Bài giảng Hình học đường

Loại đờng quốc lộ đợc chia thành đờng giành riêng cho xe chạy với vận tốc cao hay gọi là đờng cao tốc và đờng dùng chung cho mọi loại giao thông gọi là đ-ờng giao thông công cộng từ ngời

Chơng 1 Những vấn đề cần lu ý trong nghiên cứu và giảng dạy Môn Học Thiết kế đờng ô tô để góp phần đảm

bảo an toàn giao thông 2.1 Quan điểm hiện đại về sự hình thành tình trạng nguy hiểm dẫn đến tai nạn trong giao thông để áp dụng trong thiết kế đờng ô tô

2.1.1 Các loại đờng ô tô và tốc độ xe chạy

a) Giới hạn các loại đờng nghiên cứu

Đờng ô tô về tổng quát có hai loại : Đờng đi qua các vùng trống nông thôn mà ta hay gọi là đờng quốc lộ và loại thứ hai bao gồm các con đờng đi qua vùng dân c, các công trình đợc xây dựng dày đặc hai bên đờng ta hay gọi là đờng đô thị hay

đờng thành phố Có sự chuyển tiếp giữa hai loại đờng này khi chúng đi qua vùng ngoại vi khu dân c, không gian chung quanh đờng đã xuất hiện những công trình cản trở trờng nhìn nhng tha thớt Đối tợng nghiên cứu của đề tài này là đờng quốc

lộ, loại đờng nguy hiểm và nh chúng ta thấy ở chơng 1, hơn 80% tai nạn giao thông xảy ra ở loại đờng này và nếu chỉ xét riêng về tai nạn chết ngời thì chiếm

đến 90%

Loại đờng quốc lộ đợc chia thành đờng giành riêng cho xe chạy với vận tốc cao (hay gọi là đờng cao tốc) và đờng dùng chung cho mọi loại giao thông (gọi là đ-ờng giao thông công cộng) từ ngời đi bộ, xe thô sơ, xe máy, xe đạp và xe ô tô chạy với mọi loại tốc độ khác nhau nếu đợc pháp luật cho phép Đờng cao tốc ở nớc ta mới có vài đoạn ngắn mới xuất hiện nên đờng ô tô nói trong đề tài này là

đờng quốc lộ dùng chung cho mọi loại xe, chủ yếu là đờng hai làn xe chạy chungcho hai hớng Loại đờng này chia thành nhiều cấp kỹ thuật ví dụ cáp 20, 40, 60

và 80 hay cấp V, IV, III…

• Tốc độ tính toán (V TT )

Tốc độ tính toán là đại lợng quan trọng trong công tác thiết kế đờng, đợc sử dụng để tính toán các yếu tố đtoanskhi gặp các khó khăn về địa hình Nó đợc quy

định tuỳ theo tầm quan trọng về mặt giao thông của con đờng và điều kiện kinh

tế Tốc độ tính toán quyết định các trị số giới hạn của các yếu tố hình học thiết kế

và tơng quan cho phép khi phối hợp các yếu tố riêng rẽ thành tuyến đờng Do đấytốc độ thiết kế có ảnh hởng quyết định đến :

- chất lợng của con đờng;

- tính an toàn và chất lợng của giao thông thông qua đặc điểm đờng;

- tính kinh tế

Nhng nhiều nớc cũng còn có quan niệm tốc độ xe chạy tính toán là tốc độ củamột chiếc xe ô tô con chạy không có sự cản trở của các xe khác trong điều kiện

bất lợi nhất Tức là trong các điều kiện bình thờng, ngời ta khuyến khích dùng

các tốc độ cao hơn để nâng cao tiện nghi xe chạy

đ-ng phấn của đ-ngời lái xe Vì vậy tốc độ cho phép thờđ-ng bị vợt qua, một hiện tợđ-ng xảy ra ở mọi nơi, mọi lúc và ở tất cả các nớc trên thế giới Đảm bảo cho xe chạy

đúng tốc độ cho phép cần phải áp dụng nhiều biện pháp, từ giáo dục, răn đe đến cỡng bức Những ngời quản lý giao thông và làm đờng phải bảo đảm cung cấp thông tin kịp thời và chính xác tốc độ cho phép đến ngời lái xe để họ kịp điều chỉnh phơng thức chạy xe hợp lý của mình Càng tránh cho ngời lái xe phải thay

đổi tốc độ đột ngột thì sự an toàn cho một chuyến đi càng cao

• Tốc độ có thể (V ct )

Tốc độ có thể là tốc độ của một xe ô tô con chạy một mình, không có sự cản trở của các xe khác trên một đoạn đờng có những điều kiện về tuyến đờng và nền mặt đờng nhất định khi thời tiết thuận lợi Vì xe ô tô con là xe chạy nhanh nhất,

có tốc độ cao nhất trên đờng nên tốc độ có thể đợc xem nh tốc độ tối đa xe có thểchạy trên một đoạn đờng

TRUNG TÂM thành phố C

VùNG PHụ CậN B

NGOàI THàNH PHố A

nhóm đ ờng C

đ ờng trong trung tâmthành phố,nhà cửa xây dựng san sát hai bên

có nhà

đ ờng bao

thành phố

Hình 23 Sụ biến đổi vận tốc xe

chạy phụ thuộc vị trí đuờng

(Sự thay đổi truờng nhìn)

Độ lớn tốc độ xe

Vì tốc độ cho phép thay đổi từng thời kỳ nhất định tùy theo chất lợng mạng đờng

và yêu cầu xã hội, nó lại thờng xuyên bị vợt quá nên ngời thiết kế đờng luôn luônphải tính đến tốc độ này khi cấu tạo các bộ phận của đờng Ví dụ khi tốc độ tính toán của con đờng là 40 km/h thì ngời thiết kế đờng luôn phải tính đến ngời lái

xe chạy vào đờng cong bằng, đờng cong đứng hay nút giao thông với tốc độ cao hơn, đạt đến 50, 60 hay 70 km/h…

c) Quy luật lựa chọn tốc độ chạy xe trên đờng

Những khái niệm tốc độ nêu ra ở trên rất có ý nghĩa trong nghiên cứu về đờng Nhng trong thiết kế đờng và tổ chức giao thông còn cần phải chú ý đến quy luật chung về lựa chọn tốc độ xe của ngời tham gia giao thông Cự ly của một chuyến

đi càng dài thì tốc độ đợc lựa chọn càng cao vì lý do kinh tế và lý do tâm lý Trên hình 23 cho ta thấy ảnh hởng của môi trờng chung quanh đờng và các yếu tố giao thông đến tốc độ xe đợc lựa chọn Đờng ngoài đô thị, xe chạy ở địa hình trống trải, trờng nhìn lớn, lu lợng xe ít, cự ly chuyến đi dài, tốc độ xe lớn nhất Khi xe đi vào vùng phụ cận trờng nhìn hạn chế, lu lợng xe lớn hơn, cảm giác đã

đến gần đích… làm cho tốc độ xe đợc lựa chọn giảm đi Cuối cùng xe chạy vào ờng phố, cảm giác bán hầm đè nặng lên ngời lái xe cùng với sự cản trở do lu lợng

đ-xe tăng, tốc độ đợc lựa chọn là thấp nhất Trong thiết kế đờng quy luật này chi phối rất nhiều, ví dụ cùng một tốc độ tính

toán nhng ở khu vực nông thôn tiêu chuẩn hình học và nền mặt đờng nên chọncao hơn trong đô thị

d) Tầm quan trọng của tốc độ chạy xe trên đờng đối với an toàn giao thông

Để kết luận cho vấn đề tốc độ xe chạy theo quan điểm an toàn giao thông chúng

ta có thể đa ra đây một tổng kết của nớc ngoài trên hình 24 đối với đờng hai làn

xe, loại đờng chủ yếu trong mạng đờng ô tô của chúng ta

Hình 24 Chỉ số tai nạn (U ) và mức độ nguy hiểm (G )

Theo đó có thể thấy rằng khi tốc độ tính toán tăng mà vẫn sử dụng đờng hai làn

xe thì chỉ số tai nạn và mức độ nguy hiểm đều tăng rất nhiều (hơn hai lần ) khi

K =

Hình 25 Mối quan hệ giữa sự hạn chế tầm nhìn và tai nạn

Tai nạn do v ợt quá tốc độ Tai nạn do v ợt sai 50

% Tai nạn giao thông

100

ges L

1

L >600

Trên hình 25 cho chúng ta thấy một tỷ lệ phần trăm tai nạn giao thông đờng hai làn do những nguyên nhân liên quan đến tốc độ xe chạy Muốn hạn chế tai nạn trong trờng hợp này là rất khó, phải đồng thời sử dụng các tiêu chuẩn hình học đ-ờng rất cao và đồng nhất phơng tiện tham gia giao thông (xem hình 26.) Những tiêu chuẩn này khác rất xa với các tiêu chuẩn hình học đờng hiện nay ở nớc ta và trên thế giới Có thể đi đến một nhận xét chung là, tốc độ càng cao thì nguy cơ phát sinh tai nạn giao thông càng lớn, tốc độ càng thấp giao thông càng an toàn, nhng cần chi phí thời gian lớn để đạt mục đích chuyến đi Vì vậy giao thông tốc

độ cao là yêu cầu khách quan của xã hội hiện đại Thỏa mãn nhu cầu này thời kỳ

đầu phải chấp nhận số lợng tai nạn giao thông cao, đặc biệt là các tai nạn có tổn thất về ngời Do chỗ hệ thống đờng có nhiều thiếu sót và còn do chỗ ngời tham gia giao thông cha thích ứng đợc với giao thông tốc độ cao Nguyên nhân sau là nguyên nhân cơ bản Nếu áp dụng những biện pháp phòng ngừa tai nạn giao thông một cách khoa học và hiệu quả thì thời kỳ này qua nhanh hơn và tổn thất ít hơn Đới đây cho chúng ta thấy một cách giải thích đúng đắn và khách quan về

sự hình thành tình trạng nguy hiểm có thể dẫn đến tai nạn giao thông trên đờng

D = 1,0m 250

7

D =3 0m

H×nh 26d TÇm nh×n W cña xe con ch¹y sau xe t¶i

R [m]

(chiÒu dµi xe t¶i L =9 m; R =1000m)

H×nh 26b TÇm nh×n W cña xe con ch¹y sau xe t¶i 1

60 70 80

Xe t¶i dµi (L =18,0m)

D =3 0m D =3 5m

7 7

2.1.2 .Dòng thông tin từ đờng đến ngời lái xe và các tình huống nguy hiểm trên

a) Thời điểm t1 : Chạy xe an toàn khi l ợng thông tin ít

d ) Phức tạp hay nguy hiểm

h( y ) h( x )

h( y ) h( x )

b ) Thiếu chú ý

r h( x ) h( y )

Từ hình 27 có thể thấy rằng mức độ phức tạp của các tình huống và sự thích ứng của lái xe là yếu tố quyết định độ an toàn của giao thông Theo đó nếu chu trình nguyên tắc không bị phá vỡ thì thời gian thích nghi t 2 không khi nào đợc phép lớn hơn thời gian hoàn thành tình huống phức tạp Ngời lái xe không rơi vào tình trạng không kịp phản ứng hoặc phản ứng sai.

2.2 Chu trình nguyên tắc không gian chạy xe – con ngời – xe và quan điểm thiết kế đờng theo sự nhìn nhận của ngời tham gia giao thông

Nh tất cả các ngành khoa học tự nhiên khác, ba nhân tố không gian, thời gian, mối quan hệ nhân quả đợc dùng để tính toán, bố trí cấu tạo các yếu tố hình học khi thiết kế đờng ôtô Nhng khác với các nhà khoa học kỹ thuật khác, các mô hình không gian và mối quan hệ nhân quả đối với ngời kỹ s đờng cần phải đợc

mở rộng ra

2.2.1 Không gian chạy xe

Với t cách ngời kỹ thuật khi nói đến không gian chạy xe ta nghĩ ngay đến

không gian vật lý có thể đo đợc bằng ba toạ độ Nếu thêm vào nhân tố thời gian chúng ta xác định đợc trong không gian ấy những điểm chuyển động một cách rõràng Tất cả các nhà nghiên cứu đều đạt đợc cùng một trị số đo khi nghiên cứu một không gian chạy xe ngắn và cùng rút ra một số kết quả tính toán Không gian vật lý vì vậy không phụ thuộc vào ngời nghiên cứu, còn đợc gọi là không gian toán học hay không gian khách quan

Nếu ngợc lại chúng ta với t cách ngời lái xe mở mắt nhìn không gian ba chiều xung quanh ta với đầy đủ màu sắc của nó, với cảnh vật đa dạng có đủ hình dáng,

vị trí thì mỗi ngời quan sát sẽ mô tả một khác Không gian chạy xe đến với chúng

ta một cách tự giác và luôn luôn biến đổi nh vậy ngời ta gọi là không gian chủ quan

Chúng ta thấy ngay lập tức rằng hai loại không gian này tuy có mối quan

hệ chặt chẽ với nhau nhng không phải là phiên bản của nhau Ví dụ, trong không gian khách quan hai mép đờng chạy song song với nhau nhng trong không gian chủ quan nó lại cắt nhau Sự khác biệt này có ý nghĩa rất quan trọng, cho ngời kỹ

s thiết kế khả năng làm thích ứng con đờng mình thiết kế với phơng thức chạy xe của ngời lái xe Những sự biến đổi về quang học đã dạy chúng ta rằng không giankhách quan không phải là hình ảnh của không gian chủ quan nhìn từ xa mà khác biệt nhau ở chỗ nhận thức sự vật Nó có thể đợc mô tả ngắn gọn dới đây

Lý thuyết không gian cổ điển của Newton trong khoa học tự nhiên làkhông gian liên tục, đều đặn và vô hớng.Trong thiết kế đờng không gian kháchquan, toán - lý này đợc biểu diễn trong hệ toạ độ cong, ví dụ không gian Gauss-Krỹger và định hớng theo mặt nớc biển Trong không gian này các tính toán vàhình vẽ đợc thể hiện trên ba mặt phẳng: mặt bằng, mặt đứng (diễn biến của mặtcắt dọc) và mặt cắt ngang

Lý thuyết không gian tâm sinh lý dùng cho ngời lái xe là một bán khônggian giới hạn bởi đờng chân trời, đợc hợp thành do các không gian thành phầnkhông liên tục (ví dụ không gian của một đại lộ), bị gãy ở tầm mắt của ngời lái

xe và có xu hớng là hớng nhìn của lái xe Để có đợc những phản ứng chắc chắn

an toàn, ngời lái xe về nguyên tắc phải có đợc tâm lý nhìn thấy rõ ràng chínhxác

Cả hai khái niệm không gian đã mô tả trên luôn luôn tồn tại song song vớiquy luật riêng Đó vừa là nhiệm vụ vừa là các khó khăn của quy phạm thiết kế đ-ờng, phải bao quát cả hai lĩnh vực vì sự chạy xe an toàn trên các con đờng tơnglai Động lực học chạy xe chứng minh đợc bằng toán học tạo nên những công trình mang tính lý trí và hợp lôgic trong không gian vật lý, khách quan Nó không đủ cho bất một quy định nào trong quy phạm, bởi vì muốn thoả mãn các yêu cầu của không gian tâm lý chủ quan cần có các điều kiện phụ thêm Những

điều kiện này không thể đa ra bằng tính toán, mà chủ yếu đạt đợc bằng kinh nghiệm Kết luận này là sợi chỉ đỏ xuyên suốt các quy phạm thiết kế.

Ngoài ra nó cũng yêu cầu đối với ngời thiết kế có trách nhiệm, phải luôn suy

động theo mọi khía cạnh để mô phỏng thực chất quá trình xe chạy, từ đó đa ra các tiêu chuẩn cho một con đờng an toàn

Bên cạnh mô hình tác dụng lực mới giữa xe và đờng để truyền một cách antoàn các lực phanh và lực trợt, việc đề xuất mô hình dòng thông tin rất có ý nghĩa

đối với công tác thiết kế đờng

Hình 28 trình bày quá trình chạy xe dới hình thức một hệ thống điều khiển Nội dung của hình 28 mô tả nh sau :

Thông qua các cơ quan thần kinh, ngời lái xe (Lái xe), với t cách nhà đạo diễn tiếp nhận các thông tin từ môi trờng xung quanh anh ta ở đây mắt (quang học) có ý nghĩa quan trọng nhất, sau đó đến cảm giác do ma sát của bàn tay trên vô lăng và áp lực lên cơ thể (sự gò bó bức bối) tai nghe (âm thanh) và các vận

động tự thân của con ngời thông qua các cơ và các cơ quan th giãn (tự cân bằng)

Sự nhận biết thực tế không chỉ là riêng nhìn thâý nh khi nhìn một biển baó, hay chỉ chờ cảm giác nh khi một vật xô mạnh vào bánh xe mà là cả một sự nhận biết tổng hợp có sự tham gia của cả bốn nhân tố nói trên nh khi ta chạy xe qua một đ-ờng cong tròn chẳng hạn

Phần lớn sự nhận biết là không tự giác Bộ phận này chịu tác động của các phản xạ tự phát trong hoạt động của mắt và hoạt động điều chỉnh đặc trng Chỉ một ít thông tin về môi trờng bên ngoài vợt quá ngỡng tự giác và ngời lái xe từ chối Sự tự giác của ngời lái xe không có khả năng nhận biết vô hạn, giống nh con nhện trong mạng, chỉ hoạt động ở chỗ nào xuất hiện những tin tỏ ra quan trọng nhất Sự tự giác đó chỉ bằng 10x17=170 bit (đơn vị bằng tiếng Anh thể hiệnmột thông tin đơn vị : có –không , hoặc vào – ra)

Cơ

thể

Phản ứng vô thức

Cơ quan não bộ

Hình 28a Dòng thông tin giữa lái xe,xe và đuờng

Hình 28b Lái xe, xe và đuờng trong chu trình điều khiển

Tin

Đ ờng

và môi

tr ờng

11

10 bit/s

Thời tiết

xe

Nguờilái

Quên

Khuô

n ặt Vô thức

Tôi-lái xe

Nhận thức chậm Nhận thức tức thời

Hiện tại

Vận động

Bà ay Bộ

ơng

Cơ thể

Không

tự giác

7

3.10 bit/s 16 bit/s

Tự giác

Lái xe

lên ngời và sự giao động của họ Sự điều khiển theo chiều dọc cũng đợc tách tơng

tự nh vậy

Nếu ngời tham gia giao thông không nhận đợc đầy đủ các thông tin về ờng cần thiết cho phơng thức chạy xe của mình thông qua diễn biến quang học của đờng thì con đờng đợc thiết kế chính xác theo các tính toán động lực học chạy xe trở nên rất nguy hiểm Các thông tin về cấu tạo tuyến đờng sẽ đến quá chậm vào thời điểm chạy xe, nếu nh ngời lái xe đó nhìn mà đánh giá sai lệch tìnhhuống đang xảy ra Nh vậy thoả mãn động lực học chạy xe là cần thiết nhng không đủ cho việc chạy xe an toàn, bởi vì phơng thức chạy xe thực tế đợc lựa chọn ban đầu tại mặt cắt ngang tơng ứng thờng khác với phơng thức chạy xe tính toán Điều kiện cần và đủ ở đây là tuyến đờng thiết kế sao cho ngời lái xe nhìn

đ-và đánh giá đợc phải chọn phơng thức chạy xe nh thế nào cho đúng với phơng thức chạy xe của con đờng đợc thiết kế theo động lực học chạy xe Hoàn toàn

không đủ, ví dụ nh trờng hợp tính toán đờng cong chuyển tiếp theo động lực học chạy xe, ngời lái xe cần cho mình những thông tin kịp thời về đờng cong ấy.2.2.3 Mối quan hệ nhân quả

Từ chu trình điều khiển chúng ta thấy rằng mối quan hệ ràng buộc có tính chất nhân quả giữa đờng, con ngời và xe hoàn toàn không đơn giản, do đó phải cân nhắc thận trọng các văn bản hớng dẫn thiết kế

Các mối liên quan của kết quả có thể đợc giải thích theo hai dạng khác nhau về cơ bản Mối quan hệ nhân quả xuất phát từ một chuỗi tơng ứng của nguyên nhân

và kết quả Thuyết mục đích, ngợc lại giải thích mối quan hệ xuất phát từ khuynhhớng của mục đích Có thể tìm thấy mối quan hệ nhân quả trong các tính toán và các quy định kinh điển về động lực học chạy xe của quy phạm thiết kế Những cân nhắc tính toán vạch tuyến đảm bảo yêu cầu quang học đợc sắp xếp theo thuyết mụch đích Theo đó một chuyến đi bằng ôtô là một hành vi hai mục đích: mục đích thứ nhất là đến nơi đã định, mục đích thứ hai là an toàn nhờ không gian trống tức thời trên đờng ở mục đích thứ hai , công tác bài trí con đờng giúp cho ngời lái xe những hỗ trợ cần thiết Trong lĩnh vực này, chỉ hạn chế ở các mối

quan hệ giữa sự tác động của ngời lái xe lên phơng tiện và thông tin ngợc lại của

xe và đờng đến anh ta, nh khái niệm nguyên nhân của thời gian trớc đây không còn đủ nữa Để giải thích mối tơng quan của hệ thống ngời lái xe –xe- đờng (hành động theo phơng thức nào trong rất nhiều phơng thức có thể đạt tới sự cân bằng) cần phải bỏ qua một loạt các mối quan hệ nhân quả đang sử dụng Có thể giải thích điều đó bằng một chu trình điều khiển có nhiều khâu (nhiều thành phần) Trong hệ thống ấy, diễn biến của phản ứng có thể nghiên cứu riêng rẽ theothuyết nhân quả, đồng thời cả hệ thống hoạt động theo thuyết mục đích Bằng cách quan niệm nh vậy chúng ta loại bỏ đợc mâu thuẫn dờng nh tồn tại giữa thuyết nhân quả và thuyết mục đích khi nghiên cứu về mối quan hệ ngời lái xe –xe -đờng Những suy nghĩ trớc đây về tác dụng lực giữa xe và đờng có thể đơn giản hoá theo thuyết nhân quả Vấn đề có ý nghĩa quan trọng hơn là vấn đề nghiên cứu dòng thông tin giữa ngời lái xe, xe, đờng, nó đòi hỏi ngời kỹ s thiết

kế phải mở rộng tầm suy nghĩ

2.2.4.Tạo hình ảnh con đờng và trờng nhìn của ngời lái xe

a) cách nhìn của ngời lái xe : (hình29)

Giải mặt đờng và không gian xung quanh nó cho ngời lái xe một chuỗi hình ảnh và ấn tợng Sự định hớng của ngời lái xe dựa trên chuỗi thông tin thu nhận từ không gian đờng ấy

Điểm hớng dẫn : điểm cuối cùng hay điểm xa nhất của tầm nhìn ngời lái xe Sự thay đổi vị trí điểm hớng dẫn cho ngời lái xe biết sự chuyển động của xe và mặt

đờng (trọng điểm khách quan tự nhiên)

Điểm nhìn : Vị trí của nó phụ thuộc vào tốc độ Khoảng cách của điểm nhìn tăng lên khi tốc độ tăng (trung tâm điểm của sự chú ý)

Hớng phụ : tơng ứng với đờng chân trời tự nhiên

Hớng chính : hớng diễn biến chính của đờng

Sự bố trí không gian chạy xe (đờng cùng với không gian chung quanh cho

đến phạm vi ảnh hởng tới trờng nhìn của lái xe) quyết định phơng thức chạy xe Hình ảnh của không gian đờng cần đợc thay đổi có mục tiêu

Trong trờng hợp này nên chú ý :

- Đảm bảo mức độ chú ý không đơn điệu;

- Tránh tăng lợng thông tin đột ngột;

- Điểm hớng dẫn nên nằm ở trung tâm của trờng nhìn;

- Các bộ phận phụ của con đờng nên bố trí sao cho có ảnh hởng tích cực

đến phơng thức chạy xe

b) Trờng nhìn trên đờng

Đờng phải đảm bảo hớng nhìn tốt nhằm tạo cho ngời lái xe phán đoán đúng tình huống và nhờ đó có phơng thức chạy xe an toàn Diễn biến của con đờng cầnphải đợc nhìn thấy rõ ràng, chính xác để những ngời lái xe lạ không bị nhầm lẫn

Để tạo đợc một con đờng nhìn có thể hiểu đúng cần phải bố trí giải chạy xe (thiết

kế mặt bằng) và bố trí không gian chạy xe (thiết kế không gian) phù hợp với nhiệm vụ của nó

2.3 áp dụng các lý thuyết hiện đại vào việc thết kế hình học đờng ô tô và nút giao thông

2.3.1 Thiết kế hình học đờng ô tô

Theo những quan điểm hiện đại trình bày ở trên đây, để thiết kế hình học đờng cần phải phân biệt rõ hai loại đờng Loại thứ nhất đờng cho mọi loại xe chạy với tốc độ thấp (Vtt < 50 km/h), ở tốc độ này các loại xe cơ giới hiện đại khi cần thiết

có thể dừng xe đột ngột tức thời trong khoảng 1 giây (10m đến 15m quãng đờng chạy xe) Gần nh trong mọi trờng hợp khoảng cách này có thể đảm bảo dễ dàng trên đờng vì vậy vấn đề an toàn giao thông trên các con đờng loại này là đơn giản Có thể coi rằng mô hình “ Đờng – Xe “ phù hợp với loại đờng này

Loại đờng thứ hai đờng cho xe chạy với tốc độ cao (Vtt ≥ 50 km/h) Đờng tốc độ càng cao thì ngừi lái xe đánh giá con đờng và đa ra các quyết định điều khiển xe chạy càng khác nhiều với mô hình Động lực học chạy xe nói trên Quá trình thiết

kế đờng trở nên phức tạp hơn nhiều để có đợc một con đờng chạy xe an toàn

Ng-ời lái xe không bị rơi vào tình trạng nguy hiểm do đờng và giao thông gây nên

Đối với đờng ô tô tốc độ cao, hình dạng chung của con đờng trớc mắt ngời lái xe,giupd họ đánh giá đúng đắn diễn biến của con đờng để chọn đợc phơng thức chạy xe đúng đắn, kịp thời, quan trọng hơn nhiều so với từng yếu tố hình học trêntừng mặt cắt riêng rẽ Một con đờng an toàn đợc tạo nên bởi sự phối hợp có chủ

ý của các yếu tố mặt cắt của đờng và không gian chung quanh đờng Sự phối hợp hợp lý này đợc tích lũy từ kinh nghiệm khai thác đờng chứ ít khi đợc rút ra từ tínhtoán

a) Độ cong trên bình đồ

ảnh hởng của độ cong trên bình đồ đờng đến tốc độ xe chạy đợc trình bày trên hình 30 Góc chuyển hớng bình quân càng nhỏ tốc độ xe chạy càng cao Điều này có cả hai mặt xấu và tốt trong thiết kế và khai thác đờng nhằm đảm bảo an toàn giao thông Đờng càng thẳng thì việc đạt đợc tốc độ tính toán càng dễ dàng

Đờng thẳng làm xuất hiện nguy cơ xe chạy vợt quá tốc độ cho phép càng nhiều,

đấy là mặt xấu Đờng thẳng trên bình đồ cũng hay dẫn đến những đánh giá sai

lầm đối với trắc dọc đờng (độ dốc bị khuyếch đại) làm cho ngời lái xe giảm tốc xuống dới mức cần thiết gây nên xung đột nguy hiểm từ phía sau xe

Sự phối hợp các đờng cong trên bình đồ đờng hình 31 phải tạo nên một con đờnghài hòa để các đờng cong đợc ngời lái xe đánh giá đúng

Hình 30 ảnh huởng của độ cong trên bình đồ đuờng đến

tốc độ chạy xe

R min

min

R

Bình đồ cong hài hoà

Bình đồ cong không hài hoà

Hình 31 Sự phối hợp các đ ờng cong trên

bình đồ đ ờng

b) Những phối hợp kinh điển giữa bình đồ và trắc dọc đờng

Cần lu ý rằng mỗi một cách tổ hợp bình đồ và trắc dọc đờng sẽ cho một hình dạng con đờng nhất định nh trình bày trên hình 32

Đ ờng cong đứng lõm

Đ ờng cong đứng lồi

Cong lõm

và trắc dọc

Đ ờng cong trên bình đồ

Đ ờng cong lõm

Đ ờng cong dốc đều

Hình ảnh đ ờng

Đ ờng cong đứng lồi

Đ ờng cong đứng lõm

Hình 35.Trắc dọc lồi lõm phối hợp với

bình đồ có độ cong nhỏ

Cảm giác lõm Cầu

gây cảm giác sai lầm

Trong những trờng hợp phức tạp cần phải cân nhắc nhiều phờn án phối hợp giữa bình đồ và trắc dọc khác nhau để sao cho các thông tin về đờng đến với ngời lái

xe kịp thời và chính xác Hình 37 Trình bày các phơng án phối hợp và hình ảnh

đờng đợc tạo ra Để làm rõ hơn hình ảnh đờng đôi khi phải dùng đến các công trình nhân tạo có chủ đích

thông tin cho nguời lái xe

Tuờng hộ lan cung cấp

Đ ờng độ A

2.3.2 Thiết kế nút giao thông đờng ô tô

Nút giao thông đờng ôtô là nơi giao nhau của hai hay nhiều con đờng ôtô

Mỗi con đờng toả ra từ nút giao thông và là một bộ phận của nút gọi là nhánhnút giao thông Ngã t đờng là một nút giao thông bốn nhánh Ngã ba đờng là nútgiao thông ba nhánh Trên mỗi nhánh nút một phía sử dụng cho xe đi vào nút gọi

là phía đi vào, một phía sử dụng cho xe thoát ra khỏi nút gọi là phía đi ra

Phân loại nút giao thông:

Nút giao thông đờng ôtô đợc chia thành hai loại:

1 Nút giao thông cùng mức ( nút giao bằng, hình 38 ) ở nút giao thông cùngmức mọi hoạt động giao thông diễn ra trên cùng một mặt phẳng (cùng một độcao)

2 Nút giao thông khác mức (nút giao không gian) Các nút giao khác mức(giao nhau khác cao độ) đợc phân thành:

- Nút giao thông khác mức không hoàn chỉnh (hình 56,57.) Tại các nútgiao thông loại này sự giao nhau trên cùng một độ cao giữa các dòng xechỉ đợc loại bỏ một phần, vẫn tồn tại các dòng rẽ trái cùng mức

- Nút giao thông khác mức hoàn chỉnh (hình 50,51,52) là những nút giaothông loại bỏ hoàn toàn đợc sự giao nhau của các dòng xe nhờ các côngtrình chìm (hầm) hoặc nổi (cầu) và các nhánh nối vợt dốc

2.3 2.1 Các nguyên tắc thiết kế nút giao thông

Khi thiết kế nút giao thông cần phải áp dụng mọi biện pháp để thoả mãn đến mứccao nhất các yêu cầu sau:

- Đảm bảo an toàn giao thông,

- Giao thông qua nút thông thoát,

- Bảo vệ và gìn giữ môi truòng,

- Chi phí xây dựng, chi phí khai thác nút giao thông ít nhất

Trong đó yêu cầu đảm bảo an toàn giao thông tại nút là yêu cầu quan trọng nhất

Khi không thể đồng thời thoả mãn tất cả các yêu cầu trên thì phải u tiên thoả mãn yêu cầu an toàn giao thông.

a) Yêu cầu về an toàn giao thông

Nút giao thông đờng ôtô đợc xem là an toàn cao nếu nh nó đảm bảo cho ngời lái

xe lần đầu đi qua nút sớm nhận biết nút giao thông khi tiếp cận nút, dễ nhìn baoquát đợc nút, dễ hiểu đợc cách bố trí nút và dễ đi qua đợc nút

1/ Phải áp dụng các biện pháp sau đây để nâng cao khả năng nhận biết sớm nútgiao thông:

- Làm cho sự diễn biến bình thờng của con đờng đối diện bị gián đoạn rõrệt ở nút giao thông (ví dụ bỏ hàng cây đang chạy dọc đờng, dịch xa cáccông trình ven đờng);

- Dẫn hớng kịp thời bằng các làn xe phụ, vạch vẽ đờng và đảo giao thông(phải kéo dài các làn rẽ, làn nhập, đảo giao thông khi chúng nằm trong

đờng cong đứng lồi và đờng cong bằng);

- Đặt các biển báo cần thiết ở khoảng cách hợp lí;

- Nhấn mạnh con đờng giao cắt với con đờng đang xét (bằng cách trồngcây hoặc hàng rào liên tục;

- Đảm bảo cho ngời lái xe đủ tầm nhìn dừng xe (không nên đặt nút giaothông ở đờng cong đứng lồi và đờng cong bằng)

2/ Phải áp dụng các biện pháp sau đây để nâng cao khả năng dễ bao quát đợcnút giao thông của ngời lái xe:

- Đặt nút giao thông ở vị trí thấp của đờng cong đứng lõm;

- Làm quang trờng nhìn, bố trí đủ loại trừ các biển báo vạch kẻ đờng;

- Không dùng các góc giao giữa các nhánh đờng là góc nhọn hoặc góc tù;

- Kéo dài đảo dẫn hớng trên đờng phụ đến vị trí ngời lái xe có thể nhìnthấy từ xa (khi ở nhánh đờng phụ có bố trí đờng cong bằng);

3/ Phải áp dụng các biện pháp sau đây để ngời lái xe dễ dàng hiểu đợc nút giaothông :

- Đờng chính và đờng phụ nên khác nhau rõ ràng trong phạm vi nút đểngời lái xe hiểu đợc cách điều khiển giao thông u tiên ở nút;

- Dùng các kiểu nút giao thông đơn giản và quen thuộc;

- Hớng dẫn tầm nhìn bằng cách làm nổi bật các cạnh đảo, cạnh bó vỉa,vạch kẻ đờng và các thiết bị dẫn hớng khác;

- Các biển báo phải rõ ràng, dễ nhìn;

- Dạng nút giao thông lạ phải đợc giải thích bằng hình vẽ trên biển báo;

- Không đợc để cho ngời lái xe đồng thời phải đa ra nhiều quyết địnhhoặc là các quyết định nối tiếp nhau cách nhau dới 5 giây

4/ Phải dùng các biện pháp sau đây để cải thiện khả năng qua nút dễ dàng :

- Tất cả các làn xe phải đủ rộng, các dòng xe phải đợc dẫn bằng vạch kẻ

đờng;

- Phải đảm bảo đủ diện tích đờng và không gian cho mỗi một hoạt độngchạy xe (rẽ, nhập, tách, vợt qua nút);

- Phải đánh dấu các mép làn xe bằng vạch kẻ đờng;

- Phải cố gắng để bố trí các làn rẽ phù hợp với kích thớc của các xe tảinặng;

- Các cạnh đảo, các mép làn xe không đợc trờm vào làn xe liền kề

Những nút giao thông không thoả mãn các yêu cầu nói trên đợc xem là nút giaothông thiếu an toàn cần phải có biện pháp xử lý đặc biệt kể cả việc hạn chế tốc độchạy xe

b) Khả năng thông xe của nút giao thông :

Khi cần phải cân nhắc chọn loại nút giao thông cùng mức hay khác mức hoặc làphải thiết kế biện pháp điều khiển giao thông tại nút thì cần phải kiểm trakhả năng thông xe của nút giao thông

Một nút giao thông bị xem là không đủ khả năng thông xe nếu nh một hay nhiềudòng xe không u tiên (hay gọi là dòng phụ) không đủ khả năng thông xe (thờigian chờ đợi lâu hoặc hàng xe chờ quá dài) Ngời thiết kế nên lựa chọn một ph-

ơng pháp tin tởng để kiểm tra khả năng thông xe của nút giao thông Có thể dùngcông thức sau đây để kiểm tra khả năng thông xe của một dòng phụ :

t0 là quãng cách thời gian tối thiểu của các xe trên dòng chính mà ngời lái

xe trên dòng phụ chấp nhận để thực hiện an toàn hoạt động chạy xe củamình (s) lấy từ 3 đến 5 giây tùy dòng xe;

tf là quãng cách thời gian của hai xe trên dòng phụ chạy nối đuôi nhau khiqua nút giao thông, có thể lấy bằng 2 giây

Nếu nút giao thông không đạt yêu cầu về khả năng thông xe thì phải chọn lạidạng nút giao thông hoặc thiết kế biện pháp tổ chức hoặc điều chỉnh giao thôngtại nút

c) Tính kinh tế khi thiết kế nút giao thông :

Phải so sánh các phơng án nút giao thông về mặt kinh tế Phải tính xem vớinhững chi phí nh thế nào để nút giao thông đảm bảo đợc an toàn giao thông vànăng lực thông xe trong quá trình khai thác

Nếu không có yêu cầu gì đặc biệt thì phơng án thiết kế phải đảm bảo đợc nguyêntắc tổng giá thành xây dựng và các chi phí khai thác nút giao thông sau này lànhỏ nhất

2.3.2.2 Phạm vi áp dụng của các loại nút giao thông :

- Phải tuân theo các quy định tơng ứng của tiêu chuẩn thiết kế đờng ô tô vàtiêu chuẩn thiết kế đờng ô tô cao tốc

- Nên u tiên lựa chọn loại nút giao thông sử dụng theo chỉ dẫn sau : các ờng hai làn xe giao với nhau, đờng hai làn xe cấp thấp (Vtt,40km/h) giaovới đờng 4 hay nhiều làn xe nên sử dụng nút giao thông cùng mức Đờngbốn hay nhiều làn xe, đờng cao tốc loại B giao với nhau hoặc đờng hai làn

đ-xe giao nhau với đờng cao tốc loại A, loại B nên sử dụng nút giao thôngnửa khác mức Các đờng cao tốc loại A giao với nhau, đờng cao tốc loại Bgiao với đờng cao tốc loại A phải dùng nút giao thông khác mức hoànchỉnh

1/ Khoảng cách giữa các nút giao thông cùng mức phải đủ bố trí các làn xe rẽ,làn trộn dòng, tầm nhìn và đặt biển báo hiệu

2/ Khoảng cách giữa hai nút giao thông khác mức xác định phụ thuộc vào chứcnăng của đờng (cờng độ và diễn biến của các dòng giao thông, chất lợng giaothông cần đạt đợc và hiệu quả của nút với giao thông chung )

- Việc bố trí biển báo, biển hớng dẫn giao thông rất quan trọng đối với việc lựachọn dạng nút giao thông hợp lý, định khoảng cách giã các nút và cần phải lu

ý đầu tiên khi thiết kế

2.3.2.3 Cấu tạo nút giao thông cùng mức (hình 38)

1/ Khi thiết kế đờng mới và cải tạo đờng cũ không đợc thiết kế nút giao thôngcùng mức có nhiều hơn bốn nhánh nút (ngã năm, ngã sáu )

- Nếu nút giao thông có nhiều hơn bốn nhánh đờng thì phải đa về dạng ngã bahay ngã t bằng cách gộp một số nhánh đờng lại với nhau Tại vị trí nút giaothông khi đó sẽ xuất hiện thêm một hay nhiều nút mới Phải thiết kế các nútnày nh một cụm nút giao thông cùng mức có liên hệ chặt chẽ với nhau

- Đờng mới sẽ làm không đợc nối trực tiếp vào nút giao thông cùng mức trên ờng cũ hiện đã có 4 nhánh hoặc trên 4 nhánh đờng;

đ-2/ Góc hợp thành bởi các con đờng giao nhau ở nút giao thông cùng mức (gócgiao α) phải là góc vuông hoặc gần với góc vuông (600 ≤ α ≤ 1200) đối với cácnút giao thông xây dựng mới Đối với các nút giao thông cải tạo, góc giao giữacác đờng không đợc nhỏ hơn 450.

Khi góc giao không nằm trong giới hạn cho phép ở trên, phải chỉnh lại tuyến ờng cũ để thay đổi góc giao

đ-Chỉ đợc phép đặt nút giao thông cùng mức tại vị trí các con đờng giao nhau đạttiêu chuẩn hình học tuyến từ thông thờng trở lên

3/ Phải lựa chọn hình thức nút giao thông cùng mức căn cứ vào tốc độ xe đi vàonút, lu lợng xe của các đờng giao nhau, thành phần giao thông và tầm quan trọngcủa nút trong mạng lới đờng, đồng thời phải kết hợp với địa hình, điều kiện sửdụng đất và khả năng đầu t

Đối với nút giao thông cùng mức trớc hết phải u tiên bảo đảm điều kiện chạy xethuận lợi cho các dòng giao thông trên đờng chính hoặc dòng xe có lợng giaothông lớn

4/ Đờng chính, đờng phụ tại nút giao thông cùng mức :

- Đờng chính tại nút giao thông là đờng chứa các dòng giao thông đợc u tiên khiqua nút Nhờ xác định quyền u tiên nh vậy khả năng thông xe và tính an toàn củanút tăng lên nhiều

- Đờng phụ chứa các dòng giao thông có trách nhiệm chờ đợi khi qua nút Phơngthức chạy xe của các dòng xe này phụ thuộc vào các dòng giao thông trên đờngchính Cần phải có biện pháp để ngời lái xe trên đờng phụ thấy rõ trách nhiệmphải nhờng quyền u tiên cho xe đi trên đờng chính

Hình 38 Sơ đồ nguyên tắc của nút giao thông cùng mức a) Cho đ ờng hai làn xe

b) Cho đ ờng nhiều làn xe