PHAN CAO THỌ Khoa XD Cầu Đường, Trường Đại Học Bách Khoa TÓM TẮT Thông qua việc phân tích kết quả nghiên cứu về nút giao thông hình xuyến của các tác giả trên thế giới và bằng phương
Trang 1TỐI ƯU HÓA KÍCH THƯỚC NÚT GIAO THÔNG HÌNH XUYẾN
TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
OPTIMIZING DEMENSIONS OF ROUNDABOUTS IN DA NANG CITY
KS NGUYỄN PHƯỚC QUÝ DUY - Cựu sinh viên 00X3C
Công ty CP TVXD CTGT 5
TS PHAN CAO THỌ
Khoa XD Cầu Đường, Trường Đại Học Bách Khoa
TÓM TẮT
Thông qua việc phân tích kết quả nghiên cứu về nút giao thông hình xuyến của các tác giả trên thế giới và bằng phương pháp thực nghiệm quan trắc trực tiếp dòng xe trên các nhánh dẫn vào nút và trong nút, một phần mềm được xây dựng với mục đích tối ưu hoá kích thước của nút giao thông hình xuyến Phần mềm được đặt tên là RDP viết bằng ngôn ngữ Microsoft Visual Basic 6.0 chạy trên môi trường Window
ABSTRACT
The theme introduces the solutions of roundabouts design in Danang area By analysing the result of roundabouts research of many authors all over the world and by directed observing the stream of vehicles on leg approaches to intersection and inside intersection point The result
of this research is foundation to establish a software It has a purpose to aptimize the dimension
of roundabouts It' s called RDP( Roundabout Design Program), and is written in Microsolf Visual Basic 6.0, runs with Window
1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Cũng như những thành phố lớn trong nước, Đà Nẵng là một thành phố có nhịp độ tăng trưởng kinh tế nhanh, kéo theo các phương tiện giao thông tăng lên rất nhanh, trong khi đó cơ sở hạ tầng lại không theo kịp Vì thế ùn tắc và tai nạn giao thông đã trở nên khá phổ biến, nhất là tại các nút giao nhau Để giải quyết vấn đề này thành phố đã và đang tìm
ra những hình thức nút giao hợp lý để thay thế những nút giao cũ không còn khả năng đáp ứng nhu cầu vận tải đang ngày càng tăng cao Giải pháp nút hình xuyến là một hướng đang được xem xét do những lợi ích mà nó mang lại như: tăng khả năng thông hành, mức
độ an toàn cao, giảm thời gian chậm xe Tuy nhiên việc thiết kế hoàn chỉnh một nút giao thông từ khâu lập dự án đến thiết kế kỹ thuật, dự toán phải trải qua rất nhiều ý tưởng về hình dáng kích thước, những phép tính về kỹ thuật về kinh tế và đặc biệt tính thẩm mỹ của nút Hiện nay trên thế giới đã có rất nhiều phần mềm được xây dựng để tính toán thiết kế nút giao thông hình xuyến nhưng ở nước ta thì chưa có một phần mềm nào.Việc ứng dụng các phần mềm của nước ngoài trong việc tính toán thiết kế nút giao thông hình xuyến ở các đô thị Việt Nam là điều không thể do điều kiện dòng xe ở nước ta khác hẳn với dòng xe ở đô thị các nước Như vậy việc xây dựng một phần mềm với các thông số được lấy theo điều kiện giao thông ở nước ta giúp người thiết kế giảm bớt khó khăn trong việc tính toán thiết kế nút giao thng hình xuyến, có nhiều cơ hội để lựa chọn giải pháp thiết kế là một điều cần thiết
2 THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH
2.1 Sơ đồ khối tổng quát của chương trình RDP
Trang 2Sau khi đê nghiín cứu vă phđn tích về loại hình nút giao thông hình xuyến chúng tôi đê xđy dựng phần mềm RDP, phần mềm hoạt động theo sơ đồ sau:
Bắt đầu
-Góc giao giữa các nhánh dẫn -Bề rộng các nhánh dẫn,đường quanh đảo -Bán kính đảo trung tâm
-Thành phần dòng xe trên nhánh dẫn -Tỉ lệ xe rẽvào các nhánh dẫn
Tính toán lưu lượng
xe trên các nhánh dẫn
Số nhánh dẫn 2< n <9
Không thiết kế được Nằm ngoài phạm vi
chương trình Kết thúc Kết thúc
n > 8
n < 3
Tính lưu lượng dòng xung đột (Q c )
Tỉ lệ xe tải nặng hv(%) < 15 %
Nhập các kích thước hình học tại cửa vào
Tính KNTH theo công thức Kimber
Yes No
Tính -khoảng hở tới hạn (t c )
- thời gian trộn dòng (t f )
Tính KNTH của nhánh dẫn theo HCM
Tính thời gian chậm xe d
Tính hệ số phục vụ Z
d < d gh
Z < Z gh
Yes
Yes
No
No
Tính lại kích thước đảo trung tâm, bề rộng đường quanh đảo
Vẽ nút hình xuyến
Bắt đầu
Trang 3Hình 1 Sơ đồ thuật toán của chương trình
Hình 2 Giao diện giới thiệu về chương trình
2.2 Phạm vi xử dụng của phần mềm
Phần mềm RDP được lập trình để tính toán thiết kế nút giao thông hình xuyến trong điều kiện giao thông đô thị nước ta nhưng số lượng các nhánh dẫn vào nút không vượt quá 8 nhánh Phần mềm chỉ sử dựng được đối với những loại hình nút giao thông hình xuyến có đảo trung tâm là hình tròn chứ chưa xét đến hình elíp, hình chữ nhật
2.3 Yêu cầu đối với phần mềm RDP
- Phải có khả năng tính toán theo điều kiện giao thông đô thị nước ta một cách chính xác và nhanh chóng
- Phải có khả năng lưu nhập xuất dữ liệu
- Phải có giao diện dể nhìn, thân thiện với người sử dụng
2.4 Các chức năng chính của phần mềm RDP
Đối với phầm mềm RDP có thể được dùng để tính toán thiết kế mới hay đánh giá hiện trạng của một nút giao hình xuyến đang sử dụng
- Nhập các số liệu đầu vào về điều kiện đường (số nhánh dẫn vào nút, bề rộng các nhánh dẫn vào nút,vạch bộ hành…)
- Nhập các số liệu đầu vào về điều kiện giao thông (lưu lượng xe chạy theo từng nhánh dẫn)
- Nhập các thông số để tính toán các chỉ tiêu khai thác
- Nhập các tiêu chuẩn thiết kế (khi thiết kế nút giao mới)
Các kết quả của phần mềm RDP:
Đối với thiết kế mới :
- Với các số liệu đầu vào chương trình sẽ đưa ra được kích thước tối ưu của đảo trung tâm, bề rộng làn đường quanh đảo và từ đó tính toán các chỉ tiêu khai thác của nút giao Cuối cùng chương trình sẽ vẽ ra mặt bằng nút giao
Đối với thiết kế cải tạo :
Trang 4- Sau khi nhập các số liệu đầu vào thu thập từ thực tế hiện trạng nút giao cần cải tạo, chương trình sẽ tính toán các chỉ tiêu khai thác của nút giao tại thời thời điểm hiện tại
và trong tương lai (khả năng thông hành, hệ số tai nạn, thời gian chậm xe…) Từ kết quả tính được chương trình sẽ đưa ra kết quả đánh giá về nút giao xem có cần cải tạo lại hay không Nếu nút giao cần được cải tạo thì chương trình sẽ tính toán để đưa ra kích thước hợp lý của nút giao
2.5 Các chỉ tiêu chính dùng trong việc tính toán thiết kế
Kích thước đảo trung tâm:
Bán kính đảo trung tâm được xác định từ hai điều kiện sau:
- Theo điều kiện bán kính vòng xe tối thiểu
- Theo điều kiện chu vi đảo đủ để bố trí các đoạn chuyển làn
Bề rộng phần đường xe chạy quanh đảo trung tâm:
Bề rộng một làn xe của phần đường xe chạy quanh đảo trung tâm thường lấy từ 3,5
- 4 m Số làn xe phụ thuộc vào lưu lượng xe có nhu cầu chuyển làn tại mặt cắt tính toán (W1 và W2) và lưu lượng xe không có nhu cầu chuyển làn (F1 và F2)
Vận tốc thiết kế: Tốc độ thiết kế của nút hình xuyến tuỳ thuộc vào tốc độ xe chạy trên các nhánh dẫn hay nói cách khác là tuỳ thuộc vào cấp đường của nhánh dẫn vào nút.Tốc độ thiết kế của nút hình xuyến không nên quá 40 km/h do đặc điểm của dòng xe nhiều thành phần của thành phố
Vạch kẻ, biển báo biển báo phải được tổ chức hợp lý và dể nhận biết để hướng dẫn người đi đường
Nghiên cứu lựa chọn các phương pháp tính các chỉ tiêu của nút hình xuyến trên địa bàn thành phố Đà Nẵng
- Để tính KNTH của nút hình xuyến ta có thể sử dụng một trong hai công thức tính của Kimber hay HCM2000 tuỳ theo loại hình nút hình xuyến (nút hình xuyến kiểu cũ hay nút hình xuyến kiểu mới) và tỉ lệ xe ôtô trong dòng xe
Nếu nút hình xuyến có tỉ lệ thành phần xe ôtô trong dòng xe nhỏ hơn 15% thì KNTH được tính theo công thức của Kimber:
Q e = k.(F-f c Q c ) ( xcqđ/h)
Nếu nút hình xuyến hiện đại có tỉ lệ thành phần xe ôtô trong dòng xe lớn hơn 15% thì KNTH được tính theo công thức của HCM2000:
3600 /
3600 / 1
.
t c
c
t v
t v c a
e
e v
−
−
= ( xcqđ/h)
- Tính thời gian chậm xe của nút hình xuyến theo công thức:
⎥
⎥
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ +
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
+
− +
=
T C
q C C
q C
q T C
d
e e
e
450
3600 1
1 900
Trang 5
Hình 3 Nhập các thông số về điều kiện đường và điều kiện giao thông
Hình 4 Dialog kết quả tính toán và mặt bằng nút giao
3 VÍ DỤ TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG
Tính toán kiểm tra nút hình xuyến Núi Thành - Duy Tân - Nguyễn Văn Trỗi
Ngã Tư Quân Đoàn là nút hình xuyến thuộc nhóm 3: Đường phố chính cấp II giao với đường phố chính cấp II Thế nhưng kích thước hình học của nút giao này không đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật (bán kính đảo trung tâm quá nhỏ), hệ thống biển báo, vạch kẻ quá sơ sài do đó đã gây ra nhiều bất cập đối với người sử dụng Đặc biệt vào giờ cao điểm khi lượng xe vào nút tăng lên thì tổn thất thời gian của lái xe lớn Sau khi sử dụng phần mềm RDP tính toán các chỉ tiêu kinh tế ở năm hiện tại và năm tương lai ta thấy rằng hiện tại nạn ùn tắc chưa xảy ra thường xuyên nhưng trong vài năm tới thì nạn ùn tắc tại đây có thể sẽ trở thành một vấn đề nan giải Do đó nút cần được cải tạo
Bảng 1 Hệ số mức độ phục vụ của 4 nhánh dẫn với kích thước hiện nay
Nhánh dẫn 3 1039 1327 1237 1130 0.83 1.17
Tiểu La
2 tháng 9
Duy Tân
Nguyễn Văn Trỗi
Trang 6Với các kết quả như vậy chương trình sẽ đề nghị nên cải tạo nút giao thông hình xuyến Ngã Tư Quân Đoàn thành nút hình xuyến kiểu mới với đường kính đảo trung tâm (D=18.5m) và bề rộng làn đường quanh đảo là (B=10.5m) Với các kích thước này thì nút
giao sẽ không còn xảy ra ùn tắc trong các năm tới
Bảng 2 Hệ số mức độ phục vụ của 4 nhánh dẫn sau cải tạo
4 KẾT LUẬN
Việc tính toán các chỉ tiêu của nút hình xuyến là một việc làm rất cần thiết trong thiết kế cải tạo hay thiết kế mới Nhưng quá trình tính toán gặp nhiều khó khăn và đôi khi kết quả mang lại không chính xác do có nhiều tham số trong công thức tính Phần mềm RDP thiết kế tối ưu kích thước của nút giao thông hình xuyến góp phàn giảm bớt khối lượng tính toán và mang lại kết quả chính xác hơn
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Đỗ Bá Chương, "Kỹ thuật giao thông", Đại học xây dựng, 1996
[2] Tho, Phancao, “Integrating Vietnam transport engineering with the World: Some results of researching on the Signalized intersection in large Urbans of Vietnam” in Halong
Vietnam, 9/2005
[3] Nguyễn Xuân Vinh, "Nút giao thông" , Nhà xuất bản giao thông vận tải
[4] Troutbeck, R.J., “Capacity and Delays at Roundabouts-A Literature Review ” Australian
Road Research Board, 14(4) (1984)
[5] Kimber, R.M., “The Traffic Capacity of Roundabouts ” Transport and Road Research
Laboratory Report 942 (1980)
