Nghiên cứu đề xuất lựa chọn các yếu tố hình học trong thiết kế đường theo quan điểm an toàn giao thông trên các tuyến đường đèo dốc vùng núi

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRỊNH ĐỨC LIÊM NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN CÁC YẾU TỐ HÌNH HỌC TRONG THIẾT KẾ ĐƯỜNG THEO QUAN ĐIỂM AN TOÀN GIAO THÔNG TRÊN CÁC TUYẾN ĐƯỜNG ĐÈO

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRỊNH ĐỨC LIÊM

NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN CÁC YẾU TỐ HÌNH HỌC TRONG THIẾT KẾ ĐƯỜNG THEO QUAN ĐIỂM AN TOÀN GIAO THÔNG TRÊN CÁC

TUYẾN ĐƯỜNG ĐÈO DỐC VÙNG NÚI

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG

Đà Nẵng - Năm 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học:

Trường Đại học Bách khoa vào ngày … tháng …… năm 2018

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

− Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học

Bách khoa

− Thư viện Khoa Kỹ thuật xây dựng công trình giao thông – Đại

học Bách khoa

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Tai nạn giao thông có đặc thù là không thể quan sát trực tiếp ngoài hiện trường do việc xảy ra tai nạn là rất ngẫu nhiên về không gian và thời gian Trong quá trình phân tích tai nạn giao thông xuất

hiện 3 yếu tố cơ bản tác động qua lại với nhau đó là: Người điều khiển xe – Phương tiện giao thông – Điều kiện đường xá

Các nghiên cứu trên thế giới đã chỉ ra mối quan hệ giữa các yếu

tố hình học tuyến tới tai nạn giao thông trên đường ô tô thông thường

và đường đô thị Các nghiên cứu trên được xét đối với các điều kiện đường được thiết kế đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Chưa có nhiều nghiên cứu đối với các điều kiện đường được châm trước trong quá trình thiết kế hoặc không tuân thủ đầy đủ các quy định trong tiêu chuẩn thiết kế

2 Mục tiêu nghiên cứu

Thông qua việc nghiên cứu mối quan hệ giữa các yếu tố kỹ thuật của đoạn tuyến Km1407-Km1434 đường Hồ Chí Minh ảnh hưởng đến tai nạn giao thông từ đó đề xuất lựa chọn các yếu tố hình học tuyến trong công tác thiết kế theo quan điểm ATGT và đưa ra khuyến cáo đối với công tác thiết kế mới, thiết kế tăng cường đảm bảo ATGT trên các tuyến đường đèo dốc vùng núi từ đó có những giải pháp khắc phu ̣c để nâng cao ATGT ta ̣i các tuyến đường, giảm thiểu TNGT cho đoạn tuyến khai thác, quản lý

3 Phương pháp nghiên cứu

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

a Đối tượng nghiên cứu

b Phạm vi nghiên cứu

- Đoạn tuyến Km1407-Km1434 đường Hồ Chí Minh

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

6 Khung nghiên cứu của đề tài

7 Bố cục luận văn

Chương 1 - TỔNG QUAN

1.1 Khái quát chung về an toàn giao thông

1.1.1 An toàn giao thông đường bộ

An toàn giao thông đường bộ (Road Traffic Safety) giới hạn phạm vi nghiên cứu hẹp hơn đó là: nghiên cứu về an toàn của người tham gia giao thông đường bộ (người lái, hành khách và người đi bộ), của các loại phương tiện giao thông đường bộ, kết cấu hạ tầng, giao thông đường bộ và an toàn môi trường

Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố đến tai nạn giao thông đường ô tô đã và đang được nhiều nhóm ngành khoa học khác nhau quan tâm, bao gồm nhiều lĩnh vực phân tích khác nhau: Nhóm các nhà nghiên cứu xã hội học và tâm lý học; các nhà nghiên cứu động

cơ ô tô; các nhà phân tích chiến lược và chính sách giao thông; các

kỹ sư xây dựng đường ô tô

1.1.2 Thiết kế hình học tuyến theo quan điểm An toàn giao thông

Đường ô tô là một công trình lớn, có thời gian tồn tại lâu dài và được xã hội sử dụng Vì vậy không thể quan niệm đơn giản đường là một không gian đủ để thông xe mà nó là một môi trường lao động của người lái xe Do đó, việc thiết kế các yếu tố hình học tuyến đảm bảo theo quy trình là không đủ mà phải tạo điều kiện lao động tốt cho người lái, không chóng bị mệt mỏi, không chủ quan đến mức dễ buồn ngủ, tạo hứng thú cho người lái xe và hành khách ngồi trên xe Các phương án thiết kế vừa đảm bảo khả năng thực hiện đầy đủ chất lượng khai thác vận tải của ô tô đồng thời loại bỏ được các chỗ không thuận lợi cho xe chạy và còn tùy vào khả năng mà tạo ra điều kiện chạy xe an toàn ngay cả trong trường hợp người lái có hành động sai lầm Nói một cách khác, khi thiết kế đường chúng ta không cần bắt người lái phải điều chỉnh thiếu sót của đường bằng cách thay đổi chế độ lái xe Ngược lại đường phải tuân theo người lái xe và làm giảm nhẹ công việc chạy xe của họ Quan điểm này được gọi chung

là quan điểm an toàn giao thông và ngày càng phổ biến trên thế giới

1.1.3 Chỉ tiêu đánh giá mức độ An toàn giao thông

1.1.4 Đặc trưng tai nạn trong mối quan hệ với lưu lượng giao thông

1.1.5 Đặc trưng tai nạn trong mối quan hệ với yếu tố hình học đường ô tô

1.2 Ảnh hưởng của các yếu tố hình học của tuyến đến an toàn chạy xe

1.2.1 Ảnh hưởng của yếu tố bình đồ tuyến:

1.2.2 Ảnh hưởng của các yếu tố trắc dọc

1.2.3 Ảnh hưởng của các yếu tố trắc ngang:

1.3 Kết luận chương 1

Thiết kế hình học tuyến và khai thác đường bộ trên quan điểm

an toàn giao thông về mọi phương diện (an toàn cho lái xe, an toàn cho các phương tiện giao thông, an toàn trong bất kỳ điều kiện thời tiết và đặc biệt là an toàn do các điều kiện đường sá được tạo nên bởi các đồ án thiết kế có chất lượng tốt nhất) đã được rất nhiều nước trên thế giới nghiên cứu và đề ra các tiêu chí đánh giá cho các đồ án thiết

kế đường bộ Các quan điểm thiết kế này cần được nghiên cứu, đánh giá và áp dụng phù hợp với thực tiễn nước ta bắt đầu từ khâu lập dự

án thiết kế mới cho đến công tác quản lý sửa chữa nâng cấp, cải tạo các tuyến QL để đảm bảo an toàn giao thông cho người và phương tiện lưu thông

Chương 2 - PHÂN TÍCH CÁC KẾT QUẢ KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM TRÊN ĐOẠN KM1407-KM1434,

trọng trong việc thu thập các yếu tố hình học của tuyến, điều kiện đường và yếu tố khác có liên quan đến tai nạn giao thông đã xảy ra hay có nguy cơ làm mất ATGT và từ đó xác định rõ được nguyên nhân xảy ra TNGT, đưa ra các giải pháp hợp lý để thiết kế, cải tạo các yếu tố hình học đường hay thay đổi phương án tổ chức giao thông sẽ tạo ra khả năng ngăn ngừa được các rủi ro cho xe chạy trên đường và nâng cao được an toàn giao thông

Chương 3 - PHÂN TÍCH QUAN HỆ GIỮA CÁC YẾU TỐ HÌNH HỌC ĐƯỜNG ẢNH HƯỞNG ĐẾN TAI NẠN GIAO THÔNG TRÊN ĐOẠN KM1407-KM1434, ĐƯỜNG

TNGT có mối quan hệ rất trặt trẽ với bán kính đường cong nằm,

độ dốc dọc, tầm nhìn thấy xe ngược chiều S2 và độ mở rộng mặt đường; trong đó nguyên nhân chính gây TNGT là độ dốc dọc lớn và dài; bán kính đường cong nhỏ, các yếu tố ảnh hưởng là tầm nhìn S2

và độ mở rộng mặt đường

Chính vì vậy khi xem xét phân tính ảnh hưởng của các yếu tố hình học này cần xem xét một cách độc lập đồng thời phải xem xét ảnh hưởng của các yếu tố ảnh hưởng trên nền các yếu tố chính đó

3.2 Ảnh hưởng của các yếu tố bình đồ đến tai nạn giao thông 3.2.1 Ảnh hưởng của bán kính đường cong nằm đến TNGT

Bảng 3.1: Bảng thống kê bán kính đường cong liên quan tới TNGT

2 40m ≤ R < 60m 31 15.05% 19 11.3%

3 60m ≤ R < 90m 87 42.23% 105 62.5%

4 90m ≤ R < 125m 21 10.19% 18 10.7%

TT Hạng mục Số đường cong Tai nạn

5 125m ≤ R < 175m 26 12.62% 9 5.4%

6 175m ≤ R < 250m 14 6.80% 8 4.8%

7 250m ≤ R < 400m 12 5.83% 7 4.2%

Dựa vào bảng 3.1 nhận thấy TNGT tuân theo quy luật là bán

kính đường cong nằm càng nhỏ thì tai na ̣n xe cha ̣y càng tăng Trong

đó TNGT xảy ra chủ yếu xảy ra với các bán kính đường cong nằm có

Mối quan hệ giữa AR với tầm nhìn chạy xe tại các đường cong

có bán kính R ≤ 60m được thể hiện qua công thức hồi quy Growth có

có R < 60m.

4.329 0.032*

Mối quan hệ giữa AR với độ mở rộng mặt đường tại các đường cong có bán kính R ≤ 60m được thể hiện qua công thức hồi quy Inverse có hệ số tương quan lớn nhất R2 = 0.844

(3.2)

Nhận xét: Trong khoảng bán kính R < 60m, khi độ mở rộng mặt đường tăng lên thì TNGT cũng có xu hướng giảm Đối với độ mở rộng mặt đường W < 1.2m, TNGT có xu hướng tăng đột biến Khi W

>2.0m ảnh hưởng của W tới AR là không nhiều Do đó khi thiết kế châm trước bán kính đường cong nằm cho các đường cong có R

<60m không sử dụng độ mở rộng mặt đường W ≤ 1.5m, ngoài ra việc tăng độ mở rộng mặt đường trong khoảng từ (1.5 – 3) không làm giảm sâu AR do đó cần phải kết hợp với các biện pháp khác

b Bán kính đường cong nằm 60 ≤ R<90m

b1 Ảnh hưởng của tầm nhìn tới TNGT trên các đường cong có bán kính 60 ≤R<90m

Hình 3.3: Quan hệ giữa AR và tầm nhìn S2 đối với các đường cong có 60

≤R<90m

Mối quan hệ giữa số TNGT AR với tầm nhìn chạy xe tại các đường cong có bán kính R ≤ 60 được thể hiện qua công thức hồi quy Growth có hệ số tương quan lớn nhất R2 = 0.746

(3.3)

Nhận xét: Trong khoảng bán kính 60 ≤R<90m, khi tầm nhìn S2

tăng lên thì TNGT cũng có xu hướng giảm đi S2 ảnh hưởng rõ rệt đến AR trong khoảng từ (60-90)m Với S =115m thì AR ≈ 1 Khi S2

>115m thì ảnh hưởng của S tới AR không còn nhiều Trong trường hợp phải châm trước tầm nhìn cho các đường cong có 60 ≤ R <90m nên lựa chọn S ≥ 115m

b2 Ảnh hưởng của độ mở rộng mặt đường tới TNGT trên các đường cong có bán kính 60 ≤R<90m

Hình 3.4: Quan hệ giữa AR và độ mở rộng mặt đường W tại các đường cong có 60 ≤R<90m

Mối quan hệ giữa AR với độ mở rộng mặt đường tại các đường

cong có bán kính 60 ≤R<90m được thể hiện qua công thức hồi quy

Inverse có hệ số tương quan lớn nhất R2 = 0.763

(3.4)

Nhận xét: Trong khoảng bán kính 60 ≤ R<90m, khi độ mở rộng

mặt đường tăng lên thì TNGT có xu hướng giảm Đối với độ mở rộng mặt đường W < 1.2m, TNGT có xu hướng tăng đột biến Khi

độ mở rộng mặt đường W >2m, AR giảm rõ rệt Với W = 2.5m thì

AR ≈ 1 Với W > 2.5m ảnh hưởng của W tới AR là không nhiều Trong trường hợp phải châm trước độ mở rộng mặt đường cho các

đường cong có 60 ≤R<90m nên lựa chọn W ≥ 2m Trong mọi trưởng

hợp không sử dụng W <1.5m

b3 Ảnh hưởng kết hợp của tầm nhìn S2 và độ mở rộng mặt đường trên các đường cong có bán kính 60 ≤ R<90m tới TNGT

Mối quan hệ giữa AR với tầm nhìn S và độ mở rộng mặt đường

W được thể hiện trong công thức hồi qui (có hệ số tương quan lớn nhất R2 = 0.728) như sau:

(3.5) Theo công thứ c thực nghiê ̣m (3.5) Nhậy thấy, cả S và W đều có ảnh hưởng tới AR, trong đó ảnh hưởng của S lớn hơn so với ảnh hưởng của W Điều này cũng phù hợp với thực tế là trên các tuyến đường đèo dốc thì việc đảm bảo tầm nhìn sẽ giúp lái xe làm chủ tình huống và có đủ thời gian để xử lý khi gặp tình huống khẩn cấp Khi

thiết kế các tuyến đường đèo dốc có R trong khoảng 60 ≤ R<90m thì

nên ưu tiên đảm bảo tầm nhìn trong đường cong nằm Trong trường hợp có châm trước tầm nhìn thì không nên sử dụng S < 115m đồng thời cần mở rộng mặt đường đủ lớn để giảm TNGT

c Bán kính đường cong nằm 90 ≤ R<125m

c1 Ảnh hưởng của tầm nhìn trên các đường cong có bán kính

90 ≤ R<125m

Hình 3.5: Quan hệ giữa AR và tầm nhìn S2 đối với các đường cong có 90 ≤ R<125m

Mối quan hệ giữa số TNGT AR với tầm nhìn chạy xe tại các

đường cong có bán kính 90 ≤ R<125m được thể hiện qua công thức

hồi quy Growth có hệ số tương quan lớn nhất R2 = 0.739

(3.6)

Nhận xét: Trong khoảng bán kính 90 ≤R<125m, khi tầm nhìn

S2 tăng lên thì TNGT cũng có xu hướng giảm đi S2 ảnh hưởng rõ rệt đến AR trong khoảng từ (60-100)m Với S =120m thì AR ≈ 1 Khi S2 >140m thì ảnh hưởng của S tới AR không còn nhiều Trong

trường hợp phải châm trước tầm nhìn cho các đường cong có 90

5.448 0.045*

Mối quan hệ giữa AR với độ mở rộng mặt đường tại các đường

cong có bán kính 90 ≤ R<125m được thể hiện qua công thức hồi quy

Inverse có hệ số tương quan lớn nhất R2 = 0.86

(3.7)

Nhận xét: Trong khoảng bán kính 90 ≤ R<125m, khi độ mở

rộng mặt đường tăng lên thì TNGT cũng có xu hướng giảm Đối với

độ mở rộng mặt đường W < 1.2m, TNGT có xu hướng tăng đột biến Khi W > 2.0m ảnh hưởng của W tới AR là không nhiều Do đó khi thiết kế châm trước bán kính đường cong nằm cho các đường cong

có R <60m không sử dụng độ mở rộng mặt đường W ≤ 1.5m, ngoài

ra việc tăng độ mở rộng mặt đường trong khoảng từ (1.5 – 3) không làm giảm sâu AR do đó cần phải kết hợp với các biện pháp khác

Từ các công thức thực nghiệm (3.2), (3.4) và (3.7) nhận thấy, khi bán kính R càng tăng thì ảnh hưởng của W đối với TNGT cũng tăng lên, điều này phản ánh thực tế rằng, khi điều kiện chạy xe tốt hơn ( R tăng) thì tốc độ xe chạy cũng tăng lên và khi đó độ mở rộng mặt đường tăng lên sẽ tạo điều kiện cho lái xe tránh nhau hoặc lái xe

có đủ không gian để xử lý tình huống khi gặp sự cố

3.2.2 Ảnh hưởng của tầm nhìn thấy xe ngược chiều S2 đến TNGT

Khoảng cách tầm nhìn trên bình đồ là yếu tố quan tro ̣ng ảnh hưởng đến ATGT, tầm nhìn không bảo đảm ta ̣i các đường cong bán

kính nhỏ khi các xe vươ ̣t nhau hoă ̣c khi 2 xe ngươ ̣c chiều cùng đi vào đường cong là mô ̣t trong những nguyên nhân xảy ra TNGT

Tổng hợp số liê ̣u tầm nhìn tại các đường cong nằm tại Bảng 2.11 là cở sở đánh giá sự ảnh hưởng tầm nhìn đối với ATGT

Mối quan hệ giữa số vu ̣ tai na ̣n và tầm nhìn (S) trong đường cong nằm được thể hiện công thức hồi qui như sau:

(3.8)

Từ công thức (3.8) ta nhâ ̣n thấy khi tầm nhìn (S) tăng lên số vu ̣ TNGT giảm xuống Tại các đường cong có S = (80-110)m tai nạn xảy ra nhiều nhưng cường độ là không cao Điều này phản ánh đúng với thực tế trên tuyến đó là các vị trí xảy ra ≥ 5 vụ TNGT đều tập trung ở các đường cong có tầm nhìn S < 80m

* Kết luâ ̣n: Tại các đường cong có tầm nhìn S < 80m, khả năng

chạy xe không an toàn ta ̣i các đường cong bán kính nhỏ, với tầm nhìn S=(120-150)m, TNGT giảm xuống, an toàn cha ̣y xe ta ̣i các đường cong được đảm bảo

3.3 Ảnh hưởng của yếu tố trắc dọc đến TNGT

Mối quan hệ giữa độ dốc dọc tại các đường cong trên đoạn tuyến nghiên cứu được thể hiện thông qua quan hệ tương quan AR

AR Khi độ dốc dọc > 8% độ dốc dọc ảnh hưởng rất lớn đến AR Trong phạm vi luận văn, tác giả tập trung vào ảnh hưởng của tầm nhìn thầy xe ngược chiều và độ mở rộng mặt đường đến TNGT trên các đoạn dốc dọc Như vậy, TNGT trên các đoạn dốc dọc ≥ 6% chiếm tới 83.3% số vụ TNGT Vì vậy, cần tập trung xem xét ảnh hưởng của độ dốc dọc ≥ 6% tới TNGT

5.41-0.044*S

3.2.1 Độ dốc dọc 6% ≤ Id<8%m

3.2.1.1 Ảnh hưởng của tầm nhìn tới TNGT trên các đường cong có độ dốc dọc 6% ≤ Id<8%

Hình 3.9: Quan hệ giữa AR và tầm nhìn S2 đối với các đường cong có 6% ≤ Id<8%

Mối quan hệ giữa số TNGT AR với tầm nhìn chạy xe tại các đường cong có độ dốc dọc trong khảng (6-8)% được thể hiện qua công thức hồi quy Growth có hệ số tương quan lớn nhất R2 = 0.777

(3.9)

Nhận xét: Trong khoảng bán kính 6% ≤ Id<8%, khi tầm nhìn S

tăng lên thì TNGT có xu hướng giảm đi S ảnh hưởng rõ rệt đến AR trong khoảng từ (60-90)m Với S =120m thì AR ≈ 1 Khi S2 >130m thì ảnh hưởng của S tới AR không còn nhiều Trong trường hợp phải

châm trước tầm nhìn cho các đường cong có 6% ≤ Id<8% nên lựa

Mối quan hệ giữa AR với độ mở rộng mặt đường tại các đường

cong có độ dốc dọc 6% ≤ Id<8% được thể hiện qua công thức hồi

quy Inverse có hệ số tương quan lớn nhất R2 = 0.85

(3.10)

Nhận xét: Trong khoảng bán kính 6% ≤ Id<8%, khi độ mở rộng

mặt đường tăng lên thì TNGT có xu hướng giảm Đối với độ mở rộng mặt đường W < 1.2m, TNGT có xu hướng tăng đột biến Khi

độ mở rộng mặt đường W >2m, AR giảm rõ rệt Với W = 3.2m thì

AR ≈ 1 Với W > 2.5m ảnh hưởng của W tới AR là không nhiều Trong trường hợp phải châm trước độ mở rộng mặt đường cho các

đường cong có 6% ≤ Id<8% nên lựa chọn W ≥ 2.5m Khi lựa chọn

W trong khảng (1.5-2.5)m nên kết hợp với các giải pháp khác để giảm AR Trong mọi trường hợp không sử dụng W <1.5m

3.2.1.3 Ảnh hưởng kết hợp S2 và W tới TNGT trên các đường cong có độ dốc dọc 6% ≤ Id <8% tới TNGT

Mối quan hệ giữa AR với tầm nhìn S và độ mở rộng mặt đường

W được thể hiện trong công thức hồi qui (có hệ số tương quan lớn nhất R2 = 0.87) như sau:

(3.11) Theo công thứ c thực nghiê ̣m (3.11) Nhậy thấy, cả S và W đều

có ảnh hưởng tới AR, trong đó ảnh hưởng của S lớn hơn so với ảnh hưởng của W Điều này cũng phù hợp với thực tế là trên các tuyến đường đèo dốc thì việc đảm bảo tầm nhìn sẽ giúp lái xe làm chủ tình huống và có đủ thời gian để xử lý khi gặp tình huống khẩn cấp Khi

thiết kế các tuyến đường đèo dốc có độ dốc dọc 6% ≤ Id <8% thì nên

ưu tiên đảm bảo tầm nhìn trong đường cong nằm Trong trường hợp

có châm trước tầm nhìn thì không nên sử dụng S < 115m đồng thời cần mở rộng mặt đường đủ lớn để giảm TNGT

Nhận xét: Từ công thức thực nghiệm 3.11 ta có thể dự báo được

hệ số tai nạn AR khi lựa chọn S và W đối với các đường cong nằm

có độ dốc dọc trong khoảng 6% ≤ Id<8%