NGHIÊN CỨU VỀ KHẢ NĂNG THÔNG HÀNH VÀ VẤN ĐỀ SỬ DỤNG NÚT GIAO THÔNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG TÍN HIỆU ĐÈN TRONG CÁC ĐÔ THỊ VIỆT NAM

KNTH của NGT là suất dòng lớn nhất mà xe và ngư¬ời có thể thông qua nút trên một làn hay một nhóm làn trong một đơn vị thời gian d¬ưới đkđ, đkgt và tcgt nhất định

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

PHAN CAO THỌ

NGHIÊN CỨU VỀ KHẢ NĂNG THÔNG HÀNH VÀ VẤN ĐỀ

SỬ DỤNG NÚT GIAO THÔNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG TÍN HIỆU ĐÈN

TRONG CÁC ĐÔ THỊ VIỆT NAM

Chuyên ngành: Xây dựng đường ôtô và đường thành phố

Mã số: 2.15.08

LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học:

1 GS.TS Đỗ Bá Chương

Kết cấu LA: 162 trang A4: Mở đầu, 4 chương nội dung, phần kết luận, 35 bảng, 32 hvẽ+đồ thị; 169 trang phụ lục ( phụ lục 1,2,3,4)

TỔNG QUAN VỀ NGT ĐK VÀ CÁC PP TÍNH KNTH NGTĐK

PHÂN LOẠI NGT: Theo cấu tạo và theo TCĐKGT > sự phổ biến của NGT ĐK

trong đó NGTĐKBTHĐ là phổ biến hơn cả (thế giới và nước ta)

TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH KNTH

ĐN: KNTH của NGT là suất dòng lớn nhất mà xe và người có thể thông qua nút trên một làn hay một nhóm làn trong một đơn vị thời gian dưới đkđ, đkgt và tcgt nhất định

CÁC HƯỚNG NC VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRÊN TG VÀ TRONG NƯỚC

Lý thuyết và LT + TN

Mỹ (HCM 2000): TWSC - 2 nhánh dừng (chính - phụ) và AWSC - tất cả các nhánh dừng (N.cứu gốc ở Đức) Các xe trên đ.phụ tận dụng triệt để Dt của các xe chạy liên tục trên đ.chính để cắt, nhập vào dòng, khi Dt ³ Dtcn thì xe trên đ phụ mới vào đựơc (1.2)

Nga: E.M Lobanov cho nút ưu tiên chính phụ, trên cơ sở các xe đường phụ tận

dụng Dt của dòng trên đ chính để nhập hoặc cắt DX trên đ chính tồn tại 3 nhóm

B.A Goocman: Giao nhau cùng cấp

hạng, không ưu tiên, luân phiên nhau

(xcqđ/h/2làn).Pnd=1200xcqđ/h/2làn

(ptr%= pph%) M.C Fiselson: NGTĐKBTHĐ từ 2 giả

X

T CK

Pha 1 Pha 2

1 2 3

6 5 4

7 8 9

12 11 10 STOP

6 5 4

1 2 3

7 8 9

Xung đột

Đối diện

Xung đột

Nhánh xét

N=3600/tq (xe/h) , tq =3,0 - 3,5s, N=1000-1200xe/h; 320xe/h nếu có B hành

N = (3600/TCK) Sni; trong đó Sni là số xe trên các hướng qua điểm x.đột

MỘT SỐ KẾT QUẢ NC Ở VIỆT NAM

1980 NC của GS Đỗ Bá Chương về QLCĐ của DX có nhiều nhóm tốc độ trên ờng 2 làn xe nói chung.

đư-1991 NC của GS Dương Học Hải và TS Nguyễn Quang Đạo về KNTH NGT và ường đô thị nhiều xe 2 bánh (xe đạp) ở Hà Nội.

đ-1990-1993 NC của GS Lâm Quang Cường, PGS Lưu Đức Hải về dòng xe đạp trong

đô thị nước ta.

1993 NC của TS Vũ Gia Hiền về KNTH của đường QL 2 làn xe trong đk xe đạp đi chung.

1994 NC của TS Trần Danh Lợi về tiêu chuẩn dùng đèn và ảnh hưởng của xe đạp đến TCK NGT độc lập Hà Nội.

đường phố ở Hà Nội.

MỘT SỐ NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN

1 PP TÍNH KNTH CÁC NƯỚC DBH, LẤY DÒNG XE CON LÀM CHUẨN, SỬ DỤNG CÁC HỆ SỐ QUI ĐỔI MỖI NƯỚC CÓ KHÁC NHAU.

2 THỰC TẾ DX NƯỚC TA (hỗn hợp, mật độ đông, không ổn định) T KHẢO CÁC KQNC DỰA TRÊN NHỮNG TIẾN BỘ MỚI > TIẾP CẬN NC CỦA ĐỀ TÀI.

3 KHẲNG ĐỊNH HƯỚNG ĐI CHO MỘT LĨNH VỰC NC P CỦA CÁC TÁC GIẢ ĐI TRƯỚC VÀ SAU NÀY

LUÔN LÀ SỰ CẦN THIẾT

4 HƯỚNG NC: TN HOÀN TOÀN + XD PHẦN MỀM T.Br > GIẢI QUYẾT NHIỀU NỘI DUNG NC.

NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG CỦA DÒNG XE TRÊN NGTĐKBTHĐ

KHÁI QUÁT CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA DX:

10 đặc trưng (bảng 2.1), LA lựa chọn 5 đặc trưng chính đại diện PP TN trạm cố định + pp chuyên gia (quan sát động)

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU:

1 Thành phần DX p(%): tỷ lệ % các loại xe khác nhau trong dòng

75 - 85

15 - 25 3.0 - 7.0 2.5 - 5.0

65 - 75

25 - 30 1.5 - 4.0 1.0 - 2.0

70 - 80

30 - 35 0.8 - 2.4

< 1.0

XE T.NHẸ 5.0 - 8.0 2.0 - 5.0 1.0 - 3.0 < 1.0

2 Qu·ng gi÷a c¸c xe: xác định ảnh chụp, camera + kiểm chứng và tính toán hình học

ở 3 đoạn.

3 LLXC: (xe/h), hàng chờ L ch = f (B,p, tín hiệu đk); Hànội (>100m), ĐN (pbiến 30-45)

 Cùng một cùng một lượng GT nhất định mà B nd lớn à L chờ ngắn hơn, ngược lại (nhóm

III,IV)àXem xét quan hệ P-B, L chờ cần thiết

 4 Mật độ DX:

Đề nghị: q(xe/m 2 ) với 5 lý do(dòng hh, V thấp, cơ động, chia và không chia làn)

Trước nút: xe q=(15-20)xe/(20-22)m 2 - 1xe hai bánh/ (1.3-1.5)m 2

Trong nút: V tăng, d tăng à q=(16-20)xe/(30-35)m 2 - 1xe 2bánh/ (1.5-1.7)m 2 :nhóm III,IV, q=(30-40)xe/(70-100)m 2 : nhóm I,II

Ngoài nút: V,d tiếp tục tăngà q=(8-12)xe/30m 2 [III,IV], q=(15-20)xe/(60-70)m 2 nhóm [I,II]

5 Tốc độ: V t

PP TN: 3 đoạn, vạch sơn, N mẫu =36 - 40, a=50% và a =95%

KẾT QUẢ: bảng 2.6, 2.7, 2.8, 2.9 và hình 2.4, 2.5, 2.6 và 2.7 (hình dạng đồ thị)

AH của xe rẽ trái

KẾT LUẬN CHUNG ( 4 )

1 THÀNH PHẦN DềNG XE p i (%)

2 LLXC TRấN CÁC NHÁNH DẪN, L CHỜ (m)

3 MẬT ĐỘ q(xe/m 2 ), QUÃNG CÁCH Dt (Ds), khụng gian động D(m 2 ).

4 THAY ĐỔI V TB i TRƯỚC, TRONG VÀ SAU NÚT THEO CÁC HƯỚNG RẼ.

Hỡnh 2.4 Biểu đồ tốc độ trung bỡnh của dũng xe trờn NGT nhúm II

PHƯƠNG PHÁP LUẬN VÀ CÁC KẾT QUẢ NC VỀ KNTH

CỦA NGTĐKBTHĐ

CƠ SỞ PP LUẬN: (TG, trong nước) Hỡnh 3.1: Quan niệm về DBH ( ), ( -)

KHÁI NIỆM: S (xcthẳng/hx/làn)

CÁC ẢNH HƯỞNG > S 0 , S TTấ , S TTOÁN

(Mỹ: 8 fi trong đú B,prẽ, p% được quan tõm hơn)

S 0 Dũng cú thể chạy liờn tục ổn định trong

t x ở đklt (chuẩn) > 19kqnc/18 tỏc giả trờn TG1

0

1 0

2 0

21,40

2

0 30

19,7 0 16,3 0

20,0

5

7 5

L (m)

105

24,5 0

2 0 1 0

24,45

L (m)

1 0

2 0 1 0

13,8 0

2

0 30

V (Km/h)

13,7 0 11,3 0

13,2 5

7 5

Dòng xe đạp

14,10

L (m)

10 5

: Dòng ph ơng tiện tr ớc hoặc sau nút

: Dòng ph ơng tiện rẽ phải trong nút

: Dòng ph ơng tiện đi thẳng trong nút

: Dòng ph ơng tiện rẽ trái trong nút

0 10 20 30 40 50 60 thời gian xanh

(s )

2000 1500 1000 500 0

 Nhận xét ( DBH phục vụ tính P, S 0 =(1800-2000), S ttế =f(đkđ,gt,th), phải đổi xe, pp Kh.sát,

NC TN là khả thi)

NGHIÊN CỨU QUI ĐỔI DX

5 PP qui đổi (P DÒNG , V, DT; q, phân tích N của 2 dòng) Phân tích đánh giá

20 kqnc/ 19nước (TG và ta) bảng 3.2 (trang 81) + TTế DX ta -> sử dụng 3 PP đầu:

1 Theo KNTH: a=0.17-0.25 khi V tb = 17-21km/h,

a=0.25-0.31 khi V tb = 21-30km/h, ứng với p xm = 65-75%

2 Theo V TB : bảng 3.3 ( p 82) so sánh tỷ số V của các loại ph.tiện:

V xc = (0.91- 1.05) V xm =17-21km/h, V xđ = (0.61- 0.70) V xm =11-14km/h

3 Theo D: Bảng 3.4 (p 84) so sánh D LT với D TTế

Lý thuyết: D xm : D xđ : D xc = 1: 0.67: 1.67

Thực tế : D xm : D xđ : D xc = 1: 0.72: 3.90

Kiến nghị điều kiện qui đổi

ă Các nút nhóm III, IV có p ôtô < 15% à nên qui đổi dhh về xmqđ,

ă Các nút nhóm I,II, III có p ôtô > 15% à nên qui đổi dhh về xcqđ,

Bảng 3.5 Kiến nghị các hệ số qui đổi DX thực tế

Phương tiện Hệ số qui đổi về dòng xe con qui

4.00 – 5.00 0.80

Xe máy

Xe tải, buýt

0.20 - 0.25 theo 20TCN 104-83

1.00 theo 20TCN 104-83

NC THỰC NGHIỆM VỀ DÒNG BÃO HOÀ

PP tiến hành: (ng.tắc, kỹ thuật đo)

NMẪU = (30 -36)

Dòng đạt LLBH tính N1, N2

Dòng chưa LLBH (hình 3.4)

Xác định lượng xe TB thoát qua vạch trong t=2s

Hình 3.4 : Biểu đồ phân bố số xe qua vạch STOP trong từng khoảng thời gian 2 giây xanh.

Hình 3.6 : Biểu đồ quan hệ giữa lưu lượng xe chạy qua vạch

STOP và thời gian xanh trong 1 chu kỳ đèn.

t x ch theo tổng t L (s), Y= 0.42t -1.5 dòng thuần Canada, t L1 =1-2(s)

Kết quả (16 nút - 30 n.dẫn, 4,5/2001 và 3,12/2003)

BẮT ĐẦU

Nhập các thông số:

Điều kiện đường

Điều kiện giao thông

Điều kiện tín hiệu

Đề xuất chu kỳ điều khiển Phương án i

Mô hình hoá hoạt động của dòng xe trên

nút giao thông ứng với phương án i.

Kiểm tra t thái THĐ.Xử lý các phương tiện giao thông theo các hướng

if J<M

KẾT THÚC

Hiệu chỉnh thời gian cho pha đèn Đánh dấu xe cuối cùng xuất hiện ở cuối thời gianT đỏ Dọn sạch nút Lưu kết quả lượt thử trước

Mô tả các tham số và kết quả chương trình Traffic Brain (tham số tĩnh, động, tín hiệu)

VD kiểm chứng.

1 Dòng xe con đi thẳng,  = 0.5 xe/s, B=3.5m,V tb =30km/h, d= 10-11mà S tb = 1827 xctc/hx,

P nd = 1010 xc/h

So sánh: T.giới S0= 1800-1900xctc/hx, S TN (Anh, Nga) =1837xcqđ/hx à Hợp lý

2 Đối với dòng hh 2 làn(phổ biến) P nd1 = 2145/8580, P nd2 = 1965/7860

T op = 60s, t x1 = 29s; t x2 = 28s, xuất hiện “X xm ”, L chờ =55m

3 Dòng thuần xe máy đi thẳng:  = 1.62xe/s, 3.5m,V tb =27km/h àS tb = 9721xm/hx,

P nd = 4942xm/h (> 1265B =4428xmqđ/h) à Hợp lý

Kết luận : Ngẫu nhiên (n lớn), NMAX-TOPT nút cụ thể

Quan hệ P=f(B,p%,ptr ) > files text.

Dòng xe hỗn hợ p qui đổi về xe máy P = 1315 B (xmqđ/h)

3945

5917.5 6838

7890 9205 10520 11835

13807.5

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000

5530 5925

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

Hình 3.20 Quan hệ K tr với p tr dòng hh 2 làn (p tr = 0-25%)

3 ẢNH HƯỞNG CỦA L(M) GIỮA CÁC NÚT

Bảng 3.15 Khoảng cách tối thiểu L(m) nên dùng giữa các nút giao

thông điều khiển bằng tín hiệu đèn trong đô thị nước ta.

15 20

500

350 250 300

400 450

6 5 7

Hình 3.22: Đồ thị khoảng cách tối thiểu nên dùng giữa các nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn ở đô thị nước ta

T CK =50s 3 T CK =60s 5 T CK =70s 7 T CK =80s

T CK =55s 4 T CK =65s 6 T CK =75s

KẾT QUẢ NGHIấN CỨU ỨNG DỤNG

1 XÁC ĐỊNH MPV HIỆU QUẢ CỦA NGTĐKBTHĐ

LỰA CHỌN CHỈ TIấU ĐÁNH GIÁ MPV: CHỌN d VÀ Z (5 CƠ SỞ).

giới: Beckman 1956, Mc Neil 1968,Darroch, Miller, Webster,

Newll - Allsop > Đề nghị mô hình tính toán d dựa theo

Webster (đơn giản, phổ biến).

L chờ (m)

A

Hình 4.1 Mô phỏng dòng Đến và Đi ở NGTĐKBTHĐ Hình 4.2 Mô phỏng quá trình phát triển hàng chờ trên nhánh dẫn ở NGTĐKBTHĐ.

Thời gian tiêu tán DX trong hàng chờ

B=3-10m, dòng xmqđ d = 25 -55 (s);

Z = 0.67 - 0.90

2.TÍNH TOÁN CHU KỲ VÀ PHÂN PHA TÍN HIỆU

T CK (s), t x ch (s)

Điều kiện giao thông

Đánh giá hiệu quả khai thác qua MPV

Thiết kế tối ưu chu kỳ và phân

pha No

Kết thúc

Đ V X Đ

X V

I

II

III

IV