MẠNG PHỨC HỢP (COMPLEX NETWORK) TRONG TỐI ƯU HỆ THỐNG XE BUÝT CÔNG CỘNG

Hệ thống giao thông công cộng, đặc biệt là hệ thống xe buýt tại các thành phố lớn đóng vai trò hết sức quan trọng nhằm đáp ứng nhu cầu đi lại của người dân đồng thời giúp giảm thiểu ách tắc, tai nạn và ô nhiễm môi trường. Các nghiên cứu hiện tại đã đưa ra được mô hình tổ chức vận hành hệ thống xe buýt, cách thức xác định các tuyến, điểm đỗ dựa trên kinh nghiệm của các chuyên gia và tính toán trên các chỉ tiêu cơ bản. Tuy nhiên để có được đánh giá đầy đủ cũng như đưa ra phương án quản lý vận hành tối ưu hệ thống xe buýt công cộng là việc tương đối khó khăn vì còn nhiều ràng buộc hạn chế như cơ sở hạ tầng, vị trí địa lý, mật độ dân số, đặc biệt là khi những ràng buộc này luôn thay đổi theo thời gian. Để đánh giá hoạt động cũng như tính bền vững (robustness) của hệ thống xe buýt, bao gồm xác định các điểm trung chuyển quan trọng (hub), các đường đi ngắn nhất (shortest paths), tính liên thông (closeness and betweeness centrality) và khả năng chịu lỗi (resilience) và phục hồi/thay thế khi một số điểm đỗ hoặc tuyến bị sự cố hoặc tắc đường, người ta cần phải tính toán các đặc tính thống kê của mạng.

Các giảng viên Khoa Công trình và Khoa CNTT đã nghiên cứu cải tiến các thuật toán xác định mô hình của mạng phức hợp (complex network) cho hệ thống xe buýt, nhằm đưa ra các chỉ số để tối ưu quá trình vận hành và quản lý hệ thống xe buýt công cộng với thời gian thực. Bằng việc xác định hình trạng (topology) của mạng phức hợp cho hệ thống xe buýt, nhóm nghiên cứu đã nghiên cứu các thuật toán xác định các điểm nút quan trọng, các đường đi ngắn nhất và tính liên thông, là thông số quan trọng giúp cho việc xác định số lần chuyển tuyến giữa hai nút bất kỳ là nhỏ nhất. Bên cạnh đó nhóm nghiên cứu cũng đề xuất thuật toán mô phỏng mới để xác định tính bền vững cũng như tính linh hoạt khi bổ xung hoặc loại bỏ một số điểm đỗ hoặc tuyến và khả năng phục hồi/thay thế các điểm đỗ cũng như điều chỉnh tuyến khi các điểm đỗ và tuyến quan trọng gặp sự cố nghiêm trọng. Các kết quả của nghiên cứu sẽ giúp cho các nhà quản lý và điều hành hệ thống xe buýt có thể xây dựng một mạng xe buýt tối ưu và linh hoạt, dễ dàng điều chỉnh, bổ xung và loại bỏ một số điểm đỗ hoặc tuyến theo yêu cầu thực tế.

Mô hình mạng lưới xe buýt (OpenOrd layout) và mạng khi có một số điểm đỗ gặp sự cố

Khả năng hồi phục khi một số điểm đỗ gặp sự cố

Đặc biệt nghiên cứu hướng tới đưa ra các lựa chọn phát triển hạ tầng bền vững như xây dựng làn giao thông riêng cho xe buýt (dedicated bus lane), sử dụng không gian ngầm để tăng hiệu quả hệ thống hạ tầng giao thông thành phố (underground space and infrastructure). Tiến tới xây dựng thiết kế mẫu hạ tầng giao thông cho các siêu đô thị Việt Nam.