoảng thời gian nhỏ đó, mơ hình sẽ tính tốn 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 mơ hình của VISSIM, PARAMICS,
HVTH: TRỊNH TUẤN HÙNG

Trang 15


Luận văn Thạc sĩ

Chuyên ngành đường ô tô và đường thành phố

CORSIM.
-Mơ 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 thơng màu xanh lá cây
khơng thay đổi trong một khoảng thời gian nhất định, do vậy, thay vì cập nhật các
trạng thái theo từng bước thời gian, các mơ hình sẽ cập nhật trạng thái sau một

khoảng thời gian chỉ định. Đây là loại mơ hình có thể tiết kiệm số lượng đáng kể máy
tính yêu cầu. Ví dụ mơ hình của phần mềm NETFLO1
Tính ngẫu nhiên trong mơ hình mơ phỏng
Mơ hình quyết định (Deterministic Models) khơng bao gồm các biến ngẫu nhiên
trong tồn bộ tương tác được xác định bởi mối quan hệ thực tế. Các phần mềm bao
gồm: Dynasmart..
Mơ hình ngẫu nhiên bao gồm các hàm xác suất và các biến ngẫu nhiên. Ví dụ thời
gian tương tác có thể khơng đổi hoặc là một biến ngẫu nhiên. Phần mềm bao gồm :
VISSIM, PARAMICS, CORSIM
Phần lớn các mơ hình mơ phỏng giao thơng hiện nay là mơ hình ngẫu nhiên thời
gian rời rạc.
Các hợp phần của mơ hình mơ phỏng:
Trong một mơ hình mơ phỏng vi mơ ngun mẫu có bảy modul riêng biệt được
trình bày dưới đây.
- Mơ hình phát sinh số ngẫu nhiên: phát sinh các số ngẫu nhiên khi áp dụng.
- Mơ 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
- Mơ hình phát sinh xe: Xác định địa điểm và thời gian phương tiện tham gia vào
hệ thống.
- Mơ hình xe theo xe: Xác định cách thức xe tăng tốc, giảm tốc và nối theo xe
khác
- Mơ hình chuyển làn xe: Xác định cách thức và khi nào xe sẽ chuyển làn.
- Mơ hình kiểm sốt của đèn tín hiệu giao thơng: đề cập đến sự hoạt động của đèn
tín hiệu trong hệ thống.
- Mơ hình hoạt cảnh: Diễn tả mơ 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

Q trình xây dựng mơ hình mơ phỏng:
Bao gồm các yếu tố sau: xác định dự án, thu thập số liệu, phát triển mơ hình mơ
phỏng, hiệu chỉnh , xác nhận số liệu và rút ra thông số hiệu chỉnh
2.3.2 Đặc điểm mơ hình xe theo xe
Mơ hình xe theo xe thường được phân loại phụ thuộc vào lý luận sử dụng. Các
mơ hình này bao gồm:
1. Mơ hình của Gazis-Herman- Rothery (GHR). Các mơ 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.
2. Mơ hình khoảng cách an tồn: Mơ hình này dựa trên giả định rằng xe đi
sau ln ln giữ một khoảng cách an tồn nhất định so với xe đi trước.
3. Mơ hình về tinh thần thể trạng: Mơ 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.
4. Mơ hình phân vùng: người lái xe được gán vào mơ hình chạy tùy thuộc vào
vận tốc tương đối và gián cách thời gian giữa 2 xe trước sau
2.3.3 Mô hình xe theo xe
Mơ hình xe theo xe như tên gọi đề cập , mô tả cách một chiếc xe theo sau một
chiếc xe khác trên đường. Mơ hình này tạo thành cốt lõi của hầu hết các mơ hình mơ
phỏng vi mơ hiện hành. Các nghiên cứu mơ hình xe theo xe bắt đầu vào đầu những
năm 1950 bởi Reuschel (1950) và Pipes (1953). Mơ 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 cơng trình tập thể của nhiều
nhà nghiên cứu tại General Motors từ cuối những năm 1950 đến đầu năm 1960
thường được gọi là mơ hình xe theo xe của General Motors. Xét về mặt tốn học, mơ
hình xe theo xe mơ tả vị trí của xe sau một khoảng thời gian qua.

Đây là mơ hình xác định vị trí theo phương dọc đường giữa một cặp xe nối đuôi
di chuyển trên cùng một làn xe. Theo mơ hình này, sự tương tác theo dạng
phản ứng (response) lại của người lại xe với tác nhân stimulus từ môi trường xung
quanh.

HVTH: TRỊNH TUẤN HÙNG

Trang 17


Luận văn Thạc sĩ

Chuyên ngành đường ô tô và đường thành phố

responsen n (t) = sensitivityn n (t) ~ stimulusn( t – τ n )
Phản ứng ở thời điểm t quan sát có nguồn gốc từ tác nhân stimulus gây ra trước
đó 1 khoảng τ n là thời gian phản ứng của lái xe n. Đây là thời gian nhận biết và thời
gian phản ứng tay chân. Mức độ phản ứng mạnh hay yếu tùy thuộc vào độ nhạy trước
ảnh hưởng tác nhân của lái xe n.

Hình 2.1 Mơ hình xe theo xe
Trong đó:
n: chỉ số xe
t: thời gian
∆t: khoảng thời gian xe chạy
L n (t): chiều dài của xe n
x n (t): vị trí của xe n ở thời điểm t
v n (t): vận tốc của xe n ở thời điểm t
a n (t): gia tốc của xe n ở thời điểm t
2.3.4 Mơ hình xe theo xe của General Motor

Một số mơ hình được phát triển, chủ yếu khác nhau trong xác định đại lượng độ
nhạy (sensitive). Mô hình đơn giản nhất là mơ hình Xe Theo Xe tuyến tính
được Chandler et al 1958, Herman et al 1959 phát triển. Mơ hình này sử dụng đại
lượng độ nhạy là hằng số. Mơ hình giả định gia tốc (phản ứng) a của xe n tại thời
điểm t tỷ lệ thuận với vận tốc tương đối ∆ V giữa xe trước nó và nó trong dịng xe ở

HVTH: TRỊNH TUẤN HÙNG

Trang 18


Luận văn Thạc sĩ

Chuyên ngành đường ô tô và đường thành phố

thời điểm t - τ n :
an (t ) = α∆V front n (t − τ n )

Phương trình này cho thấy là độ nhạy của phản ứng là hằng số α và tác nhân kích
thích stimulus là chênh lệch vận tốc giữa 2 xe. Các thông tin cần thiết cho
mỗi đối tượng lái xe bao gồm gia tốc, vận tốc, khoảng cách và vận tốc tương đối so
với xe trước. Các tác giả Herman và Rothery (1965) giả định rằng khả năng giảm tốc
của lái xe là không giống khả năng tăng tốc, do đó, các tác giả này đề nghị độ nhạy
phản ứng khác nhau cho tăng tốc và giảm tốc. Mơ hình mở rộng như sau:
accelerationn (t) = α1.∆Vn front (t − τ n )
deccelerationn (t) = α 2 .∆Vn front (t − τ n )
Gazis et al (1959) đã giả định phản ứng của lái xe còn phụ thuộc vào khoảng cách
tương đối giữa các xe. Ơng đề nghị mơ hình ‘có vẻ phi tuyến’ như sau:
∆Vn front (t − τ n )
an (t ) = α 0

∆X n front (t − τ n )

Thực chất mơ hình này cố gắng thay đổi tính chất hằng số của độ nhạy phản ứng.
Hệ số α chính bằng:
α=

αo
∆X n

front

(t − τ n )

Một số mơ hình xét thêm ảnh hưởng của vận tốc xe đang xét ở thời điểm đang
xét, gia tốc phản ứng sẽ được giả định tính như sau:
an (t ) = α 0

V k n ∆Vn front (t − τ n )
∆X n front (t − τ n )

2.3.5 Mơ hình phân vùng
Các mơ hình nêu trên tương đối đơn giản vì nó chỉ chủ yếu quan tâm đến phản
ứng tăng giảm tốc. Một số mơ hình gần đây phân chia phản ứng “theo xe” của lái xe
thành các vùng khác nhau tùy thuộc vào vận tốc tương đối và gián cách thời gian giữa
2 xe trước sau. Ví dụ Yang và Koutsopoulos (1996) đưa ra mơ hình mơ

HVTH: TRỊNH TUẤN HÙNG

Trang 19



Luận văn Thạc sĩ

Chuyên ngành đường ô tô và đường thành phố

phỏng tên là Microscopic Traffic SIMulator (MITSIM) để mô phỏng một mạng lưới
đường có đèn điều khiển, hệ thống quan trắc. Các tác giả này đề nghị người lái xe sẽ
được gán vào một trong ba vùng: chạy tự do (free flowing), nối đuôi (car following)
và ngừng khẩn cấp (emergency decelerating). Mỗi vùng được định nghĩa như sau:
 Vùng chạy tự do: Nếu gián cách thời gian đủ lớn hơn một giá trị ngưỡng định
sẵn, các xe sẽ không tương tác với xe chạy trước nó. Chúng sẽ tăng tốc với gia tốc tối
đa hoặc giảm tốc với gia tốc giảm tùy theo tương quan giữa vận tốc hiện tại và vận
tốc lớn nhất có thể.
 Vùng khẩn cấp: Nếu 1 xe có vận tốc nhỏ hơn 1 giá trị ngưỡng định sẵn, xe sẽ
giảm tốc với 1 gia tốc giảm thích hợp để tránh húc đi và gia tăng gián cách thời
gian với xe trước.
 Vùng nối đuôi: Nếu 1 xe có gián cách thời gian giữa hai ngưỡng nêu trên, nó sẽ
chạy nối đi theo xe trước.
2.3.6 Mơ hình tinh thần thể trạng của Leutzbach
Dựa trên những quan điểm về phân vùng, Leutzbach (1998) đề nghị mô hình gián
cách tinh thần-thể trạng và giới thiệu thuật ngữ “ngưỡng nhận biết” để xác định mối
liên hệ trực tiếp giữa ngưỡng vận tốc chênh lệch và gián cách không gian giữa 2 xe.
Khi gián cách không gian tương đối lớn, ngưỡng vận tốc chênh lệch sẽ rất lớn có
nghĩa là hai xe không sợ vượt quá giới hạn về sự chênh lệch vận tốc để phải quyết
định tăng tốc hay giảm tốc. Mỗi xe khi ấy chạy tự do không nối đuôi .Khi một xe
chạy nhanh hơn xe trước, khoảng cách khơng gian giữa nó và xe trước thu ngắn dần
cho đến khi nó đạt đến ngưỡng giảm tốc nhận biết (điểm A). Vì thế, người lái xe sẽ
giảm tốc để duy trì một khoảng cách thích hợp đến xe trước. Tuy nhiên, người lái xe
không thể thực hiện chính xác động tác này bởi vì anh ta khơng thể cảm nhận được sự
khác biệt vận tốc nhỏ, dẫn đến khoảng cách 2 xe tăng trở lại. Một lúc sau, khi người

lái xe nhận ra khoảng cách khá xa, đã vượt quá ngưỡng (điểm B), anh ta tăng tốc trở
lại và cố gắng đạt tốc độ như ý. Kết quả là khoảng cách hai xe chỉ dao động quanh 1
điểm cân bằng.

HVTH: TRỊNH TUẤN HÙNG

Trang 20


Luận văn Thạc sĩ

Chuyên ngành đường ô tô và đường thành phố

Hành 2.2 Mơ hình tinh thần thể trạng của Leutzbach
2.3.7 Mơ hình tinh thần thể trạng của Wiedemann (1974)
Wiedemann đề xuất mơ hình này để diễn tả hành vi tinh thần-thể trạng của người lái
xe. Quan niệm cơ bản của mơ hình này là tài xế của xe chạy nhanh sẽ bắt đầu giảm
tốc nếu anh ta chạm ngưỡng nhận biết là xe đang cách xe trước quá gần. Bởi
vì anh ta khơng thể xác định chính xác tốc độ của xe trước, tốc độ của anh ta giảm
nhanh xuống dưới vận tốc xe trước khiến anh ta phải bắt đầu tăng nhẹ vận tốc lên.
Điều này dẫn đến quá trình lặp đi lặp lại việc tăng rồi giảm tốc (occilation)
Lái tự
do

Nối đi
Tiếp cận

Hãm
phanh


Hình 2.3 Hành vi mơ hình tinh thần thể trạng của Wiedemann

HVTH: TRỊNH TUẤN HÙNG

Trang 21


Luận văn Thạc sĩ

Chuyên ngành đường ô tô và đường thành phố

Trong đó:
• AX: là khoảng cách mong muốn giữa các xe đang đứng yên. Ngưỡng này bao
gồm chiều dài của chiếc xe phía trước và khoảng cách mong muốn từ xe phía
trước đến xe phía sau và được định nghĩa là:
AX = Ln −1 + AXadd + RND1n.AXmult

Với AXadd và AXmult là các thông số ước lượng, RND1 n là thơng số phụ thuộc
xe phân bố.
• Khoảng cách theo sau mong muốn tối thiểu khi chênh nhau về tốc độ là
ABX. Ngưỡng này được xác định như sau:
ABX=AX+BX với
BX= (BXadd+ BXmult . RDN1n) v
Với BXadd và Bmult là các thông số hiệu chỉnh. Tốc độ v được xác định như sau:
v= vn-1 với vn> vn-1
v= vn với vn ≤ vn-1
• Khoảng cách theo sau lớn nhất SDX. Khoảng cách này thay đổi từ 1.5 đến
2.5 lần khoảng cách theo sau ngắn nhất, ABX. SDX được xác định như
sau:
SDX=AX + EX . BX với

EX= EXadd + EXmult. ( NRND – RND 2n.
Với EXadd và EXmult là các tham số hiệu chuẩn NRND là một số ngẫu nhiên
phân phối thông thường và RND2n là tham số phụ thuộc.
• Điểm tiếp cận, SDV. Ngưỡng này được sử dụng để mô tả điểm mà người
lái xe nhận thấy rằng rằng anh ta đang tiếp cận một phương tiện chậm hơn.
SDV được định nghĩa là
SDV =

∆x − Ln −1 − AX
với
CX

CX = CX const . ( Cxadd + Cxmult.( RND1n+RND2n)
Trong đó CX const, Cxadd và Cxmult là các thông số hiệu chỉnh

HVTH: TRỊNH TUẤN HÙNG

Trang 22