CHUYÊN ĐỀ NÚT GIAO THÔNG

Mục đích: phân tích các kết quả n.c về KNTH của nút trên thế giới và một số n.c liên quan trong n ớc.. đối chiếu thực tế n ớc ta  xây dựng pp luận n.c knth của nút giao thông trong điều

PGS.TS phan cao thä

Th¸ng 10 n¨m 2011

Mục đích:

phân tích các kết quả n.c về KNTH của nút trên thế giới và một số n.c liên quan trong n ớc đối chiếu thực tế n ớc ta  xây dựng pp luận n.c knth của nút giao thông trong điều kiện gtđt n

ớc ta.

Nội dung: 4 phần

I TQ về ngt, phân loại và phạm vi sử dụng.

II knth của nút giao thông

III phần mềm mô phỏng sự hoạt động của ngt điều khiển bằng tín hiệu đèn ở n ớc ta

IV kết luận

HIGHWAY ENGINEERING AND TRAFFIC DIVISION OF DUT

I Tưng quan vÒ Nót Giao Th«ng

1 mĩt sỉ Kh¸i niÖm:

- NGT lµ n¬i t¹i ®ê cê 2 hay trªn 2 ® íng «t« giao nhau, n¬i ®

íng «t« giao nhau víi ® íng kh¸c.

- §Ưc ®iÓm: LLXC lín, nhiÒu thao t¸c phøc t¹p cïng lóc: t¸ch,

nhỊp, c¾t, trĩn  ïn t¾c, chỊm xe, tngt, « nhiÔm mt.

- Xung ®ĩt vµ vïng x®: 3 lo¹i ®iÓm x® c¾t, nhỊp, t¸ch, trĩn =

mĩt nhỊp + mĩt t¸ch Vïng x® lµ kH«ng gian chøa c¸c

®iÓm x® vïng x® chÝnh+ vïng x® phô = vïng nguy hiÓm

- Gêc giao: ¶nh h ịng lín ®Õn møc ®ĩ nguy hiÓm cña c¸c

luơng gt, c¾t 70 0 - 110 0 lµ th¼ng gêc, nhỊp vµ t¸ch < 30 0 

Ýt nguy hiÓm.

Điểm tách Điểm nhập Điểm cắt Cắt lúc rẽ Số xung đột

Điểm tách Điểm nhập Điểm cắt Cắt lúc rẽ Số xung đột

8 8 4 12 32

4 8

2 2 0

a, Đường dẫn đơn không có đèn điều khiển.

b, Đường dẫn đơn có đèn điều khiển

- Đ ờng dẫn: phần Đ ờng dành cho xe có h ớng đi vào nút

- Hàng chờ : các xe phải xếp hàng trên đ ờng dẫn đi chậm hoặc dừng tr ớc vạch stop chờ cơ hội vào nút.

- cửa vào, cửa ra: mặt cắt chứa vạch stop theo h ớng xe vào nút là cửa vào, ra khỏi nút là cửa ra, b vào  B ra

kênh hoá (canalization): dùng hệ thống đảo để bảo hộ

luồng xe đảo tam giác, đảo trung tâm (hình xuyến), giọt n

ớc, làn trung tâm

2.1.3 theo hình thức tc-đkgt:

2.1.3.1 Không đk: không có bất cứ dấu hiệu nào, tín hiệu nào

thuộc luật( một số n ớc không tồn tại khái niệm này)

Chiều dài nhánh dẫn >= L chờ

2.1.3.2 nút gt có đk (c ỡng bức): dùng vạch kẻ, biển, tín hiệu

đèn đ ợc dùng phổ biển hiện nay.

* nút 2 vạch dừng TWSC: Mức độ u tiên:2,3,5,6; 1,4,9,12; 8,11;7,10.

* nút 4 vạch dừng AWSC: 4 t.hợp [ s; s+O; s+(c1,c2); s+o+c1+c2)].

* nút đk Tín hiệu đèn (Singnalized intersection):dx đ ợc phân tích theo t, giảm xđ, tăng knth và atgt, theo llxc và mức

time) lớn, chu kỳ dài.

• T CK = t X + t V + t đ (s); thời gian xanh, vàng, đỏ phụ thuộc T CK , N đd , T bohanh.

• T CKmin = 35s; T CKmax = 120s, T OPT = f(t L , N đd , y).

• Chế độ ĐK: ĐK bằng tay, tự động cứng, mềm, phối hợp trên một tuyến, trên mạng

H I.3 Sơ đồ điều khiển giao thông tại ngã t độc lập

D

V X

và ngoài đô thị (bảng I.3; I.4 trang 13,14).

- Phân viện TKĐ ôtô Kiep 1982: dựa trên cấp hạng kỹ thuật của đ ờng

và N C ,N P ( xcqđ/ngđ); (bảng I.2 trang 13).

- TCTK của Malaysia cũng dựa trên tổng llxc 2 chiều trên đ ờng chính và LLXC h ớng lớn nhất của nhánh dẫn (hình I.6.4 trang 15) và

sự phân cấp đ ờng trong và ngoài đô thị (bảng I.5; I.6 trang 15).

- một số kq n.c của các tác giả nga, đức, hà lan: E.M lobanov, a.a ruzkov, v bapkov, r pucher và beuker-jenezon đều xuất phát từ

N C ,N P hoặc n , n o (hình I.7, I.8, I.9, I.10, I.11, trang 16,17,18).

- đối với ngt đk bằng tín hiệu đèn:

- các tg nga: Matxcôlevôi T.V đặt ra 2 TC chính xe trên đ.chính an toàn, t L của

xe trên đ.phụ min (N C ≥ 420 xe/h, N p ≥ 300 xe/h) và an toàn cho bộ hành,

- Phisenxon.M.P: khi N ≥ (200-250) xctc/h/h ớng và có BH cắt qua DX theo cả 2 h ớng ≥ 750 xctc/h.

4 những nơi giao nhau phức tạp nh ngã sáu có n ≥ 800 xcqđ/h.

5 những nút xảy ra hơn 5 vụ tn chết ng ời/ năm

6 những nút liền kề trên 1 tuyến cần đk phối hợp.

ở việt nam:

Tcvn 4054-98 (đ ờng ôtô - yêu cầu tk) định pvsd nút theo N C , N P

(xcqđ/ngđ); (bảng I.1 trang 12) Chỉ xét nút khác mức khi V trên 80km/h Nút

HX đ ợc xét khi có nhiều đ d đến nút Không khuyến khích dùng đèn khi V tt ≥

60km/h.

N.C của BMĐ ờng ôtô - đ ờng đô thị ĐHXDHN: nút có 1 trong 3 ĐK sau  đèn ĐK

1 ΣN ≥ 1500 xcqđ/h của 2 h ớng trên đ chính và h ớng lớn nhất trên đ phụ và

N p = (20-40)% ΣN

2. Có hơn 2 vụ TN chết ng ời trong một năm

3. Những nút liền kề trên một tuyến cần ĐK phối hợp.

3 Một số nhận xét:

kết quả kèm theo, các Tckt, cấp hạng nút của các t.g không thống nhất  không dễ dàng để tìm ra pvsd nút thích hợp trong đk gtđt n ớc ta.

2 hầu hếtCác chỉ dẫn về pvsd của các kq n.c đều dựa căn cứ vào loại cấp đ ờng giao nhau, llxc trên đ ờng chính, phụ và một số nc có xét thời gian chậm

xe qua nút, tn gt  đk cần

3.đk đủ để lựa chọn hợp lý loại hình nút: thoả mãn qhchung đt, kiến trúc và

thi công và kinh phí

4 mục tiêu cuối cùng của ng ời tk nút: giảm xđ hoặc phân tán xđ, nâng cao knth, giảm thời gian chậm xe và nâng cao atgt.

II khả năng thông hành của ngt

II.1 một số khái niệm:

-đn tổng quát: KNTH của nút giao thông cùng mức là suất dòng lớn nhất theo giờ

mà tại đó xe và ng ời có thể thông qua trên một làn hay một nhóm làn trên nút trong một

đơn vị thời gian d ới điều kiện đ ờng, điều kiện giao thông và tổ chức giao thông nhất định (xcqđ/h) [1], [4], [12].

lớn nhất trong cả một giờ, suất dòng lớn nhất đ ợc xét trong một khoảng

tg th ờng 15’.

• KNTH đ ợc xác định d ới một đk nhất định ứng chất l ợng dòng về ĐKĐ,

ĐKGT và ĐK TCĐKGT: th ờng xét ở các đk lý t ởng và đk phổ biến

thể thông qua nút trên một làn xe hay một nhóm làn xe trong một đơn vị thời gian d ới ĐK phổ biến về đ ờng, gt và tcgt đ ợc xét tại mức phục vụ ấn

định  5 suất dòng phục vụ ứng 5 mức phục vụ A E, ở E suất dòng phục vụ đồng nghĩa KNTH, mức F không tồn tại suất dòng phục vụ KNTH và MPV luôn cùng song hành.

- Các yếu tố ảnh h ởng: 3 nhóm ĐKĐ, ĐKGT (xe rẽ trái -VD của TQ, Mỹ) và

ĐKTH

- Hai xu h ớng tính KNTH hiện nay:

- H ớng lý thuyết thuần tuý: nhóm các mô hình ngẫu nhiên cho dòng mật

độ thấp, dùng LT ngẫu nhiên PP Poisson, Monte - Carlo, LT xếp hàng Nhóm mô hình động học trên cở sở một số giả thiết để XD mô hình lý thuyết gần thực tế và lập các quan hệ N,q, V.

- H ớng thực nghiệm kết hợp lý thuyết: NC và phân tích qui luật phân bố

và hình thành DX từ các số liệu quan trắc thực nghiệm sau đó dùng mô hình LT kiểm chứng Hoặc là thông qua các ĐTCB, Hoặc phân tích thực

Pháp, Canada ).

- II.2 Một số kết quả nghiên cứu trên tg

- II.2.1 nút chính phụ (2 vạch dừng):

∆t cn thì xe trên đ phụ mới vào đựơc

- KNTH của h ớng phụ x là [II.1, II.2]:

- V C,y : c ờng độ gt trên h ớng xung đột với h ớng y, t 0 =t g - (t f / 2), t g quãng chấp nhận(s), t f quãng tg trung bình xe rời khỏi vạch dừng tới tim làn gần nhất có xđ t f = 2.1 - 6.2 s, t g = 5-7s.

của dòng trên đ chính để nhập hoặc cắt dx trên đ chính tồn tại 3 nhóm đặc tr ng a,b,c, m =M/3600, δt quãng tg trung bình xe trên đ phụ KQ: khi M<350 xe/h thì N=M, khi M tăng thì N giảm rất nhanh và N=750-1,15M với M ∈{ 350; 659}

- II.2.2 nút không u tiên với 4 vạch dừng

1 nc của mỹ

- KNTH của mỗi đ.d là một hàm phụ thuộc N của các đ.d khác

- C = 1000V PS + 700V PO + 200L S - 100L O - 300LT PO + 200RT PO - 300LT PC +300RT PC [II.3]

- V PS =V S :(V S +V O +V C ); V S = V SL + V ST + V SR ;

- V PO =V O :(V S +V O +V C ); V O =V OL + V OT + V OR ;

- L S ,L O : số làn xe đ.d xét và đ.d đối diện.

- LT PO , RT PO tỷ lệ xe rẽ trái, phải trên đ.d đối diện so với V O

- LT PC , RT PC tỷ lệ xe rẽ trái, phải trên đ.d xung đột so với V C

-

2 N.C của V.a goocman: 2 đ ờng giao nhao cùng cấp hạng,

không u tiên, các xe vào nút luân phiên nhau knth đ.d 2

- II.2.3 nút gt điều khiển bằng th đèn

1 nc của hcm 94, 2000, Simon COHEN, R.M Kimber: knth cho mỗi đ.d

vào nút theo theo dbh.trên đ.d luôn tồn tại t.g xanh thực là t x có hiệu (tận dụng hết t x ).

* C i = S i (g i /c); xcqđ/h S i là c ờng độ DBH đ.d thứ i, S i =S 0 n.K, S 0 =

1900xcqđ/hx, K= f W f HV f g f P f bb f a f LT f RT , K=0.84

* C= S.(g/c); xcqđ/h

*

2 NC của M.C Phixenson: 2 giả thiết: các xe dừng hẳn chờ xanh hoặc đi

chậm không dừng vào nút cùng V, cách đều nhau ∆t.

KNTH của 1 làn trong nút: xe/hlàn

ω

−

+

- Ph¸p: KNTH cña ®d tÝnh qua DBH cho dßng ®i th¼ng S’ = 525 L’ xcq®/hx; L’= L-1,65 + 0,03 (D - 7,5) - n/60, n sè xe dõng trong mét giê, D

NC cña Trung quèc: chia 2 nhãm

Nhãm 1: TÝnh KNTH cña nót th«ng qua viÖc ph©n tÝch xe qua v¹ch dõng Nhãm 2: TÝnh KNTH cña nót th«ng qua viÖc ph©n tÝch xe qua ®iÓm x®.

1993 nc của ts vũ gia hiền về knth của đ ờng ql với 2 làn xe

trong đk có xe đạp đi chung.

1994 nc của ts trần danh lợi về tiêu chuẩn dùng đèn th và

ảnh h ởng của xe đạp đến ck đk nút gt độc lập hà nội.

1995 nc của ts nguyễn quang đạo về tốc độ dx hỗn hợp và pp

tính knth thực tế của đoạn đ ờng phố ở hà nội.

II.4 một số nhận xét và kết luận

phân chia dx thành 3 nhóm đặc tr ng đ ợc áp dụng cho loại hình GT

chính phụ, hoặc giao cùng cấp nh ng theo luật u tiên bên phải 

không áp dụng đ ợc ở đô thị VN.

2 PP thực nghiệm kết hợp LT của các n ớc ĐA+TA+BMĩ đều xuất phát từ

thực tế dx và đi sâu DBH, xét ah các ĐKĐ, GT, TH  KQ tính rất khác nhau, các tham số sử dụng khác nhau theo từng địa ph ơng.

DX đ ợc mô tả trong nc thuần ôtô và rất gần thực tế.

3 Đặc điểm GTĐT n ớc ta dx hh nhiều tp, ý thức chấp hành, qui định sử

dụng đèn ch a thống nhất Mỗi Công trình NC đ a ra chỉ thích hợp với

ĐK DX nhất định, tận dụng xem xét để xây dựng PP luận NC

Trong các nc knth vấn đề đổi xe khác nhau, khác điều kiện GTĐT n ớc

ta.

4 Về NGT ĐKBTHĐ ở trên TG và n ớc ta hiện nay đang là loại hình có

nhiều u điểm, phổ biến, đặc biệt trong đk GT có nhiều xe hai bánh n ớc ta.

5 Các NC nói chung về GT ĐT của các TG n ớc ta tr ớc đến nay cũng đều

chung quan điểm xuất phát : Phân tích TN DX từ đó kết hợp LT dòng xây dựng PP luận NC, Các NC Liên quan chặt chẽ với nhau  Góp phần LTDX hỗn hợp trong KH đ ờng ôtô n ớc ta.

6 NC KNTH của NGTĐKBTHĐ trong đô thị n ớc ta theo h ớng TN kết hợp

phân tích các quan hệ đặc tr ng DX tới nút, xét ah của ĐKĐ, ĐKGT,

ĐKTH là khả thi Trên cơ sở các phân tích TN xây dựng một phần mềm mô phỏng sự hoạt động của DX ở NGT phục vụ các yêu cầu tính toán

về KNTH và các yêu cầu khác

III phần mềm mô phỏng sự hđ của ngt đkbthđ

Trên cơ sở của các đặc tr ng cơ bản của DX tới nút trên các đ.d thông qua

kq NC thực nghiệm ở 4 nhóm nút đặc tr ng của Hà Nội và Đà Nẵng

Tên: TRAFFIC BRAIN

III 1 Sơ đồ khối tổng quát (Hình III.1).

iii.2 tk ch ơng trình

iii.2.1 một số gỉa thiết ban đầu

- Các đoạn đ ờng dẫn là các đoạn thẳng (không xét tr ờng hợp có dạng bị cong) Bề rộng mỗi đoạn đ ờng dẫn là không đổi trong sau khi đã khai báo, đảo trung tâm (nếu có) có dạng tròn, đ ờng hai chiều bề rộng cửa ra và cửa vào có thể khác nhau Ch a xét đến bài toán có các đảo dẫn h ớng khác.ác bán kính bó vỉa là dạng đ ờng cong tròn

- Xét các bài toán ngã ba, ngã t với các góc giao khác nhau.

BắT ĐầU

Nhập các thông số về Điều

kiện đ ờng,

Điều kiện giao thông

Điều kiện tín hiệu

Đề xuất chu kỳ điều khiển Ph ơng án i

Mô hình hoá hoạt động của dòng xe trên

nút giao thông ứng với ph ơng án i.

P.án i+1

đánh giá kết quả các ph

ơng án Xuất ra kết quả

Kiểm tra hàng chờ tr ớc vạch STOP.

Kiểm tra trạng thái tín hiệu đèn.

Xử lý các ph ơng tiện giao thông theo các

c

c

Hình III.2 Sơ đồ khối mô phỏng DX qua nút

M: Số ck cho mỗi l ợt thử thứ j N: số l ợt thử

III.2.2 Mô tả các tham số tĩnh(ĐKĐ).

III.2.3 Mô tả các tham số động (ĐKgt).

III.2.4 Mô tả các tham số Điều khiển (ĐKth).

Hình III.3 Sơ đồ mặt bằng nút trong CT

H×nh III.4 Dialog nhËp th.sè §K§

H×nh III.5 Dialog nhËp c¸c th.sè §K giao th«ng

Hình III.6 Dialog nhập các th số điều khiển Hình III.7 Dialog xuất kết quả thử nghiệm III.3 Kết quả của ch ơng trình

1 Ch ơng trình mô phỏng theo đk ngẫu nhiên là các đặc tr ng của dx rất gần thực tế và

hoàn toàn khách quan, kq hội tụ khi số l ợt thử N đủ lớn.

3 Xác định số l ợng xe lớn nhất đã qui đổi thoát qua vạch trên từng đ.d hoặc của toàn

bộ nút.

IV phần kết luận

Yêu cầu thiết kế NGT

1 ATGT: là chỉ tiêu quan trọng khi TK

2 Giao thông tốt: KNTH cao t ơng ứng MPV thiết kế

3 Phù hợp địa hinh, xây dựng và môi tr ờng

4 Phù hợp QHTT và Mỹ quan

5 Hiệu quả kinh tế: Ptđ

3 Sử dụng đồng thời các biện pháp nâng cao ATGT (giảm

5 Đảm bảo các số liệu TK tin cậy: dự báo N, p, V, q

quan hệ vận tải trong MLĐ

6 Tuân thủ QHTT MLĐ

Trình tự Tk NGT

1 Khảo sát điều tra số liệu: Địa hình, TL 1/500,

1/1000, 1/2000 tùy thuộc GĐTK; ĐCCT,TV, ĐCTV Các số liệu về KTXH, Môi tr ờng

2 Lập ma trận QHVT theo các h ớng và biểu đồ N

3 Đề xuất các PA (chung sơ đồ phân luồng hoặc

thay đổi sơ đồ P.luồng)

4 Xác định Vi và chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản các PA

5 Vẽ biểu đồ N t ơng ứng với mỗi PA nút Sơ bộ

chọn PA (tùy theo giai đoạn TK).

6 Xác định qui mô kỹ thuật, cấp công trình, tải

trọng, kích th ớc các bộ phận, tĩnh không.

11 Tính toán KL, dt chiếm đất, các chỉ tiêu

khai thác: V, tg đi trong nút và KNTH C và MPV (z,d).

NPV, IRR

13 Đánh giá tác động của DA đếnmôi tr ờng

14 Đánh giá chọn PA.