BAÌI 1 ISSN 1859 1531 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(84) 2014, QUYỂN 2 45 ĐỀ XUẤT CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ VÀ LỰA CHỌN LOẠI HÌNH NÚT GIAO KHÁC MỨC LIÊN THÔNG TRÊN ĐƯỜNG Ô TÔ CAO TỐC[.]
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(84).2014, QUYỂN 45 ĐỀ XUẤT CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ VÀ LỰA CHỌN LOẠI HÌNH NÚT GIAO KHÁC MỨC LIÊN THƠNG TRÊN ĐƯỜNG Ơ TÔ CAO TỐC Ở NƯỚC TA PROPOSING CRITERIA FOR EVALUATING AND SELECTING OF INTERCHANGE TYPES ON FREEWAY IN VIETNAM Phan Cao Thọ1,Vũ Gia Hưng2 Trường Cao đẳng Công nghệ, Đại học Đà Nẵng; Email: thophancao@gmail.com Công ty Cổ Phần TVXD 533 (TECCO 533) Tóm tắt - Bài báo trình bày kết nghiên cứu tổng hợp tiêu đánh giá phương án thiết kế nút giao khác mức liên thông đường ô tô cao tốc điều kiện nước ta Trên sở phân tích nhóm tiêu tổng hợp kinh tế, kỹ thuật, khai thác mỹ học, tác giả đề xuất 05 tiêu có ảnh hưởng lớn đến việc đánh giá lựa chọn loại hình nút giao khác mức liên thơng phù hợp với điều kiện thực tế nước ta Bài báo 03 kiểu sử dụng cho ngã ba khác mức 08 kiểu sử dụng cho ngã tư khác mức tương ứng với vị trí bố trí trạm thu phí kiểu khép kín Abstract - This paper presents the research results on evaluation criteria of design plans of interchanges on highways in Vietnam conditions Based on the analysis of economic, technical, operating and aesthetic indicators, the authors propose 05 key indicators which have great influence on the evaluation and choice of different types of interchanges that suit actual conditions in our country The article also indicates 03 types for trompet and 08 types for intersections corresponding to self-contained charging station layout Từ khóa - đường tơ cao tốc, tiêu chuẩn thiết kế, nút giao khác mức liên thông, tiêu đánh giá, trạm thu phí Key words - high speed highways/ freeway; design standard; intersections; evaluation criteria; fee-collecting station Đặt vấn đề Năng lực thông hành hiệu khai thác đường ô tô cao tốc phụ thuộc nhiều yếu tố Một yếu tố ảnh hưởng đến lực thông hành hiệu khai thác việc bố trí hợp lý loại hình nút giao khác mức liên thơng Việc bố trí loại hình nút giao khác mức liên thơng dựa nhiều yếu tố, trước hết phải xuất phát từ lưu lượng dòng xe, tốc độ dòng xe, phương thức thu phí, qui hoạch giao thơng vận tải tuyến đường tương lai địa phương tuyến qua sau khoảng cách nút giao, yếu tố khơng gian, phụ thuộc vào địa hình (núi, đồi, đồng bằng), mơi trường, an tồn giao thơng, mỹ quan… Các tiêu chuẩn Quốc gia như: Đường ô tô cao tốc – Yêu cầu thiết kế (TCVN 5729-2012), TCVN 4054-2005, TCXD104-2007, TCN273-01, …chưa có hướng dẫn cách cụ thể việc lựa chọn loại hình nút giao khác mức liên thơng đường tơ nói chung đường tơ cao tốc nói riêng,chúng ta khơng biết phải lựa chọn tiêu nhiều tiêu kỹ thuật, kinh tế khai thác làm tiêu thiết kế chọn lựa loại hình, phải tích hợp tiêu lại với để từ đề xuất lựa chọn giải pháp thiết kế nút giao khác mức liên thông hợp lý đột giao cắt giải cơng trình cầu vượt hầm chui [2] Có thể phân chia loại hình nút giao khác mức liên thông sau: - Theo số lượng nhánh giao: nút giao ngã 3, nút giao ngã 4… - Theo mối quan hệ nhánh giao: nút có đầy đủ mối liên hệ nhánh giao gọi nút đầy đủ, nút thiếu vài nhánh gọi nút khác mức không đầy đủ - Theo mức độ giải xung đột giao cắt: nút không tồn điểm giao cắt nút giao khác mức hồn chỉnh, cịn tồn số điểm giao cắt gọi nút giao chưa hoàn chỉnh - Theo hình dạng nút: nút dạng kèn Trumpet, nút hình xuyến chữ T, nút hoa thị, nút hình xuyến, nút trám… Các chỗ giao khác mức liên thông đường ô tô cao tốc nên bố trí tối đa có liên hệ giao thơng bốn nhánh đường, tức cho tồn chỗ giao kiểu ngã tư ngã ba để tiện cho việc bố trí trạm thu phí tập trung Các dạng nút giao khác mức liên thông đường cao tốc: Ngã tư: - Dạng hoa thị hồn chỉnh khơng hồn chỉnh - Dạng vịng xuyến - Dạng hình thoi Ngã ba: - Dạng kèn Trumpet - Dạng kiểu vịng xuyến - Dạng hình tam giác Các loại khác giới có khả áp dụng vào nước ta: Dạng phi đội bay, dạng rẽ trái cao, dạng thắt nơ, dạng vòng đảo khác mức, dạng trám, dạng rẽ trái nghịch, dạng vịng đơn khác mức, nút hình thoi nén… Chức đường ô tô cao tốc định nhiều đến hình dạng, qui mơ nút giao khác mức liên thơng Đối với đường tơ nói chung có chức là: Các kết nghiên cứu 2.1 Cơ sở đề xuất tiêu đánh giá lựa chọn 2.1.1 Khái niệm đặc điểm đường ô tô cao tốc Tiêu chuẩn TCVN 5729-2012, Đường ô tô cao tốc đường dành cho xe giới, có dải phân cách chia đường cho xe chạy thành hai chiều riêng biệt; không giao mức với đường khác; bố trí đầy đủ trang thiết bị phục vụ, bảo đảm giao thơng liên tục, an tồn, rút ngắn thời gian hành trình cho xe vào điểm định 2.1.2 Khái niệm nút khác mức Nút giao thông khác mức nút giao thông mà xung 46 chức động chức tiếp cận Đối với đường ô tô cao tốc nói riêng tiêu chuẩn nước giới trọng phải bảo đảm chức động cao 2.2 Đề xuất tiêu tổng quát phục vự việc đánh giá phương án 2.2.1 Nhóm tiêu kỹ thuật (04) a Diện tích chiếm dụng đất (ha) Là phần diện tích mà đường giới hạn cho phép xây dựng cơng trình lơ đất b Tổng chiều dài hướng chính, hướng nhánh toàn phạm vi nút giao quy hướng đường 01 xe (km) c Tổng diện tích mặt đường đường chính, đường nhánh phạm vi nút giao (m2) d Tổng chiều dài cầu vượt hầm chui quy bề rộng xe toàn phạm vi nút giao (m) 2.2.2 Nhóm tiêu khai thác (04) a Thời gian hành trình rẽ trái rẽ phải xe chạy với tốc độ tính tốn thiết kế (giây) Thời gian hành trình thời gian xe chạy điểm cố định tuyến đường liên thơng chọn vị trí phương án đưa so sánh.Hành trình rẽ trái: gồm rẽ trái trực tiếp, rẽ trái gián tiếp, rẽ trái bán gián tiếp b Tổng số xe thông qua nút theo tất hướng 01 ngày đêm:Chỉ tiêu xác định tích số thời gian hành trình thẳng, rẽ phải, rẽ trái với số xe quy đổi thẳng, rẽ phải, rẽ trái với hành trình cố định điểm vị trí tất phương án đem so sánh c Khả thông hành (KNTH) Trước định lựa chọn loại hình để thiết kế nút giao thơng cần thiết phải xem xét đến KNTH nút.KNTH nút giao thơng khác mức KNTH đường dẫn vào nút Vì KNTH nút giao thơng suất dòng lớn từ nhánh dẫn vào nút nhập (hoặc cắt qua) vào đường nút đơn vị thời gian.Các yếu tố ảnh hưởng đến KNTH cấp đường ô tô giao với đường cao tốc, lưu lượng thành phần dịng xe dịng tới dịng đường chính, hình dạng nút giao, yếu tố hình học đường, điều kiện đường dẫn, tốc độ d An tồn giao thơng: dự báo số vụ tai nạn tương đối 2.2.3 Các tiêu kinh tế (03) - Chi phí đền bùxem xét tỷ lệ chi phí đền bù tổng chi phí xây dựng, cơng trình đặc biệt cần bảo tồn - Chi phí xây dựng: công tác làm đất, xây dựng cầu vượt chui, xây dựng hệ thống ngầm đất, hệ thống thoát nước, kết cấu áo đường, trang thiết bị kỹ thuật nút… - Chi phí bảo trì, bảo dưỡng (theo định mức ngành) 2.2.4 Nhóm tiêu mỹ học: thể tính đơn giản, thơng thống đại xem xét cảnh quan xung quanh khu vực nút 2.3 Các tiêu có ảnh hưởng định đến việc lựa chọn phương án (05) 2.3.1 Bố trí trạm thu phí Hiện có phương thức bố trí trạm thu phí: Phan Cao Thọ, Vũ Gia Hưng a Thu phí đồng loạt tồn tuyến Đây phương thức thu phí đơn giản Các trạm thu phí bố trí tất đường nhánh đường cao tốc tuyến bố trí trạm hai đầu tuyến đường cao tốc b Thu phí theo phương thức hệ thống mở Trạm thu phí bố trí đường cao tốc, cách khoảng 40-60km Các chỗ vào nút giao liên thơng khơng bố trí trạm thu phí Tại trạm mức thu phí giống nhau, phân biệt theo loại xe c Thu phí theo phương thức hệ thống khép kín (Hiện áp dụng nhiều) Hệ thống thu phí đặt tất nút giao liên thông Khi vào đường cao tốc có vé, đường cao tốc có kiểm tra thông tin thời gian vào, loại xe, chiều dài hành trình…từ tính phí phải nộp Ưu điểm: thu phí loại xe, chiều dài hành trình xe chạy đường, thu phí cơng hợp lý, khơng thất lậu vé, thời gian dừng đường cao tốc hạn chế Nhược điểm: số trạm thu phí tăng chi phí cho việc thu phí lớn, số lượng nhân viên thu phí nhiều Cách thu phí thích hợp với tuyến đường dài, có nhiều nút giao khác mức liên thơng cự ly hành trình xe chạy đường khác nhiều d Thu phí theo kiểu phương thức hỗn hợp Phương thức tổng hợp phương thức việc thi công đoạn tuyến cao tốc không đồng 2.3.2 Chỉ tiêu giảm ùn tắc, an tồn giao thơng Trên đoạn nút giao khác mức liên thơng đoạn vào khỏi nút vị trí nguy hiểm nhất, đoạn tốc độ dòng xe bị thay đổi đến giới hạn để phù hợp với bán kính rẽ Các yếu tố ảnh hưởng:Loại hình chức đường; Số nhánh dẫn; Lưu lượng thành phần dòng xe; Tốc độ thiết kế tốc độ vận hành; Các quyền ưu tiên; Sự phục vụ cho cư dân bên tuyến 2.3.3 Chỉ tiêu môi trường Chiếm dụng đất; Tác động lên tài sản; Tác động lên cảnh quan; Tác động lên môi sinh; Tác động lên hành lang dọc đường; Tác động lên di sản; Chất lượng khơng khí tiếng ồn 2.3.4 Chỉ tiêuvề tính đồng nhất, đồng dạng thiết kế Đối với đường ô tô cao tốc, tiêu cần thiết không khiến cho lái xe điều kiện chạy với tốc độ cao đường cao tốc gặp chỗ giao cắt có cách bố trí khác biệt chậm nhận biết hướng đi, dẫn đến phải giảm tốc thao tác nhầm lẫn; hậu giảm lực thơng hành, giảm đặc tính động an toàn đường cao tốc 2.3.5 Chỉ tiêu sử dụng địa hình Nên xây dựng nơi có địa hình chỗ cao, chỗ thấp, xem xét bố trí nút giao thơng nằm chỗ thấp để có tầm nhìn bao qt chung Đây xem lợi cần phải xây dựng nút giao thông khác mức Gặp trường hợp xây dựng nút giao thơng mức nhiều chi phí cịn cao so với xây dựng nút giao thông khác mức ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(84).2014, QUYỂN Đối với tuyến đường phải xem xét kỹ trường hợp: - Có ảnh hưởng địa hình giải phápthiết kế phải ý tận dụng bám sát địa hình - Khơng bị ảnh hưởng địa hình thiết kế nên xét đến yếu tố trội khác - Khí ý nghĩa kinh tế, vận tải tuyến hẳn tuyến phải dồn điều kiện thuận tiện (về trắc dọc, tầm nhìn…) cho tuyến có ưu tiên - Cần cân nhắc tác động việc đào sâu, đắp cao chỗ giao đến môi trường thiên nhiên cân nhắc đến việc lại dân cư qua đường cao tốc cho thuận lợi 47 Nhận xét: Trong 05 tiêu cho tiêu để xem xét lựa chọn loại hình nút giao khác mức liên thơng đường tơ cao tốc nước ta tiêu phương thức bố trí trạm thu phí tiêu tính đồng dạng nút cho quan trọng nhất, mang tính thực tế phù hợp với điều kiện đầu tư, khai thác nước ta.Dưới số đề xuất cho loại hình nút giao với phương thức bố trí trạm thu phí khépkín Đề xuất loại hình nút giao khác mức liên thơng có phương thức thu phíkín cho đường ô tô cao tốc nước ta Bảng Phạm vi ứng dụng nút giao ngã có thu phí kín Loại hình STT Phân tích loại hình, ưu nhược điểm Phạm vi sử dụng - Chỉ cần làm 01 cầu vượt mà bảo đảm tồn phạm vi nút Đường cao tốc khơng có giao cắt trộn dịng (chỉ có tách nhập dịng), tạo hình giao cắt với đường đẹp, dễ nhận biết hướng Nhược điểm có tồn dịng rẽ trái cao tốc, đường cấp gián tiếp bán trực tiếp vòng xa, đồng thời phải đủ khoảng cách để thấp bảo đảm độ dốc dọc cho đường nhánh Hành trình qua nút ngắn, yếu tố đường nhánh tốt nên tăng lực Đường cao tốc thơng hành, tăng an tồn giao thơng, giảm diện tích chiếm dụng đất giao cắt với đường Tuy nhiên kinh phí lớn phải xây dựng 03 cầu vượt cao tốc, đường cấp thấp Hành trình qua nút ngắn, yếu tố đường nhánh tốt nên tăng lực Đường cao tốc thơng hành, tăng an tồn giao thơng, giảm diện tích chiếm dụng đất giao cắt với đường Tuy nhiên kinh phí lớn phải xây dựng 03 cầu vượt cầu lại xiên cao tốc, đường cấp thấp Bảng2 Phạm vi ứng dụng nút giao ngã có thu phí kín Loại hình STT Loại a Loại b Loại c Phân tích loại hình, ưu nhược điểm Phạm vi sử dụng Đường cao tốc Đường cao tốc vượt đường giao 02 cầu vượt giao cắt với đường - Bố trí trạm thu phí đường phụ để thuận tiện cho cơng tác thu phí, khơng làm ảnh hưởng đến lực thông hành tuyến ô tô cao tốc phụ, chấp nhận - Vì lưu lượng xe đường phụ nhỏ nên chấp nhận giao cắt đường phụ giao cắt - Các dòng xe rẽ trái đường cao tốc đường giao giao đường phụ, giao cắt đường phụ nên làm giảm lực thông hành nút cắt xe rẽ trái khơng đảm bảo an tồn xe chạy Đường cao tốc Đường cao tốc vượt đường giao 03 cầu vượt - Bố trí trạm thu phí đường phụ để thuận tiện cho cơng tác thu phí, giao cắt với đường khơng làm ảnh hưởng đến lực thông hành tuyến ô tô cao tốc phụ, kinh phí xây -Vì lưu lượng xe đường phụ nhỏ nên chấp nhận giao cắt đường phụ dựng nút tương - Các dòng xe rẽ trái đường giao vượt qua cầu vượt, có đối cao nhập dịng khơng xảy xung đột đường phụ - Kinh phí đầu tư tăng phải đầu tư 03 cầu vượt Đường cao tốc vượt đường giao cầu vượt nhánh rẽ Đường cao tốc trái vượt tuyến cao tốc cầu vượt giao cắt với đường - Bố trí trạm thu phí đường phụ để thuận tiện cho cơng tác thu phí, phụ, nguồn vốn không làm ảnh hưởng đến lực thông hành tuyến tơ cao tốc phù hợp -Vì lưu lượng xe đường phụ nhỏ nên chấp nhận giao cắt đường phụ - Có dịng xe rẽ trái tạo thành dạng hình kèn Trumpet, rẽ trái gián tiếp xe đường phụ vịng góc 360 độ để vượt qua cầu nhập vào đường rẽ trái bán trực tiếp xe đường qua cầu vượt để vào đường phụ - Đơn giản, thuận tiện, kinh phí đầu tư phù hợp Phan Cao Thọ, Vũ Gia Hưng 48 Loại d Trường hợp đường cao tốc đường giao khơng giao cắt có liên Đường cao tốc hệ với qua nhánh rẽ giao cắt với đường - Phương án áp dụng điều kiện giải phóng mặt hạn chế phụ, nguồn vốn - Bố trí chỗ giao tầng vị trí rẽ trái để tránh dòng xe rẽ phù hợp, hạn chế cơng tác giải xung đột phóng mặt - Chi phí xây dựng tương đối lớn Đường cao tốc vượt đường giao cầu vượt nhánh rẽ Đường cao tốc giao với đường trái vượt tuyến cao tốc cầu vượt tốc, cấp - Bố trí trạm thu phí đường phụ để thuận tiện cho cơng tác thu phí, cao không làm ảnh hưởng đến lực thông hành tuyến tơ cao tốc I,II,III - Khơng có giao cắt đường phụ Bố trí 02 dạng kèn Trumpet đường phụ lẫn đường - Chi phí xây dựng diện tích chiếm dụng lớn Đường cao tốc vượt đường giao cầu vượt nhánh rẽ Đường cao tốc trái vượt tuyến cao tốc cầu vượt giao với đường tốc, cấp - Bố trí trạm thu phí đường phụ để thuận tiện cho cơng tác thu phí, cao không làm ảnh hưởng đến lực thông hành tuyến tơ cao tốc I,II,III - Khơng có giao cắt đường phụ Bố trí 02 dạng kèn Trumpet đường phụ lẫn đường - Chi phí xây dựng diện tích chiếm dụng lớn Đường cao tốc vượt đường giao cầu vượt nhánh rẽ Đường cao tốc trái vượt tuyến cao tốc cầu vượt giao với đường tốc, cấp - Bố trí trạm thu phí đường phụ để thuận tiện cho cơng tác thu phí, cao không làm ảnh hưởng đến lực thông hành tuyến tơ cao tốc I,II,III - Bố trí chỗ giao tầng vị trí rẽ trái để tránh dịng xe rẽ xung đột - Chi phí xây dựng diện tích chiếm dụng lớn Đường cao tốc vượt đường giao cầu vượt nhánh rẽ Đường cao tốc giao với đường trái vượt tuyến cao tốc cầu vượt tốc, cấp - Bố trí trạm thu phí đường phụ để thuận tiện cho cơng tác thu phí, cao không làm ảnh hưởng đến lực thông hành tuyến tơ cao tốc I,II,III - Bố trí chỗ giao tầng vị trí rẽ trái để tránh dịng xe rẽ xung đột - Chi phí xây dựng diện tích chiếm dụng lớn Chú thích: vị trí trạm thu phí Kết luận - Để lựa chọn hình dạng nút giao khác mức đường ô tô cao tốc vào 03 tiêu là: kỹ thuật, khai thác kinh tế Ngoài người kỹ sư cần phải xem xét thêm 05 tiêu quyểt định lớn đến hình dạng nút là: Phương thức thu phí, giảm ùn tắc anh tồn giao thơng, địa hình, mơi trường tiêu chí tính đồng đồng dạng thiết kế Cần phải kết hợp chặt chẽ 05chỉ tiêu tổng thể nhóm tiêu tổng quát Kỹ thuật, Kinh tế Khai thác để lựa chọn hình dạng nút giao khác mức liên thơng đường ô tô cao tốc Việt Nam - Trong trường hợp sau chọn hình dạng nút cần phải đánh giá lực thông hành nhánh dẫn vào nút chọn, đảm bảo yêu cầu áp dụng - Đối với nút giao ngã 3, ngã có phương thức thu phí kín: Phải đánh giá ưu nhược điểm loại tiêu trên, vận dụng để chọn lựa loại hình nút giao khác mức liên thông đường ô tô cao tốc Việt Nam phù hợp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] CHXHCN Việt Nam, TCVN 5729-2012, Đường ô tô cao tốc - Yêu cầu thiết kế [2] Bộ GTVT, Tiêu chuẩn thiết kế nút giao thông đường ôtô Bản thảo lần cuối, 4.2008 [3] Dương Học Hải (2009), Thiết kế đường ôtô cao tốc, NXB Giáo dục, Hà Nội [4] Vũ Hồi Nam (2012) Kỹ thuật giao thơng tập I – NXB Giáo dục Việt Nam [5] Phan Cao Thọ, Nguyễn Văn Đăng (2010), Lựa chọn loại hình nút giao khác mức liên thông cho đô thị lớn Việt Nam Tạp Chí KH&CN, Đại học Đà Nẵng [6] Phan Cao Thọ (2008), Nghiên cứu giải pháp thiết kế nút giao thông mức điều kiện giao thông đô thị Việt Nam, đề tài cấp Bộ, mã số: B2006 – DN 02 -16 [7] Nguyễn Xuân Trục, Nguyễn Quang Đạo (2003), Sổ tay thiết kế đường ô tô (III), NXB Xây dựng, Hà Nội [8] Nguyễn Xuân Vinh; Nguyễn Văn Hùng (2011), Tính tốn thiết kế chi tiết yếu tố Nút giao thông khác mức, NXB Xây dựng, Hà Nội [9] Trương Đình Giai, Thiết kế tuyến đường ô tô cao tốc, Nhà xuất GTVT, 2002 [10] Washington DC, Highway Capacity Manual 2010 (HCM 2010) [11] AASHTO (2010), Geometric Design on Highway and Street [12] Australia Government (1999), The Third Edition ADRs (Australian Design Rules),published in Special Gazettes (BBT nhận bài: 04/11/2014, phản biện xong: 19/11/2014) ... giao khác mức liên thông đường ô tô cao tốc Việt Nam - Trong trường hợp sau chọn hình dạng nút cần phải đánh giá lực thông hành nhánh dẫn vào nút chọn, đảm bảo yêu cầu áp dụng - Đối với nút giao. .. định lựa chọn loại hình để thiết kế nút giao thông cần thiết phải xem xét đến KNTH nút. KNTH nút giao thông khác mức KNTH đường dẫn vào nút Vì KNTH nút giao thơng suất dịng lớn từ nhánh dẫn vào nút. .. 5729-2012, Đường ô tô cao tốc - Yêu cầu thiết kế [2] Bộ GTVT, Tiêu chuẩn thiết kế nút giao thông đường ? ?tô Bản thảo lần cuối, 4.2008 [3] Dương Học Hải (2009), Thiết kế đường ? ?tô cao tốc, NXB Giáo dục,