Chuyên đề nút giao thông

Giáo trình chuyền đề về nút giao thông là chuyên đề khá hay của phần thiết kế đường đô thi.Nút giao phải giải quyết được vấn đề ùn tắt và tiết kiệm chi phí cho dự án là một bài toán đặt ra cho người kỹ sư.Sau đây tổng hợp các thiết kế của nút giao thông trong đô thị.

Mở đầu

Khái niệm khả năng thông hành từ lâu nay được coi là một trong những khái niệm cơ bản nhất trong lý thuyết dòng xe và có ý nghĩa rất quan trọng trong thực tế khai thác Khái niệm này luôn được các nhà khoa học về thiết kế hình học đường và kỹ thuật giao thông quan tâm, nó thường xuyên được dùng trong thiết kế hình học, trong thiết kế tổ chức - điều khiển giao thông và trong khai thác đường phố

Trên thế giới có khá nhiều các nghiên cứu về Khả năng thông hành (KNTH) của các tác giả đặc biệt là các tác giả Nga, Mỹ, Anh, Pháp, Đức và Trung quốc Các nghiên cứu đó đều chỉ tính cho dòng xe thuần ôtô và qui đổi dòng xe hỗn hợp gồm các loại

xe tải, xe buýt và một lượng nhỏ xe môtô về xe con tiêu chuẩn với các hệ số đổi xe khác nhau tuỳ theo điều kiện cụ thể từng nước Vả lại khi qui đổi về một loại xe con tiêu chuẩn thì lượng xe 2 bánh hầu như rất ít, chỉ chiếm một tỷ lệ rất nhỏ trong tổng dòng xe, và đó là loại xe mô tô 2 bánh có kích thước lớn và tốc độ cao với dung tích

xy lanh hơn 250 phân khối Do vậy các kết quả nghiên cứu của các nước áp dụng vào điều kiện giao thông nước ta, đặc biệt là trong đô thị rất khó thích hợp

Nước ta gần đây đã có một số nghiên cứu cứu về KNTH của đoạn đường hai chiều hai làn xe trên hệ thống Quốc lộ [6], KNTH của các đoạn đường phố giữa hai nút giao thông trong đô thị [3], nhưng KNTH của nút giao thông trong điều kiện giao thông đô thị thì cho đến nay vẫn chưa có một nghiên cứu sâu nào nhất là đối với loại hình nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn mà sự có mặt của nó ngày nay

đang trở nên phổ biến ở khắp các đô thị trên toàn thế giới cũng như ở nước ta Ngay cả ở các nước có cùng một điều kiện về thành phần dòng xe trong nút thì cũng có

được một giá trị tính toán gần nhau bởi KNTH còn tuỳ thuộc vào loại hình nút, tính chất các dòng xung đột Như vậy có thể khẳng định rằng tính toán KNTH của nút càng được địa phương hóa sẽ càng càng phù hợp với điều kiện thực tế và kết quả càng chính xác

Thực tế giao thông ở Hà Nội và một số thành phố lớn khác gần đây được nhà nước và chính quyền các cấp quan tâm đầu tư nâng cấp cải tạo, tổ chức và điều khiển giao thông nên số điểm ùn tắc đã giảm bớt và ít xảy ra vào giờ bình thường trong ngày, tai nạn trong nút cũng đã giảm góp phần tích cực xây dựng trật tự kỷ

Như vậy nếu xây dựng một phương pháp luận tính toán KNTH của nút giao

thông điều khiển bằng tín hiệu đèn thì sẽ giải quyết được nhiều nội dung mà chúng

ta vừa nêu

Nhận thấy rằng việc nghiên cứu đánh giá KNTH của nút giao thông nói chung trong điều kiện giao thông đô thị nước ta đặc biệt đối với nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn trên cơ sở hoàn toàn lý thuyết hoặc thực nghiệm có xét tới mọi nhân tố ảnh hưởng đến khả năng thông hành như đã nêu là việc làm khó khăn và không thực tế Do vậy phương hướng nghiên cứu KNTH qua thực nghiệm dựa trên sơ đồ xe chạy thực tế từ đó có thể xây dựng phần mềm mô phỏng dòng xe là phương pháp khả thi ở điều kiện nước ta hiện nay Việc nghiên cứu về dòng xe trong nút giao thông với lượng xe 2 bánh chiếm tỷ lệ lớn ở nước ta còn rất mới và thật là cần thiết khi mà cường độ dòng xe liên tục gia tăng theo sự phát triển của nền kinh tế

Mục đích: Chuyên đề này đi sâu tìm hiểu các phương pháp tính KNTH của

NGT và xây dựng được phương pháp luận tính toán KNTH của nút cũng như khả năng ứng dụng của nó trong công tác thiết kế hình học, thiết kế tổ chức và điều khiển giao thông cả trong thiết kế mới và thiết kế cải tạo nút giao thông ở điều kiện

giao thông đô thị nước ta Nội dung: Phân tích các kết quả nghiên cứu về KNTH

của nút giao thông nói chung của các tác giả trên thế giới và ở Việt Nam, đối chiếu với điều kiện thực tế giao thông ở nước ta để rút ra các vấn đề có tính chất cơ sở cho

phương pháp luận nghiên cứu phương pháp tính toán KNTH của nút giao thông trong điều kiện giao thông đô thị nước ta

I.1 Một số khái niệm

I.1.1 Định nghĩa: Nút giao thông là nơi tại đó có hai hay trên hai đường ôtô

giao nhau, hoặc là nơi đường ôtô giao nhau với các tuyến đường khác như đường sắt,

đường dân sinh, đường chuyên dụng

Như vậy nút giao thông là nơi tập trung một lượng xe lớn, tại đây lái xe phải thực hiện cùng một lúc nhiều thao tác phức tạp như quan sát và định hướng chuyển

động, giảm tốc, hãm xe, dừng xe, tăng tốc, tách dòng, nhập dòng, cắt và trộn dòng với các luồng xe khác vì vậy trong một không gian chật hẹp như vậy thường xảy ra tai nạn giao thông, ùn tắc giao thông và tổn thất thời gian qua nút, mật độ khí thải của động cơ vào môi trường cũng tăng lên

I.1.2 Vận động: Tuỳ theo mục đích của hành trình mà chúng ta thường gặp

giữa các làn xe có 4 chuyển động (vận động): Nhập dòng, tách dòng, cắt dòng và trộn dòng (hình I.1)

I.1.3 Xung đột: Các hình thức vận động này được gọi là xung đột, vị trí xung

đột của một đơn vị giao thông (xe và bộ hành) gọi là điểm xung đột hay là điểm nguy hiểm (cách gọi của Nga) Có 3 loại điểm xung đột: điểm cắt, điểm nhập và

điểm tách, chuyển động trộn dòng là tổng hợp của hai loại xung đột nhập và tách (hình I.2; I.3) Không gian trên nút chứa các điểm xung đột của các luồng giao thông gọi là vùng xung đột, giao thoa của các luồng giao thông vận động trong nút gọi là vùng nguy hiểm, vùng nguy hiểm lớn hơn vùng xung đột tức là tồn tại vùng xung đột chính và vùng xung đột phụ, vùng có mật độ giao thoa càng nhiều thì càng nguy hiểm (hình I.4) Trong các điểm xung đột, điểm cắt nguy hiểm nhất, quan niệm thông thường cho rằng nhập dòng nguy hiểm hơn tách dòng vì chiếm thêm không gian của dòng nhập nhưng thực tế dòng xe hiện nay cho thấy nhập dòng là xe trong dòng phụ sẽ chiếm một không gian trên làn xe của dòng chính nhưng các lái

xe trên hai dòng có thể quan sát được nhau nên có thời gian chờ cơ hội thuận tiện để

Chuyªn ®Ò nót giao th«ng

4

thùc hiÖn §iÓm t¸ch nguy hiÓm h¬n ®iÓm nhỊp v× xe ph¶i gi¶m tỉc ®Ó rÏ, xe sau kh«ng rđ ý ®ơ cña xe trưíc nªn dÔ x« vµo xe trưíc Tuy nhiªn nh÷ng quan niÖm nµy chØ mang tÝnh tư¬ng ®ỉi v× ®iÒu nµy phô thuĩc vµo h×nh d¹ng nót, lưu lưîng còng như tỉc ®ĩ cña dßng xung ®ĩt

I.1.4 Gêc giao: VỊn ®ĩng cña dßng xe cê ¶nh hưịng lín ®Õn møc ®ĩ nguy

hiÓm khi gêc c¾t dßng tõ 700 ®Õn 1100 Ýt nguy hiÓm h¬n gôi lµ c¾t th¼ng gêc, cßn l¹i

®Òu lµ c¾t xiªn Khi nhỊp vµ t¸ch dßng víi gêc nhâ h¬n 300 th× Ýt nguy hiÓm h¬n

Ké p Bên

trái

b

)

Xiên trái Xiên

phải bên

phải Thẳng

góc

Thẳng góc

bên trái

c

)

Ké p Bên

bên

Đơn

Ké p

Dr Phan Cao Thô, Khoa CÌu §−íng, §HBK §µ N½ng

a)

Điểm nhập Điển

tách

Rẽ xe Điểm

Điểm tách Điểm nhập Điểm cắt Cắt lúc Số xung đột

Điểm tách Điểm nhập Điểm cắt Cắt lúc Số xung đột

0 0

3 3

3 9

2 2 1

5

Điểm tách Điểm nhập Điểm cắt Cắt lúc Số xung đột

Điểm tách Điểm nhập Điểm cắt Cắt lúc Số xung đột

2 8

8 8 4 12 32

a)

b)

a, Đường dẫn đơn

không có đèn điều khiển

b, Đường dẫn đơn có

đèn điều khiển

4 2 0

H×nh I.5 Ma trỊn c¸c ®iÓm xung ®ĩt t¹i ng∙ ba vµ s¬ ®ơ giao c¾t

Xung độ t chính

Ngã ba chữ T

Ngã tư vuông góc

Ngã tư chuyể n

Ngã ba chữ y Ngã tư chéo Nút có nhiều đường dẫn

Xung độ t phụ

Như vậy các điểm xung đột càng xa nhau (màu xám đậm), càng phân tán hoặc xen kẽ với những điểm xung đột có thể chấp nhận (màu xám nhạt) thì mức độ nguy hiểm chung của nút càng ít hơn, ít xảy ra tai nạn hơn

I.1.5 Đường dẫn: Phần đường dành cho xe có hướng đi vào nút gọi là đường

dẫn hay còn gọi là nhóm làn

Phần đường dành riêng cho xe rẽ phải hoặc xe rẽ trái trong nút giao thông cùng mức gọi là làn rẽ phải hoặc làn rẽ trái riêng biệt, với nút giao thông khác mức gọi là nhánh nối

I.1.6 Hàng chờ ở nút giao cùng mức: Trước khi vào nút có thể các xe phải

xếp hàng trên đường dẫn đi chậm hoặc dừng hẳn trước vạch STOP để chờ cơ hội vào nút, đoạn đường dẫn này được gọi là hàng chờ

I.1.7 Cửa ra, cửa vào: Mặt cắt ngang đường tại vị trí vạch STOP theo hướng

xe vào nút gọi là cửa vào, theo hướng xe ra khỏi nút gọi là cửa ra, bề rộng cửa ra và cửa vào có thể không bằng nhau tuỳ theo lượng xe nhập vào và thoát qua nút

I.2 Phân loại nút giao thông

Có nhiều cách phân loại khác nhau Mỗi cách phân loại có một ý nghĩa riêng, vì thế một nút giao thông có thể có các tên gọi khác nhau Đơn giản nhất là gọi tên theo số đường dẫn vào nút như ngã ba, ngã tư, ngã năm

I.2.1 Phân loại theo cao độ:

Nút giao thông cùng mức là tất cả các luồng xe ra vào nút từ mọi hướng trên cùng mặt bằng tức là vùng xung đột ở cùng một mức

Nút giao thông khác mức có các vùng xung đột ở các mức khác nhau, nút giao thông không có đường nối gọi là nút giao khác mức không liên thông và khi có

đường nối gọi là nút khác mức liên thông

I.2.2 Phân loại theo cấu tạo Theo cách này nút có nhiều tên gọi khác nhau,

thứ tự sau đây cũng chỉ ra cấu tạo nút từ đơn giản đến phức tạp, từ qui mô thấp đến qui mô cao

I.2.2.1 Nút đơn giản: Là nút giữ nguyên bề rộng đường dẫn đến nút chỉ vuốt

mép bằng đường cong tròn rẽ phải, xe chạy tự do, lưu lượng xe vào nút thấp

Chuyên đề nút giao thông

8

I.2.2.2 Nút giao thông mở rộng: Nút được mở rộng bằng việc bố trí thêm làn

phụ để tăng, giảm tốc độ khi ra khỏi nút hoặc khi vào nút hoặc dùng cho xe rẽ trái,

rẽ phải có làn riêng, làn chờ xe Do đó số làn mở thêm, vị trí làn mở thêm cũng như cấu tạo của nó tuỳ thuộc vào nhu cầu và mục đích sử dụng

I.2.2.3 Nút kênh hoá: Là nút mà một số luồng xe trong nút được phân chia sử

dụng riêng, có lượng xe rẽ lớn và được bảo hộ bằng các đảo

Đảo được bố trí trong nút nhằm phục vụ quá trình chạy xe nâng cao chất lượng khai thác, do đó đảo được cấu tạo theo chức năng hoạt động chính của nó Hầu hết các loại đảo đều có chức năng phân luồng hướng quĩ đạo chuyển động của dòng xe một cách trật tự và mạch lạc Đảo tam giác thường bố trí ở góc hoặc trên đường phụ để bảo hộ dòng xe rẽ phải, có thể đối xứng hoặc không Đảo tròn trung tâm để hướng các luồng xe ra vào nút cùng vận động theo một chiều vòng quanh đảo Đảo giọt nước được bố trí trên nhánh phụ để định vị hướng rẽ trái Các điểm xung đột được

định vị theo ý đồ người thiết kế và xe từ đường phụ rẽ vào đường chính được bảo hộ,

có không gian đỗ xe chờ điều kiện thuận lợi mới vào nút Hai loại đảo tam giác và

đảo giọt nước được TCVN 4054 – 98 tập hợp lại thành một loại hình nút giao thông

có đảo trên đường phụ Cũng có thể dùng kết hợp nhiều loại đảo hỗn hợp để phục vụ

các chức năng khác nhau Trong các loại nút có bố trí đảo thì nút giao thông hình xuyến được xem là loại nút tiên tiến nhất, là một dạng của nút giao thông vận động vòng quanh đảo trung tâm mà kích thước của đảo trung tâm đủ lớn để bố trí các

đoạn trộn dòng còn gọi là nút giao thông tự điều chỉnh

I.2.3 Phân loại theo hình thức tổ chức và điều khiển giao thông

I.2.3.1 Nút giao thông không có điều khiển: ở các nước phát triển khi luật giao

thông được chấp hành nghiêm ngặt, hệ thống giao thông hiện đại thì không tồn tại loại hình nút giao thông không điều khiển, tức là chỉ có khái niệm về nút giao thông

điều khiển Tuy nhiên ở nước ta và một số nước hệ thống giao thông còn chưa phát triển còn tồn tại loại hình nút giao đơn giản không được bố trí bất kỳ một dáu hiệu, một tín hiệu nào thuộc luật, loại nút này an toàn giao thông thấp khả năng thông hành cũng thấp

I.2.3.2 Nút giao thông có điều khiển (điều khiển cưỡng bức): các dấu hiệu điều

khiển như vạch kẻ, biển, đèn tín hiệu hoặc người chỉ dẫn được bố trí ở trong nút Loại nút điều khiển bằng tín hiệu đèn và điều khiển bằng vạch dừng xe (hai vạch

dừng hoặc bốn vạch dừng) với biển “ stop” được dùng phổ biến hiện nay

I.2.3.2.1 Nút giao thông điều khiển bằng hai vạch dừng Khi tính KNTH người Mỹ

gọi là nút giao thông đường chính đường phụ Trong loại hình này quyền ưu tiên giao thông liên tục là của dòng xe trên đường chính Các xe trên đường phụ lợi dụng các khe hở thời gian giữa các xe trên đường chính để cắt qua hay nhập dòng (hình

STOP

Các hướng giao thông được ưu tiên theo thứ tự sau:

Mức ưu tiên 1: Các hướng 2,3,5,6 Mức ưu tiên 2: Các hướng 1,4,9,12

Mức ưu tiên 3: Các hướng 8,11 Mức ưu tiên 4: Các hướng 7,10

I.2.3.2.1 Nút giao thông điều khiển bằng bốn vạch dừng (hình I.6.1; I.6.2)

Loại hình này còn được gọi là nút giao có quyền

ưu tiên bình đẳng, tức là quyền ưu tiên cho xe bên

phải Khoảng thời gian của xe trên nhánh đượcxét

là khoảng thời gian tính từ đầu xe trước ra khỏi

vạch STOP đến đầu xe sau ra khỏi vạch STOP

Tại nhánh đang xét, khoảng thời gian được gọi

Hình I.6 : Sơ đồ dòng xe tại nút giao thông hai vạch dừng

Nhánh xung đột

Nhánh xung đột

Nhánh

được xét

Chuyên đề nút giao thông

10

là bão hoà nếu xe trước rời khỏi vạch STOP thì

đã có luôn một xe sau đến vạch STOP Hình I 6.1 Sơ đồ tên gọi các nhánh dẫn của nút bốn vạch dừng

12 11 10

Hình I.6.2 Sơ đồ giao thông trên nút bốn vạch dừng

Nguyên tắc hoạt động của nút là tại bất kỳ một đường dẫn nào vào nút bắt buộc

người lái xe phải dừng xe trước vạch STOP để nhận biết điều kiện giao thông trong

nút rồi mới quyết định cho xe vào nút

I.2.3.2.3 Nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn

Dòng xe vào nút được phân tích theo thời gian thông qua các tín hiệu của đèn nhằm

làm giảm bớt các xung đột, tăng khả năng thông hành và an toàn giao thông

Đèn tín hiệu có thể điều khiển giao thông theo các hướng hoặc theo làn riêng trên

hướng đã cho Các loại đèn hiện nay đang sử dụng thường là 2 pha hoặc 3 pha với 3

màu xanh, vàng và đỏ

Tín hiệu xanh cho phép xe và người đi qua, tín hiệu xanh nháy báo hiệu sắp chuyển

sang tín hiệu khác

Tín hiệu vàng báo hiệu sự thay đổi chuyển tín hiệu, cấm xe và người qua lại Tín

hiệu vàng nháy cho phép xe và người đi qua nút song cảnh báo phải cẩn thận

Tín hiệu đỏ cấm mọi phương tiện giao thông và người qua lại

Đèn tín hiệu điều khiển giao thông được phân loại theo chức năng nhiệm vụ dùng cho xe cộ hay dùng cho bộ hành, theo cấu hình một khoang, hai khoang, ba khoang hay ba khoang có thêm khoang phụ

Vị trí đặt đèn tại nút phụ thuộc vào cấu tạo mặt bằng nút, chúng ta không thể thiết

kế một sơ đồ vị trí điển hình chung cho tất cả các loại nút, thường đặt trên vỉa hè hoặc treo trên đường dẫn Vị trí thích hợp thường cách vạch bộ hành qua đường 1.0- 1.5m với chiều cao 2.4- 3.0m so với mặt đường

Chu kỳ điều khiển: Là tổng thời gian của tất cả các tín hiệu để hoàn tất một chu kỳ,

ký hiệu TCK (s) Nói cách khác chu kỳ là sự lặp lại của tất cả các pha (hình I.6.3) Pha điều khiển: Là sự phối hợp các nhịp cơ bản và các nhịp trung gian tiếp theo nhau Là một phần của chu kỳ cho phép một hoặc nhiều luồng xe qua nút trong một thời gian hoặc lặp lại nhiều lần Việc tách các dòng xung đột theo thời gian gọi là phân pha Số lượng pha phụ thuộc vào đặc tính của các dòng xung đột và lưu lượng giao thông trên các nhánh dẫn Số pha càng nhiều các xung đột càng giảm nhưng tổn thất thời gian do các nhịp trung gian càng lớn và thời gian một chu kỳ càng dài, thời gian chờ đợi lâu tác dụng đến tâm lý người điều khiển dẫn đến dễ phá vỡ quá trình điều khiển Tối thiểu một chu kỳ có 2 pha, tối đa 3 (4) pha nếu thấy cần thiết Thời gian của chu kỳ đèn có ý nghĩa vô cùng quan trọng, thời gian này phải là tối ưu

để đảm bảo lượng xe và người qua nút là cao nhất Thời gian xanh, vàng và đỏ phụ thuộc vào thời gian chu kỳ, lưu lượng xe trên đường dẫn, thời gian cần thiết dành cho bộ hành qua đường Kinh nghiệm các nước TCK MIN = 35s, TCKMAX =120s

Dr Phan Cao Thọ, Khoa Cầu Đường, ĐHBK Đà Nẵng X V Đ

Chuyên đề nút giao thông

12

Pha 1

Pha 2

Hình I.6.3 Sơ đồ điều khiển giao thông tại ng∙ tư độc lập

Tuỳ theo từng điều kiện cụ thể có thể sử dụng phương pháp điều khiển như sau:

Điều khiển bằng tay, điều khiển tự động tại nút độc lập với chu kỳ cứng hoặc mềm (điều khiển thích nghi), điều khiển tự động phối hợp trên một tuyến phố, điều khiển

tự động phối hợp trên mạng lưới của vùng

Hiện nay ở Hà Nội có hơn 100 nút được đặt đèn tín hiệu điều khiển giao thông với nhiều chủng loại khác nhau do Cộng Hoà Pháp viện trợ, do Sở Giao thông công chính chế tạo và do quà tặng của Singapo Các nút đều sử dụng chu kỳ 2 pha vì tốc

độ dòng xe qua nút rất thấp kéo theo thời gian chu kỳ lớn nếu sử dụng 3(4) pha

I.3 Phạm vi sử dụng

Khi quyết định áp dụng loại hình nút giao thông nào đều phải căn cứ vào một số vấn

đề mang tính tiên quyết như sau:

- Căn cứ vào qui hoạch tổng thể về giao thông của khu vực nút, qui hoạch đất

đai để xem xét phương án nút vừa thoả mãn với hiện tại vừa đáp ứng với tương lai phát triển

- Căn cứ vào phân luồng tổ chức giao thông trong nút trên cơ sở của ma trận quan hệ vận tải theo các hướng đã được xác lập theo nhiệm vụ, cũng có thể hiệu chỉnh phân bố lại để đạt được sơ đồ phân luồng hợp lý nhất

- Căn cứ vào điều kiện tự nhiên, địa hình, địa chất, quĩ đất, giải phóng mặt bằng

Tuy nhiên tiêu chuẩn thiết kế của các nước cũng đều đưa ra những chỉ dẫn chung về phạm vi sử dụng các loại nút giao thông

1 TCVN 4054-98 Bảng I 1 Phạm vi sử dụng các loại nút giao thông cùng mức theo lưu lượng xe chạy (LLXC) trên đường chính và đường phụ [10]

2 Đề nghị của Phân viện thiết kế đường ôtô Kiep 1982 – Ucraina [1], [8]

Bảng I.2 Hướng dẫn lựa chọn sơ đồ nút giao thông cùng mức theo cấp hạng

kỹ thuật của đường và lưu lượng xe chạy (LLXC) trên đường chính và đường phụ

Cấp hạng KT

của đ chính

LLXC trên

III 1000 ≥ 100 (h.3)

< 100(h 4)

≥100 (h.5)

<100 (h 6)

≥ 100 (h.13)

<100(h.1 4)

≥ 100 (h.15)

< 100 (h.16)

(h.7)

<1000 (h 8)

- ≥ 1000**

(h 17)

< 1000** (h 18)

* tử số: số xe ở ngã tư; ** tổng cường độ theo cả hai hướng

Chuyên đề nút giao thông

14

Chú ý: Các cấp hạng theo tiêu chuẩn Liên Xô cũ, gần như TCVN 4054-85

3 Tiêu chuẩn thiết kế của Mỹ theo AASHTO hướng dẫn phân loại nút dựa trên cơ sở phân cấp đường trong và ngoài đô thị như sau [4]

Bảng I.3 Phân loại nút giao thông đường ngoài đô thị

Đường ngoài đô thị Đường cao tốc Đường cấp 1 Đường cấp 2,3 và 4

Bảng I.4 Phân loại nút giao thông trong đô thị

Đường đô thị Cao tốc Đường phố

chính Đường gom

Đường khu vực

1 là giao nhau khác mức liên thông trong mọi trường hợp

2 Thường là giao nhau khác mức liên thông nhưng khi lưu lượng xe chạy ít có thể là khác mức không liên thông

3 Thường là giao nhau khác mức liên thông nhưng khi không gian nơi đặt nút chật hẹp có thể là khác mức không liên thông

4 Thường là giao nhau khác mức không liên thông

5 Thường là giao nhau khác mức không liên thông nhưng có thể dùng nút khác mức liên thông khi muốn giảm bớt ách tắc giao thông

6 Thường là giao nhau cùng mức nhưng có thể dùng nút khác mức liên thông khi KNTH giảm thấp do chậm xe quá mức, tai nạn giao thông nhiều hoặc chi

7 Thường là giao nhau cùng mức hoặc nhánh đường cấp 4 bị cụt

8 Thường là giao nhau cùng mức

Đường cao tốc: Là đường dành cho xe có tốc độ cao, khống chế nơi ra vào và rút ngắn thời gian hành trình đi lại giữa các thành phố lớn

Đường cấp 1: Là đường nối liền các thành phố, các trung tâm chính trị, văn hoá, kinh tế quan trọng, có 4 làn xe trở lên và khống chế nơi ra vào

Đường cấp 2: Là đường nối với đường cao tốc và đường cấp 1

Đường cấp 3: Là đường phục vụ trực tiếp giữa các đô thị nhỏ, các trung tâm kinh

tế, chính trị văn hóa của địa phương, nối vào đường cấp 1, cấp 2

Đường cấp 4: Là đường địa phương phục vụ trong khu vực đô thị, kinh tế

nhỏ hoặc trang trại

3 Tiêu chuẩn thiết kế của Malaysia cũng cho hướng dẫn lựa chọn loại nút trên cơ sở LLXC trên các hướng (hình I.6.4) và sự phân cấp đường trong và ngoài

Hình I.6.4 Sơ đồ lựa chọn loại nút của Malaysia

Chú thích: Nút cho xe chạy vòng quanh (hình xuyến) được chia ra 3 loại theo đường kính đảo tròn:

• Loại rất nhỏ có đường kính trong < 4.0m, đường kính ngoài < 20m

• Loại nhỏ có đường kính trong từ 4.0m – 25m, đường kính ngoài > 20m

• Loại thông thường đường kính trong >25m, đường kính ngoài > 50m

Bảng I.5: Chọn loại nút giao thông vùng ngoài đô thị

Bảng I.6: Chọn loại nút giao thông vùng ngoài đô thị

Loại đường giao Cao tốc Trục chính Đường gom Đường tiểu khu

Trong đó: K là nút giao khác mức, Đ là nút giao điều khiển bằng tín hiệu đèn, B là nút giao điều khiển bằng vạch dừng hoặc biển

5 Đề nghị của Cộng hoà Pháp về điều kiện đặt đèn tín hiệu điều khiển giao thông

tại nút khi xảy ra một trong 6 trường hợp sau:

• Lưu lượng xe chạy trên đường chính Nc ≥ 600 xcqđ/h và lưu lượng xe trên

đường phụ NP ≥ 200 xcqđ/h

• Khi Nc ≥ 600 xcqđ/h và NP ≥ 100 xcqđ/h

• Khi lưu lượng qua mặt cắt N ≥ 1000 xcqđ/h với đường có dải phân cách hoặc N≥ 600 xcqđ/h với đường không có dải phân cách và lượng bộ hành qua đường tại mặt cắt đó là ≥ 250 người/h

• Những nơi giao nhau phức tạp như ngã sáu có N ≥ 800 xcqđ/h

• Những nút xảy hơn 5 vụ tai nạn giao thông trong năm làm chết người

• Những nút kề liền trên một tuyến cần điều khiển phối hợp

6 Một số nghiên cứu của các tác giả Nga, Đức [1], [8], [11]

E.M Lobanov, A.A Ruzkov, V.Bapkov, R Pucher xây dựng đồ thị lựa chọn loại hình nút giao thông đều dựa trên lưu lượng xe chạy trên đường chính và đường phụ

th«ng qua kÕt qu¶ nghiªn cøu thùc nghiÖm, ®ơ thÞ ®−îc chia lµm nhiÒu vïng (h×nh I.7, I.8, I.9, I.10, I.11)

1

2

3

4

V ùng 1 : Nút giao thông đơn giản

Vïng 2 : X©y dùng nót giao th«ng cê ®¶o dĨn hướng trên đường phụ

V ùng 3: X ây dự ng đảo dẫ n hướng trên cả hai tuyế n chính , phụ

V ùng 4: Giao nhau khác mức

HI.7 §ơ thÞ lùa chôn nót giao th«ng cña E.M Lobanov

Chuyên đề nút giao thông

18 Hình I.9: Phạm vi sử dụng nút giao thông (V.F.Bapkov)

Nch,10 xe/ng.đ

có dải chuyển tiếp tốc độ trên đường chính

phụ(10 xe/ng.đêm) tính đổi ra xe con Nch, Nph-Lưu lượng xe trên đường chính, đường

II-Có phân luồng và đảo dẫn hướng trên đường phụ

V-Giao nhau hình vòng xuyến có ưu tiên cho hướng có lưu lượng xe lớn VII-Giao nhau hình vòng xuyến giai đoạn I của cải tạo nâng cấp VI-Giao nhau hình vòng xuyến có đảo trung tâm đường kính nhỏ III-Có phân luồng và đảo dẫn hướng trên đường chính và phụ,

(1) Giao nhau cùng mức đơn giản (2) Có phân luồng và đảo dẩn hướng trên đường phụ

(3) Có phân luồng và đảo dẩn hướng trên đường chính và đường phụ, có dải chuyển tiếp tốc độ (4) Giao nhau khác mức

a - điều kiện bất lợi; b - điều kiện thuận lợi

Hình I.10: Phạm vi sử dụng nút giao thông (R.Pucher - Tây Đức)

Hình I.8: Phạm vi sử dụng nút giao thông (A.A.Ruzkov)

(1) Giao nhau không điều chỉnh

(2) Giao nhau tự điều chỉnh

(3) Giao nhau có điều khiển

(4) Giao nhau khác mức

ΣNoưt, ΣNưt - Lưu xe (xe/giờ) trên các

hướng ưu tiên, và có ưu tiên

1 Khi xe chạy 1 chiều trên đường chính

2 Khi xe chạy 2 chiều trên đường chính

Nc, Nt - Lưu lượng xe chạy trên đường chính, phụ, xe/giờ.

1000 (200)

1500 N>M

III

I-Giao nhau cùng mức đơn giản

IV-Giao nhau hình vòng xuyến

II 2 I 0 2

b)

6 4 IV

12 10

V 14

VII

VI

VIII

7 Nghiên cứu ở Hà Lan [13] của tác giả Beukers và Jenezon cũng dựa trên cơ sở lưu lượng xe chạy trên các đường dẫn và thời gian chậm xe giới hạn có thể chấp nhận

được trong suốt 8 giờ cao điểm ở trong đô thị trung bình với các hướng chuyển động thẳng và chuyển động rẽ (hình I.11)

giản 2: cùng mức có dải phân cách 3: Nút dùng đèn điều khiển có dải phân cách

8 ở nước ta từ năm 1986 và 1996 Bộ môn Đường ôtô - Đường đô thị khi nghiên cứu qui hoạch điều khiển cho các nút giao thông ở địa bàn Hà Nội đã đề nghị những nút giao thông có một trong các điều kiện sau thì nên đặt đèn điều kiển giao thông:

• Tổng lưu lượng xe chạy trên đường chính theo 2 hướng và hướng lớn nhất trên

đường phụ ≥ 1500xcqđ/h trong đó NP chiếm (20 – 40)%

• Những nút có hơn 2 vụ tai nạn chết người trong một năm

• Những nút kề liền trên một tuyến cần điều khiển phối hợp

đường giao nhau, dựa trên cơ sở lưu lượng xe chạy của các đường chính và đường phụ vào nút cũng như thời gian chậm xe qua nút

Các điều kiện nêu ra ở trên về phạm vi sử dụng các loại hình nút được coi là điều kiện cần Còn điều kiện đủ để đảm bảo sử dụng đúng loại hình nút thiết nghĩ nó phụ thuộc vào các yếu tố kỹ thuật cụ thể tại nút đó là chiều dài hàng chờ trên đường dẫn,

bề rộng đường dẫn, chiều rộng cửa ra, hình dạng và kích thước đảo, chu kỳ đèn và phân pha hợp lý

Đối với giao thông đô thị nước ta vận động của dòng xe trong nút không giống như dòng thuần ôtô, xe đạp và xe máy không xếp hàng nối đuôi nhau chạy mà hợp thành từng cụm lớn Tại các nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn xuất hiện hàng chờ trên đường dẫn chờ tín hiệu xanh đứng lộn xộn có khi xe đi thẳng dừng bên trái sát tim đường, xe đạp rẽ trái lại dừng bên phải sát mép vỉa hè, khi có tín hiệu xanh cắt ngay luồng cơ giới đi thẳng gây ra những xung đột không đáng có Riêng xe máy do có tốc độ lớn hơn tới vạch dừng trước, xe đạp tới sau thì cố gắng chen lên đứng chung hàng và trộn lẫn với xe máy Rất nhiều tình huống xe đạp thường vượt lên trên đầu vạch dừng xe trước đầu xe ôtô và xe máy đã “khống chế” tốc độ của cả dòng xe làm cho tốc độ của cả dòng xe giảm xuống rất nhanh, đây chính là thời điểm đễ xảy ra ùn tắc nhất và điều này đã làm giảm ý nghĩa và tác dụng của đèn điều khiển cũng như các hình thức tổ chức giao thông khác

Với dòng xe hỗn hợp lại thường là các nút giao có bề rộng tuyến dẫn hẹp cả phần cửa vào và cửa ra nên thường thấy xuất hiện nhiều luồng xe phức tạp với các vận động theo nhiều hướng khác nhau Đối với một ngã tư đơn giản có một làn dành cho xe ôtô ở 4 hướng đã có tới 32 điểm xung đột Nhưng trong tình trạng giao thông hỗn hợp hiện nay mỗi phương tiện có kích thước khác nhau, tốc độ khác nhau và các

kiểu rẽ vừa nói trên thì số lượng tiềm tàng các điểm xung đột có thể là vô cùng, không xung đột cũng trở thành xung đột và như vậy vấn đề nghiên cứu tính toán, vận dụng thiết kế và khai thác nút sẽ trở nên phức tạp hơn nhiều so với môi trường chỉ dành cho dòng thuần cơ giới Như vậy có thể khẳng định rằng mục tiêu của người kỹ sư thiết kế nút hay các nghiên cứu khác đều nhắm tới việc làm sao giảm bớt hoặc phân tán các xung đột trên nút đó để từ đó nâng cao tốc độ dòng xe, nâng cao KNTH và an toàn giao thông

Chuyên đề nút giao thông

22

Chương II Khả năng thông hμnh của nút giao thông

I.1 Khái niệm về KNTH của nút giao thông

Khi xây dựng hoặc cải tạo một nút giao thông thì vấn đề được quan tâm và đặt lên hàng đầu là KNTH của nút Căn cứ vào từng loại nút mà thiết kế sao cho phải có một KNTH nhất định, đảm bảo dòng xe qua nút không quá thông thoáng (nút quá thừa khả năng chịu tải) gây lãng phí trong đầu tư xây dựng và cũng không gây tổn thất thời gian do dòng đông (nút làm việc ở mức tải cao) Như thế KNTH của nút giao thông là một chỉ tiêu quan trọng làm cơ sở cho việc qui hoạch, thiết kế và khai thác nút, đồng thời làm cơ sở cho việc đánh giá hiệu quả kinh tế và so sánh các phương án nút giao thông

Hiện nay có nhiều khái niệm khác nhau về KNTH của nút giao thông KNTH

lý thuyết, KNTH lý tưởng, KNTH thực tế, KNTH dự trữ, KNTH tính toán, KNTH kinh tế Tuỳ thuộc vào phương pháp phân tích và mục đích sử dụng mà dùng các khái niệm khác nhau Tuy nhiên ngay cùng một khái niệm cũng còn tồn tại một vài

điểm chưa thống nhất về phương diện ứng dụng Vì thế khi vận dụng cần phải xem xét thực tế hơn

Định nghĩa tổng quát: KNTH của nút giao thông là suất dòng lớn nhất mà

xe và người có thể thông qua trên một làn hay một nhóm làn đi qua nút trong một

đơn vị thời gian với điều kiện đường, điều kiện giao thông và tổ chức giao thông nhất định.[1], [4], [12]

Định nghĩa này được hiểu cặn kẽ như sau:

- Đối tượng xét KNTH là một làn hoặc một nhóm làn (tức là đường dẫn) mà không gian để người và xe thông qua là một vị trí (điểm) hay một đoạn đường có điều kiện như nhau

- KNTH là suất dòng lớn nhất tính theo giờ mà không phải là lưu lượng xe lớn nhất trong một giờ, suất dòng lớn nhất được xét trong khoảng thời gian nào đó, thường các nước lấy khoảng thời gian là 15 phút, riêng ở úc chọn 30 phút [2]

- KNTH được xác định dưới một điều kiện nhất định ứng với một chất lượng dòng nhất định, đó là các điều kiện về đường xá, về giao thông và về tổ chức điều khiển giao thông ở Mỹ và các nước phương Tây xem xét 2 loại điều kiện: Điều kiện lý tưởng để phân tích KNTH lớn nhất (có thể đạt được) và điều kiện phổ biến để phân tích KNTH bị thay đổi dưới tác động của các yếu tố ảnh hưởng ở Nga và một số nước Đông âu lại sử dụng nhiều khái niệm hơn ứng với các điều kiện khác nhau: Với điều kiện thuần tuý mô hình lý thuyết có KNTH lý thuyết, điều kiện lý tưởng có KNTH lớn nhất, điều kiện thực tế có KNTH thực tế

- Suất dòng phục vụ: Là suất dòng lớn nhất theo giờ mà tại đó người hoặc xe cộ có thể thông qua nút của một làn xe hay một nhóm làn xe trong một đơn vị thời gian dưới điều kiện phổ biến về đường, giao thông và tổ chức giao thông được xét tại mức phục vụ ấn định Theo định nghĩa này suất dòng phục vụ được xét với khoảng thời gian 15 phút, mỗi loại đối tượng xét có 5 suất dòng phục vụ tương ứng trong 5 mức phục vụ từ A đến E ở mức phục vụ E suất dòng phục vụ đồng nghĩa với KNTH và cùng chung một giá trị, còn ở mức phục vụ F không tồn tại khái niệm suất dòng phục vụ Rõ ràng khái niệm KNTH cũng chỉ tồn tại ở mức phục vụ E và KNTH với mức phục vụ là hai khái niệm luôn đi cùng nhau trong việc nghiên cứu phân tích và

đánh giá trạng thái dòng xe

- KNTH được tính cho một loại xe thuần nhất là xe con qui đổi, thứ nguyên là xe con qui đổi trong một giờ (xcqđ/giờ)

II.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến KNTH của nút giao thông

Có thể phân thành ba nhóm yếu tố sau

II.2.1 Điều kiện đường

Bao gồm các yếu tố hình học cơ bản của nút như: Số làn xe của các đường dẫn tới nút, bề rộng làn xe, độ dốc dọc, bán kính rẽ, hệ số bám ϕ, vị trí làn dừng xe, cấu

tạo kiểu nút, loại vùng lãnh thổ

II.2.2 Các điều kiện về giao thông

- Yếu tố giờ cao điểm

- Yếu tố bão hoà trên nhánh dẫn đối với nút điều khiển bằng đèn tín hiệu

- Cường độ xe chạy trên mỗi nhánh dẫn

Chuyên đề nút giao thông

24

- Phân bố tỷ lệ xe theo hướng chuyển động: xe rẽ trái, rẽ phải, đi thẳng

- Thành phần dòng xe theo mỗi hướng

- Loại xe: xe tải và xe buýt được xem xét mức độ ảnh hưởng

- Vị trí và hình thức sử dụng của bãi đỗ xe buýt trong khu vực nút giao thông, lượng bộ hành qua nút

II.2.3 Điều kiện tín hiệu

Bao gồm toàn bộ những thông số về tín hiệu : Sơ đồ mặt bằng pha, thời gian chu kỳ, thời gian tín hiệu xanh, đỏ, vàng Kiểu điều khiển (chu kỳ cứng, mềm, nửa mềm, hoặc điều khiển thích nghi hay bán thích nghi) Vạch dừng và biển chỉ dẫn cũng như hệ thống qui tắc giao thông Xét thời gian xanh khi lượng bộ hành qua nút nhiều

II.2.4 Các khuynh hướng tính KNTH của nút hiện nay

Đối với tất cả các nút giao thông kể cả nút hình xuyến, khác mức, có hoặc không điều khiển hiện nay đang tồn tại hai hướng chính tính toán KNTH Có thể

được tóm tắt như sau :

Hướng 1: Dựa trên cơ sở lý thuyết thuần tuý bao gồm 2 hướng nghiên cứu

- Nhóm các mô hình ngẫu nhiên [18] quan niệm dòng xe có mật độ thấp là một phân phối Poisson, KNTH là số xe lọt qua các kẽ hở giữa các xe, điển hình là phương pháp Monte - Carlo, lý thuyết phục vụ đám đông, xích Markow

- Nhóm các mô hình động học Mấu chốt của phương pháp lý thuyết là dựa vào một số giả thiết nào đó để xây dựng một mô hình lý thuyết tương đương với mô hình xe chạy thực tế Từ đó thiết lập mối quan hệ giữa cường độ N với mật độ q

Hướng 2 : Phương pháp lý thuyết kết hợp thực nghiệm và phân tích: Trên cơ sở

nghiên cứu qui luật phân bố và hình thành dòng xe từ các số liệu quan trắc chế độ xe chạy trong nút, sau đó dùng các mô hình lý thuyết để kiểm chứng

- Thông qua đặc trưng cơ bản là quãng tối thiểu giữa các xe trong dòng xe L =

f (v) quan trắc được rồi đưa vào trong các công thức lý thuyết hoặc xây dựng quan hệ "Cường độ - tốc độ" rồi kể tới ảnh hưởng của cường độ N đến tốc độ

V Đưa hai quan hệ này lên cùng một đồ thị sẽ xác định được KNTH thực tế của đường

- Hoặc là phân tích thực nghiệm nhằm xây dựng mô hình thực tế về dòng xe qua nút Mấu chốt của phương pháp này là quan trắc hay tính toán KNTH của

đường của nút trong điều kiện chuẩn (hay điều kiện lý tưởng) Rồi sau đó kể tới hàng loạt các yếu tố ảnh hưởng theo kinh nghiệm khai thác thống kê, làm giảm KNTH Phương pháp này được sử dụng rộng rãi ở hầu hết các nước Mỹ, Nga, Anh, Pháp, Canada

II.3 Một số kết quả nghiên cứu trên thế giới và trong nước

II.3.1 Đối với nút giao thông đường chính - đường phụ (nút có 2 vạch dừng)

Có một số kết quả nghiên cứu điển hình sau

II.3.1.1 Kết quả nghiên cứu của HCM - 94 [1], [12]

• Xuất phát từ Cộng hoà Liên bang Đức, KNTH của nút ưu tiên được tính toán trên cơ sở tận dụng triệt để gián cách thời gian (cửa sổ thời gian) xuất hiện ở trên

đường chính được các xe trên đường phụ chấp nhận Gián cách thời gian được xe sử dụng theo thứ tự ưu tiên như sau: Đi thẳng và rẽ phải trên đường chính; rẽ trái trên

đường chính và rẽ phải trên đường phụ; đi thẳng trên đường phụ; rẽ trái từ đường phụ

Các gián cách thời gian trong dòng có phân bố hàm mũ âm và chỉ có các gián cánh (Δt) có trị số lớn hơn quãng chấp nhận (Δtcn) thì xe trên đường phụ mới vào nút được Trị số Δtcn là một biến phụ thuộc vào tâm lý và trình độ của lái xe, dòng

xe càng đông thì Δtcn càng nhỏ

Số lượng xe lớn nhất khi lợi dụng tất cả các gián cách thời gian Δt ≥ Δtcn(xe ở

đường phụ luôn chờ và sẵn sàng) là:

, ,

,

/3600 , , /3600 (xe/h)

Trong đó : Cp,x là KNTH của hướng phụ x ( xcqđ/h)

Vc,y : Cường độ giao thông trên hướng xung đột với hướng y (xe/h),

t0 = tg - (tf / 2); (s)

tg: Quãng giới hạn trong dòng xe còn được gọi là quãng chấp nhận Δtcn (s)

tf : Quãng thời gian trung bình xe rời khỏi vạch dừng tới tim làn xe gần nhất có xung đột

Giá trị của tf , tg được lấy như sau tf = 2,1s - 6,2 s và tg = 5,0 s- 7,0 s

II.3.1.2 Nghiên cứu của Giáo sư Lobanov.E.M [1], [9]

Chuyên đề nút giao thông

26

+ Trên nguyên tắc là tất cả các hướng xe chạy trên đường chính là một dòng

ngẫu nhiên và liên tục, còn các hướng phụ đều phải nhường đường và lợi dụng

quãng trống giữa các xe trên hướng chính để thực hiện các thao tác tách, nhập và

cắt Như vậy KNTH của nút giao thông phụ thuộc rất nhiều vào khoảng cách giữa

các xe ΔS, kích thước hình học của nút, lưu lượng xe chạy, thành phần dòng xe,

ngoài ra còn phụ thuộc vào các bãi đỗ gần nút và số lượng bộ hành qua đường

+ Tại các ngã tư không điều khiển của các đường khác cấp hạng, xe trên đường

phụ nhường đường cho xe trên đường chính, còn khi giao nhau cùng cấp hạng thì

tuân theo luật nhường đường cho xe bên phải Tức là tới nút xe dừng lại chờ trong

dòng xe trên đường chính xuất hiện "cửa sổ thời gian" Gián cách thời gian có trên

đường chính mà được lái xe trên đường phụ chấp nhận thì cắt qua hay nhập vào nút

Nghiên cứu cho rằng trên dòng xe liên tục tồn tại 3 nhóm xe đặc trưng: Nhóm

xe chạy tự do A; nhóm xe bị ràng buộc một phần B và nhóm xe bị ràng buộc hoàn

toàn C Xác suất xuất hiện các gián cách thời gian Δt được tính thông qua mô hình

hoá ngẫu nhiên của dòng xe theo qui luật

P(Δt) = A.e-m Δt β1 + B.e-m Δt β2 + C.e-m Δt β3 [II.2]

Trong đó : P(Δt) : là xác suất xuất hiện gián cách thời gian lớn hơn Δt

A,B,C : là các hệ số thực nghiệm đặc trưng cho các nhóm xe hình thành trong

dòng xe (A- xe chạy tự do, B - xe chạy có bị ràng buộc, C - xe chạy hoàn toàn bị

ràng buộc) và A+B+C =1

β1, β2, β3 : hệ số đặc trưng cho mật độ dòng xe của các nhóm A, B, C

3600

M

m= suất dòng xe với M là cường độ xe chạy trên đường chính

- KNTH của một hướng phụ khi biết lưu lượng xe chạy trên hướng chính M

β

Δ β δ

β

Δ β

t m

t m t

m

t m t

m

t m

3

gh 3

2

gh 2

1

gh 1

e 1

e C e

1

e B e

1

e A M

Δtgh : là khoảng thời gian giới hạn giữa các xe trên đường chính mà các lái xe

trên đường phụ có thể chấp nhận để cắt hoặc nhập vào (sec)

δt : Quãng thời gian giữa các xe trên đường phụ (sec)

Cuối cùng KNTH của nút bằng KNTH của các đường nhập nút theo điều kiện

xe chạy trên đường chính tính theo [II.3]

Ví dụ: Nút giao cùng mức không phân luồng, lưu lượng xe trên đường chính

240 xe/h, bán kính rẽ 10m, dốc dọc trên đường chính 2,5%, L dốc =200m, xe chạy chậm chiếm 15%, tỷ lệ xe rẽ trái 15%, rẽ phải 35% KNTH của nút theo hướng phụ nhập vào là 938 xe/h

II.3.2 Đối với nút giao thông có quyền ưu tiên bình đẳng (nút có bốn vạch dừng)

II.3.2.1 Kết quả nghiên cứu của HCM - 94 [1], [12]

Hình II.1 Sơ đồ giao thông trên nút bốn vạch dừng

Cơ sở để tính toán KNTH của nút là tại bất kỳ một đường dẫn vào nút buộc người lái xe phải dừng trước vạch STOP để nhận biết điều kiện giao thông trong nút rồi mới quyết định cho xe vào nút Trị số quãng thời gian bão hoà trên đường dẫn đang xét phụ thuộc nhiều vào điều kiện giao thông trong nút Điều kiện này được mô tả theo 4 sơ đồ đặc trưng sau:

Dr Phan Cao Thọ, Khoa Cầu Đường, ĐHBK Đà Nẵng

Nhánh

được xét

Nhánh

được

Nhánh

đối diện

xét

Chuyên đề nút giao thông

28

Hình II.1.1 Hình II.1.2

Hình II.1.3 Hình II.1.4

Trường hợp 1(hình II.1.1): Trong nút chỉ có xe chạy từ nhánh dẫn đang xét Người

lái nhận biết điều kiện này và cho xe chạy vào nút một cách an toàn

Trường hợp 2 (hình II.1.2): Xe từ đường dẫn đang xét vào nút, đồng thời trên

đường dẫn đối diện cũng có xe tới do đó quãng thời gian bão hòa trường hợp này lớn hơn trường hợp 1

Trường hợp 3 (hình I.1.3): Xe từ đường dẫn đang xét vào nút và trên hai đường dẫn

xung đột cũng có xe tới Xe trên đường dẫn xung đột gây ảnh hưởng nhiều đến xe trên hướng đang xét và quãng thời gian bão hoà trường hợp này cũng dài hơn so với

2 trường hợp trên

Trường hợp 4 (hình I.1.4) : Trên tất cả các đường dẫn vào nút đều có xe muốn vào

Trường hợp này làm hạn chế nhiều nhất đến các xe trên đường dẫn đang xét, tức là quãng thời gian bão hoà dài hơn cả 3 thưưòng hợp trên

Như vậy KNTH của mỗi đường dẫn là một hàm phụ thuộc vào lượng giao thông các

đường dẫn khác và được tính như sau:

[II.4]

Trong đó: VPS là tỷ lệ lưu lượng xe trên đường dẫn đang xét so với lưu lượng xe

trong nút: VPS = VS : (VS + VO + VC); VS = VSL + VST + VSR);

VPO là tỷ lệ lưu lượng xe trên đường dẫn đối diện: VPO = VO : (VS + VO + VC);

VO = VOL + VOT + VOR);

LS, LO là số làn xe trên đường dẫn dang xét và đường dẫn đối diện

LTPO, RTPO là tỷ lệ xe rẽ trái, rẽ phải trên đường dẫn đối diện so với VO

LTPC, RTPC là tỷ lệ xe rẽ trái, rẽ phải trên đường dẫn xung đột so với VC

II.3.1.3 Kết quả nghiên cứu của V.A Goocman [16] Cho phép tính KNTH của nút

trong trường hợp hai đường giao nhau cùng cấp hạng, không ưu tiên hướng nào các

xe vào nút luân phiên nhau từ hai hướng đường giao nhau Trên cơ sở phân tích sơ

đồ đơn giản của dòng xe KNTH của nhánh dẫn 2 làn xe tính theo công thức sau:

Trong đó t1 là thời gian phản ứng tâm lý của lái xe; ses

t2 thời gian bắt đầu vào số I; sés

t3 thời gian sau t2 để tăng tốc đến tốc độ ban đầu; ses

t4 thời gian xe đi qua nút; ses

Δt: Quãng thời gian an toàn mà lái xe trên một hướng chấp nhận vào nút; ses

Các trị số trên cần phải được thực nghiệm xác định Kết quả tính toán chưa xét tới tỷ

lệ xe rẽ trái, xe rẽ phải, nói chung khi lượng xe rẽ trái tăng thì KNTH của nút giảm xuống, và khi lượng xe rẽ trái bằng lượng xe rẽ phải thì KNTH của nút xấp xỉ 1200 xcqđ/h

II.3.3 Đối với nút giao thông điều khiển bằng tín hiệu đèn

II.3.3.1 Kết quả nghiên cứu của HCM - 94 [12]

HCM xác định khả năng thông hành cho mỗi nhóm làn (đường dẫn) vào nút

điều khiển trên các điều kiện về tín hiệu, điều kiện đường và điều kiện giao thông phổ biến trong một thời đoạn

- KNTH của nút điều khiển đèn được xác định theo quan niệm dòng bão hoà

và cường độ dòng bão hoà lý tưởng

(xe con quy đổi / h) [II.6]

Ci : KNTH của đường dẫn thứ i (xe con quy đổi / h)

Si : Cường độ dòng bão hoà đường dẫn thứ i (xcqđ/ h xanh)

gi : thời gian xanh có hiệu (sec)

C : Thời gian chu kỳ (sec)

Cường độ dòng bão hoà của đường dẫn được xác định trực tiếp bằng quan trắc hoặc được tính thẳng qua dòng bão hoà lý tưởng S0

S0 : Cường độ dòng bão hoà lý tưởng cho một làn thường lấy 1900 xcqđ/hx

K : Hệ số tổng hợp phụ thuộc điều kiện đường, điều kiện giao thông ở nơi giao nhau Gồm 8 hệ số ảnh hưởng K=fw fHV.fg fp fbb.fa fRT.fLT

Trong phân tích sơ bộ có thể sử dụng hệ số tổng hợp K =0.84

II.3.2.2 Kết quả nghiên cứu của M.C Phixenson [17]

Tính toán KNTH của một làn xe trong nút dựa trên hai giả thiết:

1 Các xe tới ngã tư có thể dừng lại hoàn toàn tại vạch STOP khi gặp tín hiệu

đỏ

2 Có thể có xe không dừng mà chỉ đi chậm để bắt kịp tín hiệu xanh và sau khi

có tín hiệu xanh các xe vào nút với cùng một tốc độ V, cùng cách nhau một khoảng cách Δt

- Khả năng thông hành của một làn trong nút :

T.t

)tt.(

3600P

ck q

x l

Δ

ư