Bai giang lý thuyết dòng giao thông

Bai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thôngBai giang lý thuyết dòng giao thông

MỤC LỤC

Chương 1 Nhập môn Kỹ thuật giao thông 1 (Lý thuyết dòng giao thông) 1

1.1 Các khái niệm cơ bản 4

1.2 Các mục tiêu cơ bản của kỹ thuật giao thông 4

1.3 Các chức năng của hệ thống giao thông vận tải 5

1.3.1 Thỏa mãn nhu cầu vận tải 5

1.3.2 Đảm bảo khả năng tiếp cận và khả năng vận động của người và hàng hóa 6 1.4 Mục tiêu và nội dung nghiên cứu của kỹ thuật giao thông 7

Chương 2 Người tham gia giao thông và phương tiện giao thông vận tải 6 2.1 Tổng quan về các yếu tố của dòng giao thông 6

2.2 Người tham gia giao thông 6

2.2.1 Khái niệm 6

2.2.2 Khả năng nhìn của người tham gia giao thông 6

2.2.3 Thời gian và quãng đường nhận thức - phản ứng của người tham gia giao thông 8 2.2.4 Đặc điểm của người đi bộ 11

2.3 Phương tiện trong dòng giao thông 12

2.3.1 Kích thước hình học của phương tiện 12

2.3.2 Đặc điểm vận tốc rẽ của phương tiện 12

2.3.3 Quãng đường phanh của phương tiện 15

2.3.4 Quãng đường tăng tốc của phương tiện 16

2.4 Tổng quãng đường dừng và ứng dụng 17

2.4.1 Quãng đường dừng an toàn phương tiện 17

2.4.2 Áp dụng tính toán thời gian chuyển trạng thái điều khiển đèn tín hiệu 18

2.4.3 Bố trí biển báo 18

2.4.4 Nghiên cứu tai nạn 19

2.5 Tổng kết 20

Chương 3 Đặc điểm hình học đường 21

3.1 Chức năng của đường và phân cấp 21

3.1.1 Chức năng của một chuyến đi 21

3.1.2 Phân cấp đường 21

3.2 Các yếu tố thiết kế đường 22

3.2.1 Bình đồ tuyến 22

3.2.2 Trắc dọc 33

3.2.3 Trắc ngang 37

3.3 Tổng kết chương 3 37

Chương 4 Nghiên cứu đặc tính dòng giao thông 39

4.1 Tổng quan về dòng giao thông 39

4.1.1 Vai trò của nghiên cứu dòng giao thông trong quy hoạch 39

4.1.2 Khái niệm và phân loại dòng giao thông 40

4.2 Phân tích sự chuyển động của một phương tiện 41

4.3 Phân tích chuyển động của nhiều phương tiện 44

4.3.1 Quan trắc giao thông 44

4.3.2 Các tham số trong dòng giao thông 45

4.4 Quy luật phân phối của vận tốc phương tiện 57

4.4.1 Thống kê mô tả quy luật phân phối vận tốc phương tiện 57

4.4.2 Ứng dụng quy luật phân phối chuẩn để phân tích dữ liệu vận tốc 58

4.5 Quy luật phân phối của giãn cách thời gian 59

4.6 Quan hệ cường độ - vận tốc - mật độ 60

4.6.1 Mô hình chuyển động của dòng xe có mật độ thấp 61

4.6.2 Mô hình toán học cho sự chuyển động của dòng xe đông 66

Chương 5 Năng lực thông qua của cơ sở hạ tầng Giao thông vận tải 90

5.1 Tổng quan về năng lực thông qua 90

5.1.1 Các khái niệm cơ bản 90

5.2 Năng lực thông qua của đường 90

5.2.1 Dòng liên tục 90

5.2.2 Dòng gián đoạn 94

5.3 Năng lực thông qua của nút giao thông 100

5.4 Năng lực thông qua của cơ sở hạ tầng phục vụ VTHKCC 100

5.4.1 Dòng liên tục 100

5.4.2 Dòng gián đoạn 103

5.5 Năng lực thông qua của cơ sở hạ tầng dành cho người đi bộ và xe đạp 106

5.5.1 Năng lực thông qua của cơ sở hạ tầng dành cho người đi bộ 106

5.5.2 Mức độ phục vụ đối với dòng giao thông xe đạp 110

Chương 1 Nhập môn Kỹ thuật giao thông 1 (Lý thuyết dòng giao thông)

1.1 Các khái niệm cơ bản

Kỹ thuật giao thông vận tải:

Kỹ thuật giao thông vận tải là việc áp dụng của công nghệ và các nguyên tắc khoa học vào quá trình lập quy hoạch, thiết kế chức năng, khai thác và quản lý cơ sở hạ tầng & phương tiện của mỗi phương thức GTVT nhằm thực hiện mục tiêu thay đổi vị trí trong không gian của con người và hàng hóa một cách an toàn, nhanh chóng, tiện nghi, thuận

tiện , kinh tế và thân thiện môi trường (ITE, 1999)

Kỹ thuật giao thông

Là một bộ phận của kỹ thuật giao thông vận tải bao gồm việc lập quy hoạch, thiết kế hình học và khai thác các công trình CSHT giao thông, mạng lưới CSHT của từng phương thức GTVT, các điểm trung chuyển, diện tích đất liền kề công trình GTVT và mối quan

hệ giữa các phương thức GTVT khác nhau (ITE, 1999- có điều chỉnh)

Hệ thống giao thông vận tải

Trên quan điểm kỹ thuật, một hệ thống giao thông vận tải bao gồm cơ sở hạ tầng, dòng đối tượng tham gia giao thông, các thiết bị điều khiển và môi trường cùng các mối quan

hệ giữa các thành phần trên trong quá trình thực hiện mục tiêu thay đổi vị trí trong không gian của con người và hàng hóa một cách an toàn, nhanh chóng, tiện nghi, thuận tiện , kinh tế và thân thiện môi trường

1.2 Các mục tiêu cơ bản của kỹ thuật giao thông

- An toàn giao thông: Mục tiêu chủ yếu

Đây là những mong muốn hiển nhiên của người tham gia giao thông Hầu hết chúng ta muốn thực hiện chuyến đi nhanh chóng, hiệu quả, linh hoạt, rẻ và hài hòa với môi trường Tất cả các mục tiêu này có liên quan mật thiết và cân bằng với nhau

Trong khi tốc độ di chuyển là chỉ tiêu được xem xét hơn cả, nó lại bị giới hạn bởi kỹ thuật giao thông vận tải, yếu tố con người và sự cần thiết phải đảm bảo an toàn Mức độ thuận tiện, tiên nghi được xem xét dưới các góc độ khác nhau Mức độ tiện nghi có liên quan đến đặc điểm hình học của phương tiện và cơ sở hạ tầng đường sá và bị ảnh hưởng bởi nhận thức về mức độ an toàn của người tham gia giao thông Sự thuận tiện có liên quan nhiều đến mức độ thoải mái khi thực hiện các chuyến đi và khả năng đáp ứng về mặt thời gian của hệ thống giao thông vận tải Yếu tố kinh tế cũng có liên quan, chi phí cho một hệ thống giao thông vận tải bao gồm chi phí xây dựng, duy tu và chi phí vận hành, các nguồn này được thu thông qua việc thu thuế và phí sử dụng đường

Thân thiện với môi trường là một vấn đề phức tạp, ngày càng trở lên quan trọng theo thời gian Mọi hệ thống giao thông vận tải đều có một số tác động tiêu cực đến môi trường: ô nhiễm không khí và tiếng ồn, nguồn sử dụng đất Ở nhiều thành phố hiện đại, hệ thống giao thông vận tải đáp ứng 25% diện tích sử dụng đất “Thân thiện” được hiểu khi hệ thống giao thông vận tải được thiết kế nhằm giảm thiểu những tác động tiêu cực đến môi trường

1.3 Các chức năng của hệ thống giao thông vận tải

1.3.1 Thỏa mãn nhu cầu vận tải

Nhu cầu vận tải có liên quan trực tiếp đến vấn đề sử dụng đất, khả năng đáp ứng của hệ thống giao thông vận tải (cơ sở hạ tầng GTVT) Hình 1.1 minh họa mối liên hệ cơ bản và tuần hoàn giữa ba tham số này Nhu cầu vận tải được phân theo loại, số lượng, và mật độ

sử dụng đất cũng như vị trí của nó

Hình 1-1: Mối liên hệ giữa nhu cầu vận tải, cơ sở hạ tầng GTVT và sử dụng đất

Các nhà quy hoạch và kỹ thuật giao thông xây dựng hệ thống giao thông vận tải dựa trên việc quan sát và dự báo nhu cầu đi lại nhằm đáp ứng công suất Tuy nhiên, việc cải thiện

hệ thống giao thông làm cho các khu đất liền kề trở nên dễ dàng tiếp cận hơn và do đó sẽ thu hút sự phát triển trong tương lai Vì vậy, việc xây dựng cơ sở hạ tầng GTVT mới dẫn tới việc sử dụng đất ngày càng gia tăng và kết quả là nhu cầu vận tải lại gia tăng

Tại nhiều đô thị lớn, người ta đã tìm kiếm hệ thống GTVT hiệu quả hơn, như vận tải công cộng, cho phép các phương tiện được quyền sử dụng đường và hạn chế các vị trí thắt nút cổ chai Một cách tiếp cận khác là bố trí lệch các giờ làm việc và các ngày làm việc để giảm nhu cầu giờ cao điểm, một cách nữa là phát triển các trung tâm vệ tinh bên ngoài các trung tâm thương mại để phân tán nhu cầu vận tải ra/vào các trung tâm thành phố

1.3.2 Đảm bảo khả năng tiếp cận và khả năng vận động của người và hàng hóa

Khả năng tiếp cận và khả năng vận động có liên quan chặt chẽ với nhau nhưng là hai khái niệm khác biệt hoàn toàn Khả năng vận động có liên quan đến khả năng di chuyển tới nhiều điểm đến khác nhau còn khả năng tiếp cận liên quan đến khả năng đi tới một khu vực hoặc một tuyến đường đặc thù

Cơ sở hạ tầng

GTVT

Sử dụng đất Nhu cầu vận tải

Khả năng vận động tạo cho người đi lại có nhiều sự lựa chọn nơi nào cần đi để thỏa mãn nhu cầu nào đó Ví dụ, khả năng vận động cho phép những người đi mua bán lựa chọn giữa nhiều trung tâm và các cửa hàng mua sắm Tương tự, khả năng vận động cho phép những người đi lại lựa chọn mục đích chuyến đi: mục đích đi học, đi làm, đi đến hiệu thuốc,…

Khả năng tiếp cận là một nhân tố chính trong việc xác định giá trị đất Khi khu đất được tiếp cận bởi nhiều người với những xuất phát khác nhau, nó là đáng xem xét để phát triển

và do đó sẽ có giá trị cao Vì vậy, sự gần gũi với cơ sở hạ tầng vận tải công cộng và đường cao tốc là nhân tố chủ yếu xác định giá trị khu đất

1.4 Nội dung nghiên cứu của kỹ thuật giao thông

Các yếu tố chính của kỹ thuật giao thông

1 Nghiên cứu giao thông và các đặc điểm trong dòng giao thông

2 Đánh giá việc thực thi

3 Thiết kế cơ sở hạ tầng

4 Kiểm soát các thiết bị điều khiển

5 Vận hành giao thông (Traffic Operation)

6 Quản lý hệ thống GTVT

Nghiên cứu giao thông và đặc điểm dòng giao thông bao gồm việc đánh giá và xác định các tác động của hệ thống giao thông Nghiên cứu nhấn mạnh đến việc thu thập và phân tích dữ liệu sử dụng để mô tả đặc điểm giao thông: lưu lượng và nhu cầu giao thông, vận tốc và thời gian đi lại, thời gian trễ, tai nạn, O-D, sử dụng phương thức vận tải

và các tham số khác

Đánh giá việc thực thi là cách thức mà kỹ thuật giao thông có thể ước lược các đặc điểm hoạt động của từng yếu tố cơ sở hạ tầng riêng biệt cũng như toàn bộ Thường được đánh giá thông qua “mức độ phục vụ”, mức độ phục vụ theo từng cấp từ A đến F, trong

đó A là ở mức độ tốt, F là mức độ kém nhất

Thiết kế cơ sở hạ tầng bao gồm việc thiết kế hình học và các khu chức năng đường và các hệ thống cơ sở hạ tầng khác Lưu ý rằng kỹ thuật giao thông không nhấn mạnh đến việc thiết kế xây dựng

Kiểm soát các thiết bị điều khiển là chức năng chính của kỹ thuật giao thông, bao gồm việc đưa ra các quy tắc giao thông và các thông tin liên lạc với người lái xe thông qua việc sử dụng các thiết bị kiểm soát giao thông như đèn tín hiệu, biển báo, marking

sở hạ tầng giao thông, như hệ thống đường một chiều, vận tải công cộng, hệ thống giám sát và kiểm soát mạng lưới giao thông

Quản lý hệ thống giao thông vận tải nhấn mạnh đến việc tối ưu hóa công suất và sự vận hành của hệ thống Các khía cạnh của quản lý hệ thống giao thông vận tải bao gồm

hệ thống ưu tiên phương tiện sức chứa lớn, chiến lược giá để quản lý nhu cầu,…

Chương 2 Người tham gia giao thông và phương tiện giao thông vận tải

2.1 Tổng quan về các yếu tố của dòng giao thông

Để bắt đầu hiểu được chức năng và các khía cạnh hoạt động của dòng giao thông trên đường, cần phải hiểu các yếu tố của một hệ thống giao thông Đặc điểm của dòng giao thông bị ảnh hưởng lớn bỏi đặc điểm và giới hạn của những yếu tố đó Trong hệ thống giao thông, có 5 yếu tố cơ bản tương tác với nhau:

 Người tham gia giao thông: Người lái xe, người đi bộ, người điều khiển xe đạp và hành khách

 Phương tiện: Cá nhân và thương mại

 Yếu tố đường sá

 Các thiết bị kiểm soát giao thông

 Môi trường nói chung

Chương này cung cấp tổng quan về đặc điểm người tham gia giao thông và phương tiện giao thông vận tải

2.2 Người tham gia giao thông

2.2.1 Khái niệm

Người tham gia giao thông bao gồm người điều khiển xe cơ giới, hành khách VTHKCC, người điều khiển xe đạp và người đi bộ, những người sử dụng công trình, phương tiện và dịch vụ điều khiển nhằm thực hiện chuyến đi của mình

Có hai đặc điểm quan trọng của người tham gia giao thông, đó là khả năng nhìn và quá trình phản ứng, hai đặc điểm này chồng khớp lên nhau, để phản ứng được đòi hỏi người tham gia giao thông phải quan sát

2.2.2 Khả năng nhìn của người tham gia giao thông

Yêu cầu tối thiểu để một người có thể tham gia giao thông trong những điều kiện bình thường là phải có khả năng nhìn thấy sự vật và hiện tượng Để đánh giá năng lực thị giác

của người tham gia giao thông, người ta thường sử dụng các chỉ tiêu như: Khả năng nhìn của người tham gia giao thông, thị lực, tầm nhìn ngoại vi, …

Khả năng nhìn của người tham gia giao thông

Bảng 2-1: Các tham số cơ bản về khả năng nhìn của người tham gia giao thông

Tầm nhìn của lái xe:

Hình 2-1 minh họa ba trạng thái khác nhau về tầm nhìn của lái xe

 Nhìn rõ: Thường có góc nhìn trong khoảng từ 30 đến 100, đảm bảo có thể đọc được chữ viết

 Nhìn tương đối rõ: Có góc nhìn từ 100 đến 120, có khả năng nhìn tương đối rõ, phân biệt được hình dạng, màu sắc

Các tham số cơ bản Định nghĩa Ví dụ liên quan khi tham gia giao thông

Khả năng điều chỉnh Thay đổi độ nét của thủy tinh thể để đưa đối tượng vào tiêu điểm Chuyển tiêu điểm từ bảng đồng hồ sang mặt đườngThị lực tĩnh Khả năng nhìn rõ vật thể nhỏ Đọc các biển báo khoảng cách

KHả năng thích nghi Thay đổi độ nhạy theo mức độ ánh sáng Khả năng điều chỉnh khi thay đổi ánh sáng do chạy vào hầmChuyển động góc Nhìn đối tượng chạy cắt ngang qua thị trường

Chuyển động sâu Nhận biết sự thay đổi về kích thước hình ảnh Đánh giá vận tốc của một phương tiện đang đếnMàu Phân biệt màu sắc Nhận biết màu sắc của thiết bị phát hiệu lệnh điều

khiển giao thông

Độ nhạy tương phản Nhận biết đối tượng có màu sắc tương tự màu nền Nhận biết người đi bộ có trang phục tối màu trong đêmNhận biết sâu Đánh giá khoảng cách đến đối tượng Vượt trên đường 2 làn khi có xe chạy ngược

chiềuThị lực động Khả năng nhìn rõ vật thể đang chuyển động tương đối với mắt Đọc các biển báo khi đang chạy xe

Chuyển động của mắt Chuyển hướng đường tâm nhìn Đánh giá môi trường

Thị trường lân cận Nhận biết các đối tượng trong khu vực tầm

nhìn bao quát Nhìn thấy 1 chiếc xe đạp tới từ bên tráiVergence? Góc giữa các đường tâm nhìn của mắt Chuyển tiêu điểm từ bảng đồng hồ sang đường

 Tầm nhìn ngoại vi: Rộng đến 900 sang hai bên và 600-700 trên và dưới đường tâm nhìn Thường không nhận dạng được đối tượng tĩnh nhưng có thể nhận biết được đối tượng động

Hình 2-1: Tầm nhìn của lái xe

Các tầm nhìn này, tuy vậy, được xác định đối với một người đứng cố định Tầm nhìn ngoại vi tương đối hẹp và khi vận tốc tăng thì góc nhìn sẽ hẹp đi, ví dụ 32km/h thì góc nhìn là 1000, nếu vận tốc là 96km/h thì góc nhìn chỉ còn có 400

Thị lực: Thị lực thể hiện khả năng nhìn rõ một sự vật, hình ảnh Trong giao thông người

ta nghiên cứu thị lực trong hai trạng thái: Thị lực tĩnh và thị lực động

Một người có khả năng nhận dạng một vật thể khi cả hai đều trong trạng thái đứng yên phụ thuộc vào thị lực tĩnh của người đó Những yếu tố khách quan ảnh hưởng đến thị lực tĩnh thương là độ sáng của nền, độ tương phản và thời gian Thị lực tĩnh gia tăng dần cho đến khi độ chiếu sáng của nền đạt mức 3 cây nến/1 ft2 (12 cây nến/1m2)thì ổn định Khi những yếu tố khác của thị lực đạt tiêu chuẩn không thay đổi, thời gian tối ưu để một người có khả năng nhận dạng một vật thể đứng yên thường từ -0,5-1,0s (Garber & Hoel, 1999)

Một người có thị lực bình thường có thể phân biệt được chữ viết có độ cao 0.85cm từ khoảng cách 61m (có thị lực 10/10) Người có thị lực kém hơn đòi hỏi một khoảng cách gần hơn để có thể phân biệt được đối tượng có cùng kích thước

2.2.3 Thời gian và quãng đường nhận thức - phản ứng của người tham gia giao

thông

Nhiệm vụ của người lái xe khi điều khiển phương tiện là quan sát và phản ứng lại một chuỗi liên tục các sự vật và hiện tượng mà họ nhận thấy thông qua thính giác và thị giác

Nhìn rõ (3-100)

Tương đối rõ (10-120)

Tầm nhìn ngoại vi (1200-1800)

Việc nhận thức và phản ứng lại đối với một chuỗi liên tục các sự vật và hiện tượng có thể tổng hợp thành 4 hành động riêng biệt sau:

 Nhìn thấy: Phát hiện sự tồn tại của một sự vật hay hiện tượng mà đòi hỏi phải có sự phản ứng

 Định nghĩa: Làm rõ đó là sự vật/hiện tượng gì

 Quyết định: Quyết định hành vi ứng xử đối với sự vật/hiện tượng đó

 Hành động/phản ứng: Hành động ứng xử đối với sự vật hiện tượng

Ví dụ: Xem xét trường hợp một người lái xe tiếp cận với một biển báo dừng xe Đầu tiên, người lái xe nhìn thấy biển báo (nhận thức), sau đó nhận ra đó là biển báo dừng (nhận dạng), sau đó anh ta quyết định dừng (quyết định) và cuối cùng anh ta đặt chân mình vào phanh (hành động/phản ứng)

Toàn bộ thời gian diễn ra một chuỗi các hành động trên được gọi là thời gian nhận thức - phản ứng Nó là tham số cơ bản trong các phân tích thiết kế và tính toán Trở lại ví dụ trên, thời gian nhận thức - phản ứng là khoảng thời gian từ khi người lái xe nhìn thấy biển báo đến khi anh ta đặt chân vào phanh Trong khoảng thời gian này, phương tiện tiếp tục

di chuyển với vận tốc ban đầu và có thể đi được một quãng đường nhất định trong khi trình tự nhận thức - phản ứng đang diễn ra

Như vậy: Thời gian nhận thức phản ứng được tính từ thời điểm người tham gia giao thông nhận biết được một tín hiệu yêu cầu có sự thay đổi trạng thái chuyển động cho đến thời điểm người đó bắt đầu thực hiện sự thay đổi trạng thái chuyển động

Quãng đường đi được trong khoảng thời gian nhận thức - phản ứng được gọi là quãng đường Nhận thức - phản ứng và được xác định theo công thức:

Trong đó: dp – Quãng đường nhận thức - phản ứng (m)

v - Vận tốc ban đầu của phương tiện (m/s)

t - Thời gian nhận thức - phản ứng (s)

Ví dụ: Xem xét trường hợp một người lái xe tiếp cận với một chướng ngại vật khi đang đi với vận tốc 97km/h với thời gian nhận thức - phản ứng là 3s Quãng đường nhận thức - phản ứng khi đó được xác định bằng:

Lưu ý rằng Quãng đường nhận thức - phản ứng không bao gồm quãng đường phương tiện

đi được sau khi nhấn phanh

Trong thực tế, thời gian nhận thức - phản ứng đối với từng người điều khiển phương tiện

sẽ khác nhau, chúng có xu hướng gia tăng tương ứng với sự phức tạp của chướng ngại vật đòi hỏi phải có phản ứng ngay tức khắc

Hình 2-2 minh hoạ kết quả nghiên cứu về thời gian nhận thức - phản ứng [1] Nghiên cứu này cho thấy thời gian nhận thức - phản ứng nằm trong vùng từ 0.3 đến 2 giây, giá trị nằm giữa là 0.66 giây Kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra thời gian nhận thức phản ứng đối với một sự vật đã lường trước và sự vật không lường trước có sự khác nhau rõ rệt Thời gian nhận thức - phản ứng đối với một sự vật không lường trước cao hơn từ 0.1 giây đến 0.3 giây so với sự vật có lường trước

Hình 2-2: Nghiên cứu thời gian nhận thức - phản ứng của 321 phương tiện

Nguồn: Hulbert, “Yếu tố con người trong giao thông vận tải”, Tài liệu kỹ thuật giao thông vận tải

Thời gian nhận thức - phản ứng thay đổi theo một số yếu tố sau:

 Tuổi tác: Người lớn tuổi thường phản ứng chậm hơn người trẻ tuổi

 Trạng thái sức khoẻ

 Mức độ phức tạp của phản ứng cần thực hiện

 Nồng độ rượu và chất kích thích trong máu: Đây là nhân tố cực kỳ quan trọng bởi

vì những vụ mất an toàn giao thông có liên quan đến người lái có sử dụng rượu và chất kích thích chiếm một tỷ trọng rất cao Một người say hoàn toàn điều khiển phương tiện là nguy hiểm nhất, một người đã uống rượu mặc dù có thể điều khiển

và phản ứng trong những trường hợp thông thường nhưng họ không thể làm chủ những tình huống cần phải phản ứng rất nhanh, đột ngột mà họ có đủ năng lực thực hiện khi không uống rượu Chỉ tiêu đánh giá nồng độ rượu trong máu thường được tính bằng % hay mg rượu/ml máu, nhìn chung nồng độ này không nên vượt quá 0.5%

2.2.4 Đặc điểm của người đi bộ

Người sử dụng đường không chỉ có người lái xe và phương tiện của họ mà còn có cả người đi bộ Nghiên cứu về kỹ thuật giao thông cần phải xem xét đến yếu tố người đi bộ đặc biệt tại các nút giao thông, người đi bộ

khi đi qua nút giao thông cần phải được đảm

bảo vền an toàn và thuận tiện

Hình 2-3 minh hoạ sự phân bố vận tốc của

người đi bộ tại nút giao thông Vận tốc đi bộ

trung bình nằm trong phạm vi 1,5m/s

Vận tốc đi bộ rất có ý nghĩa trong việc tính

toán thời gian đèn tín hiệu tại các nút giao

thông Việc bố trí thời gian đèn xanh không

những chỉ cho phép phương tiện qua nút mà

còn phải đảm bảo người đi bộ qua nút được

an toàn Một người đi bộ đi qua nút có chiều rộng 15m với vận tốc 1.5 m/s cần 10 giây để

đi qua và thông thường mất khoảng 7 giây để phản ứng với đèn xanh và bắt đầu băng qua Do đó đèn xanh phải dài tối thiểu 17 giây để đảm bảo người đi bộ qua nút được an toàn

Khoảng cách người đi bộ - xe ô tô rất quan trọng khi thiết kế các dải sang đưòng cho ười đi bộ tại các vị trí không có đèn tín hiệu Khi qua đường khoảng cách từ người đi bộ đến xe đang chuyển động thường từ 25-40m, tối thiểu cũng là 10m mới đảm bảo an toàn

ng-Yêu cầu về không gian cho người đi bộ:

Hình 2-3 Sự phân bố vận tốc đi bộ

Trung bình mỗi cá nhân cần một diện tích tối thiểu khi đứng, gọi là vùng bao phủ tĩnh, khoảng 18’’X24’’ (xấp xỉ 44 X 55 cm) Trường hợp mang ba lô thì diện tích này cần khoảng 0,54 – 0,9 m2 , hơn nữa đây chỉ là diện tích phù hợp cho người đứng yên không chuyển động

Người đi bộ đi chỉ cần độ rộng hè phố trung bình khoảng 0,75 m, hai nhóm nhười đi bộ cùng nhau cần khoảng 0,66 m/người Khi tính toán độ rộng hè phố người ta dựa trên kưu lượng và mật độ người đi bộ trung bình đi qua, ngoài ra cần tính thêm phần diện tích đường cho các thiết bị đường xá lắp đặt trên hè phố (biển báo, cột điện )

2.3 Phương tiện trong dòng giao thông

Trong thiết kế đường và điều khiển giao thông, nhất thiết phải quan tâm đến một số yếu

tố có liên quan đến phương tiện, bao gồm:

 Quá trình phanh và giảm tốc của phương tiện

 Quá trình phương tiện tăng tốc

 Đặc điểm vận tốc rẽ của phương tiện

2.3.1 Kích thước hình học của phương tiện

Trong quy hoạch và quản lý giao thông đô thị nhất thiết phải quan tâm đến đặc tính của các loại phương tiện tham gia trong dòng giao thông trên đường phố, phục vụ cho quy hoạch, quản lý cũng như trong thiết kế đường bộ AASHTO đưa ra một bộ tiêu chuẩn về các kích thước hình học cơ bản của phương tiện vận tải đường bộ (bảng 2-2)

2.3.2 Đặc điểm vận tốc rẽ của phương tiện

Một phương tiện khi thực hiện rẽ có hai trạng thái vận tốc

 Vận tốc rẽ thấp (≤ 16 km/h)

 Vận tốc rẽ cao ( > 16 km/h)

Vận tốc rẽ thấp bị giới hạn bởi đặc điểm của phương tiện, ví dụ như bán kính tối thiểu được quy định cho thiết bị lái có thể khiển cho phương tiện thực hiện rẽ với vận tốc thấp Vận tốc rẽ cao bị giới hạn bởi lực ma sát giữa bánh xe với bề mặt đường và sự nhô cao của bề mặt đường

Chiều cao Chiều

BKQVngoài tối thiểu

BKQVtrong tối thiểu

Xe con P 1,295 2,134 5,791 914 1,524 3,353 7.32 4.66

Xe tải đơn SU 4,115 2,591 9,144 1,219 1,829 6,096 12.80 8.66

Xe buýt đơn BUS 4,115 2,591 12,192 2,134 2,438 7,620 12.80 7.07

Xe buýt liên hợp A-BUS 3,200 2,591 18,288 2,591 2,896 5,486 1,219 6,096 11.58 6.40

Xe tải kéo Rmoóc

Xe tải Sơmi Rmooc trung bình WB-40 4,115 2,591 15,240 1,219 1,829 3,962 8,230 12.19 6.07

Xe tải Sơmi Rmooc lớn WB-50 4,115 2,591 16,764 914 610 6,096 9,144 13.72 6.04

Xe tải +2 Sơmi Rmooc hay Xe kéo

Rmoóc hoàn toàn WB-60 4,115 2,591 19,812 610 914 2,957 6,096 1,219 1,646 6,370 13.72 6.86

Xe phục vụ giải trí

Nhà di động MH 1,295 2,438 9,144 1,219 1,829 6,096 12.80 8.66

Xe con kéo Rmooc cắm trại P/T 1,295 2,438 14,935 914 3,048 3,353 1,524 5,486 7.32 1.68

XE con kéo Rmooc dạng thuyền P/B 1,295 2,438 12,802 914 2,438 3,353 1,524 4,572 7.32 3.05

Ghi chú:

S: là khoảng cách từ trục truyền động sau đến điểm khớp nối

T: là khoảng cách từ điểm khớp nối đến trục truyền động sau của đơn vị tiếp theo (Rmooc)

Bán kính quay vòng (m) Loại phương tiện Ký hiệu

Bảng 2-2: Kích thước hình học cơ bản của các loại phương tiện theo tiêu chuẩn AASHTO

Kích thước phủ bì tối đa (mm) Khoảng hở Chiều dμi cơ sở

2

f e

S R

Vận tốc (km/h) 48 64 80 96 120

Ví dụ: Nếu tuyến đường được thiết kế với vận tốc là 104 km/h và giá trị tối đa của e là

8%, f = 0.11 Khi đó bán kính tối thiểu được tính như sau:

m

9.1

89.28)11.08

*01.0(10

)3600

1000

*104(

10R e f

2.3.3 Quãng đường phanh của phương tiện

Một đặc điểm cơ bản khác của phương tiện là khả năng giảm tốc hoặc dừng khi nhấn

phanh Xuất phát từ phương trình vật lý cơ bản: Quãng đường đi được sau khi nhấn

phanh là tích của vận tốc trung bình của phương tiện sau khi nhấn phanh nhân với thời

gian phương tiện sau khi nhấn phanh cho đến khi dừng lại

a

S a

S S

d b

2

*2

trọng trường Khi đó, công thức (2.5) chuyển thành:

gF S

g

a g

S

d b

22

2 2



Nếu tính cả ảnh hưởng của độ dốc đường và quá trình phanh làm giảm vận tốc của

phương tiện > 0 thì công thức nêu trên trở thành:

)(2

2 2

G F g

S S



Trong đó: G – Độ dốc đường, % Dấu (+) trong trường hợp lên dốc, dấu (-)

trong trường hợp xuống dốc

Si - Vận tốc ban đầu, km/h

Sf – Vận tốc cuối cùng, km/h

2.3.4 Quãng đường tăng tốc của phương tiện

Bảng 2-3 minh họa tỷ lệ tăng tốc tối đa đối với xe khách có tải trọng/mã lực là 14 kg/mã lực và phương tiện kéo moóc có tải trọng/mã lực là 90 kg/mã lực Nhìn chung, khi vận tốc thấp thì mức độ tăng tốc sẽ cao nhất và có xu hướng giảm dần khi vận tốc tăng Các phương tiện sức chứa lớn sẽ có tăng tốc chậm hơn so với các xe con

Bảng 2-3: Tỷ lệ tăng tốc của phương tiện ô tô và xe tải

S - Vận tốc tại gia tốc cuối (s)

Ví dụ: Đối với xe khách để tăng tốc đến 32km/h thì quãng đường tăng tốc là

3.2

*2

)3600

1000

*32

*2

)3600

1000

*32

)(2

*

2 2

G F g

S S t v d d

2.4.1 Quãng đường dừng an toàn phương tiện

Một trong những nguyên tắc cơ bản của thiết kế đường là đảm bảo cho người lái xe phải nhìn đủ xa để tránh một chướng ngại vật bất kỳ trên đường hoặc tránh xung đột Do đó, trên các khu vực đường, người lái xe phải có quãng đường quan sát ít nhất bằng với quãng đường dừng phương tiện

Quãng đường này được xác định như sau:

)(2

0

*

2

G F g

S t v d d

2.4.2 Áp dụng tính toán thời gian chuyển trạng thái điều khiển đèn tín hiệu

Một pha đèn xanh không thể được chuyển pha ngay lập tức bởi vì khi phương tiện quá gần với giao cắt trong khi pha đèn thay đổi sẽ không thể dừng an toàn và sẽ xảy ra xung đột hay tai nạn giao thông Để tránh điều này, cần phải có sự chuyển pha từ từ (từ pha xanh - pha vàng - pha đỏ)

Chiều dài thời gian của sự thay đổi này có liên quan đến quãng đường dừng phương tiện

an toàn Khi một phương tiện ở vị trí xa hơn quãng đường dừng phương tiện an toàn đối với đèn tín hiệu sẽ có thời gian để dừng phương tiện an toàn khi đèn vàng được bật lên

Ví dụ Xem xét trường hợp một giao cắt với vận tốc phương tiện khi vào giao cắt là 36

km/h, hệ số ma sát là 0.45 và thời gian nhận thức - hành động của lái xe là 0.5 giây Khi

đó quãng đường dừng phương tiện an toàn được tính là:

m

45.0

*2

*10

105

.0

*10

an toàn cho phương tiện là: 16.11 + 12+ 5 = 33.11 m

Nếu giả sử phương tiện đi với vận tốc như ban đầu là 36 km/h thì thời gian sẽ là:

3600/1000

*/36

11

h km

m

(giây)

Như vậy thời gian đèn vàng và vàng - đỏ sẽ phải kéo dài 3.3 giây để đảm bảo rằng những phương tiện không kịp dừng khi tín hiệu đèn thay đổi có thể được giải phóng qua nút an toàn

2.4.3 Bố trí biển báo

Ví dụ: Xem xét một biển báo với dòng chữ: "Trạm thu phí Plaza phía trước - chuẩn bị ngừng" Câu hỏi đặt ra là biển báo này phải được đặt cách xa bao nhiêu để nó có thể nhìn thấy và được đọc từ khoảng cách 30m và chiều dài hàng xe chờ đợi để đến trạm thu phí là 20m với vận tốc dòng giao thông là 60 km/h, hệ số ma sát là 0.35 và thời gian phản ứng

là 1 giây

Quãng đường dừng an toàn được xác định bằng:

ds = 16.67m/s * 1 + 16.67 39.69 56.36m

35.0

*10

*2

67

2.4.4 Nghiên cứu tai nạn

Để nghiên cứu tai nạn người ta thường xem xét dấu hiệu má phanh để kiểm tra vận tốc của phương tiện trước khi tai nạn xảy ra

Ví dụ Xem xét trường hợp sau: Một phương tiện đâm vào một trụ cầu với vận tốc được tính toán là 18 km/h Chiều dài vệt phanh trên mặt đường cứng được đo là 30 m (f = 0.35)

và nối dài trên mặt sỏi là 50 m (f=0.5) Bỏ qua g, xác định vận tốc ban đầu của phương tiện

Chiều dài vệt phanh ngụ ý quãng đường đi được sau khi phanh được nhấn Do đó, phải xác định hai quãng đường phanh: 100 m trên mặt đường cứng và 200 m trên mặt sỏi Từng quãng đường sẽ có vận tốc ban đầu và vận tốc cuối cùng Tuy nhiên, vì chỉ biết vận tốc xung đột cuối cùng là 18 km/h, quãng đường phanh thứ hai được tính đầu tiên như sau:

)(2

2 2

2 1

i g

v v

*10

*2

db = 30 =

35.0

*10

*2

91

22 2

2 

v

Chương 3 Đặc điểm hình học đường

3.1 Chức năng của đường và phân cấp

Đường là yếu tố cầu thành chính lên hệ thống giao thông và thiết kế đường, chính vì vậy thiết kế đường tác động lớn đến hoạt động giao thông Hệ thống đường được xây dựng nhằm đảm bảo hai yếu tố chính:

3.1.1 Chức năng của một chuyến đi

Theo AASHTO, có sáu hướng di chuyển trong một chuyến đi đặc thù:

cao tốc sẽ được sử dụng

Hình 3-1: Phân loại theo chức năng đường Bảng 3-1 chỉ ra giới hạn dòng thông qua theo từng cấp hạng đường

Bảng 3-1: Phân cấp đường theo dòng giao thông thông qua

Đường cao tốc 100

Đường khu vực 0-40

3.2 Các yếu tố thiết kế đường

Xét trên quan điểm vận hành, đặc điểm hình học đường chủ yếu ảnh hưởng tới dòng giao

thông và sự vận hành Ba yếu tố chính xác định đặc điểm hình học đường:

Hình 3-2 minh hoạ hai cách xác định độ cong Độ cong được xác định theo dây cung (minh họa trên hình 3-2a): góc ở tâm đối diện dây cung 30,48m trên đường cong tròn; hoặc được xác định theo cung (minh họa trên hình 3-2b): góc ở tâm đối diện cung 30,48m Cách thứ 2 thường được sử dụng hơn cả

30(360)

D

Vì  = 3.1416 nên

R R

)1416.3(2

8,10972

Đặc điểm đường cong tròn

Hình 3-4 minh họa đường cong tròn liên kết với hai tiếp tuyến, trong đó:

 P.I - Điểm nút (điểm chuyển hướng) Điểm gặp nhau của hai đường tiếp tuyến

 P.C – Điểm cong (Điểm tiếp đầu của đường cong tròn) Điểm bắt đầu đường cong tròn

 P.T - Điểm tiếp tuyến (Điểm tiếp cuối của đường cong tròn) Điểm kết thúc đường cong tròn

 T - Chiều dài tiếp tuyến, từ P.C tới P.I và từ P.I tới P.T, m

 E - Chiều dài đoạn nối ngoài, từ cọc đỉnh P.I đến điểm (5) trên hình 3-4, m

 M – Chiều dài trong, chiều dài từ điểm (5) tới điểm (6) trên hình 3-4, m

 L.C - Chiều dài dây cung, từ P.C tới P.T, m

  - Góc ngoài của đường cong (còn được gọi là Góc chuyển hướng), đơn vị đo là

 Bán kính R nối với đường tiếp tuyến tại góc vuông tại P.C và P.T

 Một đường thẳng nối từ P.I tới tâm của đường cong tròn chia góc 412 và góc 432 làm đôi

 Góc 412 bằng 1800 -  , do đó góc 413 và góc 312 bằng 900 -

2

 (thể hiện trên hình 3-4)

 Tam giác 412 là tam giác cân Do đó, 142  124 và tổng 3 góc của tam giác này bằng 1800 nên góc 142 = góc 124 = ∆/2

 R

Hình 3-4: Đặc điểm đường cong tròn

Chiều dài từ điểm 5 tới điểm 6 (M): M được xác định bằng Bán kính R trừ đi đoạn thẳng nối từ điểm 3 đến điểm 6

Xét tam giác 362

R

36)

Chiều dài đoạn 36 = R cos (/2)

Khi đó: M = R – Rcos(/2) = R[1-cos(/2) ] (3-3)

)2

sin(

)2cos(

)2

)2(cos)

2cos(

)2(sin)

2

cos(

)2cos(

)2(

)2cos(

1

)2cos(

)2cos(

)2cos(

)2(cos

R R

1 (

R

Chiều dài đường cong (L): Chiều dài của đường cong được tính toán trực tiếp từ việc

xác định độ cong theo cung của đường tròn Về mặt lý thuyết, góc ở tâm bằng độ cong đối diện cung với chiều dài 30,48 m, trong khi đó trên thực tế góc ở tâm ∆ đối diện với cung L Do đó

D

L D

48,3048

,

Chiều dài dây cung (L.C): Chiều dài dây cung bị chia đôi bởi đường thẳng nối ba điểm

3-6-5 Do đó xem xét tam giác 364, ta được:

R

LC 2/)

Siêu cao được xác định theo công thức sau:

e = (Chiều cao bề mặt từ cạnh tới cạnh/chiều rộng bề mặt)*100%

Có hai nhân tố giữ cho phương tiện ở trên đường cong là ma sát giữa bánh xe với mặt đường và yếu tố ngang của vật chống được cung cấp bởi bề mặt nâng Vận tốc phương tiện và bán kính cong có liên quan đến tỷ lệ siêu cao (e) và hệ số ma sát ngang (f):

)(127

2

f e

S R

Theo tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô của Việt Nam thì độ dốc siêu cao lớn nhất nằm trong khoảng từ 6% - 9% tương ứng với đường ngoài đô thị và 6% đối với đường trong đô thị tùy thuộc vào các tốc độ thiết kế khác nhau:

Bảng 3-2: Độ dốc siêu cao lớn nhất cho đường ngoài đô thị

Giá trị thiết kế của hệ số ma sát ngang thay đổi theo tốc độ thiết kế Theo tiêu chuẩn thiết

kế đường ô tô, mối liên hệ giữa hệ số ma sát ngang và tốc độ thiết kế được trình bày trong bảng 3-4

Bảng 3-4: Hệ số ma sát ngang kiến nghị

Tốc độ thiết kế (km/h) 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Hệ số ma sát ngang 0.17 0.16 0.15 0.14 0.14 0.13 0.12 0.11 0.09

Xác định giá trị thiết kế của siêu cao

Khi đã có giá trị tỷ lệ siêu cao lớn nhất và tốc độ thiết kế, bán kính cong tối thiểu được xác định theo công thức 3-7 và độ cong tối đa được xác định theo công thức 3-1

Xem xét một tuyến đường đô thị có tốc độ thiết kế là 96km/giờ, tỷ lệ siêu cao lớn nhất là 6% Xác định bán kính cong tối thiểu và độ cong lớn nhất

Với tốc độ thiết kế là 96km/giờ, hệ số ma sát ngang = 0.12 Từ công thức 3-7, ta có:

m f

e

S

)12.0

%6(127

96)

(127

2 2

3.415.403

37.746,137.746

,



R D

Trong khi điều này giới hạn độ cong tới giá trị tối đa là 4.30, nó không xác định tỷ lệ thích hợp của siêu cao đối với độ cong nhỏ hơn 4.30 Tỷ lệ thực tế của siêu cao thông thường

nhỏ hơn độ cong tối đa hoặc lớn hơn bán kính tối thiểu được tính toán bởi việc tính toán lại công thức 3-7:

*127

96100

Phương pháp đạt được siêu cao

Từ khu vực tiếp tuyến với chuyển sang đường cong tròn diễn ra trong hai giai đoạn:

 Đoạn nối tiếp tuyến: Làn bên ngoài của đường cong phải chuyển từ siêu cao thông thường sang trạng thái bằng trước khi chuyển thành siêu cao đầy đủ trên đường cong Chiều dài đoạn chuyển đổi này được gọi là đoạn nối tiếp tuyến và

ký hiệu là Lt

 Đoạn nối siêu cao: Khi làn phía ngoại của đường cong đạt được mặt cắt ngang bằng, nó sẽ phải được xoay để hình thành siêu cao đầy đủ trên đường cong Chiều dài đoạn chuyển đổi được gọi là đoạn nối siêu cao và được ký hiệu là Ls Chiều dài tối thiểu đoạn nối siêu cao được xác định bằng công thức sau:



r

b e n w

Trong đó: Lr - Chiều dài tối thiểu của đoạn nối siêu cao

w - Bề rộng một làn xe, m

n - Số lượng làn xoay

ed - Tỷ lệ siêu cao thiết kế, %

bw - Hệ số điều chỉnh số lượng làn xoay

 - Độ dốc tối đa, % AASHTO đề nghị các giá trị xác định độ dốc tối đa  như trong bảng 3-5 Hệ số điều

chỉnh bw phụ thuộc vào số lượng làn xoay Nếu một làn xoay, bw = 1, nếu hai làn xoay,

bw = 0.75 và bằng 0.67 nếu có ba làn xoay

Bảng 3-5: Bán kính tối đa của đoạn nối siêu cao

Tốc độ thiết kế (km/h) Độ dốc tối đa (%) Tốc độ thiết kế (km/h) Độ dốc tối đa (%)

công thức sau:

r d

Trong đó: Lt - Chiều dài đoạn nối tiếp tuyến, m

Lr - Chiều dài đoạn nối siêu cao, m

eNC - Độ dốc ngang (độ dốc chéo), %

ed - Tỷ lệ siêu cao thiết kế, %

3.2.1.2 Đường cong xoắn ốc

Người lái xe thường khó để có thể thể di chuyển từ đường thẳng sang đường cong tròn

ngay lập lức với bán kính không đổi Đường cong xoắn ốc tạo ra một đoạn chuyển tiếp

giữa đường thẳng và đường cong tròn

Hình 3-5 minh họa đặc điểm hình học của đường cong xoắn ốc, trong đó:

Hình 3-5: Đặc điểm hình học của đường cong xoắn ốc

Thông thường, đường cong xoắn ốc thường không được áp dụng bởi vì khó xây dựng và chi phí cao hơn đường cong đơn giản Thường được khuyến cáo sử dụng đối với những nơi có lưu lượng cao trong khi độ cong vượt quá 30. Đặc điểm hình học của đường cong tròn rất phức tạp

Các ký hiệu trên hình 3-5 được giải thích như sau:

T.S – Điểm chuyển tiếp từ đường tiếp tuyến sang xoắn ốc

S.C – Điểm chuyển tiếp từ xoắn ốc sang đường cong tròn

C.S – Điểm chuyển tiếp từ đường cong tròn sang xoắn ốc

S.T – Điểm chuyển tiếp từ xoắn ốc sang đường thẳng

 - Góc chuyển hướng (góc ở tâm) của đường cong tròn gốc

s – Góc chuyển hướngcủa đường cong tròn với đường cong xoắn ốc

 - Góc chuyển hướng của đường cong xoắn ốc với đường cong tròn

Ls - Chiều dài đoạn xoắn ốc, m

Chiều dài đoạn xoắn ốc, L s

Chiều dài đoạn xoắn ốc được xác định bằng một trong hai cách:

a Ls được tính bằng chiều dài đoạn nối siêu cao, như công thức 3-9

b Ls được xác định theo công thức:

3

Góc chuyển hướng (góc ở tâm) 

Góc chuyển hướng của đường cong xoắn ốc phản ánh độ cong trung bình dọc theo đường xoắn ốc Khi độ cong tăng từ 0 tới D, độ cong xoắn ốc trung bình là D/2 Góc chuyển hướng đối với đường xoắn ốc được xác định bằng:

96.60

D

L s



Trong đó:  - Góc chuyển hướng của đường xoắn ốc, Đơn vị đo là độ

Ls – Chiều dài đoạn xoắn ốc, m

D – Độ cong của đường cong tròn, đơn vị đo là độ

Góc chuyển hướng (góc ở tâm) của đường cong tròn với đường cong xoắn ốc s :

Được xác định như sau:

s =  - 2  (3-14)

Chiều dài đoạn tiếp tuyến T s giữa P.I và T.S (và P.I và S.T)

Như đã chỉ ra trên hình 3-5, đây là khoảng cách giữa điểm chuyển hướng (điểm nút) P.I

và điểm mà tại đó đường cong xoắn ốc chuyển tiếp đến đường tiếp tuyến hoặc ngược lại

)2tan(

*6)

cos(

)2tan(

Trong đó: Ts - khoảng cách giữa P.I và T.S, m

R – Bán kinh đường cong tròn, m

)(48.30

D d

48.30

Mức độ dốc dọc theo đường được gọi là độ dốc, đo lường theo tỷ lệ %

3.2.2.2 Đặc điểm hình học của đường cong đứng

Đường cong đứng có dạng parapol Nhìn chung, có hai loại đường cong đứng:

 Đường cong lồi (crest vertical curves)

 Đường cong lõm (sag vertical curves)

Trên đường cong lồi, độ dốc vào lớn hơn độ dốc ra Trong khi di chuyển dọc trên đường cong lồi, độ dốc giảm dần Sang đường cong lõm, mọi thứ lại ngược lại Hình 3-6 minh họa hai dạng đường cong đứng nói trên

Hình 3-6: Minh họa đường cong đứng

Trong đó:

V.P.I – Điểm nút

V.P.C – Điểm của đường cong

V.P.T - Điểm của tiếp tuyến

a =

L

G G

2L x G x Y

G G

2

L

G G dx

1

G G

L G x

* 2 1

2 G d s G

158,22

G G d

d G G

L

5.3400

* 2 1 2

5.34002

G G

d d

Trong đó: L - Chiều dài tối thiểu của đường cong đứng, m

 Kênh thoát nước

Tham khảo thêm trong tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô 22TCN – 273 – 01

3.3 Tổng kết chương 3

Chương này cung cấp một cách tổng quan về chức năng và đặc điểm hình học đường Tiêu chuẩn AASHTO hiện hành sẽ được tham khảo trực tiếp trong quá trình thiết kế Đối với Việt Nam, có thể tham khảo tiêu chuẩn 22TCN – 273-01

Bài tập

3-1: Điểm nút (P.I.) của hai đường tiếp tuyến gặp nhau tại Vị trí 1500+20 Bán kính

đường cong là 274m và góc chuyển hướng là 520 Xác định chiều dài đường cong, vị trí của P.C và P.T và các đặc điểm khác của đường cong (LC, M, E)

3-2: Một đường cong 70 được thiết kế trên đường hai làn có bề rộng là 3.7m với vận tốc thiết kế là 80km/h Một đường cong xoắn ốc được sử dụng Xác định chiều dài đoạn xoắn

ốc và các vị trí T.S., S.C, C.S và S.T Góc chuyển hướng của đường tiếp tuyến gốc là 450

và P.I tại vị trí km0+380