Nghiên cứu ảnh hưởng của việc mở rộng nút giao thông vòng xuyến trong môi trường xe gắn máy bằng phương pháp mô phỏng

Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 1(32)-2017 
 19 
NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA VIỆC MỞ RỘNG NÚT GIAO 
THÔNG VÒNG XUYẾN TRONG MÔI TRƢỜNG XE GẮN MÁY 
BẰNG PHƢƠNG PHÁP MÔ PHỎNG 
Võ Trọng Bộ(1), Trần Vũ Tự(1), Bùi Hữu Dũng(2) 
(1) Trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật TP. HCM 
(2)Trường Đại học Giao thông Vận tải TP. HCM 
Ngày nhận 29/12/2016; Chấp nhận đăng 29/01/2017; Email liên lạc: tutv@hcmute.edu.vn 
Tóm tắt 
Bài báo phát triển chương trình mô phỏng trong NetLogo để mô phỏng vòng xuyến nút 
giao thông trong môi trường xe máy với hai viễn cảnh nghiên cứu: có mở rộng nút và không có 
mở rộng nút. Nghiên cứu cho một nút giao vòng xuyến cụ thể ở TP. HCM, bài báo chỉ ra lợi ích 
của việc mở rộng nút giao vòng xuyến lên sự làm việc của nút thông qua chương trình mô 
phỏng. Qua đó, bằng việc mở rộng nút vòng xuyến trên các hướng rẽ của làn giao thông, thời 
gian thời gian di chuyển qua nút có thể giảm đến 36.4% so với trường hợp không mở rộng nút. 
Từ khóa: Vòng xuyến giao thông, mô phỏng, xe máy, NetLogo 
Abstract 
EFFECTS OF ROUNDABOUT EXPANSION IN MOTORCYCLE-DOMINATED 
TRAFFIC FLOW BY USING SIMULATION MODELS 
The paper develops simulation models in NetLogo to investigate two scenarios of 
motorcycle dominated traffic at a roundabout: Roundabout with expansion and Roundabout 
without expansion. With a case study in Ho Chi Minh city, the paper concludes the benefit of 
roundabout expansion to the performance of traffic inbounding and outbounding the 
Roundabout through simulation scenarios. In this research, the roundabout expansion results 
in the decrease in travel time through the roundabout, down to by 36.4% compared with the 
case of no expansion. 
1. Giới thiệu chung 
Với sự phát triển không ngừng của giao 
thông vận tải, ngày càng có nhiều loại phương 
tiện tham gia giao thông khác nhau, số lượng 
phương tiện ngày một tăng càng làm cho lưu 
thông của các dòng xe trở nên phức tạp hơn. 
Trong khi đó, với đặc điểm giao thông xe máy 
như ở Việt Nam, việc phân luồng để quản lý 
các xe máy rất khó, làm ảnh hưởng lớn đến 
năng lực thông hành của các tuyến đường 
cũng như tại các nút giao. Hình 1. Nút giao vòng xuyến [1] 
Võ Trọng Bộ... Nghiên cứu ảnh hưởng của việc mở rộng nút giao thông vòng xuyến... 
 20 
Hiện nay, những nghiên cứu về sự làm việc của nút giao vòng xuyến trong môi 
trường xe gắn máy vẫn chưa nhận được nhiều quan tâm. Sự phức tạp của dòng xe máy tại 
các vòng xuyến nơi mà có lưu lượng phương tiện tham gia cao cũng như sự lộn xộn trong 
việc di chuyển có thể dễ dàng nhận thấy. Vấn đề mô phỏng sự làm việc của giao thông xe 
máy hoạt động trong nút giao thông vòng xuyến cũng chưa nhận được sự quan tâm nhiều từ 
các nhà nghiên cứu do tính phức tạp của dòng giao thông tại đây. Do đó, việc nghiên cứu sự 
hoạt động của nút giao thông vòng xuyến trong môi trường lưu thông xe gắn máy cũng như 
đánh giá sự mở rộng của nút lên sự hoạt động của dòng giao thông bằng chương trình mô 
phỏng là khá mới mẻ và cần thiết trong điều kiện giao thông Việt Nam. Bài báo này trình 
bày mô phỏng được hoạt động của các dòng phương tiện chính khi tham gia vào qua nút 
giao thông vòng xuyến bằng chương trình đa tác tử và đánh giá lợi ích của việc mở rộng 
nút giao thông vòng xuyến thông qua mô phỏng trên phương diện thời gian lưu thông. 
2. Phƣơng pháp nghiên cứu 
Nghiên cứu sử dụng NetLogo, là môi trường mô hình lập trình để mô phỏng các tình 
huống giao thông. Đây là chương trình đã được tác giả Uri Wilensky [5, 6], rất thích hợp cho 
việc mô hình hóa các hệ thống phức tạp mà có sự phát triển theo thời gian, bao gồm bốn loại 
phần tử trong NetLogo, đó là Observer, Patches, Turtles, Links. Dựa trên lý thuyết mô hình 
hoạt động xe truyền thống như mô hình lý thuyết xe theo xe (Car Following Models) khi sự 
thay đổi của về vận tốc của xe sau (n+1) ở thời điểm (t+Δt) được xác định dựa trên vận tốc của 
các xe liên quan (xe đó và xe trước nó) ở thời điểm (t-Δt) trên cơ sở tham chiếu sự thay đổi vận 
tốc trước đó: 
 . 11 1
1
m
t x
l m nt x t x t x
n n nl
t x t x
n n
v
a v v
x x
 (1) 
Bằng việc sử dụng ngôn ngữ lập trình trong Netlogo, tác giả đã đơn giản hóa mô hình 
chuyển động của xe trong nghiên cứu này bằng thuật toán như hình 2. 
Hình 2. Thuật toán chung sử dụng 
để mô phỏng 
Hình 3. Thuật toán trong hàm chính sử dụng 
để mô phỏng 
Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 1(32)-2017 
 21 
Trong thuật toán trên, hàm chính “Goall” sẽ gọi tất cả các xe di chuyển trong nút (đã 
được đánh màu để tham chiếu) để kiểm tra vị trí của xe đến vòng tâm vòng xoay để quyết định 
các hướng di chuyển là rẽ trái (gostraighleft), rẽ phải (gostraighright) hoặc đi thẳng 
(gomainroad). Các hàm này sẽ kiểm tra các khoảng trống có thể có để chuyển làn, hoặc có thể 
giảm tốc nếu như không có khoảng trống theo quy luật xe theo xe (car following model) hoặc 
quy luật chuyển làn (car lane changing model). 
3. Thu thập số liệu 
Địa điểm thu thập số liệu và tiến hành mô phỏng là vòng xuyến Kha Vạn Cân – Tô Ngọc 
Vân – Võ Văn Ngân (vòng xoay chợ Thủ Đức, TP.HCM) nằm trong khu vực kết nối của 3 
phường: Linh Chiểu, Linh Tây và Trường Thọ. Đây là nút giao giữa đường Kha Vạn Cận với 
đường Tô Ngọc Vân đường Lê Văn Ninh và đường Võ Văn Ngân, với vị trí như hình 4. 
Hình 4. Vị trí vòng xuyến trong khu vực 
Giao thông tại vòng xoay chợ Thủ Đức là khá phức tạp với sự tập trung của nhiều loại 
phương tiện khác nhau với số lượng phương tiện lớn vào giờ cao điểm. Nút giao thông này 
không có lắp đặt hệ thống đèn tín hiệu giao thông mà bố trí đảo trung tâm. Để thu thập số liệu 
cho nghiên cứu, chúng tôi đã bố trí các điểm đếm lưu lượng xe như hình 5. 
Hình 5. Vị trí bố trí người đếm lưu lượng 
Võ Trọng Bộ... Nghiên cứu ảnh hưởng của việc mở rộng nút giao thông vòng xuyến... 
 22 
Trong đó: 
 Vị trí 1, 3, 5, 7: Đếm lưu lượng xe vào nút của đường Võ Văn Ngân, Kha Vạn 
Cân, Tô Ngọc Vân và Kha Vạn Cân ( đoạn 1 chiều) 
 Vị trí 2, 4, 6, 8: Đếm lưu lượng xe rẽ phải 
 Vị trí 9, 10, 11,12: Đếm lưu lượng xe ra nút đường Võ Văn Ngân, Kha Vạn 
Cân, Tô Ngọc Vân và đường Lê Văn Ninh 
Thời gian khảo sát: ngày 1/12/2015, các giờ cao điểm thu thập từ 7:00AM-8:00AM và 
17:00PM – 18:00PM với kết quả quan trắc cho các hướng lưu thông tại ngã tư như hình 7. 
Hình 6. Ký hiệu hướng lưu thông của các dòng phương tiện 
Hình 7. Ký hiệu hướng lưu thông của các dòng phương tiện 
4. Mô hình mô phỏng 
Bằng việc phát triển chương trình mô phỏng trên Netlogo dựa trên thư viện có sẵn của 
Netlogo, tác giả đã tiến hành mô phỏng so sánh 2 viễn cảnh: vòng xuyến thực trạng không 
có mở rộng nút và vòng xuyến có xét đến mở rộng nút trong môi trường giao thông xe máy 
với giao diện như ở hình 8. 
Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 1(32)-2017 
 23 
Trường hợp không mở rộng Trường hợp có mở rộng 
Hình 8. Hai viễn cảnh mô phỏng của vòng xuyến 
Bằng việc so sánh số 
lượng xe trong thực tế và số 
lượng xe phát sinh trong 
chương trình mô phỏng, chúng 
tôi kiểm định số lượng xe 
tham gia giao thông phân bố 
theo đường 450 như hình 9. 
Hình 9. Kiểm định số xe quan sát và mô phỏng 
5. Kết quả phân tích 
5.1. Phân tích đánh giá nút 
Đây là nút giao phức tạp bởi vì 
mức độ phức tạp của nút bằng 55 với 
các điểm nhập, tách, cắt dòng như thể 
hiện trên hình 10. 
M = Nt + 3. Nn + 5. Nc = 55 
Trong đó: Nt: Số điểm tách; Nn: 
Số điểm nhập, Nc: Số điểm cắt. 
Hình 10. Sơ đồ xác định mức độ phức tạp của nút vòng xuyến 
Số xe quan sát (xe) 
S
ố
 x
e 
m
ô
 p
h
ỏ
n
g
 (
x
e)
Võ Trọng Bộ... Nghiên cứu ảnh hưởng của việc mở rộng nút giao thông vòng xuyến... 
 24 
5.2. Đánh giá sự mở rộng nút bằng mô hình mô phỏng 
Bằng chương trình mô phỏng, nghiên cứu đã cho thấy sự thay đổi về thời gian qua nút của 
dòng giao thông trong trường hợp hiện hữu (không có mở rộng nút) và cho trường hợp đề xuất 
có mở rộng nút như hình 11. 
Hình 11. Thời gian qua nút của xe 
Dựa trên kết quả mô phỏng, ta thấy với cùng một lưu lượng xe phân bố trong mô hình, thì 
nút có làn đường rẽ phải sẽ có thời gian qua nút thấp hơn so với đường nút không có làn đường 
rẽ phải. Ta có kết quả phần trăm chênh lệch giữa thời gian di chuyển qua nút của xe khi có 
đường rẽ phải và không có đường rẽ phải. 
Hình 12. Chênh lệch thời gian qua nút của hai phương án 
Vì các xe được phân bố trong mô hình với vị trí xe là ngẫu nhiên nên tùy vị trí mà thời 
gian để các xe di chuyển hết qua nút cũng khác nhau. Theo kết quả của mô hình ta thấy thời 
gian trung bình qua nút của các xe trong trường hợp có làn xe rẽ phải riêng sẽ nhanh hơn đường 
không có làn xe rẽ phải là 435 giây (giảm 36,4%). Do đó, kiến nghị mở rộng nút, có thêm diện 
tích cho dòng xe rẽ phải để tránh ảnh hưởng tới các dòng xe khác, có thể cải thiện tình trạng lưu 
thông qua nút. Dựa trên số liệu khảo sát thực tế, nên mở rộng phần đường rẽ phải từ đường Kha 
Văn Cân rẽ phải vào đường Tô Ngọc Vân thêm 3m (diện tích vỉa hè hiện tại là 8m ngay tại 
khúc cua), vỉa hè đường Kha Văn Cân là 5m nên ta sẽ mở 1 phần diện tích gần vào nút giao để 
(diện tích mở ổng nút là 248 m2 ) mở rộng một phần từ Kha Vạn Cân rẽ phải vào đường Võ 
Văn Ngân, diện tích mở rộng là 105 m2 cụ thể như hình vẽ. 
Tạp chí Khoa học Đại học Thủ Dầu Một Số 1(32)-2017 
 25 
Hình 13. Đề xuất mở rộng nút 
6. Kết luận 
Thông qua việc khảo sát số liệu thực tế tại nút giao thông chợ Thủ Đức, bài báo đã phân 
tích đặc trưng nút giao thông và phát triển chương trình mô phỏng sự làm việc của vòng xuyến 
nút giao thông trong môi trường xe gắn máy. Dựa trên hai viễn cảnh nghiên cứu, đó là vòng 
xuyến hiện tại không mở rộng và vòng xuyến có mở rộng các làn rẽ phải, nghiên cứu cho thấy 
nếu mở rộng làn rẽ phải tại các nút, thời gian di chuyển qua nút có thể cải thiện đáng kể (giảm 
lên đến 36.4%). 
Mô hình mô phỏng tương đối còn đơn giản với cách kiểm định mô hình còn thô sơ; hành 
vi di chuyển của xe máy và các xe khác vẫn chưa thể kiểm chứng được nên ảnh hưởng đến 
độ chính xác của mô hình mô phỏng. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Tài liệu internet, truy cập từ 
cang-minh-dam-bao-atgt-dip-tet-2663313/ 
[2] Antonio A. Trani, Lecture notes: Car following models, Virginia Polytechnic Institute and State 
University, Virginia, 2009. 
[3] Wilensky, U., Thư viện Netlogo, truy cập từ  
[4] Wilensky, U. 1998. NetLogo Traffic 2 Lanes model. 
 Center for Connected Learning and 
Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL. 
[5] Wilensky, U. 1999. NetLogo.  Center for Connected 
Learning and Computer-Based Modeling, Northwestern University, Evanston, IL.