1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
NGUYỄN TRUNG DŨNG
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ THIẾT KẾ HÌNH HỌC
ĐƯỜNG Ô TÔ NHẰM NÂNG CAO NĂNG LỰC PHỤC VỤ
VÀ AN TOÀN GIAO THÔNG TRÊN ĐỊA BÀN
HUYỆN VĂN CHẤN, TỈNH YÊN BÁI
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
HÀ NỘI, 2016
2
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
NGUYỄN TRUNG DŨNG
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ THIẾT KẾ HÌNH HỌC
ĐƯỜNG Ô TÔ NHẰM NÂNG CAO NĂNG LỰC PHỤC VỤ
VÀ AN TOÀN GIAO THÔNG TRÊN ĐỊA BÀN
HUYỆN VĂN CHẤN, TỈNH YÊN BÁI
CHUYÊN NGÀNH: Xây dựng đường ôtô & đường thành phố
Mã số: 60.58.02.05.01
Hà Nội, ngày 30/12/2015
Học viên cao học
Nguyễn Trung Dũng
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG BIỂU
DANH MỤC HÌNH VẼ
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ATGT
GTVT
TNGT
BĐKH
An toàn giao thông
Giao thông Vận tải
Tai nạn giao thông
Biến đổi khí hậu
QL
QĐD
QLCL
đẩy lùi, đời sống của người dân được nâng cao. Sự phát triển của GTVT có mối liên
quan mật thiết với tốc độ tăng trưởng kinh tế và tổng thu nhập quốc nội. GTVT
càng phát triển càng tạo điều kiện cho việc giao lưu, đẩy mạnh quan hệ hợp tác
quốc tế, mở rộng thị trường ra thế giới bên ngoài.
Quốc lộ 37 bắt đầu từ Sao Đỏ, Hải Dương đến Xồm Lồm, Sơn La đi qua các
tỉnh Hải Dương, Bắc Giang, Thái Nguyên, Tuyên Quang, Yên Bái, Sơn La. Quốc lộ
37 là tuyến hành lang từ Đông Bắc sang Tây Bắc đi qua nhiều tỉnh phía Bắc có ý
nghĩa to lớn trong việc phát triển kinh tế, văn hoá, xã hội trong vùng và được coi là
tuyến phòng thủ an ninh quốc phòng thứ 3 sau Quốc lộ 4 và Quốc lộ 279 vùng biên
giới phía Bắc.
Với ý nghĩa mang tính chiến lược quan trọng như vậy, trong những năm gần
đây Nhà nước và ngành giao thông đã chú trọng, đầu tư nhiều để đảm bảo yêu cầu
phục vụ tốt của tuyến đường trên. Tuy nhiên trên một số đoạn tuyến qua vùng địa
hình phức tạp nhất là đoạn từ Yên Bái đi Lai Châu, tuyến có đồ hình xấu: nhiều
đường cong bán kính nhỏ, đường cong trái chiều liên lục, cánh tuyến ngắn, phối
hợp giữa các yếu tố bình đồ, trắc dọc, trắc ngang chưa phù hợp đã làm cho tuyến
đường không đảm bảo tiêu chuẩn kỹ thuật và sự hài hoà cần thiết, hình thành nhiều
“điểm đen”, là nơi thường xảy ra tai nạn giao thông dẫn đến những thiệt hại lớn về
người và tài sản.
Tuyến Quốc lộ 37 nằm ở phía Nam của Tỉnh nối liền Tuyên quang - Yên
Bái - Sơn La (Đi chung QL70= 21Km - QL32C và QL32A đến QL6 tại Cò Nòi Sơn La). Đoạn tuyến được nghiên cứu thuộc địa phận tỉnh Yên Bái bắt đầu từ
Km280+00-:-Km340+00 nằm trong dự án xây dựng và cải tạo tuyến quốc lộ 37
tỉnh Yên Bái, xuất phát từ Km 280 ngã ba giao với Quốc lộ 70 huyện Yên Bình kết
thúc tại Km340+000 giao ngã ba đường QL32 tại xã Đá Gân Huyện Văn Chấn
Tỉnh Yên Bái. Tổng chiều dài tuyến QL37 trên địa phận tỉnh Yên Bái là 52,352km.
9
Địa hình, địa chất, thuỷ văn vùng núi tỉnh Yên Bái thay đổi liên tục và rất
10
3. Phạm vi nghiên cứu
Công tác Nghiên cứu đánh giá thiết kế hình học đường ô tô nhằm nâng cao
năng lực phục vụ và an toàn giao thông trên địa bàn Huyện Văn Chấn, tỉnh Yên Bái.
4. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứu đánh giá thiết kế hình học đường ô tô nhằm nâng cao năng lực
phục vụ và an toàn giao thông trên địa bàn Huyện Văn Chấn, tỉnh Yên Bái.
- Đề xuất được các giải pháp có hiệu quả nhằm nâng cao năng lực phục vụ và
an toàn giao thông của Sở Giao thông Vận tải tỉnh Yên Bái.
5. Phương pháp nghiên cứu
Kết hợp giữa lý thuyết về thiết kế đường ô tô để phân tích đánh giá tuyến
đường thiết kế và nghiên cứu áp dụng phần mềm IHSDM vào tuyến đường cụ thể
để phân tích an toàn giao thông trên đường.
6. Kết cấu của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo, nội dung luận
văn trình bày trong 4 chương chính sau:
Chương 1: Năng lực phục vụ và đánh giá năng lực phục vụ của đường ô tô.
Chương 2: Ảnh hưởng của các yếu tố hình học đường đến an toàn giao
thông.
Chương 3: Lựa chọn các tiêu chuẩn thiết kế hình học đường ô tô nhằm nâng
cao năng lực phục vụ và an toàn giao thông.
Chương 4: Phân tích đánh giá thiết kế hình học các tuyến đường trên địa
bàn huyện Văn Chấn và đề xuất giải pháp hoàn thiện tuyến đường
QL37 đi qua huyện Văn Chấn điểm đầu tại KM315+600 – điểm
cuối tại KM330.
11
D=
MERGEFORMAT (.)
M
L
( xe/km)
\*
12
Trong đó:
D : mật độ dòng xe (xe/km)
M : là số lượng xe (xe)
L : chiều dài dòng xe (km)
Quan hệ giữa vận tốc (V), lưu lượng (N) và mật độ (D):
Ở đây ta xem xét mối quan hệ giữa các đặc tính cơ bản của dòng xe là lưu
lượng, mật độ và vận tốc. Trong đó, lưu lượng nói lên nhu cầu chuyển dịch của
phương tiện, mật độ đại diện cho tính tập trung của dòng xe, và vận tốc nói lên trình
độ tiện nghi hay chất lượng của dòng.
-
Quan hệ giữa mật độ và vận tốc xe chạy trên đường
Khi D → 0 xe có thể chạy với vận tốc tối đa theo đặc tính động lực Vm → Vf . Với
Vf là vận tốc xe chạy được theo đặc tính động lực và điều kiện trên đường.
Khi mật độ D tăng thì vận tốc giảm
DN-max Dj
a)
MËt ®é D
VN-max
b)
VËn tèc V
Hình 1.2. Biểu đồ quan hệ lưu lượng xe và mật độ xe
1.1.3. Mức phục vụ - LOS
Mức phục vụ (LOS-Level of Service) là thước đo chất lượng mô tả các điều
kiện vận hành trong một dòng giao thông và được chấp nhận bởi người tham gia
giao thông.
Mức phục vụ hay mức độ giao thông thuận tiện được đặc trưng bằng 3 chỉ tiêu dưới
đây :
1.1.3.1. Hệ số sử dụng năng lực thông hành Z
Khi đánh giá một dự án thiết kế đường hoặc khi chọn mức độ phục vụ TK :
Z=
N tk
N max
hoặc
Z=
MERGEFORMAT (.)
Trong đó :
Vtb : Tốc độ trung bình của dòng xe (km/h)
V0 : Tốc độ một ô tô đơn chiếc chạy tự do trên đường (km/h)
N : Lưu lượng xe chạy thực tế theo hai hướng (xe/giờ)
α : Hệ số giảm tốc độ tuỳ theo cơ cấu dòng xe (0,008-0,016)
1.1.3.3. Tỷ lệ thời gian xe chạy bị cản trở (Percent Time Delay)
Là tỷ lệ phần trăm trung bình thời gian của tất cả các xe bị cản trở trong khi
chạy trong nhóm do không có khả năng vượt nhau
Chỉ tiêu này thực tế rất khó xác định, thực tế người ta dùng 2 chỉ tiêu Z và V tb
để đánh giá mức độ giao thông thuận tiện.
Dựa vào các chỉ tiêu nói trên AASHTO đã đánh giá chất lượng mức độ phục
vụ và hiệu quả khai thác đường về mặt kinh tế theo 6 mức khác nhau.
15
Hình 1.3. Các mức độ phục vụ khai thác đường ô tô
Mức độ phục vụ thiết kế theo hướng dẫn của AASHTO như bảng 1.1 dưới
đây.
Bảng 1.1 Mức phục vụ thiết kế theo hướng dẫn của AASHTO
Loại đường
Cao tốc (Freeway)
Đường chính (Arterial)
Đường gom (Collector)
Đường địa phương (Local)
lực thông hành phổ biến hiện nay.
1.2.1. Mô hình động lực học đơn giản
Mô hình động lực học đơn giản thường dùng để tính năng lực thông hành lý
thuyết của một làn xe. Theo phương pháp này, người ta quan niệm trên một làn xe,
dòng xe chỉ có một loại (xe con) chạy cùng một tốc độ v(m/s) cách nhau một cự ly
an toàn tối thiểu d (m) để đảm bảo an toàn.
Công thức xác định năng lực thông hành:
N lth =
3600v 1000V
=
, xe / h
d
d
\*
MERGEFORMAT (.)
Trong đó:
Nlth: Khả năng thông xe lý thuyết lớn nhất của một làn xe, xe/h;
V: Tốc độ xe chạy cho cả dòng xe, km/h;
d: Khoảng cách tối thiểu giữa hai xe, còn gọi là khổ động học của
dòng xe. Giá trị của khổ động học d còn rất phân tán, cụ thể:
-
Nhóm thứ nhất: Của các tác giả Greenshields, Svante, Đađenkốp quan niệm d gồm
có chiều dài xe lx, chiều dài xe chạy trong lúc kịp phản ứng tâm lý l pư và một đoạn
dự trữ l0
lý, lpu = V/3,6 (m);
Sh – chiều dài đường mà xe đi được trong quá trình hãm phanh,
Sh =
K.V 2
254( ϕ ± i )
l0 – cự ly an toàn, 5 – 10m;
lx – chiều dài xe, m;
Do đó:
N lth =
1000V
, xe / h
V
K.V 2
+
+ l0 + lx
3,6 254( ϕ ± i )
\*
MERGEFORMAT (.)
-
Nhóm thứ ba : Của các tác giả Phixenson, Elide... với d còn bao gồm thêm vào một
đoạn bằng hiệu chiều dài hãm xe giữa hai xe Sh2-Sh1.
-
Nhiều làn xe
0,90
0,96
1,00
3,50
3,00
3,75
3,50
3,00
1,00
0,99
0,97
0,95
0,92
0,85
1,00
0,99
0,95
0,90
0,83
0,78
0,98
0,95
0,94
0,87
0,80
25
30
Hệ số K4 khi tỷ lệ xe tải nhẹ và xe tải trung (%)
10
20
50
60
70
0,99
0,98
0,94
0,90
0,86
0,97
0,96
0,91
0,88
0,84
0,95
0,93
0,88
0,85
0,81
0,92
0,90
0,85
0,82
0,78
0,90
15
0,98
0,97
0,94
0,89
0,97
0,94
0,92
0,87
0,96
0,92
0,90
0,84
19
200
500
800
200
500
800
200
500
800
200
500
800
200
0,90
0,88
0,85
0,85
0,80
0,76
0,77
0,71
0,63
0,68
0,55
0,93
0,91
0,88
0,86
0,83
0,80
0,80
0,75
0,71
0,70
0,64
0,53
0,60
0,48
0,86
0,83
0,80
0,98
1,00
Bảng 1.8. Hệ số K7 kể tới bán kính đường cong nằm
Bán kính đường cong nằm
600
Trị số K7
0,99
1,00
Bảng 1.9. Hệ số K8 kể tới sự hạn chế tốc độ
Tốc độ hạn chế (km/h)
10
20
30
Trị số K8
20
0
0,97
0,98
1,00
0,94
0,95
0,98
20
0,85
0,87
0,92
0,82
0,83
0,91
40
0,73
0,75
0,83
0,70
0,71
0,82
60
0,60
0,62
0,75
0,57
0,58
60
0,87
0,88
0,93
0,84
0,85
0,93
80
0,87
0,88
0,92
0,84
0,85
0,92
0-60
80
1,00
0,97
Phân luồng hoàn toàn,
1,00
1,00
0,98
0,99
1,00
0,95
1,00
lề đường
Ẩm và bẩn
0,90
K10
0,45
Bảng 1.12. Hệ số K11 kể tới loại mặt đường
Loại lớp mặt
Bê tông nhựa nhám
Bê tông nhựa nhẵn
Bê tông xi măng lắp ghép
Hệ số K11
1,00
0,91
0,86
Loại lớp mặt
Lát đá
Mặt đường đất cứng
Mặt đường đất mềm
Hệ số K11
0,42
0,90
0,1-0,3
21
Bảng 1.15. Hệ số K14 kể tới sự hiện diện của đường cong chuyển tiếp rẽ xe
Loại đường cong chuyển
Cường độ xe trên đường rẽ
tiếp chuyển tốc
Làn xe chuyển tiếp tách
so với cường độ xe trên
10-15
10-15
10-25
Loại
thông
thường
khỏi
phần
xe chạy
chính
Không có đường cong
Hệ số K14 cho làn xe
Bên phải
0,95
0,88
0,80
Bên trái
1,00
0,71
0,69
0,66
0,74
0,72
0,71
0,69
0,68
0,64
0,72
0,71
0,69
0,67
0,66
0,63
0,70
0,69
0,67
0,66
0,64
0,61
10
0,68
0,66
0,65
0,64
Hỡnh 1.5. Biu tiờu chun mc phc v ca ng 2 ln xe
Bng 1.17 di õy th hin cỏc mc tiờu chun ph v ca ng 2 ln xe
cp I.
Bng 1.17. Tiờu chun mc phc v ca ng 2 ln xe cp I
LOS
A
B
C
D
E
Phn trm thi gian b cn tr (%)
35
> 35 - 50
> 50 65
> 65 - 80
> 80
Vn tc xe chy trung bỡnh (km/h)
> 90
> 80 - 90
> 70 80
> 60 - 70
60
Chỳ ý: Mc phc v F s dng khi sut dũng vt quỏ kh nng thụng xe ca on
ng phõn tớch.
23
90 km/h
80 km/h
70km/h
Tốc độ(xe/km/làn)
trung bình (km/h)
Tỷ số v/c lớn nhất
Suất dòng phục vụ lớn
Mật
xe lớn nhất
nhấtđộ(xe/giờ/làn)
Tốc độ(xe/km/làn)
trung bình (km/h)
Tỷ số v/c lớn nhất
Suất dòng phục vụ lớn
Mật
xe lớn nhất
nhấtđộ(xe/giờ/làn)
Tốc độ(xe/km/làn)
trung bình (km/h)
Tỷ số v/c lớn nhất
Suất dòng phục vụ lớn
Mật
xe lớn nhất
nhấtđộ(xe/giờ/làn)
Tốc độ(xe/km/làn)
trung bình (km/h)
Tỷ số v/c lớn nhất
0.72
0.92
1100 1575 2015
11
16
22
90.0
89.8
84.7
0.47
0.68
0.89
990
1435 1860
11
16
22
80
80
77.6
0.44
0.64
0.85
880
1280 1705
11
16
22
70
70
có thể trên máy tính.
24
Mô phỏng giao thông đã có từ rất sớm, vào những năm 1960 và 1970. Cho đến nay,
các mô hình mô phỏng (hay các chương trình mô phỏng) đã có những bước tiến
vượt bậc và đang được áp dụng rộng rãi, nhất là ở các nước phát triển và đã thể hiện
được vai trò nổi bật của mình trong các vấn đề về quản lý và quy hoạch giao thông.
Các mô hình mô phỏng nhìn chung đi theo 2 hướng lớn: mô hình mô phỏng vĩ mô
và mô hình mô phỏng vi mô.
1.2.2.1 . Mô hình mô phỏng vĩ mô
Mô hình mô phỏng vĩ mô là mô hình nghiên cứu dựa trên các quan hệ toán
học đã được xác định, đúc kết từ các kết quả nghiên cứu, khảo sát trực tiếp trên
những đoạn đường hay tại các vị trí nút giao thông của một mạng lưới đường bộ
hay giao thông của một khu vực. Trong các mô hình mô phỏng vĩ mô, dòng xe được
đơn giản hoá và được mô hình hoá dựa trên mô hình dòng chất lỏng hay dòng chất
khí. Dựa trên các hệ phương trình toán học của các mô hình dòng này (NavierStokes, Boltzmann) người ta xây dựng các quan hệ toán học cho dòng giao thông
với các thông số tương đương nhưng mang ý nghĩa đặc trưng cho dòng giao thông,
chúng được xác dịnh trên cơ sở thực nghiệm. Trong thực tế mô hình hoá dòng giao
thông dựa trên mô hình dòng chất lỏng được sử dụng nhiều nhất. Các thông số cơ
bản của hệ phương trình Navier-Stokes được xem xét đối với dòng giao thông là
mật độ, vận tốc và lưu lượng.
Mô hình mô phỏng vĩ mô rất giống với các phương pháp nghiên cứu về dòng giao
thông cổ điển. Quá trình giao thông trong một vùng hiện hành được quan sát dưới
góc độ vĩ mô, tức là xem xét dòng giao thông một cách tổng thể. Tính chất của quá
trình giao thông là tính chất của chung của tất cả các phương tiện - tính chất của
dòng xe. Tuỳ theo từng giả thiết mà các tính chất này được thể hiện trong mô hình
dưới dạng các phương trình toán học, các tham số…, nhưng điều quan trọng nhất là
tốc độ lớn nhất là 40 km/h (tuỳ thuộc vào người điều khiển phương tiện, mặc dù
phương tiện tham gia giao thông có khả năng đáp ứng cao hơn). Quá trình mô
phỏng được tiến hành bằng cách “thả” các đối tượng giao thông vào trong môi
trường ảo do máy tính tạo ra (là khu vực cần nghiên cứu được tái hiện lại trong máy
tính). Với những thuộc tính của đối tượng và những quy tắc đã được xác định trước,
các đối tượng giao thông đó sẽ hoạt động theo một quá trình nào đó, và do vậy sẽ
tạo nên hoạt động giao thông của khu vực cần mô phỏng.
Ưu điểm nổi bật của các mô hình mô phỏng vi mô so với các mô hình mô
phỏng vĩ mô là mức độ chính xác cao. Do xét đến từng đối tượng đơn lẻ nên khả
năng tích hợp thuộc tính của từng loại đối tượng được hổ trợ tối đa bên trong mô
hình. Đã có những chương trình hỗ trợ chi tiết đến mức, đặc tính của từng loại xe
con khác nhau cũng được xét đến. Ngoài ra, dựa vào kết quả của quá trình mô
Copyright: Tài liệu đại học ©