CHƯƠNG 2 NHỮNG vấn đề cần lưu ý TRONG NGHIÊN cứu và GIẢNG dạy môn học THIẾT kế ĐƯỜNG ô tô để góp PHẦN đảm bảo AN TOÀN GIAO THÔNG

Có những khái niệm sau đây về tốc độ dùng trong môn hoc thiết kế đường và cácnghiên cứu về giao thông, an toàn giao thông đường ô tô. Tốc độ hành trình : Tốc độ hành trình là trị số tốc

CHƯƠNG 2 NHỮNG VẤN ĐỀ CẦN LƯU Ý TRONG NGHIÊN CỨU VÀ GIẢNG DẠY MÔN HỌC THIẾT KẾ ĐƯỜNG 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 đường ô tô

2.1.1 Các loại đường ô tô và tốc độ xe chạy

a) Giới hạn các loại đường nghiên cứu

Đường ô tô về tổng quát có hai loại : Đường đi qua các vùng trống nông thôn mà

ta hay gọi là đường quốc lộ và loại thứ hai bao gồm các con đường đi qua vùng dân cư, các công trình được xây dựng dày đặc hai bên đường ta hay gọi là đường

đô thị hay đường thành phố Có sự chuyển tiếp giữa hai loại đường này khi chúng đi qua vùng ngoại vi khu dân cư, không gian chung quanh đường đã xuất hiện những công trình cản trở trường nhìn nhưng thưa thớt Đối tượng nghiên cứu của đề tài này là đường quốc lộ, loại đường nguy hiểm và như chúng ta thấy

ở chương 1, hơn 80% tai nạn giao thông xảy ra ở loại đường này và nếu chỉ xét riêng về tai nạn chết người thì chiếm đến 90%

Loại đường quốc lộ được chia thành đường giành riêng cho xe chạy với vận tốc cao (hay gọi là đường cao tốc) và đường dùng chung cho mọi loại giao thông (gọi là đường giao thông công cộng) từ người đi bộ, xe thô sơ, xe máy, xe đạp và

xe ô tô chạy với mọi loại tốc độ khác nhau nếu được pháp luật cho phép Đường cao tốc ở nước ta mới có vài đoạn ngắn mới xuất hiện nên đường ô tô nói trong

đề tài này là đường quốc lộ dùng chung cho mọi loại xe, chủ yếu là đường hai làn xe chạy chung cho hai hướng Loại đường này chia thành nhiều cấp kỹ thuật

ví dụ cáp 20, 40, 60 và 80 hay cấp V, IV, III…

b) Tốc độ xe chạy

Có những khái niệm sau đây về tốc độ dùng trong môn hoc thiết kế đường và cácnghiên cứu về giao thông, an toàn giao thông đường ô tô.

 Tốc độ hành trình :

Tốc độ hành trình là trị số tốc độ dự tính cho xe du lịch đạt được trên một đoạn đường với điều kiện lượng xe chạy trên đường bằng cường độ giao thông (lưu lượng xe) thiết kế Nó là một tiêu chuẩn của chất lượng giao thông và là đại lượng mục tiêu của mọi hoạt động xây dựng đường ôtô Tốc độ này được cho ở các bảng năng lực phục vụ của đường Khi cường độ giao thông tăng lên thì tốc

độ hành trình sẽ giảm đi và ngược lại Tại những thời điểm cường độ giao thông không đáng kể thì tốc độ hành trình là cao nhất Tốc độ này thay đổi theo thời gian trong ngày, theo tuần, theo tháng trên cùng một cấp kỹ thuật của đường

 Tốc độ tính toán (V TT )

Tốc độ tính toán là đại lượng quan trọng trong công tác thiết kế đường, được

sử dụng để tính toán các yếu tố đưtoanskhi gặp các khó khăn về địa hình Nó được quy định tuỳ theo tầm quan trọng về mặt giao thông của con đường và điềukiện kinh tế Tốc độ tính toán quyết định các trị số giới hạn của các yếu tố hình học thiết kế và tương quan cho phép khi phối hợp các yếu tố riêng rẽ thành tuyếnđường Do đấy tốc độ thiết kế có ảnh hưởng quyết định đến :

- chất lượng của con đường;

- tính an toàn và chất lượng của giao thông thông qua đặc điểm đường;

- tính kinh tế

Nhưng nhiều nước cũng còn có quan niệm tốc độ xe chạy tính toán là tốc độ của

một 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 thường, người ta khuyến khích dùng

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

 Tốc độ 85% (V 85 )

Là tốc độ đặc trưng của một đoạn đường có những đặc điểm đường xác định

mà 85% xe con chạy không vượt quá tốc độ ấy khi có những điều kiện chạy xe sau đây :

xe vì vậy nói tốc độ cho phép thông thường hiểu là tốc độ tối đa cho phép Trong

đề tài này cũng như vậy Tốc độ cho phép được quy định trong văn bản pháp luậthoặc được thông báo cho người tham gia giao thông bằng các dấu hiệu trên đường (biển báo và vạch kẻ đường) Tốc độ cho phép thay đổi theo loại đường, cấp đường và thời gian Việc định ra tốc độ cho phép nhằm phục vụ nhiều mục tiêu ví dụ để tiết kiệm nhiên liệu, để bảo vệ môi trường, để tăng khả năng thông

xe của con đường Nhưng mục tiêu hàng đầu vẫn là để đảm bảo an toàn giao thông, phòng ngừa tai nạn Tốc độ cho phép làm thời gian đạt được đích đến của người tham gia giao thông và khi điều kiện đường, thời tiết tốt và đường ít xe chtoostnos làm giảm sự thoải mái hưng phấn của người lái xe Vì vậy tốc độ cho phép thường bị vượt qua, một hiện tượng xảy ra ở mọi nơi, mọi lúc và ở tất cả các nước 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 cưỡng bức Những người quản lý giao thông và làm đường phải bảo đảm cung cấp thông tin kịp thời và chính xác tốc độ cho phép đến người lái xe để họ kịp điều chỉnh phương thức chạy xe hợp

lý của mình Càng tránh cho người lái xe phải thay đổi tốc độ đột ngột thì sự an

 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 đường có những điều kiện về tuyến đường và nền mặt đường nhất định khi thời tiết thuận lợi Vì xe ô tô con là xe chạy nhanh nhất,

có tốc độ cao nhất trên đường nên tốc độ có thể được xem như tốc độ tối đa xe

có thể chạy trên một đoạn đường

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 lượng mạng đường và yêu cầu xã hội, nó lại thường xuyên bị vượt quá nên người thiết kế đường luôn luôn phải tính đến tốc độ này khi cấu tạo các bộ phận của đường Ví

dụ khi tốc độ tính toán của con đường là 40 km/h thì người thiết kế đường luôn phải tính đến người lái xe chạy vào đường cong bằng, đường 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 đường

Những khái niệm tốc độ nêu ra ở trên rất có ý nghĩa trong nghiên cứu về đường Nhưng trong thiết kế đường và tổ chức giao thông còn cần phải chú ý đến quy luật chung về lựa chọn tốc độ xe của người tham gia giao thông Cự ly của một chuyến đi càng dài thì tốc độ được lựa chọn càng cao vì lý do kinh tế và lý do tâm lý Trên hình 23 cho ta thấy ảnh hưởng của môi trường chung quanh đường

và các yếu tố giao thông đến tốc độ xe được lựa chọn Đường ngoài đô thị, xe chạy ở địa hình trống trải, trường nhìn lớn, lưu lượng xe ít, cự ly chuyến đi dài, tốc độ xe lớn nhất Khi xe đi vào vùng phụ cận trường nhìn hạn chế, lưu lượng

xe lớn hơn, cảm giác đã đến gần đích… làm cho tốc độ xe được lựa chọn giảm

đi Cuối cùng xe chạy vào đường phố, cảm giác bán hầm đè nặng lên người lái

xe cùng với sự cản trở do lưu lượng xe tăng, tốc độ được lựa chọn là thấp nhất Trong thiết kế đường quy luật này chi phối rất nhiều, ví dụ cùng một tốc độ tính toán nhưng ở khu vực nông thôn tiêu chuẩn hình học và nền mặt đường nên chọncao hơn trong đô thị

d) Tầm quan trọng của tốc độ chạy xe trên đường 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 đưa ra đây một tổng kết của nước ngoài trên hình 24 đối với đường hai làn xe, loại đường chủ yếu trong mạng đường ô tô của chúng ta

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

Theo đú cú thể thấy rằng khi tốc độ tớnh toỏn tăng mà vẫn sử dụng đường hai làn

xe thỡ chỉ số tai nạn và mức độ nguy hiểm đều tăng rất nhiều (hơn hai lần ) khi tốc độ tớnh toỏn từ 60 tăng lờn 80 Sở dĩ như vậy vỡ cú sự cản trở điều kiện nhỡn giữa xe tải chạy trước và xe con chạy sau, hoặc xe ụ tụ chạy trước và xe mỏy chạy sau (hỡnh ….) Cũng cũn do cỏc xe dừng đỗ trong phần xe chạy làm cho xe đang đi phải xử lý đột ngột Ở tốc độ thấp hơn 50 km/h đường hai làn xe là những con đường an toàn, chỉ số tai nạn thấp Ở tốc độ tớnh toỏn 100 km/h, do

đó được tỏch riờng hoàn toàn xe thụ sơ, và nỳt giao được bố trớ khỏc mức, cú riờng làn đỗ xe khẩn cấp… nờn chỉ số tai nạn giảm xuống so với tốc độ tớnh toỏn

80 km/h

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

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

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

Trờn hỡnh 25.cho chỳng ta thấy một tỷ lệ phần trăm tai nạn giao thụng đường hailàn do những nguyờn nhõn liờn quan đến tốc độ xe chạy Muốn hạn chế tai nạn trong trường hợp này là rất khú, phải đồng thời sử dụng cỏc tiờu chuẩn hỡnh học đường rất cao và đồng nhất phương tiện tham gia giao thụng (xem hỡnh 26.).Những tiờu chuẩn này khỏc rất xa với cỏc tiờu chuẩn hỡnh học đường hiện nay ở nước ta và trờn thế giới Cú thể đi đến một nhận xột chung là, tốc độ càng cao thỡnguy cơ phỏt sinh tai nạn giao thụng càng lớn, tốc độ càng thấp giao thụng càng

an toàn, nhưng cần chi phớ thời gian lớn để đạt mục đớch chuyến đi Vỡ vậy giao thụng tốc độ cao là yờu cầu khỏch quan của xó hội hiện đại Thỏa món nhu cầu này thời kỳ đầu phải chấp nhận số lượng tai nạn giao thụng cao, đặc biệt là cỏc tai nạn cú tổn thất về người Do chỗ hệ thống đường cú nhiều thiếu sút và cũn dochỗ người tham gia giao thụng chưa thớch ứng được với giao thụng tốc độ cao Nguyờn nhõn sau là nguyờn nhõn cơ bản Nếu ỏp dụng những biện phỏp phũng ngừa tai nạn giao thụng một cỏch khoa học và hiệu quả thỡ thời kỳ này qua nhanhhơn và tổn thất ớt hơn Đưới đõy cho chỳng ta thấy một cỏch giải thớch đỳng đắn

và khỏch quan về sự hỡnh thành tỡnh trạng nguy hiểm cú thể dẫn đến tai nạn giao thụng trờn đường

D = 1,0m 250

+6 +10

Xe t¶i dµi (L = 18,0m) 1

1

1200 1000 1400

D =1.0m

A [m]

6 8

(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

H×nh 26.

2.1.2 .Dũng thụng tin từ đường đến người lỏi xe và cỏc tỡnh huống nguy hiểm trờn đường

Hỡnh 27 sau đõy trỡnh bày đơn giản hoỏ thứ bậc cỏc thụng tin tỏc động đến người lỏi xe, họ cú thể tiếp nhận cỏc thụng tin ấy tự giỏc hay thụ động

c) Thời điểm t+t1+t2: Ng ời lái

xe tăng c ờng chú ý do đó khả

năng tiếp nhận thông tin thích nghi đ ợc với tình huống

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

d ) Phức tạp hay nguy hiểm

t+t 1

h( y )

b) Thời điểm t + t1: Tình huống trở nên phức tạp

h( y ) h( x )

h( y ) h( x )

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 được phép lớn hơn thời gian hoàn thành tình huống phức tạp Người 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 người – xe và quan điểm thiết kế đường theo sự nhìn nhận của người tham gia giao thông

Như tất cả các ngành khoa học tự nhiên khác, ba nhân tố không gian, thời gian, mối quan hệ nhân quả được dùng để tính toán, bố trí cấu tạo các yếu tố hình học khi thiết kế đường ôtô Nhưng khác với các nhà khoa học kỹ thuật khác, các mô hình không gian và mối quan hệ nhân quả đối với người kỹ sư đường cần phải được mở rộng ra

2.2.1 Không gian chạy xe

Với tư cách người kỹ thuật khi nói đến không gian chạy xe ta nghĩ ngay đến không gian vật lý có thể đo được bằng ba toạ độ Nếu thêm vào nhân tố thời gianchúng ta xác định được trong không gian ấy những điểm chuyển động một cách

rõ ràng Tất cả các nhà nghiên cứu đều đạt được cùng một trị số đo khi nghiên cứu một không gian chạy xe ngắn và cùng rút ra một số kết quả tính toán Khônggian vật lý vì vậy không phụ thuộc vào người nghiên cứu, còn được gọi là khônggian toán học hay không gian khách quan

Nếu ngược lại chúng ta với tư cách người 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 người quan sát sẽ mô tả một khác Không gian chạy xe đến với chúng ta một cách tự giác và luôn luôn biến đổi như vậy người ta gọi là không gian chủ quan

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

không gian khách quan hai mép đường chạy song song với nhau nhưng trong không gian chủ quan nó lại cắt nhau Sự khác biệt này có ý nghĩa rất quan trọng, cho người kỹ sư thiết kế khả năng làm thích ứng con đường mình thiết kế với phương thức chạy xe của người lái xe Những sự biến đổi về quang học đã dạy chúng ta rằng không gian khách quan không phải là hình ảnh của không gian chủquan nhìn từ xa mà khác biệt nhau ở chỗ nhận thức sự vật Nó có thể được mô tả ngắn gọn dưới đây.

Lý thuyết không gian cổ điển của Newton trong khoa học tự nhiên làkhông gian liên tục, đều đặn và vô hướng.Trong thiết kế đường không giankhách quan, toán - lý này được biểu diễn trong hệ toạ độ cong, ví dụ không gianGauss- Krỹger và định hướng theo mặt nước biển Trong không gian này cáctính toán và hình vẽ được thể hiện trên ba mặt phẳng: mặt bằng, mặt đứng (diễnbiến của mặt cắt dọc) và mặt cắt ngang

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

xe và có xu hướng là hướng nhìn của lái xe Để có được những phản ứng chắcchắn an toàn, người lái xe về nguyên tắc phải có được tâm lý nhìn thấy rõ ràngchính xác

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 kếđường, phải bao quát cả hai lĩnh vực vì sự chạy xe an toàn trên các con đường

tương lai Động lực học chạy xe chứng minh được 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 đưa ra bằng tính toán, mà chủ yếu đạt được 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 người thiết kế có trách nhiệm, phải luôn suynghĩ cân nhắc con đường đang thiết kế theo quan điểm của người lái xe

2.2.2 Con người, xe và đường là một hệ thống điều khiển

Trong các mô hình “đường - xe chạy” trước đây của các quy phạm thiết

kế người ta không kể đến người lái xe và thiết từng mặt cắt của đường riêng rẽ, xem tia nhìn bất động hướng tới cuối đường, khi thấy có dấu hiệu chướng ngại vật đầu tiên trên đường là sử dụng phanh gấp Những tai nạn xảy ra trên các con đường xây dựng theo quy phạm ấy đã nhắc nhở chúng ta phải phát triển mô hình chuyển động theo mọi khía cạnh để mô phỏng thực chất quá trình xe chạy, từ đó đưa ra các tiêu chuẩn cho một con đường an toàn

Bên cạnh mô hình tác dụng lực mới giữa xe và đường để truyền một cách

an toàn các lực phanh và lực trượt, việc đề xuất mô hình dòng thông tin rất có ý nghĩa đối với công tác thiết kế đường

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

Thông qua các cơ quan thần kinh, người lái xe (Lái xe), với tư cách nhà đạo diễn tiếp nhận các thông tin từ môi trường 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 người thông qua các cơ và các cơ quan thư giãn (tựcân bằng) Sự nhận biết thực tế không chỉ là riêng nhìn thâý như khi nhìn một biển baó, hay chỉ chờ cảm giác như 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 như khi ta chạy xe qua một đường cong tròn chẳng hạn

Phần lớn sự nhận biết là không tự giác Bộ phận này chịu tác động của cácphản xạ tự phát trong hoạt động của mắt và hoạt động điều chỉnh đặc trưng Chỉ

xe từ chối Sự tự giác của người lái xe không có khả năng nhận biết vô hạn, giống như 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 Anhthể hiện một thông tin đơn vị : có –không , hoặc vào – ra)

C¬

thÓ

Ph¶n øng v« thøc

C¬ quan n·o bé

H×nh 28a Dßng th«ng tin gi÷a l¸i xe,xe vµ ®uêng

H×nh 28b L¸i xe, xe vµ ®uêng trong chu tr×nh ®iÒu khiÓn

tr êng

11

10 bit/s

Thêi tiÕtxe

Nguêil¸i

Quªn V« thøc

T«i-l¸i xe

NhËn thøc chËm NhËn thøc tøc thêi

7

3.10 bit/s

16 bit/s

Tù gi¸cL¸i xe

Xe trên hình vẽ được thể hiện đơn giản hoá bằng khối (Xe) Để dễ hiểu hơn mối liên hệ này đã tách hệ thống điều khiển ra khỏi xe Như vậy hoạt động lái xe được tách thành góc xoay vô lăng và lực lái xe, giống như tách lực ly tâm tác động lên người và sự giao động của họ Sự điều khiển theo chiều dọc cũng được tách tương tự như vậy

Nếu người tham gia giao thông không nhận được đầy đủ các thông tin về đường cần thiết cho phương thức chạy xe của mình thông qua diễn biến quang học của đường thì con đường được thiết kế chính xác theo các tính toán động lựchọc chạy xe trở nên rất nguy hiểm Các thông tin về cấu tạo tuyến đường sẽ đến quá chậm vào thời điểm chạy xe, nếu như người lái xe đó nhìn mà đánh giá sai

lệch tình huống đang xảy ra Như vậy thoả mãn động lực học chạy xe là cần thiết

nhưng không đủ cho việc chạy xe an toàn, bởi vì phương thức chạy xe thực tế được lựa chọn ban đầu tại mặt cắt ngang tương ứng thường khác với phương thức chạy xe tính toán Điều kiện cần và đủ ở đây là tuyến đường thiết kế sao cho người lái xe nhìn và đánh giá được phải chọn phương thức chạy xe như thế nào cho đúng với phương thức chạy xe của con đường được thiết kế theo động lực học chạy xe Hoàn toàn không đủ, ví dụ như trường hợp tính toán đường

cong chuyển tiếp theo động lực học chạy xe, người lái xe cần cho mình những thông tin kịp thời về đường 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 đường, con người và xe hoàn toàn không đơn giản, do đó phải cân nhắc thận trọng các văn bản hướng dẫn thiết kế

Các mối liên quan của kết quả có thể được giải thích theo hai dạng khác nhau về

cơ bản Mối quan hệ nhân quả xuất phát từ một chuỗi tương ứng của nguyên nhân và kết quả Thuyết mục đích, ngược lại giải thích mối quan hệ xuất phát từ

khuynh hướng 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 được 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 đường Ở mục đích thứ hai , công tác bài trí con đường giúp cho người lái xe những hỗ trợ cần thiết Trong lĩnh vực này, chỉ hạn

chế ở các mối quan hệ giữa sự tác động của người lái xe lên phương tiện và thông tin ngược lại của xe và đường đến anh ta, như khái niệm nguyên nhân của thời gian trước đây không còn đủ nữa Để giải thích mối tương quan của hệ thống người lái xe –xe- đường (hành động theo phương thức nào trong rất nhiều phương 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 theo thuyết nhân quả, đồng thời cả hệ thống hoạt động theo thuyết mục đích Bằng cách quan niệm như vậy chúng ta loại bỏ được mâu thuẫn dường như tồn tại giữa thuyết nhân quả và thuyết mục đích khi nghiên cứu về mối quan hệ người lái xe –xe -đường Những suy nghĩ trước đây

về tác dụng lực giữa xe và đường 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 người lái

xe, xe, đường, nó đòi hỏi người kỹ sư thiết kế phải mở rộng tầm suy nghĩ

2.2.4.Tạo hình ảnh con đường và trường nhìn của người lái xe

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

Giải mặt đường và không gian xung quanh nó cho người lái xe một chuỗi hình ảnh và ấn tượng Sự định hướng của người lái xe dựa trên chuỗi thông tin thu nhận từ không gian đường ấy

Điểm hướng dẫn : điểm cuối cùng hay điểm xa nhất của tầm nhìn người lái xe

Sự thay đổi vị trí điểm hướng dẫn cho người lái xe biết sự chuyển động của xe

và mặt đường (trọng điểm khách quan tự nhiên)

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

Hướng phụ : tương ứng với đường chân trời tự nhiên

Hướng chính : hướng diễn biến chính của đường

Sự bố trí không gian chạy xe (đường cùng với không gian chung quanh cho đến phạm vi ảnh hưởng tới trường nhìn của lái xe) quyết định phương thức chạy xe Hình ảnh của không gian đường cần được thay đổi có mục tiêu

Trong trường hợp này nên chú ý :

- Đảm bảo mức độ chú ý không đơn điệu;

- Tránh tăng lượng thông tin đột ngột;

- Điểm hướng dẫn nên nằm ở trung tâm của trường nhìn;

- Các bộ phận phụ của con đường nên bố trí sao cho có ảnh hưởng tích cực đến phương thức chạy xe

b) Trường nhìn trên đường

Đường phải đảm bảo hướng nhìn tốt nhằm tạo cho người lái xe phán đoán đúng tình huống và nhờ đó có phương thức chạy xe an toàn Diễn biến của con đường cần phải được nhìn thấy rõ ràng, chính xác để những người lái xe lạ không bị nhầm lẫn Để tạo được một con đường 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

®iÓm dÉn

®iÓm nh×n

h íng phô

H×nh 29 H×nh d¸ng ®uêng theo c¸ch nh×n nguêi tham gia giao th«ng

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

2.3.1 Thiết kế hình học đường ô tô

Theo những quan điểm hiện đại trình bày ở trên đây, để thiết kế hình học đường cần phải phân biệt rõ hai loại đường Loại thứ nhất đường 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 đường chạy xe) Gần như trong mọi trường hợp khoảng cách này có thể đảm bảo dễ dàng trên đường vì vậy vấn đề an toàn giao thông trên các con đường loạinày là đơn giản Có thể coi rằng mô hình “ Đường – Xe “ phù hợp với loại đường này

Loại đường thứ hai đường cho xe chạy với tốc độ cao (Vtt ≥ 50 km/h) Đường tốc

độ càng cao thì ngừi lái xe đánh giá con đường và đưa 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 đường trở nên phức tạp hơn nhiều để có được một con đường chạy

xe an toàn Người lái xe không bị rơi vào tình trạng nguy hiểm do đường và giaothông gây nên

Đối với đường ô tô tốc độ cao, hình dạng chung của con đường trước mắt người lái xe, giupd họ đánh giá đúng đắn diễn biến của con đường để chọn được

phương thức chạy xe đúng đắn, kịp thời, quan trọng hơn nhiều so với từng yếu tốhình học trên từng mặt cắt riêng rẽ Một con đường an toàn được tạo nên bởi sự phối hợp có chủ ý của các yếu tố mặt cắt của đường và không gian chung quanh đường Sự phối hợp hợp lý này được tích lũy từ kinh nghiệm khai thác đường chứ ít khi được rút ra từ tính toán

a) Độ cong trên bình đồ

Ảnh hưởng của độ cong trên bình đồ đường đến tốc độ xe chạy được trình bày trên hình 30 Góc chuyển hướng 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 đường nhằm đảm bảo an toàn giao thông Đường càng thẳng thì việc đạt được tốc độ tính toán càng dễ dàng Đường thẳng làm xuất hiện nguy cơ xe chạy vượt quá tốc độ cho phép càng nhiều, đấy là mặt xấu Đường thẳng trên bình đồ cũng hay dẫn đến những đánh giá sai lầm đối với trắc dọc đường (độ dốc bị khuyếch đại) làm cho người lái xe giảm tốc xuống dưới mức cần thiết gây nên xung đột nguy hiểm từ phía sau xe

Sự phối hợp các đường cong trên bình đồ đường hình 31 phải tạo nên một con đường hài hòa để các đường cong được người lái xe đánh giá đúng

u

Độ 100m

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

tốc độ chạy xe

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 bỡnh đồ và trắc dọc đường

Cần lưu ý rằng mỗi một cỏch tổ hợp bỡnh đồ và trắc dọc đường sẽ cho một hỡnh dạng con đường nhất định như trỡnh bày trờn hỡnh 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 đềuHình ảnh đ ờng

Đ ờng cong đứng lồi

Đ ờng cong đứng lõm

Dốc đềuTrắc dọc

Hình 32.Các dạng đ ờng

Sự phối hợp lý tưởng giữa bỡnh đồ và trắc dọc được trỡnh bày trờn hỡnh 33

Bình đồ Trắc dọc

Độ dốc bị phóng đại Hình 35.Trắc dọc lồi lõm phối hợp với

bình đồ có độ cong nhỏ

Cảm giác lõm Cầu

Cảm giác lồi

Cầu a.)

b.)

Hình 36 Một đoạn thẳng ngắn trên trắc dọc(cầu)

gây cảm giác sai lầm

Trong những trường hợp phức tạp cần phải cõn nhắc nhiều phườn ỏn phối hợp giữa bỡnh đồ và trắc dọc khỏc nhau để sao cho cỏc thụng tin về đường đến với người lỏi xe kịp thời và chớnh xỏc Hỡnh 37 Trỡnh bày cỏc phương ỏn phối hợp

và hỡnh ảnh đường được tạo ra Để làm rừ hơn hỡnh ảnh đường đụi khi phải dựngđến cỏc cụng trỡnh nhõn tạo cú chủ đớch

Hình 37.Các ph ơng án phối hợp và

các hình ảnh đ ờng tạo ra

thông tin cho nguời lái xe

Tuờng hộ lan cung cấp

Đ ờng độ A

2.3.2 Thiết kế nút giao thông đường ô tô

Nút giao thông đường ôtô là nơi giao nhau của hai hay nhiều con đường ôtô Mỗi con đường toả ra từ nút giao thông và là một bộ phận của nút gọi là nhánhnút giao thông Ngã tư đường là một nút giao thông bốn nhánh Ngã ba đường lànút giao thông ba nhánh Trên mỗi nhánh nút một phía sử dụng cho xe đi vào nútgọi 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 đường ôtô được 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) được 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 được 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 được sự giao nhau của các dòng xe nhờ các côngtrình chìm (hầm) hoặc nổi (cầu) và các nhánh nối vượt 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 đếnmức cao nhất các yêu cầu sau:

- Đảm bảo an toàn giao thông,

- 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 ưu tiên thoả mãn yêu cầu an toàn giao thông.

a) Yêu cầu về an toàn giao thông

Nút giao thông đường ôtô được xem là an toàn cao nếu như nó đảm bảo chongười lái xe lần đầu đi qua nút sớm nhận biết nút giao thông khi tiếp cận nút, dễnhìn bao quát được nút, dễ hiểu được cách bố trí nút và dễ đi qua được nút

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

- Làm cho sự diễn biến bình thường của con đường đối diện bị gián đoạn

rõ rệt ở nút giao thông (ví dụ bỏ hàng cây đang chạy dọc đường, dịch xacác công trình ven đường);

- Dẫn hướng kịp thời bằng các làn xe phụ, vạch vẽ đường và đảo giaothông (phải kéo dài các làn rẽ, làn nhập, đảo giao thông khi chúng nằmtrong đường cong đứng lồi và đường cong bằng);

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

- Nhấn mạnh con đường giao cắt với con đường đang xét (bằng cáchtrồng cây hoặc hàng rào liên tục;

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

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

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

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

- Không dùng các góc giao giữa các nhánh đường là góc nhọn hoặc góctù;

- Kéo dài đảo dẫn hướng trên đường phụ đến vị trí người lái xe có thểnhìn thấy từ xa (khi ở nhánh đường phụ có bố trí đường cong bằng);3/ Phải áp dụng các biện pháp sau đây để người lái xe dễ dàng hiểu được nútgiao thông :

- Đường chính và đường phụ nên khác nhau rõ ràng trong phạm vi nút đểngười lái xe hiểu được cách điều khiển giao thông ưu tiên ở nút;

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

- Hướng dẫn tầm nhìn bằng cách làm nổi bật các cạnh đảo, cạnh bó vỉa,vạch kẻ đường và các thiết bị dẫn hướng khác;

- Các biển báo phải rõ ràng, dễ nhìn;

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

- Không được để cho người lái xe đồng thời phải đưa ra nhiều quyết địnhhoặc là các quyết định nối tiếp nhau cách nhau dưới 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 được dẫn bằng vạch kẻđường;

- Phải đảm bảo đủ diện tích đường và không gian cho mỗi một hoạtđộng chạy xe (rẽ, nhập, tách, vượt qua nút);

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

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

- Các cạnh đảo, các mép làn xe không được trờm vào làn xe liền kề.Những nút giao thông không thoả mãn các yêu cầu nói trên được xem là nút giaothông thiếu an toàn cần phải có biện pháp xử lý đặc biệt kể cả việc hạn chế tốc

độ chạy 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 như một haynhiều dòng xe không ưu tiên (hay gọi là dòng phụ) không đủ khả năng thông xe(thời gian chờ đợi lâu hoặc hàng xe chờ quá dài) Người thiết kế nên lựa chọnmột phương pháp tin tưởng để kiểm tra khả năng thông xe của nút giao thông

Có thể dùng công thức sau đây để kiểm tra khả năng thông xe của một dòng phụ:

Trong công thức trên :

N là khả năng thông xe của một dòng phụ (xe/h);

e là cơ số logarit tự nhiên;

mc là cường độ xe (xe/s) của dòng chính có liên quan đến hoạt động chạy

xe của dòng phụ;

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

(Xe/h) (1)

−m c∗t0

tf

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 phương án nút giao thông về mặt kinh tế Phải tính xem vớinhững chi phí như thế nào để nút giao thông đảm bảo được an toàn giao thông vànăng lực thông xe trong quá trình khai thác

Nếu không có yêu cầu gì đặc biệt thì phương án thiết kế phải đảm bảo đượcnguyên tắc tổng giá thành xây dựng và các chi phí khai thác nút giao thông saunày là nhỏ nhất

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

- Phải tuân theo các quy định tương ứng của tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô

và tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô cao tốc

- Nên ưu tiên lựa chọn loại nút giao thông sử dụng theo chỉ dẫn sau : cácđường hai làn xe giao với nhau, đường hai làn xe cấp thấp (Vtt,40km/h)giao với đường 4 hay nhiều làn xe nên sử dụng nút giao thông cùng mức.Đường bốn hay nhiều làn xe, đường cao tốc loại B giao với nhau hoặcđường hai làn xe giao nhau với đường cao tốc loại A, loại B nên sử dụngnút giao thông nửa khác mức Các đường cao tốc loại A giao với nhau,đường cao tốc loại B giao với đường cao tốc loại A phải dùng nút giaothông khác mức hoàn chỉnh

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 vàochức năng của đường (cường độ và diễn biến của các dòng giao thông, chất

- Việc bố trí biển báo, biển hướng dẫn giao thông rất quan trọng đối với việclựa chọn dạng nút giao thông hợp lý, định khoảng cách giưã các nút và cầnphải lưu ý đầu tiên khi thiết kế.

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

1/ Khi thiết kế đường mới và cải tạo đường cũ không được thiết kế nút giaothông cùng mức có nhiều hơn bốn nhánh nút (ngã năm, ngã sáu )

- Nếu nút giao thông có nhiều hơn bốn nhánh đường thì phải đưa về dạng ngã

ba hay ngã tư bằng cách gộp một số nhánh đường lại với nhau Tại vị trí nútgiao thông khi đó sẽ xuất hiện thêm một hay nhiều nút mới Phải thiết kế cácnút này như một cụm nút giao thông cùng mức có liên hệ chặt chẽ với nhau

- Đường mới sẽ làm không được nối trực tiếp vào nút giao thông cùng mứctrên đường cũ hiện đã có 4 nhánh hoặc trên 4 nhánh đường;

2/ Góc hợp thành bởi các con đường giao nhau ở nút giao thông cùng mức (gócgiao ) phải là góc vuông hoặc gần với góc vuông (600 =  = 1200) đối với cácnút giao thông xây dựng mới Đối với các nút giao thông cải tạo, góc giao giữacác đường không được nhỏ hơn 450

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

Chỉ được phép đặt nút giao thông cùng mức tại vị trí các con đường giao nhauđạt tiêu chuẩn hình học tuyến từ thông thường trở lên

3/ Phải lựa chọn hình thức nút giao thông cùng mức căn cứ vào tốc độ xe đi vàonút, lưu lượng xe của các đường giao nhau, thành phần giao thông và tầm quantrọng của nút trong mạng lưới đường, đồng thời phải kết hợp với địa hình, điềukiện sử dụng đất và khả năng đầu tư

Đối với nút giao thông cùng mức trước hết phải ưu tiên bảo đảm điều kiện chạy

xe thuận lợi cho các dòng giao thông trên đường chính hoặc dòng xe có lượnggiao thông lớn