Thiết kế yếu tố hình học đường ô tô part 7 docx

Những khái niệm về năng lực thông hành và mức phục vụ của đường đã được trình bày ở phần 1.2 chương 1, ở đây chúng ta nghiên cứu các mô hình và phương pháp tính năng lực thông hành phổ b

Bố trí và cấu tạo dải phân cách bên có thể sử dụng một trong các giải pháp sau:

– bằng hai vạch kẻ liên tục theo 22 TCN 237 (chỉ với đường cấp III);

– bằng cách làm lan can phòng hộ mềm (tôn lượn sóng) Chiều cao từ mặt

lề đường đến đỉnh tôn lượn sóng là 0,80 m

Các trường hợp nêu trên được bố trí trên phần lề gia cố nhưng phải đảm bảo dải an toàn bên cách mép làn xe ô tô ngoài cùng ít nhất là 0,25 m

Chiều rộng dải phân cách bên gồm: chiều rộng dải lan can phòng hộ (hoặc vạch kẻ) cộng thêm dải an toàn bên

Cắt dải phân cách bên với khoảng cách không quá 150m theo yêu cầu thoát nước Bố trí chỗ quay đầu của xe thô sơ trùng với chỗ quay đầu của xe cơ giới

Bảng 4.12 và 4.13 quy định về các yếu tố tối thiểu trên trắc ngang (4054-05)

Bảng 4.12 Bề rộng tối thiểu các bộ phận trên mặt cắt ngang [1]

(cho địa hình đồng bằng và đồi)

3,00 (2,50)

2,50 (2,00)

1,00 (0,50)

1,00 (0,50) 1,50

(**) : Số trong ngoặc ở hàng này là bề rộng phần lề có gia cố tối thiểu Khi có thể, nên gia cố toàn chiều rộng lề đường, đặc biệt là khi đường đường không có đường bên dành cho xe thô sơ

Bảng 4.13 Bề rộng tối thiểu các bộ phận trên mặt cắt ngang [1]

(cho địa hình vùng núi)

Bề rộng dải phân cách giữa và

Bề rộng tối thiểu của lề đường (m) 1,5

(gia cố 1,0m)

1,0 (gia cố 0,5m)

1,0 (gia cố 0,5m) 1,25

Bề rộng tối thiểu của nền đường

4.7.5 Phạm vi bảo vệ kết cấu hạ tầng giao thông đường bộ :

Phạm vi bảo vệ kết cấu hạ tầng giao thông đường bộ gồm đất của đường bộ, hành lang an toàn đường bộ, phần trên không, phần dưới mặt đất, phần dưới mặt nước

có liên quan đến an toàn công trình và an toàn giao thông đường bộ

Giới hạn hành lang an toàn đối với đường bộ được quy định [5] tính từ mép chân mái đường đắp hoặc mép đỉnh mái đường đào, mép ngoài của rãnh dọc hoặc mép ngoài của rãnh đỉnh của đường trở ra hai bên là:

- 20 m (hai mươi mét) đối với đường cao tốc, đường cấp I, cấp II;

- 15 m (mười lăm mét) đối với đường cấp III;

- 10 m (mười mét) đối với đường cấp IV, cấp V;

- 05 m (năm mét) đối với đường dưới cấp V

4.8 LÀN PHỤ LEO DỐC VÀ LÀN CHUYỂN TỐC

4.8.1 Làn phụ leo dốc

1 Điều kiện bố trí : Chỉ xét đến việc bố trí thêm làn xe phụ leo dốc khi hội đủ ba

điều kiện sau đây:

- Dòng xe leo dốc vượt quá 200 xe/h

- Trong đó lưu lượng xe tải vượt quá 20 xe/h

- Khi dốc dọc ≥ 5 % và chiều dài dốc ≥ 800 m

Đối với các đoạn đường có dự kiến bố trí làn xe leo dốc, phải so sánh các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật giữa hai phương án hoặc có bố trí làn xe leo dốc hoặc hạ dốc dọc của đường (tránh bố trí làn xe leo dốc)

Làn xe leo dốc thường được xem xét đối với đường hai làn xe không có dải phân cách giữa, điều kiện vượt xe bị hạn chế

2 Cấu tạo và bố trí làn xe phụ leo dốc:

- Bề rộng của làn phụ leo dốc là 3,50 m, trường hợp khó khăn cho phép giảm xuống 3,00 m;

- Nên bố trí thành 1 tuyến độc lập, nếu không được, làn phụ leo dốc đặt trên phần lề gia cố; nếu bề rộng lề gia cố không đủ thì mở rộng thêm cho đủ 3,50

m (3,00 m) và bảo đảm lề đất rộng đủ 0,50 m (Tại đoạn leo dốc này xe đạp

và xe thô sơ đi cùng với xe tải trên làn phụ leo dốc)

- Đoạn chuyển tiếp sang làn xe phụ phải đặt trước điểm bắt đầu lên dốc 35 m

và mở rộng dần theo hình nêm theo độ mở rộng 1:10 ; đoạn chuyển tiếp từ làn

xe phụ trở lại làn xe chính cũng được vuốt nối hình nêm kể từ điểm đỉnh dốc với độ thu hẹp 1:20 (chiều dài đoạn vuốt nối hình nêm là 70 m)

Lµn xe chÝnh Lµn xe chÝnh Lµn phô leo dèc

Làn giảm tốc cấu tạo theo kiểu song song hoặc theo kiểu nối trực tiếp (xem hình 4.15 a và b) làn tăng tốc cấu tạo theo kiểu song song (theo hình c)

Làn chuyển tốc rộng 3.50m Chiều dài đoạn hình nêm tối thiểu dài 35m (mở rộng 1m trên chiều dài 10m) Chiều dài đoạn chuyển tốc tính theo gia tốc dương là 1m/s2, gia tốc âm là 2m/s2.Chiều dài đoạn giảm tốc không dưới 30m, chiều dài đoạn tăng tốc không dưới 120m

Làn chuyển tốc nên đặt trên dốc dọc nhỏ hơn 2% Khi buộc phải có dốc lớn hơn 2% phải tính hiệu chỉnh theo dốc, hoặc nhân với hệ số 1.2

Các chỗ ra hoặc vào của làn chuyển tốc phải đảm bảo đủ tầm nhìn tới làn xe mà

xe sẽ gia nhập

Hình 4.15 Các giải pháp bố trí làn chuyển tốc

a - Chỗ ra kiểu bố trí song

song

b - Chỗ ra kiểu nối trực tiếp

c - Chỗ vào đường cao tốc

kiểu bố trí song song

1 - Đường nhánh

2 - Đoạn chuyển tốc (giảm tốc với trường hợp a và b; tăng tốc với trường hợp hình c);

3 - Đoạn chuyển làn hình nêm;

4 - Đường nhánh kiêm luôn chức năng chuyển làn và chuyển tốc

4.9 NĂNG LỰC THÔNG HÀNH CỦA ĐƯỜNG

Những khái niệm về năng lực thông hành và mức phục vụ của đường đã được trình bày ở phần 1.2 chương 1, ở đây chúng ta nghiên cứu các mô hình và phương pháp tính năng lực thông hành phổ biến hiện nay

4.9.1 Mô hình động lực học đơn giản

Mô hình động lực học đơn giản thường dùng để tính năng lực thông hành lý thuyết của một làn xe Theo phương pháp này, người ta quan niệm trên một làn

xe, dòng xe chỉ có một loại (xe con) chạy cùng một tốc độ v (m/s) cách nhau một

cự ly an toàn tối thiểu d (m) để đảm bảo an toàn

Công thức xác định năng lực thông hành:

Trong đó: Nlth – khả năng thông xe lý thuyết lớn nhất của một làn xe, xe/h;

V – tốc độ xe chạy cho cả dòng xe, km/h;

d - khoảng cách tối thiểu giữa hai xe, còn gọi là khổ động học của dòng xe

Giá trị của khổ động học d còn rất phân tán, cụ thể:

- Nhóm thứ nhất: của các tác giả Greenshields, Svante, Đađenkốp quan niệm d

gồm có chiều dài xe lx, chiều dài xe chạy trong lúc kịp phản ứng tâm lý lpư và một đoạn dự trữ l0

- Nhóm thứ hai : của các tác giả Berman, Saar, Birulia, Alison với d còn bao

gồm thêm một chiều dài hãm xe Sh (xem hình 4.16)

V.K6,3V

V1000N

x 0

2 lth

++

±ϕ+

- Nhóm thứ ba : của các tác giả Phixenson, Elide với d còn bao gồm thêm

vào một đoạn bằng hiệu chiều dài hãm xe giữa hai xe Sh2-Sh1

- Nhóm thứ tư : chủ trương xác định d bằng thực nghiệm

Vì d là hàm bậc 2 của V nên khi lập quan hệ giữa V và N ta thấy ứng với một tốc

độ nào đó thì sẽ cho khả năng thông xe là lớn nhất, khi tốc độ xe chạy tăng lên

hoặc giảm xuống đều làm cho khả năng thông xe giảm theo (xem hình 1.9b)

khoảng tốc độ ứng với năng lực thông xe lớn nhất vào khoảng 40-60 km/h

Cực trị của N theo nhóm 1 là không tồn tại, đây là một điều không hợp lý, theo nhóm 2, cực trị là 2700 xe/h, nhóm 3 là 1060 xe/h và nhóm 4 là 1600 xe/h

4.9.2 Quan điểm của Nga:

Trường phái Nga tính toán năng lực thông hành thực tế bằng cách đưa vào các hệ

số chiết giảm tùy thuộc vào các điều kiện thực tế

∏

=

1 maxN

i i

0,85 0,80 1,00

Bảng 4.15 Hệ số K 2 kể tới chiều rộng lề đường Chiều rộng lề,

2,00 1,50

0,80 0,70

Bảng 4.16 Hệ số K 3 kể tới độ thoáng ngang Nhiễu có ở một bên đường Nhiễu ở cả hai bên đường

1,00 0,99 0,95 0,90 0,83 0,78

0,98 0,95 0,94 0,87 0,80 0,75

1,00 0,98 0,96 0,91 0,88 0,82

0,98 0,97 0,93 0,88 0,78 0,73

0,96 0,93 0,91 0,85 0,75 0,70

Bảng 4.17 Hệ số K 4 kể tới ảnh hưởng của xe tải và xe kéo moóc

Hệ số K 4 khi tỷ lệ xe tải nhẹ và xe tải trung (%)

0,98 0,96 0,93 0,90 0,87 0,84 0,81

0,94 0,91 0,88 0,85 0,82 0,79 0,76

0,90 0,88 0,85 0,82 0,79 0,76 0,72

0,86 0,84 0,81 0,78 0,76 0,73 0,70

Bảng 4.18 Hệ số K 5 kể tới ảnh hưởng của dốc dọc

Hệ số K 5 khi số xe kéo moóc trong dòng xe (%) Dốc dọc

0,97 0,94 0,92

0,94 0,92 0,90

0,89 0,87 0,84

3 200 500

800

0,96 0,95 0,93

0,95 0,93 0,90

0,93 0,91 0,88

0,86 0,83 0,80

0,90 0,88 0,85

0,86 0,83 0,80

0,80 0,76 0,72

0,85 0,80 0,76

0,80 0,75 0,71

0,74 0,70 0,64

0,77 0,71 0,63

0,70 0,64 0,53

0,63 0,55 0,47

7 200

300

0,75 0,63

0,68 0,55

0,60 0,48

0,55 0,41

Bảng 4.19 Hệ số K 6 kể tới ảnh hưởng của tầm nhìn Chiều dài tầm

150-200 250-350

> 350

0,90 0,98 1,00

Bảng 4.20 Hệ số K 7 kể tới bán kính đường cong nằm Bán kính đường

450-600

> 600

0,99 1,00

Bảng 4.21 Hệ số K 8 kể tới sự hạn chế tốc độ Tốc độ hạn chế

40

50

60

0,96 0,98 1,00

Bảng 4.22 Hệ số K 9 kể tới ảnh hưởng của nút giao thông

Hệ số K 9 khi chiều rộng phần xe chạy trên đường chính (m)

0,98 0,87 0,75 0,62 0,47

1,00 0,92 0,83 0,75 0,72

0,94 0,82 0,70 0,57 0,41

0,95 0,83 0,71 0,58 0,41

0,98 0,91 0,82 0,73 0,70

Có phân luồng từng bộ phận bằng đảo an toàn, không có đường cong chuyển tiếp

1,00 0,98 0,94 0,88 0,88

1,00 1,00 0,97 0,93 0,92

0,98 0,97 0,91 0,84 0,84

0,99 0,98 0,92 0,85 0,85

1,00 0,99 0,97 0,93 0,92 Phân luồng hoàn toàn,

0-60

80

1,00 0,97

1,00 0,98

1,00 0,99

1,00 0,95

1,00 0,97

1,00 0,98

Bảng 4.23 Hệ số K 10 kể tới tình trạng của lề đường Loại hình gia cố và tình

Không gia cố, khô ráo

Ẩm và bẩn

0,90 0,45

Bảng 4.24 Hệ số K 11 kể tới loại mặt đường Loại lớp mặt Hệ số K 11 Loại lớp mặt Hệ số K 11

Bê tông nhựa nhám

Bê tông nhựa nhẵn

Bê tông xi măng lắp ghép

1,00 0,91 0,86

Lát đá Mặt đường đất cứng Mặt đường đất mềm

0,42 0,90 0,1-0,3

Bảng 4.25 Hệ số K 12 kể tới vị trí các công trình trên đường

Vị trí chỗ nghỉ, trạm xăng, chỗ đỗ xe so với phần xe chạy Hệ số K 12

Hoàn toàn cách ly, có đường rẽ riêng

Hoàn toàn cách ly, có đường nối mở rộng

Hoàn toàn cách ly, không có làn xe nối

Không cách ly

1,00 0,98 0,80 0,64

Bảng 4.26 Hệ số K 13 kể tới sự phân làn xe trên phần xe chạy

Phương pháp tổ chức giao thông Hệ số K 13

K13=K81,10

Bảng 4.27 Hệ số K 14 kể tới sự hiện diện của đường cong chuyển tiếp rẽ xe

Hệ số K 14 cho làn xe Loại đường cong chuyển

tiếp chuyển tốc

Cường độ xe trên đường

rẽ so với cường độ xe trên đường trục (%) Bên phải Bên trái

Làn xe chuyển tiếp tách

khỏi phần xe chạy chính 10-15 25-40 0,95 0,90 1,00 0,95 Loại thông thường 10-15

25-40

0,88 0,83

0,95 0,90 Không có đường cong

chuyển tiếp

10-25 25-40

0,80 0,75

0,90 0,80

0,76 0,75 0,73 0,71 0,69 0,66

0,74 0,72 0,71 0,69 0,68 0,64

0,72 0,71 0,69 0,67 0,66 0,63

0,70 0,69 0,67 0,66 0,64 0,61

0,68 0,66 0,65 0,64 0,62 0,60

4.9.3 Quan điểm của HCM [20]:

Theo quan điểm của HCM (nhóm tác giả Highway Capacity Manual) năng lực thông hành là số xe hợp lý thông qua được một mặt cắt, một đoạn tuyến trong điều kiện phổ biến về đường và về dòng xe trong cùng một đơn vị thời gian

1 Năng lực thông hành của đường 2 làn xe:

Năng lực thông hành của đường 2 làn xe (đường ngoài đô thị, xét ở những đoạn

có mặt cắt ngang nền đường ổn định, có hai chiều xe chạy, mỗi chiều có 1 làn xe, không bao gồm những đoạn có nút giao thông hay các giao cắt cùng mức) là

1700 xcqđ/h cho mỗi chiều xe chạy Khả năng thông xe hầu như không phụ thuộc vào sự phân bố xe trên đường, ngoại trừ những đoạn đường 2 làn xe kéo dài sẽ không vượt quá 3200 xcqđ/h cho cả hai nhiều xe chạy Với đoạn đường có hai làn xe chiều dài nhỏ, (ví dụ trên cầu, đoạn đường hầm) thì khả năng thông xe

có thể đạt được là 3200 - 3400 xcqđ/h

A

B C D E

Bảng 4.29 Tiêu chuẩn mức phục vụ của đường 2 làn xe cấp I

LOS Phần trăm thời gian bị cản trở

Bảng 4.30 Tiêu chuẩn mức phục vụ của đường 2 làn xe cấp II

LOS Phần trăm thời gian bị cản trở (%)

2 Năng lực thông hành của đường nhiều làn xe:

Có thể sử dụng bảng 4.31 để xác định khả năng thông xe cũng như mức phục vụ:

Bảng 4.31 Tiêu chuẩn mức phục vụ cho đường nhiều làn xe

Mức phục vụ (LOS) FFS (vận tốc xe

Mức phục vụ (LOS) FFS (vận tốc xe

4.9.3 Phương pháp mô phỏng xác định năng lực thông hành

Mô phỏng là việc mô tả lại một quá trình, một hệ thống nào đó trong thực tế thông qua một quá trình hay một hệ thống khác, có thể là với qui mô khác và cũng có thể trên máy tính

Mô phỏng giao thông đã có từ rất sớm, vào những năm 1960 và 1970 Cho đến nay, các mô hình mô phỏng (hay các chương trình mô phỏng) đã có những bước tiến vượt bậc và đang được áp dụng rộng rãi, nhất là ở các nước phát triển và đã thể hiện được vai trò nổi bật của mình trong các vấn đề về quản lý và quy hoạch giao thông Các mô hình mô phỏng nhìn chung đi theo 2 hướng lớn: mô hình mô phỏng vĩ mô và mô hình mô phỏng vi mô

1 Mô hình mô phỏng vĩ mô

Mô hình mô phỏng vĩ mô là mô hình nghiên cứu dựa trên các quan hệ toán học

đã được xác định, đúc kết từ các kết quả nghiên cứu, khảo sát trực tiếp trên những đoạn đường hay tại các vị trí nút giao thông của một mạng lưới đường bộ hay giao thông của một khu vực Trong các mô hình mô phỏng vĩ mô, dòng xe được đơn giản hoá và được mô hình hoá dựa trên mô hình dòng chất lỏng hay dòng chất khí Dựa trên các hệ phương trình toán học của các mô hình dòng này (Navier-Stokes, Boltzmann) người ta xây dựng các quan hệ toán học cho dòng giao thông với các thông số tương đương nhưng mang ý nghĩa đặc trưng cho dòng giao thông, chúng được xác dịnh trên cơ sở thực nghiệm Trong thực tế mô hình hoá dòng giao thông dựa trên mô hình dòng chất lỏng được sử dụng nhiều

nhất Các thông số cơ bản của hệ phương trình Navier-Stokes được xem xét đối với dòng giao thông là mật độ, vận tốc và lưu lượng

Mô hình mô phỏng vĩ mô rất giống với các phương pháp nghiên cứu về dòng giao thông cổ điển Quá trình giao thông trong một vùng hiện hành được quan sát dưới góc độ vĩ mô, tức là xem xét dòng giao thông một cách tổng thể Tính chất của quá trình giao thông là tính chất của chung của tất cả các phương tiện - tính chất của dòng xe Tuỳ theo từng giả thiết mà các tính chất này được thể hiện trong mô hình dưới dạng các phương trình toán học, các tham số…, nhưng điều quan trọng nhất là chúng phải đảm bảo phương trình liên tục của mô hình mô phỏng vĩ mô

Tuy nhiên, do chỉ xét quá trình giao thông ở mức độ vĩ mô nên các yếu tố mang tính chất chi tiết có ảnh hưởng đến quá trình giao thông như hành vi của mỗi cá nhân điều khiển phương tiện, tính chất của từng loại xe… đã không được xét đến

Do vậy, các mô hình mô phỏng vĩ mô thường không thích hợp khi nghiên cứu về các quá trình giao thông tại những nơi giao nhau hay tại các đoạn đường giao thông trong đô thị, nơi mà tính chất của từng đối tượng tham gia giao thông có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của quá trình giao thông

Điểm quan trọng trong khi xây dựng mô hình vĩ mô là việc áp dụng các phương trình toán học sao cho phù hợp nhất với điều kiện giao thông thực tế Chính vì vậy mà đã có rất nhiều mô hình mô phỏng vĩ mô được áp dụng hiện nay, chẳng hạn như mô hình mô phỏng vĩ mô sử dụng trong HCM, mô hình động học, mô hình khí động học, mỗi tác giả, tương ứng với điều kiện nghiên cứu thực tiễn lại dựa trên các mô hình cơ bản để xây dựng nên các mô hình mới phù hợp hơn

2 Mô hình mô phỏng vi mô

Về cơ bản, mô hình mô phỏng vi mô, như tên gọi của nó, mô tả lại hoạt động của quá trình giao thông với mức độ chi tiết cao Những mô hình thuộc kiểu mô phỏng vi mô được đặc trưng với việc mô tả từng phương tiện giao thông đồng thời với sự tương tác giữa các đối tượng của hệ thống giao thông bao gồm các đối tượng đơn lẻ đó Phương tiện giao thông và người điều khiển phương tiện giao thông được thống nhất với nhau trong một đối tượng, và được gọi là đối tượng giao thông Đối tượng này có những đặc tính của phương tiện giao thông

và đồng thời cũng có những đặc tính của người điều khiển phương tiện giao thông đó; ví dụ như có phương tiện là xe ô tô con tham gia giao thông, người điều khiển là người trung niên thì đối tượng sẽ có các thuộc tính như kích thước

là kích thước của xe ô tô con, tốc độ lớn nhất là 40 km/h (tuỳ thuộc vào người điều khiển phương tiện, mặc dù phương tiện tham gia giao thông có khả năng đáp ứng cao hơn) Quá trình mô phỏng được tiến hành bằng cách “thả” các đối tượng giao thông vào trong môi trường ảo do máy tính tạo ra (là khu vực cần nghiên cứu được tái hiện lại trong máy tính) Với những thuộc tính của đối tượng

và những quy tắc đã được xác định trước, các đối tượng giao thông đó sẽ hoạt